Структура персонального компьютера
Память компьютера состоит из некоторого количества пронумерованных ячеек, в каждой из которых могут находиться или обрабатываемые данные, или инструкции программ. Все ячейки памяти одинаково легко доступны для других устройств компьютера. Номер каждой ячейки является ее адресом, по которому к этой ячейке можно обращаться. Сама ячейка разделена на определенное количество разрядов. В каждом разряде ячейки может стоять либо 0, либо 1. Таким образом, содержимое ячейки памяти (машинное слово) – это последовательность 0 и 1, некоторый двоичный набор.
Принципы устройства компьютера обусловлены принципами его работы, которые в свою очередь могут быть представлены следующей последовательностью действий:
1. Из внешнего устройства в оперативную память компьютера вводится программа.
2. Устройство управления организует выполнение данной программы с привлечением арифметико-логического устройства.
3. Информация как поступающая, так и получаемая в результате работы выводится на внешние устройства.
Микропроцессор (МП) – это центральный блок ПК, предназначенный для управления работой всех блоков машины и для выполнения арифметических и логических операций над информацией.
В состав МП входят
· УУ - формирует и подает во все блоки машины в нужные моменты времени определенные сигналы управления (управляющие импульсы), формирует адреса ячеек памяти, используемых выполняемой операцией, и передает эти адреса в соответствующие блоки ЭВМ.
· АЛУ – предназначено для выполнения всех арифметических и логических операций над числовой и символьной информацией. Для ускорения выполнения операций к АЛУ подключается дополнительный математический сопроцессор.
· МПП – служит для кратковременного хранения, записи и выдачи информации, непосредственно используемой в вычислениях в ближайшие такты работы машины; используется для обеспечения высокого быстродействия машины, т.к. ОП не всегда обеспечивает скорость записи. Поиска и считывания информации, необходимую для эффективной работы быстродействующего МП.
· Интерфейсная система МП – реализует сопряжение и связь с другими устройствами ПК. Интерфейс – совокупность средств сопряжения и связи устройств компьютера, обеспечивающая их эффективное взаимодействие. Включает в себя внутренний интерфейс МП, буферные запоминающие регистры, схемы управления портами ввода-вывода (ПВВ) и системной шиной.(Порт ввода-вывода –аппаратура сопряжения, позволяющая подключать к МП другое устройство ПК.
Рис 1. Структурная схема персонального компьютера
Системная шина – основная интерфейсная система компьютера, обеспечивающая сопряжение и связь всех его устройств между собой. Обеспечивает три направления передачи информации:
1. между МП и ОП (основная память)
2. между МП и портами ввода-вывода внешних устройств
3. между ОП и ПВВ внешних устройств (в режиме прямого доступа к памяти).
Все блоки, а точнее их ПВВ, через соответствующие унифицированные разъемы (стыки) подключаются к шине единообразно: непосредственно или через контроллеры (адаптеры). Управление системной шиной осуществляется МП непосредственно или через дополнительную микросхему – контроллер шины, формирующий основные сигналы управления.
Основная память (ОП) предназначена для хранения и оперативного обмена информацией с прочими блоками машины. ОП содержит 2 вида запоминающих устройств (ЗУ): постоянное запоминающее устройство (ПЗУ или ROM – Read-Only Memory) и оперативное запоминающее устройство (ОЗУ или RAM – Random Access Memory – память с произвольным доступом). Структурно ОП состоит из миллионов отдельных ячеек памяти емкостью 1 байт каждая.
ПЗУ служит для хранения неизменяемой (постоянной) программной и справочной информации, позволяет оперативно считывать хранящуюся в нем информацию (изменить информацию ПЗУ нельзя).
ОЗУ предназначено для оперативной записи, хранения и считывания информации (программ и данных), непосредственно участвующей в информационно-вычислительном процессе, выполняемом ПК в текущий период времени. Главными достоинствами ОЗУ являются ее высокое быстродействие и возможность обращения к каждой ячейке памяти отдельно (прямой адресный доступ к ячейке). В качестве недостатка ОЗУ следует отметить невозможность сохранения информации в ней после выключения питания машины (энергозависимость).
Внешняя память (ВП) относится к внешним устройствам ПК и используется для долговременного хранения любой информации, которая может когда-либо потребоваться для решения задач. Во внешней памяти хранится все программное обеспечение компьютера. Внешняя память содержит разнообразные виды ЗУ. Наиболее распространенные – накопители на жестких (НЖМД) и гибких (НГМД) магнитных дисках. Их назначение – хранение больших объемов информации, запись и выдача хранимой информации по запросу в ОЗУ. Отличаются НЖМД и НГМД лишь конструктивно, объемами хранимой информации и временем поиска, записи и считывания информации.
В качестве устройств ВП используются также ЗУ на касетной магнитной ленте (стриммеры), накопители на оптических дисках (CD-ROM – компакт-диск с памятью).