Общее представление архитектуры

Архитектура компьютеры – совокупность средств, приемов, правил (алгоритмов), абстракций и характеристик, которые составляют понятие «компьютер».

Абстракции архитектуры – уровни архитектуры, определяющие принципы организации вычислительной системы.

Уровни абстракции: архитектура системы – АППАРАТНАЯ – арх. сист; арх.процесса; арх канала связи; арх.микропроцессора. ПРОГРАММНАЯ – струкрура данных;языки;модули; способы адресации;методы управления;система команд.

(А)ппаратная архитектура; архитектура аппаратно-программной границы - (П)рограммная; микропрограммного управления (П); программного обеспечения (П); процессора (А); каналов связи (А); мультипроцессорная (А).

Конструкторская архитектура компьютера

Конструкторская архитектура компьютера

Конструктивно ПК выполняются в виде: системного блока; периферийных устройств.

Системный блок включает: системную плату; материнскую плату; накопители на дисках; разъемы для дополнительных устройств; платы расширений; блок питания.

Системный интерфейс и архитектура системной платы

Системная плата

Системная плата – самостоятельный элемент ПК, который управляет внутренними связями и взаимодействует с внешними устройствами. Современные платы изготавливают на основе чипсетов, которые представляют собой взаимосвязанные наборы интеграционных схем. Тип чипсета или тип материнской платы существенно влияет на производительность компьютера.

Компоненты: процессор; микросхемы кэш-памяти второго уровня; слоты для модулей оперативной памяти; слоты для установки карт расширений; микросхема перепрограммируемой памяти, где хранятся программы BIOS; разъемы для подключения внешних дисков.

Все компоненты материнской платы соединены между собой системой проводников, которая называется системой шин. Взаимодействия разных шин производятся посредством мостов, которые выполняются в виде микросхем.

Система шин

Шина – система проводников, по которым обмениваются информацией устройства ПК. Шина, которая связывает только два устройства, называется портом. К шинам подключаются слоты.

Типы шин:

1) Системная (используется для пересылки данных процессору и обратно);

2) Шина памяти (для обмена данными между оперативной памятью и процессором);

3) Шина кэш-памяти;

4) Шины ввода-вывода (локальные – для связи быстродействующих устройств с процессором и стандартные – для связи медленных устройств).

Каждая шина имеет свою архитектуру. Ее компоненты: линия для обмена данными; линия для адресации данными; для управления данными; контроллер шины.

Контроллер – осуществляет управление процессом обмена данными, при этом выполняет и некоторые служебные команды, выполняются в виде микросхемы.

Шина данных связывает процессор, карты расширений и оперативную память.

Шина адреса служит для указания адреса устройства, с которым связывается процессор.

Шина управления передает ряд управляющих сигналов, например – подтверждение приема данных, аппаратное прерывание и т.д.

Центральный процессор

Центральный процессор – устройство, осуществляющее основные процессы по обработке данных.

Структура:

1)

1) АЛУ (арифметико-логическое устройство)

2) УУ (устройство управления)

3) БУР (блок управления регистров)

4) БСОП (блок связи с основной памятью)

5) БРП (блок регистровой памяти)

УУ формирует и передает во все блоки компьютера управляющие импульсы, обусловленные спецификой выполняемой операции, а также формирует адреса ячеек памяти и передает их в соответствующие блоки компьютера. Последовательность импульсов (опорную или базовую) УУ получает от генератора тактовых импульсов.

АЛУ предназначено для выполнения всех арифметических операций над данными.

БРП и БУР служат для кратковременного хранения записей и выдачи данных, непосредственно используемых в ближайшие такты работы процессора.

БСОП и внутренний интерфейс – устройства сопряжения, обеспечивающие эффективное взаимодействие процессора с внешними для него устройствами.

Основные характеристики процессора:

1) Быстродействие (среднее число операций процессора в секунду);

2) Тактовая частота (равна числу тактов в секунду, где такт – промежуток времени между началом подачи текущего импульса и началом подачи следующего);

3) Разрядность (максимальное число бит информации, которое обрабатывается и передается процессором одновременно).

Память

К основной памяти относятся постоянная и оперативная памяти. И соответствующие устройства – ПЗУ И ОЗУ.