Avoimen tietokonearkkitehtuurin periaate ja nykyiset kehitystrendit. Henkilökohtaisen tietokoneen pääelementtien arkkitehtuuri, koostumus ja tarkoitus

YLEIS- JA AMMATTIKOULUTUSMINISTERIÖ

SVERDLOVSKIN ALUE

Valtion oppilaitos

keskiasteen ammatillinen koulutus

Sverdlovskin alue

Nizhny Tagil College

metallintyöstöteollisuus ja -palvelut"

ESSEE

tieteenalalla "informatiikka"

aiheesta:

Henkilökohtaisen tietokoneen arkkitehtuuri

Johtajat:

korkeimman luokan tietojenkäsittelytieteen opettajat

Bushukhina O.V.

Kanaeva S.M.

Valmistunut:

Opiskelijaryhmä №402

Erikoisuus 140613

Tšernyavski Ilja Igorevitš

Nižni Tagil 2010

JOHDANTO

Tietokonearkkitehtuuri— laskentajärjestelmän laitteisto- ja ohjelmistoresurssien looginen organisaatio ja rakenne. Arkkitehtuuri sisältää vaatimukset toiminnallisuudelle ja tietokoneen pääkomponenttien organisointiperiaatteet.

Tällä hetkellä tietokoneissa yleisimpiä ovat 2 arkkitehtuurityyppiä: Princeton (von Neumann) ja Harvard. Molemmat erottavat 2 päätietokonesolmua: keskusyksikön ja tietokoneen muistin. Ero on muistin rakenteessa: Princeton-arkkitehtuurissa ohjelmat ja tiedot tallennetaan samaan muistiryhmään ja siirretään prosessorille yhden kanavan kautta, kun taas Harvardin arkkitehtuuri tarjoaa erilliset tallennus- ja siirtovirrat käskyille ja datalle.

Tarkempi kuvaus, joka määrittelee tietyn arkkitehtuurin, sisältää myös: tietokoneen lohkokaavion, keinot ja menetelmät tämän lohkokaavion elementteihin pääsyä varten, tietokonerajapintojen organisaation ja bittisyvyyden, rekisterien joukon ja saavutettavuuden, muistin organisoinnin ja tapoja käsitellä sitä, prosessorin konekäskyjen joukko ja muoto, tiedon esitystavat ja -muodot, keskeytyksen käsittelysäännöt.

Arkkitehtuurien joukossa on lueteltujen ominaisuuksien ja niiden yhdistelmien mukaan:

Liitäntöjen ja konesanojen bittien mukaan: 8-, 16-, 32-, 64-, 86-bittinen (monissa tietokoneissa on muitakin bittejä);

Rekisterijoukon ominaisuuksien mukaan komentojen ja tietojen muoto: CISC, RISC, VLIW;

Keskusprosessorien lukumäärän mukaan: yksiprosessori, moniprosessori, superskalaari.

1. TIETOKONEET JA NIIDEN TYYPIT

Tietokone ( Englanti tietokone - "tietokone"), (kuva 1) - elektroninen tietokone (tietokone) - tietokone, joka on suunniteltu siirtämään, tallentamaan ja käsittelemään tietoa.

Neuvostoliitossa käytetty termi "tietokone" ja lyhenne "ECM" ovat synonyymejä. Tällä hetkellä ilmaus "elektroninen tietokone" on karsittu pois jokapäiväisestä käytöstä. Lyhennettä "tietokone" käytetään pääasiassa juridisena terminä oikeudellisissa asiakirjoissa sekä historiallisessa merkityksessä - viittaamaan tietotekniikkaan 1940-80-luvuilla. Myös "TsVM" - "digitaalinen tietokone".

Laskelmien avulla tietokone pystyy käsittelemään tietoa tietyn algoritmin mukaan. Kaikki tietokoneen tehtävät ovat laskutoimituksia.

Henkilökohtainen tietokone (englanniksi personal computer), henkilökohtainen tietokone on henkilökohtaiseen käyttöön suunniteltu tietokone, jonka hinta, koko ja ominaisuudet vastaavat suuren joukon tarpeita. Laskentakoneeksi suunniteltua tietokonetta käytetään kuitenkin yhä enemmän tietokoneverkkoihin pääsyn työkaluna.

Apple Computer otti termin käyttöön 1970-luvun lopulla Apple II -tietokoneeseensa ja siirrettiin myöhemmin IBM PC -tietokoneisiin. Jonkin aikaa henkilökohtainen tietokone oli mikä tahansa kone, joka käytti Intel-prosessoreita ja käytti DOS-, OS/2- ja Microsoft Windowsin varhaisia ​​versioita. Muiden edellä mainittuja ohjelmia tukevien prosessorien, kuten AMD:n, Cyrixin (nykyisin VIA), ilmaantumisen myötä nimi alkoi saada laajempaa tulkintaa. Outo tosiasia oli vastustus Amiga- ja Macintosh-tietokoneiden "henkilökohtaisille tietokoneille", jotka käyttivät pitkään vaihtoehtoista tietokonearkkitehtuuria.

Tällä hetkellä henkilökohtaisia ​​tietokoneita on useita, yleisimmät niistä ovat ns. IBM-yhteensopivat ja Macintosh-sarja tai Mac. Mac-tietokoneilla on omat ohjelmisto- ja laitestandardinsa, joten ne eivät ole yhteensopivia IBM-tietokoneiden kanssa. IBM-yhteensopivien tietokoneiden laajan jakelun vuoksi ne ovat yleensä sitä, mitä he tarkoittavat puhuessaan henkilökohtaisista tietokoneista tai jopa vain tietokoneista. Kirjassamme keskitymme IBM-yhteensopiviin, joita käytännössä kutsutaan nimellä "tietokone" tai "henkilökohtainen tietokone". Muita tietokonetyyppejä ei oteta huomioon, koska ne vaativat erillisen kuvauksen. Lisäksi henkilökohtaiset tietokoneet jaetaan kiinteisiin ja kannettaviin (esimerkiksi kannettavat tietokoneet). Toisin kuin kiinteissä tietokoneissa, kannettavissa tietokoneissa on sisäänrakennettu ladattava akku offline-käyttöä varten. Harkitse nyt henkilökohtaisen tietokoneen pääkomponentteja: järjestelmäyksikkö; näyttö; näppäimistö; hiiri pad; sarakkeita. Lisäksi voi olla muita vähemmän yleisiä ulkoisia laitteita, kuten skanneri, ulkoinen modeemi, ulkoiset kiintolevyt, plotteri jne.

Henkilökohtaiset tietokonelaitteet on jaettu sisäisiin, jotka sijaitsevat järjestelmäyksikön sisällä, ja ulkoisiksi, jotka on liitetty järjestelmäyksikköön tietokaapeleilla (tai välittivät tarvittavat tiedot esimerkiksi infrapunasäteilyn avulla).

Muistikirja (englanniksi notebook - notepad, notepad PC) - kannettava henkilökohtainen tietokone, jonka tapauksessa tyypilliset PC-komponentit yhdistetään, mukaan lukien näyttö, näppäimistö ja osoitinlaite (yleensä kosketuslevy tai kosketuslevy) sekä akut. Kannettavat ovat kooltaan ja painoltaan pieniä, kannettavien akun kesto vaihtelee 1-15 tunnin välillä.

Ääntä käsittelevässä tietokoneessa on kaiuttimet musiikin toistamiseen. Niitä on yleensä kaksi stereoäänen tuottamiseksi. Lisäksi henkilökohtaisen tietokoneen pakettiin voidaan sisällyttää muita ulkoisia laitteita, kuten skanneri, plotteri, ohjaussauva, ulkoinen kovalevy jne. Tämä paketti on kuitenkin peruspaketti, jonka avulla voit ajaa vakiopaketteja, joita kutsutaan paketeiksi, esim. Microsoft Officena ja ratkaise joitain sovellettavia ongelmia, erityisesti multimediaa - työskentele äänen ja kuvan kanssa. Henkilökohtaisten tietokoneiden syntyhistoria. Tietokoneprototyypit. Voidaan sanoa, että tietokoneiden historia juontaa juurensa siihen päivään, jolloin tavallinen abacus ilmestyi, joka vuosisatojen ajan pysyi lähes ainoana tietotekniikan tyyppinä. Joitakin uusia ideoita alkoi ilmaantua 1500-luvulla. Silloin espanjalainen munkki Raymond Lullit esitti ajatuksen loogisesta koneesta, mutta tietokonelaitteiden konkreettinen toteutus alkoi vasta viime vuosisadan puolivälissä. Ensimmäisen yksinkertaisen koneen kuusinumeroisten lukujen yhteen- ja vähentämiseen loi tähtitieteilijä William Schickard vuonna 1623. Erityistilien avulla oli mahdollista suorittaa kertolaskutoimituksia, ja jos tulos ylitti koneen ominaisuudet, soi erityinen kello.

2. ULKOINEN PC-ARkkitehtuuri

Järjestelmän yksikkö (slang. järjestelmäyksikkö, kotelo), (kuva 2) - toiminnallinen elementti, joka suojaa PC:n sisäisiä komponentteja ulkoisilta vaikutuksilta ja mekaanisilta vaurioilta, ylläpitää tarvittavat lämpötilaolosuhteet järjestelmäyksikön sisällä, suojaa sisäisten komponenttien tuottamaa sähkömagneettista säteilyä ja se on perusta järjestelmän edelleen laajentamiselle. Järjestelmälohkot valmistetaan useimmiten teräs-, alumiini- ja muovipohjaisista osista, joskus käytetään myös materiaaleja, kuten puuta tai orgaanista lasia.

Järjestelmälohko sisältää:

Emolevy, johon on asennettu prosessori, RAM, laajennuskortit (näytönohjain, äänikortti).

Asemien paikat - kiintolevyt, CD-ROM-asemat jne.

Näyttö, näyttö (Kuva 3) on universaali laite kaikentyyppisten tietojen visuaaliseen näyttöön. On aakkosnumeerisia ja graafisia näyttöjä sekä yksivärisiä näyttöjä ja värikuvanäyttöjä - aktiivimatriisi- ja passiivimatriisinäytöt.

Rakenteen mukaan:

CRT - perustuu katodisädeputkeen (CRT)

LCD - nestekidenäyttö (englanniksi nestekidenäytöt, LCD)

Plasma - perustuu plasmapaneeliin

Projisointi - videoprojektori ja näyttö, jotka on sijoitettu erikseen tai yhdistettynä samaan koteloon (lisävaruste - peilin tai peilijärjestelmän läpi)

OLED-näyttö - OLED-tekniikalla (orgaaninen valodiodi - orgaaninen valoa emittoiva diodi).

tietokoneen näppäimistö, (Kuva 4) on yksi tärkeimmistä syöttölaitteista käyttäjältä tietokoneelle. Tavallinen tietokoneen näppäimistö, jota kutsutaan myös PC/AT-näppäimistöksi tai AT-näppäimistöksi (koska sitä alettiin toimittaa IBM PC/AT -sarjan kanssa), on joko 101 tai 102 näppäintä. Edellisen sarjan – IBM PC ja IBM PC / XT – mukana tulleissa näppäimistöissä oli 86 näppäintä.

Näppäimistön näppäimet on jaettu käyttötarkoituksensa mukaan kuuteen ryhmään:

toimiva;

aakkosnumeerinen;

kursorin ohjaus;

digitaalinen paneeli;

erikoistunut;

modifioijia.

Kaksitoista toimintonäppäintä sijaitsevat näppäimistön ylimmällä rivillä. Alla on aakkosnumeeristen näppäinten lohko. Tämän lohkon oikealla puolella ovat kohdistinnäppäimet ja näppäimistön oikeasta reunasta numeronäppäimistö.

Hiiren manipulaattori (arkielämässä yksinkertaisesti "hiiri" tai "hiiri"), (kuva 5) on yksi osoitinsyöttölaitteista, jotka tarjoavat käyttöliittymän tietokoneeseen.

tulostin (englanniksi tulostin - tulostin), (kuva 6) - laite digitaalisen tiedon tulostamiseen kovalle alustalle, yleensä paperille. Viittaa tietokoneen päätelaitteisiin.

Tulostusprosessia kutsutaan tulostamiseksi, ja tuloksena oleva asiakirja on tuloste tai paperikopio.

Tulostimet ovat mustesuihku-, laser-, pistematriisi- ja sublimaatiotulostimia, ja tulostuksen väri - mustavalkoinen (mustavalkoinen) ja väri. Joskus LED-tulostimet erotetaan lasertulostimista erillisenä tyyppinä.

Yksivärisissä tulostimissa on useita sävyjä, yleensä 2-5, esimerkiksi: musta - valkoinen, yksivärinen (tai punainen, tai sininen tai vihreä) - valkoinen, monivärinen (musta, punainen, sininen, vihreä) - valkoinen.

Yksivärisillä tulostimilla on oma markkinarako, eikä niitä todennäköisesti (näkyvässä tulevaisuudessa) korvata kokonaan värillisillä tulostimilla.

Skanneri (skanneri), (kuva 7) - laite, joka analysoi objektin (yleensä kuvan, tekstin) luo digitaalisen kopion kohteen kuvasta. Tämän kopion hankintaa kutsutaan skannaukseksi. Useimmat skannerit käyttävät latauskytkettyjä laitteita (CCD) kuvien muuntamiseen digitaaliseen muotoon.

Sen mukaan, miten lukupäätä ja kuvaa siirretään suhteessa toisiinsa, skannerit jaetaan manuaalisiin (English Handheld), rullallisiin (English Sheet-Feed), tasoihin (English Flatbed) ja projektioihin. Erilaiset projektioskannerit ovat diaskannereita, jotka on suunniteltu valokuvafilmien skannaamiseen. Laadukkaassa polygrafiassa käytetään rumpuskannereita, joissa valoherkänä elementtinä käytetään PMT-putkea.

Yksivaiheisen tasoskannerin toimintaperiaate on, että valonlähteellä varustettu skannausvaunu liikkuu skannattua kuvaa pitkin, joka sijaitsee läpinäkyvällä kiinteällä lasilla. Skannerin optisen järjestelmän (joka koostuu linssistä ja peileistä tai prismasta) läpi heijastuva valo osuu kolmeen CCD-pohjaiseen valoherkkään puolijohdeelementtiin, jotka on järjestetty rinnakkain ja joista jokainen vastaanottaa tietoa kuvan komponenteista.

Akustinen järjestelmä , (Kuva 8) - laite äänen toistoon.

Akustinen järjestelmä voi olla yksikaistainen (yksi laajakaistalähetin, esim. dynaaminen pää) ja monikaistainen (kaksi tai useampia päätä, joista jokainen luo äänenpaineen omalla taajuuskaistallaan). Akustinen järjestelmä koostuu akustisesta rakenteesta (esimerkiksi "suljetusta kotelosta" tai "vaiheinvertterillä varustetusta järjestelmästä" jne.) ja siihen asennetuista säteilijöistä (yleensä dynaamisista).

Yksisivuisia järjestelmiä ei käytetä laajalti, koska on vaikeaa luoda emitteriä, joka toistaa eri taajuuksilla olevia signaaleja yhtä hyvin. Doppler-ilmiö aiheuttaa suuren keskinäismodulaation vääristymän yhden emitterin merkittävällä iskulla.

Monikaistaisissa akustisissa järjestelmissä henkilölle kuuluvien äänitaajuuksien spektri jaetaan useisiin päällekkäisiin alueisiin käyttämällä suodattimia (vastusten, kondensaattoreiden ja induktorien yhdistelmät tai digitaalinen ristikko). Jokainen alue syötetään omaan dynaamiseen päähän, jolla on tämän alueen parhaat ominaisuudet. Tällä tavalla saavutetaan laadukkain ihmisen kuultavien äänitaajuuksien (20-20 000 Hz) toisto.

3. PC:N SISÄINEN ARKKITEHTUURI

Nykyaikaisen henkilökohtaisen tietokoneen sisäinen arkkitehtuuri määräytyy sen piirisarjan kaavan mukaan, joka löytyy valmistajien - Intelin ja AMD:n - verkkosivuilta.

Piirisarja (englanninkielinen sirusarja), (kuva 9) - sarja siruja, jotka on suunniteltu toimimaan yhdessä minkä tahansa toiminnon suorittamiseksi. Joten tietokoneissa piirisarja toimii yhdistävänä komponenttina, joka varmistaa muistin, prosessorin, tulo-ulostulon ja muiden alijärjestelmien yhteisen toiminnan. Piirisarjoja löytyy myös muista laitteista, kuten matkapuhelinradioista.

Aiemmin tietokoneen emolevyllä oli jopa 200 sirua. Nykyaikaiset tietokoneet sisältävät kaksi suurta piirisarjaa:

memory controller hub (MCH) tai north bridge (eng. North Bridge), joka tarjoaa prosessorille muistin ja videoalijärjestelmän. Northbridge (järjestelmäohjain), joka tunnetaan myös englanninkielisenä muistiohjaimena. Memory Controller Hub (MCH) on yksi tietokoneen piirisarjan pääelementeistä, joka vastaa työskentelystä prosessorin, muistin ja videosovittimen kanssa. Pohjoinen silta määrittää järjestelmäväylän taajuuden, mahdollisen RAM-tyypin (Intel-prosessoreihin perustuvissa järjestelmissä) (SDRAM, DDR, muut), sen maksimikoon ja tiedonvaihdon nopeuden prosessorin kanssa. Lisäksi videosovittimen väylän olemassaolo, sen tyyppi ja nopeus riippuvat pohjoissillasta. Alemman hintatason tietokonejärjestelmissä pohjoiseen siltaan rakennetaan usein grafiikkaydin. Monissa tapauksissa pohjoissilta määrittää järjestelmän laajennusväylän tyypin ja nopeuden (PCI, PCI Express jne.);

I/O-ohjainkeskitin (ICH) tai eteläsilta (eng. South Bridge), joka mahdollistaa työskentelyn ulkoisten laitteiden kanssa. Southbridge (toiminnallinen ohjain), joka tunnetaan myös englanninkielisenä I / O-keskitinohjaimena. I/O Controller Hub (ICH). Tämä on siru, joka toteuttaa "hitaita" vuorovaikutuksia emolevyllä emolevyn piirisarjan ja sen komponenttien välillä. Eteläsiltaa ei yleensä ole kytketty suoraan keskusyksikköön (CPU), toisin kuin pohjoissilta. Northbridge yhdistää eteläsillan prosessoriin.

Piirisarjan tyypin valinta riippuu prosessorista, jonka kanssa se toimii, ja määrittää ulkoisten laitteiden tyypit (näytönohjaimet, kiintolevyt jne.).

Jokaisen prosessorin ominaisuuksista näet, minkä piirisarjojen kanssa se voi toimia.

Ei kuitenkaan niin kauan sitten uuden sukupolven Intel 3 -sarjan piirisarjat (G31, G33, G35, P35, X35) ja niihin perustuvia emolevyjä kehitettiin ja ne tulivat myyntiin. Kahden ja neliytimisen Intel Core 2 Duo- ja Core 2 Quad -suorittimien tukemisen lisäksi uudet piirisarjat tukevat täysin uudenlaista DDR3-muistia (perinteisen DDR2-800:n ohella) sekä uuden sukupolven PCI Express 2.0:aa. käyttöliittymä, jossa on kaksinkertainen grafiikkakaistanleveys, ja toimivat myös uuden Intel Turbo Memory -tekniikan kanssa sovellusten nopeampaa lataamista varten. G33:ssa ja G35:ssä on integroitu näytönohjain, jossa on täysi laitteistotuki DirectX 10:lle. Ensimmäiset myyntiin tulleet tämän sarjan emolevyt perustuivat Intel G33 Express- ja Intel P35 -piirisarjoihin.

Emolevy (eng. emolevy, MB, käytetään myös englanninkielisen emolevyn nimeä - emolevy; slang. äiti, äiti, emolevy), (kuva 10) - tämä on monimutkainen monikerroksinen painettu piirilevy, jonka pääkomponentit henkilökohtainen tietokone on asennettu (keskusprosessori, ohjaimen RAM ja itse RAM, käynnistys-ROM, perustulo-lähtöliitäntöjen ohjaimet). Pääsääntöisesti emolevy sisältää liitännät (paikat) lisäohjaimien liittämistä varten, joihin yleensä käytetään USB-, PCI- ja PCI-Express-väyliä.

RAM (myös hajasaantimuisti, RAM), (kuva 11) - tietojenkäsittelytieteessä - muisti, osa tietokoneen muistijärjestelmää, johon prosessori pääsee yhdellä toimenpiteellä (hyppää, liikkuu jne.). Se on tarkoitettu prosessorin toimintojen suorittamiseen tarvittavien tietojen ja komentojen väliaikaiseen tallentamiseen. RAM siirtää tiedot prosessorille suoraan tai välimuistin kautta. Jokaisella RAM-solulla on oma yksilöllinen osoite.

RAM voidaan valmistaa erillisenä yksikkönä tai sisällyttää yksisiruisen tietokoneen tai mikro-ohjaimen suunnitteluun.

boot ROM - tallentaa ohjelmiston, joka suoritetaan välittömästi virran kytkemisen jälkeen. Pääsääntöisesti käynnistysROM sisältää BIOSin, mutta se voi sisältää myös ohjelmiston, joka toimii EFI:ssä.

prosessori (CPU; englanniksi keskusyksikkö, CPU, kirjaimellisesti - keskuslaskentalaite), (kuva 12) - konekäskyjen suorittaja, tietokonelaitteiston osa tai ohjelmoitava logiikkaohjain, joka vastaa ohjelmien määrittämien toimintojen suorittamisesta.

Nykyaikaisia ​​suorittimia, jotka toteutetaan erillisinä mikropiireinä (siruina), jotka toteuttavat kaikki tämän tyyppisille laitteille ominaiset ominaisuudet, kutsutaan mikroprosessoreiksi. Viimeksi mainitut ovat 1980-luvun puolivälistä lähtien käytännössä syrjäyttäneet muun tyyppiset prosessorit, minkä seurauksena termi on yhä useammin ymmärretty tavalliseksi synonyymiksi sanalle "mikroprosessori". Näin ei kuitenkaan ole: joidenkin supertietokoneiden keskusyksiköt ovat nykyäänkin monimutkaisia ​​suuren mittakaavan (LSI) ja erittäin suurien integroitujen piirien (VLSI) komplekseja.

Aluksi termi keskusyksikkö kuvasi erikoistuneen luokan loogisia koneita, jotka on suunniteltu suorittamaan monimutkaisia ​​tietokoneohjelmia. Koska tämä tarkoitus vastasi melko tarkasti tuolloin olemassa olevien tietokoneprosessorien toimintoja, se siirtyi luonnollisesti itse tietokoneisiin. Termin ja sen lyhenteen käyttö tietokonejärjestelmissä alkoi 1960-luvulla. Prosessorien laite, arkkitehtuuri ja toteutus ovat muuttuneet useaan otteeseen sen jälkeen, mutta niiden pääasialliset suoritettavat toiminnot ovat säilyneet entisellään.

Varhaiset suorittimet suunniteltiin ainutlaatuisiksi rakennuspalikoiksi ainutlaatuisille, jopa ainutlaatuisille tietokonejärjestelmille. Myöhemmin, kalliista menetelmästä kehittää prosessoreja, jotka on suunniteltu suorittamaan yhtä tai useampaa erittäin erikoistunutta ohjelmaa, tietokonevalmistajat siirtyivät tyypillisten monikäyttöisten prosessorilaitteiden sarjatuotantoon. Suuntaus tietokonekomponenttien standardointiin sai alkunsa puolijohteiden, keskustietokoneiden ja minitietokoneiden nopean kehityksen aikakaudelta, ja integroitujen piirien myötä siitä on tullut entistä suositumpi. Mikropiirien luominen mahdollisti prosessorin monimutkaisuuden lisäämisen entisestään ja samalla pienensi niiden fyysistä kokoa. Prosessorien standardointi ja miniatyrisointi on johtanut niihin perustuvien digitaalisten laitteiden syvään tunkeutumiseen jokapäiväiseen elämään. Nykyaikaiset prosessorit löytyvät paitsi korkean teknologian laitteista, kuten tietokoneista, myös autoista, laskimista, matkapuhelimista ja jopa lasten leluista. Useimmiten niitä edustavat mikro-ohjaimet, joissa laskentalaitteen lisäksi sirulle on sijoitettu lisäkomponentteja (ohjelma- ja tietomuisti, liitännät, tulo- / lähtöportit, ajastimet jne.). Mikro-ohjaimen nykyaikaiset laskentaominaisuudet ovat verrattavissa vuosikymmenen takaisiin henkilökohtaisten tietokoneiden prosessoreihin ja useammin jopa huomattavasti ylittävät niiden suorituskyvyn.

näytönohjain (tunnetaan myös nimellä näytönohjain, näytönohjain, näytönohjain, videosovitin) (englanniksi videocard), (kuva 13) - laite, joka muuntaa tietokoneen muistiin tallennetun kuvan näytön videosignaaliksi.

Tyypillisesti näytönohjain on laajennuskortti ja se asetetaan yleiseen (PCI-Express, PCI, ISA, VLB, EISA, MCA) tai erikoisalaan (AGP), mutta se voi olla myös sisäänrakennettu (integroitu) emolevyyn (kuten erillisen sirun muodossa tai osana Northbridge-piirisarjaa tai CPU:ta).

Nykyaikaiset näytönohjaimet eivät rajoitu yksinkertaiseen kuvan ulostuloon, vaan niissä on integroitu grafiikkamikroprosessori, joka voi suorittaa lisäkäsittelyä ja vapauttaa tietokoneen keskusprosessorin näistä tehtävistä. Esimerkiksi kaikki nykyaikaiset NVIDIA- ja AMD (ATi) -näytönohjaimet tukevat OpenGL-sovelluksia laitteistotasolla. Viime aikoina on myös ollut suuntaus käyttää GPU:n laskentatehoa ei-graafisiin tehtäviin.

Äänikortti (kutsutaan myös äänikortiksi tai musiikkikortiksi) (englanniksi äänikortti), (kuva 14) on kortti, jonka avulla voit käsitellä ääntä tietokoneella. Tällä hetkellä äänikortit on sekä sisäänrakennettu emolevyyn että erilliset laajennuskortit tai ulkoiset laitteet. HD Audio on Intelin vuonna 2004 ehdottaman AC'97-spesifikaation kehitysversio, joka mahdollistaa useamman kanavan toistamisen paremmalla äänenlaadulla kuin oli mahdollista integroiduilla audiokoodekeilla, kuten AC"97. HD Audio -pohjainen laitteisto tukee 192 kHz/24- bitin äänenlaatu 2-kanavaisessa ja 96 kHz/24-bit monikanavaisessa (jopa 8 kanavaa).

Kiintolevyasema tai HDD (Eng. Hard (Magnetic) Disk Drive, HDD, HMDD), kovalevy, kovalevy, puhekielellä "ruuvi", kovalevy, kovalevy, (kuva 15) on magneettisen tallennuksen periaatteeseen perustuva tiedontallennuslaite. Se on tärkein tallennusväline useimmissa tietokoneissa.

Toisin kuin "joustava" levy (levyke), kiintolevyaseman tiedot tallennetaan koville (alumiini- tai keraamisille) levyille, jotka on päällystetty kerroksella ferrimagneettista materiaalia, useimmiten kromidioksidia. Kiintolevy käyttää yhtä tai useampaa levyä samalla akselilla. Käyttötilassa olevat lukupäät eivät kosketa levyjen pintaa nopean pyörimisen aikana pinnan lähelle muodostuvan vastaantulevan ilmavirran kerroksen vuoksi. Pään ja levyn välinen etäisyys on useita nanometrejä (nykyaikaisissa levyissä noin 10 nm), ja mekaanisen kosketuksen puuttuminen varmistaa laitteen pitkän käyttöiän. Jos levyt eivät pyöri, päät sijaitsevat karassa tai levyn ulkopuolella turvallisella alueella, jossa niiden epänormaali kosketus levyjen pintaan on suljettu pois.

Käyttöliittymä(englanninkielinen käyttöliittymä) - joukko viestintälinjoja, näiden linjojen kautta lähetetyt signaalit, näitä linjoja tukevat tekniset välineet ja vaihtosäännöt (protokolla). Kaupalliset kiintolevyt voivat käyttää ATA- (alias IDE ja PATA), SATA-, SCSI-, SAS-, FireWire-, USB-, SDIO- ja Fibre Channel -liitäntöjä.

Kapasiteetti(englanninkielinen kapasiteetti) - asemaan mahtuvan tiedon määrä. Nykyaikaisten laitteiden kapasiteetti on 2000 Gt (2 TB). Toisin kuin tietojenkäsittelytieteessä omaksutussa etuliitejärjestelmässä, joka merkitsee 1024:n kerrannaista, valmistajat käyttävät arvoja, jotka ovat 1000:n kerrannaisia ​​määritellessään kiintolevyjen kapasiteettia. Näin ollen kiintolevyn kapasiteetti on merkitty "200 Gt". on 186,2 GiB.

Fyysinen koko(muototekijä) (englanninkielinen ulottuvuus). Lähes kaikki nykyaikaiset (2001-2010) henkilökohtaisten tietokoneiden ja palvelimien asemat ovat joko 3,5 tai 2,5 tuumaa leveitä - niiden vakiokiinnikkeiden kokoa vastaavasti pöytätietokoneissa ja kannettavissa tietokoneissa. Myös 1,8 tuuman, 1,3 tuuman, 1 tuuman ja 0,85 tuuman muodot ovat yleistyneet. Asemien tuotanto kooltaan 8 ja 5,25 tuumaa on lopetettu.

Random access -aika(Englanninkielinen hajasaantiaika) - aika, jonka aikana kiintolevyn taataan suorittaa luku- tai kirjoitustoiminto magneettilevyn mille tahansa osalle. Tämän parametrin alue on pieni - 2,5 - 16 ms. Palvelinlevyillä on pääsääntöisesti minimiaika (esim. Hitachi Ultrastar 15K147 - 3,7 ms), nykyisistä suurimmat ovat kannettavien laitteiden levyjä (Seagate Momentus 5400.3 - 12,5).

Karan nopeus(englanniksi karan nopeus) - karan kierrosten lukumäärä minuutissa. Pääsyaika ja keskimääräinen tiedonsiirtonopeus riippuvat suurelta osin tästä parametrista. Tällä hetkellä kiintolevyjä valmistetaan seuraavilla vakiopyörimisnopeuksilla: 4200, 5400 ja 7200 (kannettava tietokone), 5400, 7200 ja 10 000 (henkilökohtainen tietokone), 10 000 ja 15 000 rpm (palvelimet ja tehokkaat työasemat).

Luotettavuus(englanniksi luotettavuus) - määritellään vikojen väliseksi keskimääräiseksi ajaksi (MTBF). Lisäksi suurin osa nykyaikaisista asemista tukee S.M.A.R.T.

IOPS:ien lukumäärä- nykyaikaisille levyille tämä on noin 50 ops / s satunnaisella pääsyllä asemaan ja noin 100 ops / s peräkkäisellä pääsyllä.

Tehon kulutus on tärkeä tekijä mobiililaitteille.

Melutaso- taajuusmuuttajan mekaniikan tuottama melu sen käytön aikana. Ilmoitettu desibeleinä. Hiljaiset asemat ovat laitteita, joiden melutaso on noin 26 dB tai vähemmän. Melu koostuu karan pyörimismelusta (mukaan lukien aerodynaaminen melu) ja paikannusmelusta.

Iskunkestävyys(Eng. G-shock rating) - taajuusmuuttajan kestävyys äkillisiä painepiikkejä tai iskuja vastaan, mitattuna sallitun ylikuormituksen yksikköinä päällä- ja pois päältä -tilassa.

Siirtonopeus(Englannin siirtonopeus) peräkkäistä käyttöä varten:

sisäinen levyalue: 44,2 - 74,5 Mb / s;

Ulkoinen levyalue: 60,0 - 111,4 MB/s.

Puskurin koko- Puskuri on välimuisti, joka on suunniteltu tasoittamaan eroja luku-/kirjoitusnopeudessa ja tiedonsiirrossa rajapinnan kautta. Vuoden 2009 levyillä se vaihtelee yleensä 8 - 64 megatavua.

Verkkokortti, verkkokortti, verkkosovitin, ethernet-sovitin, verkkokortti (englanniksi verkkoliitäntäohjain), (kuva 16) - oheislaite, jonka avulla tietokone voi olla vuorovaikutuksessa muiden verkkolaitteiden kanssa.

Modeemi (lyhenne, joka koostuu sanoista modulaattori-demodulaattori), (kuva 17) - viestintäjärjestelmissä käytetty laite, joka suorittaa modulointi- ja demodulointitoimintoja. Modulaattori moduloi kantoaaltosignaalia, eli muuttaa sen ominaisuuksia tuloinformaatiosignaalin muutosten mukaisesti, demodulaattori suorittaa käänteisen prosessin. Modeemin erikoistapaus on laajalti käytetty tietokoneen oheislaite, jonka avulla se voi kommunikoida toisen modeemilla varustetun tietokoneen kanssa puhelinverkon (puhelinmodeemi) tai kaapeliverkon (kaapelimodeemi) kautta.

Modeemi suorittaa viestintälinjan päätelaitteen toiminnon. Tässä tapauksessa datan muodostaminen vastaanotetun tiedon siirtoa ja käsittelyä varten suoritetaan päätelaitteella, yksinkertaisimmassa tapauksessa henkilökohtaisella tietokoneella.

tietokoneen virtalähde, (Kuva 18) - virtalähde, joka on suunniteltu syöttämään tietokoneen komponentteja sähköllä. Sen tehtävänä on muuntaa verkkojännite määritettyihin arvoihin, niiden stabilointi ja suojaus syöttöjännitteen vähäisiltä häiriöiltä. Tuulettimella varustettuna se osallistuu myös järjestelmäyksikön jäähdyttämiseen.

Tietokoneen virtalähteen pääparametri on verkon suurin kulutettu teho. Tällä hetkellä on saatavana virtalähteitä, joiden valmistajan ilmoittama teho vaihtelee 50:stä (pienten muototekijöiden sulautetut alustat) 1600 wattiin.

Nykypäivän PC-alustan tietokoneen virtalähde tarjoaa ±5 ±12 +3,3 V voltin lähtöjännitteet. Useimmissa tapauksissa käytetään hakkurivirtalähdettä. Vaikka suurin osa siruista käyttää korkeintaan 5 volttia, 12 voltin johdon käyttöönotto mahdollistaa enemmän tehon käytön (ilman 12 volttia hakkurivirtalähde ei voi tuottaa yli 210 wattia), jota tarvitaan kiintolevyjen virransyöttöön. , optiset asemat, tuulettimet ja viime aikoina emolevyt, prosessorit, videosovittimet, äänikortit.

Kaikki yllä oleva koskee nykyään yleisimpiä ATX-standardin virtalähteitä, joita alettiin käyttää Intel Pentium -prosessorien aikaan. Aiemmin (IBM PC / AT-tietokoneista prosessoreihin perustuviin alustoihin Socket 370 / SECC-2 asti mukaan lukien) PC-alustalla käytettiin AT-vakiovirtalähteitä. Oli emolevyjä, joissa oli Socket 7- ja Socket 370 -prosessoriliitännät, jotka tukivat sekä AT- että ATX-virtalähteitä (ns. dual-standard-levyt).

Ajaa, (Kuva 19) on sähkömekaaninen laite, joka mahdollistaa tietojen lukemisen / kirjoittamisen digitaaliselle medialle levyn muodossa. Tässä tapauksessa tietoväline voi olla irrotettava tai sisäänrakennettu laitteeseen. Irrotettava materiaali asetetaan usein suojaksi kasettiin, kirjekuoreen, koteloon jne.

Asemia on useita tyyppejä:

Kiintolevyasemat (HDD);

Levykeasemat;

Magneto-optisten levyjen asemat;

Asemat ZIP-levykkeille;

CD-ROM/R/RW-asemat;

Asemat DVD-ROM/R/RW, DVD-RAM.

tietokoneen jäähdytysjärjestelmä, (Kuva 20) - työkalusarja lämmönpoistoon (lähinnä jäähdyttämiseen) tietokoneessa.

Peruuttamiseen sitä käytetään pääasiassa:

Jäähdytin (alumiini tai kupari)

Paketti "jäähdytin + tuuletin" - jäähdytin

Nestejäähdytysjärjestelmä

Freonin asennus

Jäähdytysyksiköt, joissa nestemäistä typpeä tai nestemäistä heliumia käytetään kylmäaineena.

tietokoneväylä (englanninkielisestä tietokoneväylästä kaksisuuntainen yleiskytkin - kaksisuuntainen yleiskytkin), (kuva 21) - tietokonearkkitehtuurissa alijärjestelmä, joka siirtää tietoja tietokoneen toimintalohkojen välillä. Yleensä bussia ohjaa kuljettaja. Toisin kuin point-to-point-viestinnässä, useita laitteita voidaan liittää väylään yhden johdinsarjan kautta. Jokainen väylä määrittelee omat liitinsarjansa (kytkennät) laitteiden, korttien ja kaapeleiden fyysistä kytkentää varten.

Varhaiset tietokoneväylät olivat rinnakkaisia ​​sähköväyliä, joissa oli useita liitäntöjä, mutta termiä käytetään nykyään kaikista fyysisistä mekanismeista, jotka tarjoavat saman loogisen toiminnallisuuden kuin rinnakkaiset tietokoneväylät. Nykyaikaiset tietokoneväylät käyttävät sekä rinnakkais- että sarjaliitäntöjä, ja niillä voi olla rinnakkaiset (multidrop) ja ketjutopologiat (daisy chain). USB:n ja joidenkin muiden väylien tapauksessa voidaan käyttää myös keskittimiä (keskittimiä).

ATA (Eng. Advanced Technology Attachment - yhteys kehittynyttä tekniikkaa käyttäen) - rinnakkaisliitäntä asemien (kiintolevyt ja optiset asemat) kytkemiseen tietokoneeseen. Oli standardi IBM PC -alustalla 1990-luvulla; on tällä hetkellä syrjäyttämässä sen seuraaja, SATA, ja sen ulkoasun nimettiin PATA (Parallel ATA).

SATA (Eng. Serial ATA) - sarjaliitäntä tiedonsiirtoon tietojen tallennuslaitteiden kanssa. SATA on rinnakkais-ATA-liitännän (IDE) evoluutio, joka nimettiin uudelleen PATA:ksi (Parallel ATA) SATA:n myötä. SATA käyttää 7-nastaista liitintä PATA:n 40-nastaisen liittimen sijaan. SATA-kaapelin pinta-ala on pienempi, minkä ansiosta tietokoneen komponenttien yli puhaltava ilmanvastus vähenee ja järjestelmäyksikön sisäinen johdotus yksinkertaistuu.

SATA-kaapeli on muotonsa vuoksi kestävämpi useille yhteyksille. SATA-virtajohto on myös suunniteltu useita liitäntöjä ajatellen. SATA-virtaliitin syöttää 3 syöttöjännitettä: +12 V, +5 V ja +3,3 V; nykyaikaiset laitteet voivat kuitenkin toimia ilman +3,3 V:n jännitettä, mikä mahdollistaa passiivisen sovittimen käytön tavallisesta IDE-virtaliittimestä SATA-virtaliittimeen. Useissa SATA-laitteissa on kaksi virtaliitintä: SATA ja Molex.

SATA-standardi luopui perinteisestä kahden laitteen PATA-yhteydestä kaapelia kohden; jokainen laite on riippuvainen erillisestä kaapelista, mikä eliminoi samassa kaapelissa olevien laitteiden samanaikaisen toiminnan mahdottomuuden (ja tästä aiheutuneet viiveet), vähentää mahdollisia kokoonpanoongelmia (ristiriitaisten Slave/Master-laitteiden ongelmaa ei ole). SATA), eliminoi virhemahdollisuuden käytettäessä päättämättömiä PATA-silmukoita.

SATA-standardi tukee komentojonoominaisuutta (NCQ SATA Revision 2.x:stä lähtien). SATA-standardi ei sisällä hot-swap-laitteita (SATA Revision 3.x asti).

TV-viritin (Englantilainen TV-viritin), (kuva 22) - eräänlainen televisiovastaanotin (viritin), joka on suunniteltu vastaanottamaan televisiosignaalia erilaisissa lähetysmuodoissa tietokoneen näytöllä. Lisäksi useimmat nykyaikaiset TV-virittimet vastaanottavat FM-radioasemia ja niitä voidaan käyttää videon kaappaamiseen.

PÄÄTELMÄ

Tietokonearkkitehtuuri on laskentajärjestelmän laitteisto- ja ohjelmistoresurssien looginen organisaatio ja rakenne. Arkkitehtuuri sisältää vaatimukset toiminnallisuudelle ja tietokoneen pääkomponenttien organisointiperiaatteet.

Nykyaikaisen henkilökohtaisen tietokoneen ulkoinen arkkitehtuuri on näytön, näppäimistön, hiiren ja kaiutinjärjestelmän liitäntä järjestelmäyksikköön.

Nykyaikaisen henkilökohtaisen tietokoneen sisäisen arkkitehtuurin määrittelee sen piirisarjan suunnittelu, sarja siruja, jotka on suunniteltu toimimaan yhdessä suorittamaan tiettyjä toimintoja. tietokoneet Tietokoneen piirisarja toimii liitäntäkomponenttina, joka varmistaa muistialijärjestelmien, prosessorin, input-output ym. yhteisen toiminnan. Piirisarjan tyypin valinta riippuu prosessorista, jonka kanssa se toimii, ja määrittää ulkoisten laitteiden tyypit (näytönohjaimet, kiintolevyt jne.).

Tärkeä suunta viidennen ja sitä seuraavien sukupolvien laskentatyökalujen kehityksessä on tietokoneiden älykkyys, joka liittyy älykkyyden elementtien varustamiseen, käyttöliittymän älykkyyteen jne. Työ tähän suuntaan, joka vaikuttaa ennen kaikkea ohjelmistoihin. , edellyttää myös tietokannan hallintajärjestelmissä käytettävän tietyn arkkitehtuurin mukaisten tietokoneiden luomista, - tietokantatietokoneet sekä muut tietokoneiden alaluokat. Tällöin tietokoneella tulee olla kyky oppia, tuottaa assosiatiivista tiedonkäsittelyä ja käydä älyllistä dialogia tiettyjä ongelmia ratkaistaessa.

Lopuksi totean, että monet näistä kysymyksistä on toteutettu lupaavissa viidennen sukupolven tietokoneissa tai ovat teknisen tutkimuksen vaiheessa, toiset ovat teoreettisen tutkimuksen ja etsinnän vaiheessa.

KIRJASTUS

1. Baldin K.V., Utkin V.B. Informatiikka: Oppikirja opiskelijoille. yliopistot. - M.: PROJEKTI, 2003.

2. Abstraktien pankki. Tekijänoikeus 2005-2009. http://referat2000.bizforum.ru

3. Wikipedia, vapaa tietosanakirja. http://ru.wikipedia.org/wiki/Personal_tietokoneen_arkkitehtuuri.

4. Tietojenkäsittelytiede. Peruskurssi. Yliopistoille 2. painos / Toim. S. V. Simonovich. Pietari: Pietari, 2007. -640s.: ill.

5. Leontiev V.P. Henkilökohtainen tietokone. Taskuopas. - M.: OLMA-PRESS, 2004.

6. Leontiev V.P. Viimeisin henkilökohtaisen tietokoneen tietosanakirja 2005. - M.: OLMA-PRESS Koulutus, 2005. - 800-luku: ill.

7. Tuotantoyhdistys ARAGOR, kätevä tiivistelmäpankki http://www.aragor.su/info

8. Rudometov E., Rudometov V. PC-arkkitehtuuri, komponentit, multimedia. - Pietari, 2000.

9. Scott Mueller. PC-tietokoneiden päivittäminen ja korjaaminen aloittelijoille = PC-tietokoneiden päivittäminen ja korjaaminen. - 17. painos - M.: Williams, 2007.

10. Studio ArtOfWeb.BIZ, tutkintotodistukset, tietojenkäsittelytieteen ja tietotekniikan kurssityöt, tietokoneet ja verkot. http://www.oszone.net/windows/arc.shtml

11. Tietosanakirja lapsille. Osa 22. Informatiikka / Luku. toim. E. A. Khlebalina, Ved. tieteellinen toim. A.G. Leonov. - M .: Avanta + 2003. - 624 s.: Ill.

LIITE A

Kuva 1. Tietokone Kuva 2. Järjestelmän yksikkö

Kuva 3. Monitori Kuva 4. Näppäimistö

Kuva 5. Comp. hiiri Kuva 6. tulostin

Kuva 7. Skanneri Kuva 8. Akustinen järjestelmä

LIITE B

Kuva 9. Piirisarja

LIITE B

Kuva 10. Emolevy Kuva 11. RAM

Kuva 12. Keskusprosessori Kuva 13. näytönohjain

Kuva 14. Äänikortti Kuva 15. HDD

Kuva 16. Verkkokortti Kuva 17. Modeemi

LIITE D

Kuva 18. Virtalähde Kuva 19. Ajaa

Kuva 20. Jäähdytysjärjestelmä Kuva 21. tietokoneväylä

Kuva 22. TV-viritin

Huolimatta siitä, että nykyaikaisia ​​tietokonemalleja esittelee markkinoilla laaja valikoima erilaisia ​​merkkejä, ne kootaan pienessä määrässä arkkitehtuureja. Mihin se liittyy? Mikä on nykyaikaisten tietokoneiden arkkitehtuuri? Mitkä ohjelmisto- ja laitteistokomponentit sen muodostavat?

Arkkitehtuurin määritelmä

Mikä on PC-arkkitehtuuri? Tämä melko laaja termi ymmärretään yleisesti joukoksi loogisia periaatteita tietokonejärjestelmän kokoamiseksi sekä siihen tuotujen teknisten ratkaisujen erityispiirteet. PC-arkkitehtuuri voi olla standardoinnin työkalu. Eli sen sisällä olevat tietokoneet voidaan koota vakiintuneiden järjestelmien ja teknisten lähestymistapojen mukaisesti. Tiettyjen konseptien yhdistäminen yhdeksi arkkitehtuuriksi helpottaa PC-mallin edistämistä markkinoilla, mahdollistaa eri merkkien kehittämien, mutta siihen taatusti sopivien ohjelmien luomisen. Yksi PC-arkkitehtuuri mahdollistaa myös tietokonelaitteiden valmistajien aktiivisen vuorovaikutuksen PC:n tiettyjen teknisten komponenttien parantamiseksi.

Käsiteltävänä oleva termi voidaan ymmärtää joukoksi lähestymistapoja tietokoneiden tai sen yksittäisten komponenttien kokoamiseen, jotka on otettu käyttöön tietyn tuotemerkin tasolla. Tässä mielessä valmistajan kehittämä, sen immateriaaliomaisuutta ja vain sen käyttämä arkkitehtuuri voi toimia kilpailuvälineenä markkinoilla. Mutta myös tässä tapauksessa eri merkkien ratkaisut voidaan joskus luokitella yhteisen konseptin puitteissa, joka yhdistää eri mallien tietokoneita kuvaavat keskeiset kriteerit.

Käsite "PC-arkkitehtuuri" tiedon haarana voidaan ymmärtää tietojenkäsittelytieteessä eri tavoin. Tulkinnan ensimmäinen versio sisältää tarkasteltavan käsitteen tulkinnan standardointikriteerinä. Toisen tulkinnan mukaan arkkitehtuuri on pikemminkin kategoria, jonka avulla yksi valmistajabrändi voi tulla kilpailukykyiseksi muiden kanssa.

Mielenkiintoisin näkökohta on se, miten PC:n historia ja arkkitehtuuri korreloivat. Erityisesti tämä on tietokoneiden klassisen loogisen suunnittelun synty. Harkitse sen ominaisuuksia.

klassinen tietokonearkkitehtuuri

Pääperiaatteet, joiden mukaan PC piti suunnitella tietyn loogisen kaavion mukaisesti, ehdotti John von Neumann, erinomainen matemaatikko. Hänen ideansa toteuttivat PC-valmistajat kahdesta ensimmäisestä sukupolvesta. John von Neumannin kehittämä konsepti on klassinen PC-arkkitehtuuri. Mitkä ovat sen ominaisuudet? Tietokoneen oletetaan koostuvan seuraavista pääkomponenteista:

Aritmeettinen ja looginen lohko;

Ohjauslaitteet;

Ulkoisen muistin lohko;

RAM-lohko;

Laitteet tiedon syöttämiseen ja tulostamiseen.

Tämän järjestelmän puitteissa teknisten komponenttien vuorovaikutus tulisi toteuttaa tietyssä järjestyksessä. Joten ensin tietokoneohjelman tiedot tulevat tietokoneen muistiin, joka voidaan syöttää ulkoisen laitteen avulla. Ohjauslaite lukee sitten tiedot tietokoneen muistista ja lähettää sen sitten suoritettavaksi. Tässä prosessissa on tarvittaessa mukana muita PC:n komponentteja.

Nykyaikaisten tietokoneiden arkkitehtuuri

Mieti, mitkä ovat nykyaikaisten tietokoneiden arkkitehtuurin pääpiirteet. Se eroaa jonkin verran edellä tutkimastamme käsitteestä, mutta jatkaa sitä monella tapaa. Uusimman sukupolven PC-tietokoneiden avainominaisuus on aritmeettinen, looginen yksikkö sekä se, että ohjauslaitteet on yhdistetty yhdeksi tekniseksi komponentiksi - prosessoriksi. Monessa suhteessa tämä tuli mahdolliseksi mikropiirien ilmestymisen ja niiden edelleen parantamisen ansiosta, mikä mahdollisti monenlaisten toimintojen sovittamisen suhteellisen pieneen osaan tietokonetta.

Nykyaikaisen PC:n arkkitehtuurille on ominaista myös se, että se sisältää ohjaimia. Ne ilmestyivät konseptin tarkistuksen seurauksena, jossa prosessorin oli suoritettava tietojen vaihto ulkoisten laitteiden kanssa. Ilmaantuneiden integroitujen piirien ominaisuuksien ansiosta PC-valmistajat päättivät erottaa vastaavan toiminnallisen komponentin prosessorista. Näin ilmestyivät erilaiset vaihtokanavat sekä oheispiirit, joita sitten alettiin kutsua ohjaimiksi. Nykyaikaisten tietokoneiden asianmukaiset laitteistokomponentit voivat ohjata esimerkiksi levyjen toimintaa.

Nykyaikaisten tietokoneiden laite ja arkkitehtuuri olettavat väylän käyttöä. Sen päätarkoitus on tarjota viestintää tietokoneen eri laitteistoelementtien välillä. Sen rakenne voi tarkoittaa erityisten moduulien läsnäoloa, jotka vastaavat tietystä toiminnosta.

IBM-arkkitehtuuri

IBM kehitti PC-arkkitehtuurin, josta tuli itse asiassa yksi maailman standardeista. Sen erottuva piirre on avoimuus. Toisin sanoen siinä oleva tietokone lakkaa olemasta tuotemerkin valmis tuote. IBM ei ole markkinamonopoli, vaikka yksi sen edelläkävijistä sopivan arkkitehtuurin kehittämisessä.

IBM-alustalle PC:tä rakentava käyttäjä tai yritys voi määrittää, mitkä komponentit sisällytetään tietokoneen rakenteeseen. On myös mahdollista vaihtaa yksi tai toinen elektroninen komponentti kehittyneempään. Tietotekniikan nopea kehitys on mahdollistanut avoimen PC-arkkitehtuurin periaatteen toteuttamisen.

Ohjelmistoominaisuudet IBM-arkkitehtuuritietokoneille

Tärkeä kriteeri PC:n luokittelussa IBM-alustaksi on sen yhteensopivuus eri käyttöjärjestelmien kanssa. Ja tämä osoittaa myös tarkasteltavana olevan arkkitehtuurin avoimuuden. IBM-alustaan ​​kuuluvia tietokoneita voidaan ohjata Windowsilla, Linuxilla lukuisissa muokkauksissa sekä muilla käyttöjärjestelmillä, jotka ovat yhteensopivia kyseessä olevan arkkitehtuurin PC-laitteistokomponenttien kanssa. IBM-alustalle voidaan asentaa suurten merkkien ohjelmistojen lisäksi erilaisia ​​ohjelmistotuotteita, joiden julkaisu ja asentaminen ei yleensä vaadi koordinointia laitevalmistajien kanssa.

Lähes jokaisen IBM-pohjaisen tietokoneen ohjelmistokomponenttien joukossa on perussyöttö- ja tulostusjärjestelmä, jota kutsutaan myös BIOSiksi. Se on suunniteltu varmistamaan tietokoneen peruslaitteistotoimintojen suorituskyky riippumatta siitä, minkä tyyppinen käyttöjärjestelmä siihen on asennettu. Ja tämä on itse asiassa toinen merkki kyseessä olevan arkkitehtuurin avoimuudesta: BIOS-valmistajat ovat suvaitsevaisia ​​käyttöjärjestelmän valmistajia ja muita ohjelmistoja kohtaan. Itse asiassa avoimuuden kriteerinä on myös se, että BIOSin voivat valmistaa eri merkit. Toiminnallisesti eri kehittäjien BIOS-järjestelmät ovat lähellä.

Jos BIOSia ei ole asennettu tietokoneeseen, sen toiminta on lähes mahdotonta. Ei ole väliä onko käyttöjärjestelmä asennettu PC:lle - tietokoneen laitteistokomponenttien välinen vuorovaikutus on varmistettava, ja se voidaan toteuttaa vain BIOSin avulla. BIOSin uudelleenasentaminen tietokoneeseen vaatii erityisiä ohjelmisto- ja laitteistotyökaluja, toisin kuin käyttöjärjestelmän tai muun siinä olevan ohjelmiston asentaminen. Tämä BIOSin ominaisuus on ennalta määrätty sillä, että se on suojattava tietokoneviruksilta.

BIOSin avulla käyttäjä voi ohjata tietokoneen laitteistokomponentteja määrittämällä tietyt asetukset. Ja tämä on myös yksi alustan avoimuuden näkökohdista. Joissakin tapauksissa työskentely asianmukaisilla asetuksilla mahdollistaa tietokoneen huomattavan kiihtyvyyden ja sen yksittäisten laitteistokomponenttien vakaamman toiminnan.

Monien tietokoneiden BIOS-järjestelmää on täydennetty UEFI-kuorella, monien IT-asiantuntijoiden mukaan tämä on melko hyödyllinen ja toimiva ohjelmistoratkaisu. Mutta UEFI:n perustarkoitus ei pohjimmiltaan eroa BIOS:lle tyypillisestä. Itse asiassa tämä on sama järjestelmä, mutta sen käyttöliittymä on jonkin verran lähempänä PC-käyttöjärjestelmälle tyypillistä.

Tietokoneille tärkein ohjelmistotyyppi on ohjain. Se on välttämätöntä, jotta tietokoneeseen asennettu laitteisto toimii oikein. Ohjaimet julkaisevat yleensä tietokonelaitteiden valmistajat. Samanaikaisesti vastaavanlainen yhden käyttöjärjestelmän kanssa yhteensopiva ohjelmisto, kuten Windows, ei yleensä sovellu muihin käyttöjärjestelmiin. Siksi käyttäjän on usein valittava ohjaimet, jotka ovat yhteensopivia tietyntyyppisten tietokoneohjelmistojen kanssa. Tässä mielessä IBM-alusta ei ole tarpeeksi standardoitu. Saattaa käydä niin, että Windowsissa täydellisesti toimiva laite ei pysty toimimaan Linuxissa, koska käyttäjä ei löydä oikeaa ohjainta tai koska laitteistokomponentin valmistajalla ei yksinkertaisesti ollut aikaa julkaista oikeanlaista. ohjelmistosta.

On tärkeää, että tietokoneen rakenteeseen kuuluva ratkaisu on yhteensopiva paitsi tietyn arkkitehtuurin, myös muiden PC:n teknisten elementtien kanssa. Mitä komponentteja voidaan vaihtaa nykyaikaisissa tietokoneissa? Tärkeimmät: emolevy, prosessori, RAM, näytönohjain, kiintolevyt. Tarkastellaan tarkemmin kunkin komponentin erityispiirteitä, selvitetään, mikä määrittää niiden yhteensopivuuden muiden laitteistoelementtien kanssa, ja selvitetään myös kuinka avoimen PC-arkkitehtuurin periaate voidaan toteuttaa käytännössä oikein.

Emolevy

Yksi nykyaikaisen tietokoneen avainkomponenteista on emolevy tai emolevy. Se sisältää ohjaimia, väyliä, siltoja ja muita elementtejä, joiden avulla voit yhdistää erilaisia ​​laitteistokomponentteja keskenään. Sen ansiosta nykyaikainen PC-arkkitehtuuri on todella toteutettu. Emolevyn avulla voit tehokkaasti jakaa tietokoneen toiminnot eri laitteille. Tämä komponentti isännöi useimmat muut, nimittäin prosessori, näytönohjain, RAM, kiintolevyt jne. BIOS, PC:n tärkein ohjelmistokomponentti, on useimmissa tapauksissa kirjoitettu johonkin emolevyn siruista. On tärkeää, että asiaankuuluvat elementit eivät vaurioidu.

Kun vaihdat emolevyä tai valitset oikean mallin PC:n rakennusprosessin aikana, sinun on varmistettava, että uusi emolevymalli on yhteensopiva muiden laitteistokomponenttien kanssa. Joten on levyjä, jotka tukevat Intel-prosessoreita, ja on niitä, joille voidaan asentaa vain AMD-siruja. On erittäin tärkeää varmistaa, että uusi kortti tukee olemassa olevia muistimoduuleja. Mitä tulee näytönohjaimeen ja kiintolevyihin, ei yleensä ole ongelmia, koska standardisointi on melko korkeaa vastaavilla markkinoilla. Mutta ei ole toivottavaa, että uusi emolevy ja nämä komponentit eroavat toisistaan ​​liikaa valmistettavuustason suhteen. Muuten vähemmän tuottava elementti hidastaa koko järjestelmää.

prosessori

Nykyaikaisen tietokoneen pääsiru on prosessori. PC:n avoin arkkitehtuuri mahdollistaa tehokkaamman, tuottavamman, teknologisen prosessorin asentamisen tietokoneeseen käyttäjän harkinnan mukaan. Tämä mahdollisuus voi kuitenkin sisältää useita rajoituksia. Joten Intel-prosessorin korvaaminen AMD-prosessorilla ilman toisen komponentin - emolevyn - vaihtamista on yleensä mahdotonta. On myös ongelmallista asentaa yksi siru toisen saman merkkisen, mutta erityyppiseen teknologiseen linjaan kuuluvan sirun sijaan.

Kun asennat tehokkaamman prosessorin tietokoneeseen, sinun on varmistettava, että RAM, kiintolevyt ja näytönohjain eivät ole teknisesti paljon jäljessä. Muuten, kuten yllä totesimme, mikropiirin vaihtaminen ei välttämättä tuota odotettua tulosta - tietokone ei toimi nopeammin. Prosessorin tärkeimmät suorituskykyindikaattorit ovat kellonopeus, ytimien lukumäärä, välimuistin koko. Mitä suurempia ne ovat, sitä nopeammin siru toimii.

RAM

Tämä komponentti vaikuttaa myös suoraan tietokoneen suorituskykyyn. RAM-muistin päätoiminnot ovat yleensä samat kuin ensimmäisten sukupolvien tietokoneille tyypilliset. Tässä mielessä RAM on klassinen laitteistokomponentti. Tämä kuitenkin korostaa sen merkitystä: PC-valmistajat eivät ole toistaiseksi keksineet sille arvokasta vaihtoehtoa.

Muistin suorituskyvyn tärkein kriteeri on sen koko. Mitä suurempi se on, sitä nopeammin tietokone toimii. Myös PC-moduuleilla on kellotaajuus, kuten prosessorilla. Mitä korkeampi se on, sitä tuottavampi tietokone. RAM-muisti tulee vaihtaa sen jälkeen, kun on varmistettu, että uudet moduulit ovat yhteensopivia emolevyn kanssa.

näytönohjain

Ensimmäisen sarjan PC-arkkitehtuurin periaatteet eivät edellyttäneet näytönohjaimen varaamista erilliseksi komponentiksi. Toisin sanoen tämä laitteistoratkaisu on myös yksi kriteereistä tietokoneiden luokittelussa nykyaikaiseen sukupolveen. Näytönohjain vastaa tietokonegrafiikan käsittelystä - yksi monimutkaisimmista datatyypeistä, joka vaatii korkean suorituskyvyn siruja.

Tämä laitteistokomponentti on vaihdettava korreloimalla sen pääominaisuudet prosessorin, muistin ja emolevyn tehon ja valmistettavuuden kanssa. Malli tässä on sama kuin edellä totesimme: ei ole toivottavaa, että PC:n vastaavat elementit eroavat suuresti suorituskyvyn suhteen. Näytönohjainkortille tärkeimmät kriteerit ovat sisäänrakennetun muistin määrä sekä sen päämikropiirin kellotaajuus.

Tapahtuu, että tietokonegrafiikan käsittelystä vastaava moduuli on sisäänrakennettu prosessoriin. Ja tätä ei voida pitää merkkinä siitä, että tietokone on vanhentunut, päinvastoin, samanlainen järjestelmä havaitaan monissa nykyaikaisissa tietokoneissa. Tämä konsepti on saamassa eniten suosiota kannettavien tietokoneiden valmistajien keskuudessa. Tämä on varsin loogista: merkkien on varmistettava, että tämäntyyppiset tietokoneet ovat kompakteja. Näytönohjain on melko iso laitteistokomponentti, jonka koko on useimmiten huomattavasti suurempi kuin prosessori tai muistimoduuli.

Kiintolevyt

Kiintolevy on myös klassinen tietokoneen komponentti. Kuuluu pysyvien tallennuslaitteiden luokkaan. Tyypillistä nykyaikaiselle PC-arkkitehtuurille. Kiintolevyt tallentavat usein suurimman osan tiedostoista. Voidaan huomata, että tämä komponentti on yksi vähiten vaativista emolevyn, prosessorin, RAM-muistin ja näytönohjaimen ominaisuuksista. Mutta sitten taas, jos kiintolevylle on ominaista alhainen suorituskyky, on mahdollista, että tietokone on hidas, vaikka siihen olisi asennettu muita teknisesti edistyneimpiin liittyviä laitteistokomponentteja.

Levyn suorituskyvyn pääkriteeri on pyörimisnopeus. Myös äänenvoimakkuus on tärkeä, mutta tämän parametrin merkitys riippuu käyttäjän tarpeista. Jos tietokoneessa on pienikapasiteettinen kiintolevy erittäin suurella nopeudella, tietokone toimii nopeammin kuin laitteen vastaavien elementtien suurella kapasiteetilla ja alhaisella nopeudella.

Emolevy, prosessori, RAM ja näytönohjain ovat tietokoneen sisäisiä osia. Kiintolevy voi olla joko sisäinen tai ulkoinen, jolloin se on useimmiten irrotettava. Kiintolevyn tärkeimmät analogit ovat flash-asemat, muistikortit. Joissakin tapauksissa ne voivat korvata sen kokonaan, mutta jos mahdollista, on silti suositeltavaa varustaa tietokone vähintään yhdellä kiintolevyllä.

Avoimen PC-arkkitehtuurin käsite ei tietenkään rajoitu mahdollisuuteen vaihtaa ja valita nämä viisi komponenttia. On monia muita laitteita, jotka ovat osa tietokonetta. Näitä ovat DVD- ja Blue-ray-asemat, äänikortit, tulostimet, skannerit, modeemit, verkkokortit, tuulettimet. Sopivien komponenttien joukko voi olla ennalta määrätty tietyllä PC-arkkitehtuurilla. Emolevy, prosessori, RAM, näytönohjain ja kiintolevy ovat elementtejä, joita ilman nykyaikainen tietokone ei voi toimia tai sen toiminta on erittäin vaikeaa. Ne määräävät pääasiassa työn nopeuden. Ja siksi varmistamalla sopivan tyyppisten teknisten ja nykyaikaisten komponenttien asentaminen tietokoneeseen, käyttäjä voi koota korkean suorituskyvyn ja tehokkaan tietokoneen.

Applen tietokoneet

Mitä muita PC-arkkitehtuurityyppejä on olemassa? Niistä, jotka kilpailevat suoraan IBM-arkkitehtuurin kanssa, on hyvin vähän. Nämä ovat esimerkiksi Applen Macintosh-tietokoneita. Tietenkin ne ovat monessa suhteessa samanlaisia ​​​​kuin IBM-arkkitehtuuri - niissä on myös prosessori, muisti, näytönohjain, emolevy ja kiintolevyt.

Apple-tietokoneille on kuitenkin ominaista, että niiden alusta on suljettu. Käyttäjä voi hyvin rajallisesti asentaa komponentteja tietokoneeseen oman harkintansa mukaan. Apple on ainoa tuotemerkki, joka voi laillisesti tuottaa tietokoneita asianmukaisessa arkkitehtuurissa. Samoin Apple on ainoa omalla alustallaan julkaistujen toimivien käyttöjärjestelmien toimittaja. Näin ollen tietyntyyppiset PC-arkkitehtuurit voivat poiketa ei niinkään tietokoneen laitteistokomponenteista, vaan valmistajien lähestymistavoista vastaavien ratkaisujen julkaisuun. Omasta kehitysstrategiastaan ​​riippuen yritys voi keskittyä alustan avoimuuteen tai läheisyyteen.

Joten nykyaikaisten tietokoneiden arkkitehtuurin pääpiirteet IBM-alustan esimerkissä: tietokoneiden valmistajan monopolin puuttuminen, avoimuus. Ja niin ohjelmisto- kuin laitteistonäkökulmastakin. Mitä tulee IBM-alustan pääkilpailijaan, Appleen, vastaavan arkkitehtuurin PC:n pääpiirteet ovat sulkeutuminen sekä tietokoneiden julkaisu yhdellä tuotemerkillä.

Johdanto

Tietokoneen osien perusjärjestelyä ja niiden välistä suhdetta kutsutaan arkkitehtuuri. Tietokoneen arkkitehtuuria kuvattaessa määritellään sen komponenttien koostumus, niiden vuorovaikutuksen periaatteet sekä niiden toiminnot ja ominaisuudet.

Nykyaikainen tietokone ei tule toimeen ilman ohjelmistoa, koska se määrittää tietokoneen kyvyt ratkaista tietynlaisia ​​​​ongelmia. Ohjelmistotuotteiden luominen maksaa usein yhtä paljon kuin itse tietokoneen valmistaminen, joten useimmat ohjelmat ovat kaupallisia tuotteita ja niitä myydään tietokoneen kanssa.

Maailmanlaajuinen satelliittinavigointijärjestelmä (GLONAMSS) - Neuvostoliiton/Venäjän satelliittinavigointijärjestelmä, kehitetty Neuvostoliiton puolustusministeriön tilauksesta. Toinen tällä hetkellä toimivista kahdesta maailmanlaajuisesta satelliittinavigointijärjestelmästä (kiinalainen BeiDou-satelliittinavigointijärjestelmä toimii tällä hetkellä alueellisena).

Riisi. yksi

Lähes kaikki keskustietokoneet heijastavat kaaviossa esitettyä klassista Neumannin arkkitehtuuria. Tämä järjestelmä on suurelta osin tyypillinen sekä mikrotietokoneille ja minitietokoneille että yleiskäyttöisille tietokoneille.

Tarkastellaan laitteita tarkemmin.

emolevyn osa-- mikroprosessori (MP) tai CPU (Central Processing Unit), se ohjaa kaikkien PC-solmujen toimintaa ja ohjelmaa, joka kuvaa ratkaistavan ongelman algoritmin. MP:llä on monimutkainen rakenne elektronisten logiikkapiirien muodossa. Sen komponentit ovat:

A). ALU - aritmeettis-looginen yksikkö, joka on suunniteltu suorittamaan aritmeettisia ja loogisia operaatioita tiedoilla ja muistiosoitteilla;

B). Rekisterit tai mikroprosessorimuisti ovat supernopeat muistit, jotka toimivat prosessorin nopeudella, ALU toimii niiden kanssa;

B). CU - ohjauslaite - kaikkien MP-solmujen toiminnan ohjaus generoimalla ja lähettämällä muihin komponentteihinsa ohjauspulsseja, jotka tulevat kvartsikellogeneraattorista, joka, kun tietokone käynnistetään, alkaa värähtelemään vakiotaajuudella (100 MHz, 200-400 MHz). Nämä vaihtelut määrittävät koko emolevyn tahdin;

• G). Spr - keskeytysjärjestelmä - erityinen rekisteri, joka kuvaa MP:n tilan, jonka avulla voit keskeyttää MP:n toiminnan milloin tahansa käsitelläksesi välittömästi jonkin saapuvan pyynnön tai laittaa sen jonoon; pyynnön käsittelyn jälkeen SP varmistaa keskeytetyn prosessin palauttamisen;
• D). Yhteinen väyläohjauslaite -- liitäntäjärjestelmä.

PC:n ominaisuuksien laajentamiseksi ja mikroprosessorin toiminnallisten ominaisuuksien parantamiseksi voidaan lisäksi toimittaa matemaattinen apuprosessori, joka laajentaa MP-käskysarjaa. Esimerkiksi IBM-yhteensopiva PC:n matemaattinen apuprosessori laajentaa MP:n mahdollisuuksia liukulukulaskuihin; apuprosessori paikallisverkoissa (LAN-prosessori) laajentaa MP:n toimintoja paikallisissa verkoissa.

Prosessorin tekniset tiedot:

esitys(suorituskyky, kellonopeus) -- sekunnissa suoritettujen toimintojen määrä.

bitin syvyys -- binääriluvun numeroiden enimmäismäärä, jonka konetoiminto voi käsitellä samanaikaisesti.

Ensimmäinen prosessori oli 4-bittinen, eli se työskenteli numeroilla, jotka edustivat 4 binäärinumeroa - 2 "* = 16 numeroa, 16 osoitetta.

16-bittinen prosessori voi toimia samanaikaisesti kahden 16 \u003d b5536 numeron ja osoitteen kanssa. 32-bittinen - 232 =4294967296.num.

Kellotaajuudella 33 MHz suoritetaan 7 miljoonaa lyhyttä koneoperaatiota (+, *, tiedonsiirto); taajuudella 100 MHz -20 miljoonaa vastaavaa toimintaa.

Käyttöliittymäjärjestelmä on:

• - ohjausväylä (SHU) - suunniteltu lähettämään ohjauspulsseja ja synkronoimaan signaaleja kaikkiin PC-laitteisiin;
• - osoiteväylä (ShA) - suunniteltu siirtämään muistisolun osoitekoodi tai ulkoisen laitteen tulo-/lähtöportti;
• - dataväylä (SD) - suunniteltu numerokoodin kaikkien numeroiden rinnakkaiseen siirtoon;
• - virtaväylä - kaikkien PC-yksiköiden liittämiseen virtalähteeseen.

Rajapintajärjestelmä tarjoaa kolme suuntaa tiedonsiirtoon:

• - MP:n ja RAM:n välillä;
• - MP ja ulkoisten laitteiden tulo/lähtöporttien välillä;
• - RAM-muistin ja ulkoisten laitteiden tulo/lähtöporttien välillä. Tietoa vaihdetaan laitteiden ja järjestelmäväylän välillä ASCII-koodeilla.

Muisti- laite tietojen tallentamiseen tietojen ja ohjelmien muodossa. Muisti on ensisijaisesti jaettu sisäiseen (sijaitsee emolevyllä) ja ulkoiseen (sijaitsee useilla ulkoisilla tallennusvälineillä).

Sisäinen muisti on edelleen jaettu:

• - ROM(vain lukumuisti) tai ROM (vain lukumuisti), joka sisältää - pysyvää tietoa, joka tallennetaan, vaikka virta katkaistaan, jonka avulla testataan muistia ja tietokoneen laitteistoa käynnistämällä tietokone, kun se on päällä. Tallennus erityiselle ROM-kasetille tapahtuu PC-valmistajan tehtaalla ja siinä on yksilöllisyyden piirteitä. Äänenvoimakkuus ROM on suhteellisen pieni - 64 - 256 kt.
• - RAM(Random Access Memory, RAM - hajasaantimuisti) tai RAM (random access memory) käytetään ohjelmien ja tietojen online-tallennustilaan, jotka tallennetaan vain tietokoneen käyttöaikana. Se on haihtuvaa, kun virta katkaistaan, tiedot katoavat. OP erottuu erityistoiminnoista ja pääsyominaisuuksista:
  • 1) OP ei tallenna vain tietoja, vaan myös suoritettavan ohjelman;
  • 2) MP:llä on mahdollisuus päästä suoraan OP:iin ohittaen tulo/lähtöjärjestelmän.

Muistin looginen järjestys on osoitus, tietojen sijoittelu määräytyy PC:lle asennetun ohjelmiston, nimittäin käyttöjärjestelmän, mukaan.

Äänenvoimakkuus OP vaihtelee 64 KB - 64 MB ja enemmän, pääsääntöisesti OP on modulaarinen ja sitä voidaan laajentaa lisäämällä uusia siruja.

Kätkö- on lyhyt pääsyaika, palvelee välitulosten ja eniten käytettyjen OP-solujen ja MP-rekisterien sisällön tilapäistä tallennusta.

Äänenvoimakkuus välimuisti riippuu tietokoneen mallista ja on yleensä 256 kt.

ulkoinen muisti. Ulkoiset muistilaitteet ovat hyvin erilaisia. Ehdotettu luokittelu ottaa huomioon tyypin harjoittaja, eli materiaalinen esine, joka pystyy tallentamaan tietoa.

• 1) Nauha-asemat historiallisesti ilmestyivät aikaisemmin kuin magneettiset levyasemat. Puola-asemia käytetään supertietokoneissa ja keskuskoneissa. Nauha-asemia kutsutaan nauha-asemiksi, ne on suunniteltu luomaan varmuuskopioita arvokkaista ohjelmista ja asiakirjoista. Tallennus voidaan tehdä tavalliselle videokasetille tai erikoiskasetille. Kapasiteetti tällainen kasetti jopa 1700 MB, nauhan pituus 120 m, leveys 3,81 mm (2 - 4 raitaa). Lukunopeus jopa 100 Kb/s
• 2)Levyt viittaa mediaan, jolla on suora pääsy, ts. PC pääsee käsiksi raitaan, josta tarvittavat tiedot sisältävä osio alkaa tai jonne pitää kirjoittaa suoraan uutta tietoa.

Magneettiset levyt (MD)-- tallennusvälineenä käytetään erityisominaisuuksilla varustettuja magneettisia materiaaleja, jotka mahdollistavat kahden magnetointisuunnan kiinnittämisen. Jokaiselle näistä tiloista on annettu binäärinumerot - 0 ja 1. MD:n tiedot kirjoitetaan ja luetaan magneettisilla päillä samankeskisiä ympyröitä pitkin - kappaleita. Jokainen kappale on jaettu aloilla(1 sektori = 512 b). Levyjen ja OP:n välinen vaihto on sektorien kokonaisluku. klusterin-- levyllä olevan tiedon vähimmäisyksikkö, se voi sisältää yhden tai useamman vierekkäisen raidan sektorin. Kun kirjoitetaan ja luetaan, MD pyörii akselinsa ympäri, ja magneettipään ohjausmekanismi tuo sen tallennettavaksi tai luettavaksi valitulle raidalle.

Levyn tiedot on tallennettu tiedostot-- nimetyt ulkoisen muistin alueet, jotka on varattu dataryhmän tallentamiseen. Tiedostolle varatut klusterit voivat sijaita missä tahansa vapaassa levytilassa eivätkä välttämättä ole vierekkäisiä. Kaikki tiedot tarkalleen, missä tiedoston osat on kirjoitettu, tallennetaan tiedostojen varaustaulukko FAT (tiedostojen varaustaulukko). Konsepti esitellään MD-paketeille (nämä ovat yhdelle akselille asennettuja levyjä) ja kaksipuolisille levyille sylinteri- MD-raitasarja, joka sijaitsee samalla etäisyydellä keskustasta.

HMD:ssä magneettikerros kerrostetaan joustavalle alustalle. Halkaisija GMD: 5,25" ja 3,5" Kapasiteetti GMD 180 Kb - 2,88 Mb. Kappaleiden määrä yhdellä pinnalla - 80. Pyörimisnopeus 3000 - 7200 rpm. Keskimääräinen kirjautumisaika 65-100 ms.

Jokaisen uuden levykkeen on oltava muotoiltu, nuo. on luotu rakenne tietojen tallentamiseksi sen pinnalle: raitojen, sektoreiden, merkkitietueiden, FAT-taulukoiden merkintä. Levykkeet tulee säilyttää huolellisesti, suojattuna pölyltä, mekaanisilta vaurioilta, altistumiselta magneettikentille ja liuottimille. Tämä on tämän tyyppisen säilytyksen suurin haitta.

HDD tai "kiintolevyt" on valmistettu alumiiniseoksesta tai keramiikasta ja päällystetty ferrolakalla, yhdessä magneettipäiden kanssa, jotka on sijoitettu hermeettisesti suljettuun koteloon. Kapasiteettiäärimmäisen tiheän tallennuksen vuoksi asemat saavuttavat useita gigatavuja, suorituskyky on myös suurempi kuin irrotettavien asemien (pyörimisnopeuden lisääntymisen vuoksi, koska levy on jäykästi kiinnitetty pyörimisakselille). Ensimmäinen malli ilmestyi IBM:llä vuonna 1973. Sen kapasiteetti oli 16 KB ja 30 raitaa / 30 sektoria, mikä osui yhteen suositun 30 "730" Winchester-haulikon kaliiperin kanssa.

Halkaisija HDD: 3,5" (saatavilla 1,8" ja 5,25"). Pyörimisnopeus 7200 rpm, kirjautumisaika -- 6 ms.

Jokainen GMD käy läpi menettelyn matalan tason muotoilu-- medialle kirjoitetaan palvelutiedot, joka määrittää levysylinterien asettelun sektoreiksi ja numeroi ne, vialliset sektorit merkitään sulkemaan ne pois levyn toiminnan prosessista. PC:ssä on yksi tai kaksi asemaa. Yksi kiintolevy voidaan jakaa erikoisohjelman avulla useisiin loogisiin asemiin ja työskennellä niiden kanssa kuten eri kiintolevyjen kanssa.

RAID-levyryhmät- käytetään tietokantapalvelinkoneissa ja supertietokoneissa, ne ovat matriisi, jossa on redundantteja itsenäisiä levyjä, useita kiintolevyjä on yhdistetty yhdeksi loogiseksi levyksi. Voit yhdistää jopa 48 minkä tahansa kapasiteetin fyysistä asemaa muodostaen jopa 120 loogista asemaa (RAID7). Kapasiteetti tällaisten levyjen koko on jopa 5T6 (teratavua = 10 12).

GCD(optiset levyasemat) jaetaan:

ei kirjoitettavissa uudelleen optiset laserlevyt tai CD-levyt (CD-ROM). Valmistaja toimittaa niihin jo kirjoitetut tiedot. Tallentaminen niille on mahdollista laboratorio-olosuhteissa suuren tehon lasersäteellä. PC:n optisessa asemassa tämä raita luetaan pienemmän tehon lasersäteellä. Erittäin tiheän tallennuksen vuoksi CD-ROM-levyjen kapasiteetti on jopa 1,5 Gt, käyttöaika 30 - 300 ms, tiedonlukunopeus 150 - 1500 Kb / s;

uudelleenkirjoitettava CD-levyillä on mahdollisuus kirjoittaa tietoja suoraan tietokoneelta, mutta tämä vaatii erityisen laitteen.

Magneto-optiset levyt(ZIP) - tallennus tällaiselle levylle suoritetaan korkeassa lämpötilassa magnetoimalla aktiivinen kerros, ja lukeminen suoritetaan lasersäteellä. Nämä levyt ovat käteviä tiedon tallentamiseen, mutta laitteet ovat kalliita. Kapasiteetti tällainen levy jopa 20,8 MB, kirjautumisaika 15 - 150 ms, lukunopeus tiedot jopa 2000 Kb/s.

Ohjaimet palvelevat suoraa kommunikointia OP:n kanssa, MP:n ohittaen, niitä käytetään laitteissa nopeaan tiedonvaihtoon OP:n kanssa - levykeasema, kiintolevy, näyttö jne. toiminnan varmistamiseksi ryhmä- tai verkkotilassa. Näppäimistö, näyttö ja hiiri ovat hitaita laitteita, joten ne on kytketty emolevyyn ohjaimilla ja niille on varattu omat muistialueet OP:ssa.

Portit ovat syöttö ja lähtö, universaaleja (tulo - lähtö), ne varmistavat tiedonvaihdon tietokoneen ja ulkoisten, ei kovin nopeiden laitteiden välillä. Portin kautta tulevat tiedot lähetetään MP:lle ja sitten OP:lle. Portteja on kahden tyyppisiä:

johdonmukainen-- tarjoaa bitti bitiltä tiedonvaihdon, yleensä modeemi on kytketty tällaiseen porttiin;

rinnakkain-- tarjoaa tavu-tavulta tiedonvaihdon, tulostin on kytketty tähän porttiin. Nykyaikaiset PC:t on yleensä varustettu 1 rinnakkais- ja 2 sarjaportilla.

Videomonitorit-- laitteet, jotka on suunniteltu näyttämään tietoja tietokoneelta käyttäjälle. Monitorit ovat yksivärinen(vihreä tai keltainen kuva, korkea resoluutio) ja värillinen. Laadukkaimmissa RGB-näytöissä on korkea resoluutio grafiikalle ja väreille. Se käyttää samaa katodisädeputken periaatetta kuin televisio. Kannettavat tietokoneet käyttävät elektroluminesoiva tai nestekide paneelit. Näytöt voivat toimia teksti- ja grafiikkatiloissa. Tekstitilassa kuva koostuu tutuista - erikoismerkeistä, jotka on tallennettu näytön videomuistiin ja sisään graafinen Kuva koostuu tietyn kirkkauden ja värin pisteistä. Videonäyttöjen tärkeimmät ominaisuudet ovat resoluutio (600x350 - 1024x768 pikseliä), värien määrä (väreille) - 16 - 256, kuvataajuus kiinteä 60 Hz.

Tulostimet- Nämä ovat tietokoneen tiedonantolaitteita, jotka muuntavat tiedon ASCII-koodit niitä vastaaviksi graafisiksi merkeiksi ja kiinnittävät nämä merkit paperille. Tulostimet ovat kehittynein ulkoisten laitteiden ryhmä, niitä on yli 1000 modifikaatiota.

Tulostimet ovat mustavalkoisia tai värillisiä tulostustavan mukaan, ne jaetaan:

matriisi- Näissä tulostimissa kuva muodostuu pisteistä iskulla, neulan tulostuspää liikkuu vaakasuunnassa, jokaista neulaa ohjaa sähkömagneetti ja se osuu paperiin mustenauhan läpi. Neulojen määrä määrittää tulostuslaadun (9 - 24), tulostusnopeus 100-300 merkkiä/s, resoluutio 5 pistettä/mm;

suihkukone- tulostuspäässä on neulojen sijaan ohuet putket - suuttimet, joiden kautta paperille ruiskutetaan pieniä mustepisaroita (12 - 64 suutinta), tulostusnopeus jopa 500 merkkiä/s, resoluutio- 20 pistettä per mm;

termografinen -- pistematriisitulostimet, jotka on varustettu lämpömatriisilla neulatulostuspään sijaan; tulostamiseen käytetään erityistä lämpöpaperia;

laser-- käytetään sähkögrafista kuvantamismenetelmää, laserilla luodaan ultraohut valonsäde, joka jäljittää näkymättömän pisteen elektronisen kuvan ääriviivat valoherkän rummun pinnalle. Kun kuva on kehitetty purkautuneille alueille tarttuvalla väriainejauheella (väriainejauheella), suoritetaan tulostus - siirretään väriaine paperille ja kiinnitetään kuva paperille korkealla lämpötilalla. Lupa tällaisissa tulostimissa on jopa 50 pistettä/mm, tulostusnopeus- 1000 merkkiä/s.

Skannerit- laitteet tietojen syöttämiseen tietokoneelle suoraan paperiasiakirjasta. Voit syöttää tekstejä, kaavioita, piirustuksia, kaavioita, valokuvia ja muuta tietoa. Skannerin tietokoneen muistiin luomaa tiedostoa kutsutaan bittikartaksi. Graafisten tietojen esittämiseen tietokoneessa on kaksi muotoa:

rasteri - kuva tallennetaan monien pisteiden mosaiikkijoukon muodossa näytön näytölle, et voi muokata tällaisia ​​kuvia tekstieditoreilla, näitä kuvia muokataan Corel Drawssa, Adobe PhotoShopissa;

teksti - tiedot tunnistetaan fonttien, merkkikoodien, kappaleiden ominaisuuksien perusteella, tavalliset tekstinkäsittelyohjelmat on suunniteltu toimimaan juuri tällaisen tiedon esittämisen kanssa.

Bittikartta vaatii paljon muistia, joten skannauksen jälkeen bittikartat pakataan erikoisohjelmilla (PCX, GIF). Skanneri on kytketty rinnakkaisporttiin. Skannerit ovat:

mustavalkoinen ja värillinen (lähetettyjen värien määrä 256 - 65536);

manuaalinen liikuta kuvaa manuaalisesti, pieni määrä tietoa syötetään yhdellä siirrolla (jopa 105 mm), lukunopeus - 5-50 mm/s;

tabletti-- skannauspää liikkuu automaattisesti alkuperäiseen nähden, skannausnopeus-2-10 sekuntia per sivu;

rulla-- alkuperäinen siirretään automaattisesti suhteessa skannauspäähän;

projektio- muistuttaa valokuvasuurentajaa, alareunassa - skannattu asiakirja, ylhäällä - skannauspää;

viivakoodilukijat-- Laitteet viivakoodien lukemiseen myymälöissä olevista tavaroista.

Resoluutio skannerit 75 - 1600 dpi.

Manipulaattorit- käyttäjän käsin ohjattavat tietokonelaitteet:

hiiri-- laite käyttäjän käden liikkeen suhteellisten koordinaattien (poikkeama suhteessa edelliseen sijaintiin tai suuntaan) määrittämiseksi. Suhteelliset koordinaatit siirretään tietokoneelle ja ne voivat erikoisohjelman avulla saada kohdistimen liikkumaan näytöllä. Hiiren liikkeen seuraamiseen käytetään erilaisia ​​antureita. Yleisin on mekaaninen (usean rullan koskettama pallo), siinä on myös optinen anturi, joka tarjoaa suuremman tarkkuuden koordinaattien lukemiseen;

ohjaussauva -- vipuosoitin - laite käyttäjän käden liikesuunnan syöttämiseksi, niitä käytetään useammin tietokonepeleihin;

digitoija tai digitointitabletti- laite graafisen tiedon (piirustukset, kaaviot, kartat) tarkkaan syöttämiseen tietokoneeseen. Se koostuu litteästä näytöstä (tabletista) ja siihen liittyvästä kädessä pidettävästä laitteesta - kynästä. Käyttäjä ohjaa kynää kaaviota pitkin, kun taas absoluuttiset koordinaatit tulevat tietokoneeseen.

Näppäimistö- laite tietojen syöttämiseksi tietokoneen muistiin. Mikropiiri sijaitsee sisällä, näppäimistö on kytketty emolevyyn, minkä tahansa näppäimen painaminen tuottaa signaalin (ASCII-järjestelmässä merkkikoodi on taulukon merkin heksadesimaalinen sarjanumero), tietokoneen muistissa erikoisohjelma palauttaa painetun merkki koodilta ja lähettää sen kuvan näyttöön .

Tiettyä komponenttijoukkoa, joka sisältyy tiettyyn tietokoneeseen, kutsutaan sen kokoonpano. PC:n vähimmäiskokoonpano sen toimintaan tarvittava sisältää järjestelmäyksikön (on MP, OP, ROM, kiintolevyasema, levykeasema), näppäimistön (tietojen syöttölaitteena) ja näytön (tietojen tulostuslaitteena).

Johdanto

Henkilökohtaisesta tietokoneesta (PC) on tullut välttämätön ominaisuus missä tahansa nykyaikaisessa toimistossa. Se on tietotekniikan tärkein tekninen perusta. 2000-luvun ammatillisella ekonomistilla tulee olla laajat tiedot tietotekniikan alalta, käytännön taitoja käyttää nykyaikaista tietotekniikkaa, viestintä- ja tiedonsiirtojärjestelmiä, toimistolaitteita, tuntea uuden tietotekniikan perusteet ja kehitysmahdollisuudet, kyettävä arvioida tietoresursseja optimaalisten johtamispäätösten tekemiseksi.

Samalla on otettava huomioon, että olennainen osa nykyaikaisen johtamisasiantuntijan ammatillista toimintaa on hänen vuorovaikutus tietotekniikan alan asiantuntijoiden kanssa. Tältä osin tärkeä tekijä heidän vuorovaikutuksensa tehokkuudessa on johtamisasiantuntijoiden tietämys tietokonetoiminnan perusterminologiasta, tietotekniikan käytön todellisten mahdollisuuksien ja ominaisuuksien ymmärtäminen, kyky muotoilla selkeästi vaatimuksiaan tällaisten tietokonejärjestelmien käyttäjinä.

PC:n ominaisuudet määräytyvät sen toiminnallisten lohkojen ominaisuuksien mukaan. Yhden lohkon vaihtaminen toisella ei tällä hetkellä ole ongelma, ja tarvittaessa voit päivittää tietokoneesi nopeasti. Nykyaikaiset tietokonelaitteiden markkinat ovat kuitenkin niin monipuoliset, että ei ole helppoa valita oikeaa yksikköä, määrittää PC-kokoonpano vaadituilla ominaisuuksilla. Se on melkein mahdotonta tehdä ilman erityistietoa.

Kohde tämä kurssityö - nykyaikaisen henkilökohtaisen tietokoneen arkkitehtuurin tutkiminen, nykyaikaisen PC:n arkkitehtuurin pääkomponenttien huomioiminen, niiden tarkoitus, toimivuus koko järjestelmässä, niiden suhde ja vuorovaikutus, mikä varmistaa tietokoneen tehokkaan toiminnan.

Tätä tarkoitusta varten on tarpeen ratkaista seuraavat tehtävät:

1. Harkitse nykyaikaisen tietokoneen arkkitehtuuria

2. Opi tietokoneen peruslohkot. Koostumus ja niiden tarkoitus

3. Tutustu tietokoneen tärkeimpiin ulkoisiin laitteisiin

1. Teoreettinen osa

1. 1 Moderni PC-arkkitehtuuri

Tietokoneen arkkitehtuuri määräytyy yleensä sen käyttäjän kannalta oleellisten ominaisuuksien kokonaisuuden mukaan. Päähuomio kiinnitetään koneen rakenteeseen ja toimivuuteen, joka voidaan jakaa perus- ja lisäosaan.

Päätoiminnot määritä tietokoneen käyttötarkoitus: tietojen käsittely ja tallennus, tiedonvaihto ulkoisten kohteiden kanssa.

Lisätoiminnot lisätä päätoimintojen suorituskyvyn tehokkuutta: tarjota tehokkaat toimintatavat, vuoropuhelu käyttäjän kanssa, korkea luotettavuus jne. Nimetyt tietokoneen toiminnot toteutetaan käyttämällä sen komponentteja: laitteistoa ja ohjelmistoa.

Tietokoneen rakenne on tietty malli, joka määrittää sen komponenttien koostumuksen, järjestyksen ja vuorovaikutuksen periaatteet.

Tietokone, kuten ihminen, on järjestelmä, jossa "ruumis" ja "sielu" elävät rinnakkain.

Tietokoneen "runko" on sen "laitteisto" laitteisto. Nykyaikaisten tietokoneiden laitteisto on yhdistelmä elektronisia, sähkömagneettisia ja sähköoptisia laitteita. Jokainen laite voi suorittaa tietyn joukon toimintoja (toimintoja). Se, mitä toimintoa mahdollisten joukosta parhaillaan suoritetaan, määrää sisääntulon ohjaussähkösignaalien yhdistelmä. Tätä yhdistelmää kutsutaan joukkueeksi.

"Sielu" on sovellus- ja järjestelmäohjelmat (ohjelmistot), jotka animoivat tätä "rautakasaa".

PC:n edut ovat: alhainen hinta, joka on yksittäisen ostajan ulottuvilla; toiminnan itsenäisyys ilman erityisiä ympäristöolosuhteita koskevia vaatimuksia; arkkitehtuurin joustavuus varmistamalla sen soveltuvuuden erilaisiin sovelluksiin johtamisen, tieteen, koulutuksen ja jokapäiväisen elämän alalla; käyttöjärjestelmän ja muiden ohjelmistojen "ystävällisyys", jonka ansiosta käyttäjä voi työskennellä niiden kanssa ilman erityistä ammatillista koulutusta; korkea toimintavarmuus.

Teknisestä näkökulmasta PC voidaan määritellä yhdeksi järjestelmäksi, joka on joukko keskenään vaihdettavia komponentteja, jotka on yhdistetty toisiinsa standardiliitännöillä. Komponentti tässä on erillinen solmu (laite), joka suorittaa tietyn toiminnon osana järjestelmää. Liitäntä on standardi komponenttien liittämiseksi järjestelmään. Sellaisenaan on olemassa liittimiä, piirisarjoja, jotka tuottavat standardisignaaleja, standardia ohjelmakoodia.

Tietokoneteollisuudessa on joukko samantyyppisiä komponentteja, joilla on eri toiminnallisuus (ja vastaavasti eri kustannuksilla), jotka sisältyvät järjestelmään yhden rajapinnan kautta. Kutsutaan täydellinen kuvaus tämän tietokoneen muodostavien laitteiden sarjasta ja ominaisuuksista PC-kokoonpano .

On olemassa "minimi" PC-kokoonpano, ts. laitteiden vähimmäisjoukko, jota ilman tietokoneesta tulee merkityksetön. Tämä on järjestelmäyksikkö, näyttö, näppäimistö, hiiri. Yleensä komponenttijoukko, jota yhdistää käsite "tyypillinen henkilökohtainen tietokone", ymmärretään seuraavaksi koostumukseksi: kotelo virtalähteellä; järjestelmä (emolevy) aluksella; PROSESSORI; RAM; video-ohjain; monitori; HDD; näppäimistö; hiiri; CD-ROM-asema; levykeasema; äänikortti..

1.2 PC:n päälohkot. Koostumus ja niiden tarkoitus

Minkä tahansa tietokoneen tärkeimmät komponentit, jotka määrittävät sen tärkeimmät ominaisuudet, ovat: mikroprosessori, järjestelmälevy (emolevy), liitäntä.

Mikroprosessori (MP, CentralProcessingUnit-CPU) - toiminnallisesti täydellinen ohjelmisto-ohjattu tietojenkäsittelylaite, joka on tehty yhden tai useamman suuren (LSI) tai erittäin suuren (VLSI) integroidun piirin muodossa ja joka sijaitsee järjestelmäyksikön sisällä ja on asennettu emolevylle . MP on PC:n keskusyksikkö, joka on suunniteltu ohjaamaan koneen kaikkien yksiköiden toimintaa ja suorittamaan aritmeettisia ja loogisia operaatioita tiedoille.

Mikroprosessori sisältää:

ohjauslaite (CU) - generoi ja toimittaa kaikkiin koneen lohkoihin oikeaan aikaan tiettyjä ohjaussignaaleja (ohjauspulsseja) suoritettavan toimenpiteen erityispiirteiden ja aikaisempien toimintojen tulosten vuoksi; muodostaa suoritettavan toiminnon käyttämien muistisolujen osoitteet ja siirtää nämä osoitteet vastaaville tietokoneyksiköille; ohjauslaite vastaanottaa referenssipulssisekvenssin kellopulssigeneraattorilta;

aritmeettinen logiikkayksikkö (ALU) - suunniteltu suorittamaan kaikki aritmeettiset ja loogiset operaatiot numeerisille ja symbolisille tiedoille (joissakin PC-malleissa ALU:hen on kytketty ylimääräinen matemaattinen apuprosessori operaatioiden suorittamisen nopeuttamiseksi);

mikroprosessorimuisti (MPM) - palvelee lyhytaikaista luonnetta, tallentaa ja antaa tietoja, joita käytetään suoraan laskelmissa koneen seuraavissa jaksoissa. MPP on rakennettu rekistereihin ja sitä käytetään varmistamaan koneen suuri nopeus, koska. päämuisti (OP) ei aina tarjoa nopean mikroprosessorin tehokkaan toiminnan edellyttämää tiedon kirjoitus-, haku- ja lukunopeutta;

mikroprosessoriliitäntäjärjestelmä - toteuttaa rajapinnan ja viestinnän muiden PC-laitteiden kanssa; sisältää sisäisen MP-liitännän, puskurimuistirekisterit ja ohjauspiirit tulo-lähtöportteja (IOP) ja järjestelmäväylää varten. Käyttöliittymä (rajapinta) - joukko välineitä tietokonelaitteiden liittämiseen ja viestintään, mikä varmistaa niiden tehokkaan vuorovaikutuksen. I / O - Input / Output port - liitäntälaite, jonka avulla voit liittää toisen PC-laitteen mikroprosessoriin. .

MP:n tärkeimmät ominaisuudet ovat:

Nopeus (1 sekunnissa suoritettujen toimintojen määrä; mitattuna bitteinä / sekunti);

Kellotaajuus (eli jaksojen määrä sekunnissa. Jakso on aikaväli kahden peräkkäisen pulssin syöttämisen alkamisen välillä erityisellä kellotaajuusgeneraattorisirulla, joka synkronoi PC-solmujen toiminnan. Jaksoille on varattu tietty määrä jaksoja MP suorittaa jokaisen toiminnon. Mitä korkeampi kellotaajuus, sitä enemmän operaatioita sekunnissa prosessori suorittaa. Kellonopeus mitataan megahertseinä (MHz) ja gigahertseinä (GHz)).

Bittisyvyys (määritetään MP:n yhdessä syklissä käsittelemien binäärinumeroiden lukumäärän mukaan).

Järjestelmälevy (emolevy). . PC:n tärkein elementti, johon kaikki, mikä itse tietokoneen muodostaa, on kytketty. Se yhdistää ja organisoi muiden komponenttien vuorovaikutusta. Itse asiassa PC-kokoonpanon valitseminen alkaa emolevyn valinnasta. Emolevy sisältää:

prosessori – pääsiru, joka suorittaa useimmat matemaattiset ja loogiset toiminnot;

Renkaat – johdinsarjat, joiden kautta signaali vaihdetaan -

mi tietokoneen sisäisten laitteiden välillä;

hajasaantimuisti (random access memory, RAM) – sarja siruja, jotka on suunniteltu tallentamaan tietoja väliaikaisesti, kun tietokone käynnistetään;

ROM (vain lukumuisti) – siru, joka on suunniteltu pitkäaikaiseen tietojen tallentamiseen, myös silloin, kun tietokone on sammutettu;

mikroprosessorisarja (piirisarja) – sarja siruja, jotka ohjaavat tietokoneen sisäisten laitteiden toimintaa ja määrittävät emolevyn päätoiminnot;

Liittimet lisälaitteiden liittämiseen (paikat).

Emolevyä valittaessa on otettava huomioon seuraavat ominaisuudet: mahdolliset käytetyt MP-tyypit, ottaen huomioon niiden toimintataajuudet; järjestelmäväyläliittimien lukumäärä ja tyyppi; perusmaksu;

kyky lisätä toiminta- ja välimuistia; kyky päivittää perussyöttö-/tulostusjärjestelmä (BIOS). .

Määritelmän mukaan arkkitehtuuri- tämä on kuvaus monimutkaisesta järjestelmästä, joka koostuu monista elementeistä kokonaisuutena.

Nykyaikaisen henkilökohtaisen tietokoneen arkkitehtuuri on John von Neumannin johtaman tiedemiesryhmän ehdottama yleistys tietokoneen rakentamisen periaatteista. Klassisessa Neumann-tietokoneen arkkitehtuurissa voidaan erottaa 5 päälohkoa, jotka näkyvät kuvassa. 2.1. Syöttölaitteiden (ISV) avulla binäärimuodossa esitetyt tiedot ja ohjelmat tulevat koneen RAM-muistiin eli muistiin. Ohjelman muodostavien komentojen toteuttamiseen käytetään aritmeettista logiikkayksikköä (ALU), joka suorittaa aritmeettisia operaatioita, vertailuoperaatioita, logiikkaalgebraa jne. Ohjausyksikkö (CU) suorittaa RAM:n ja ALU:n vuorovaikutuksen. Sen avulla ohjelma siirretään RAM:sta ALU:hun, etsitään tarvittavat tiedot, suoritetaan laskelmia, kirjoitetaan muistiin ja tulos järjestetään tuloslaitteen (UVv) avulla.

Nykyaikaisen tietokoneen todellinen rakenne on paljon monimutkaisempi, koska halutaan parantaa sen suorituskykyä ja toimivuutta.

Joten välimuisti ilmestyi henkilökohtaisen tietokoneen rakenteeseen, otettiin käyttöön suorat pääsykanavat RAM-muistiin, joita käytettiin tietojen vaihtamiseen syöttö- / lähtölaitteiden kanssa ohittaen mikroprosessorin.

Oheislaitteet on kytketty tietokonelaitteistoon erityisten ohjaimien (K) tai sovittimien (A) - ohjauslaitteiden kautta, mikä vapauttaa prosessorin tämän laitteen suorasta ohjauksesta.

Henkilökohtaisen tietokoneen arkkitehtuurissa ilmestyi apuprosessori- laite, joka toimii rinnakkain pääprosessorin kanssa ja suorittaa tiettyjä toimintoja: esimerkiksi matemaattinen apuprosessori on suunniteltu monimutkaisiin matemaattisiin laskelmiin.

Järjestelmäyksikkö on tietokoneen keskeinen osa. V Järjestelmäyksikön kotelossa on PC:n sisäiset laitteet. Järjestelmäyksikkö sisältää seuraavat laitteet:

Järjestelmälevy (emolevy), jossa on mikroprosessori;

RAM;

Kovalevy;

Ohjaimet tai sovittimet ulkoisten PC-laitteiden (näyttö, kaiuttimet jne.) kytkemiseen ja ohjaamiseen;

Portit ulkoisten laitteiden (tulostin,

hiiret jne.);

Ulkoiset tallennuslaitteet (VZU) levykkeille ja laserlevyille, kuten CD-ROM ja DVD-ROM.

Emolevy on PC:n integroiva (yhdistävä) solmu. Emolevy määrittää suurelta osin tietokoneen kokoonpanon, koska käytetyn mikroprosessorin tyyppi, RAM-muistin enimmäismäärä, ulkoisten PC-laitteiden määrä ja liitäntätavat sekä muut ominaisuudet riippuvat sen parametreista.

Mikroprosessori(tai PROSESSORI) on tietokoneen tärkein siru. Se suorittaa muistissa olevan ohjelmakoodin ja ohjaa kaikkia tietokoneen laitteita joko suoraan tai asianmukaisten ohjaimien kautta.

Minkä tahansa mikroprosessorin perusta on ydin, joka koostuu miljoonista piisirun päällä olevista transistoreista. Mikroprosessorissa on erityisiä soluja nimeltä yleiset rekisterit(RON). Prosessorin tehtävänä on valita muistista määrätty käsky- ja datasarja ja suorittaa ne. PC:n nopeuden lisäämiseksi mikroprosessori on varustettu sisäisellä välimuistilla.

IBM-yhteensopivissa PC:issä käytetyissä Intel-prosessoreissa on yli tuhat käskyä ja ne kuuluvat prosessoreihin, joissa on laajennettu käskysarja - CISC-prosessorit (CISC - Complex Instruction Set Computing).

Tietojen ja komentojen vaihto tietokoneen sisäisten laitteiden välillä tapahtuu monisäikeisen kaapelin johtimien kautta - järjestelmäväylä. Järjestelmäväylän päätehtävänä on siirtää tietoja prosessorin ja muiden tietokoneen elektronisten komponenttien välillä. Renkaita on kolmenlaisia:

Tietoväylä;

Osoiteväylä;

Komentoväylä.

Dataväylä. Tämä väylä siirtää tiedot RAM-muistista prosessorin RON:iin ja päinvastoin. Intel Pentium -prosessoreihin perustuvassa PC:ssä dataväylä on 64-bittinen, eli 8 tavua dataa käsitellään välittömästi yhden kellojakson aikana.

Osoiteväylä. Tällä väylällä välitetään niiden RAM-solujen osoitteet, joissa prosessorin suorittamat komennot sijaitsevat. Lisäksi data, jolla komennot toimivat, siirretään tämän väylän kautta. Nykyaikaisissa prosessoreissa osoiteväylä on 32-bittinen, eli se koostuu 32 rinnakkaisesta johdosta.

Komentobussi. Prosessorin suorittamat ohjeet tulevat tämän väylän RAM-muistista. Komennot esitetään tavuina. Yksinkertaiset komennot vievät yhden tavun, kun taas monimutkaisemmat komennot vievät kaksi, kolme tai enemmän tavua. Useimmissa nykyaikaisissa prosessoreissa on 32-bittinen komentoväylä, vaikka on 64-bittisiä prosessoreita, joissa on 64-bittinen komentoväylä.

Harkitse emolevyjen tärkeimpiä väyläliitäntöjä, mutta tarkastelemme väylää yksityiskohtaisemmin USB.

USB(Universal Serial Bus). Universal Serial Bus USB on korvaamaton osa nykyaikaista PC:tä, se on korvannut vanhentuneet rinnakkais- ja sarjaportit. Rengas USB on sarjatietoliitäntä keskinopeille ja hitaille oheislaitteille. Sen avulla voit liittää jopa 256 erilaista laitetta sarjaliitännällä. Rengas USB tukee uusien laitteiden automaattista tunnistusta (Plug and play) sekä niin sanottua "kuumaa" yhteyttä eli yhteyden muodostamista käynnissä olevaan tietokoneeseen käynnistämättä sitä uudelleen. Tiedonsiirtonopeus USB on 1,5 Mbps. Annamme ilman selitystä muun tyyppisiä ^in: ON(Industry Standard Architecture), PCI(Oheiskomponenttien yhdistäminen), FSB(Etupuolen bussi) AGP(Advanced Graphic Port).

Kaiken tyyppiset tallennuslaitteet sijaitsevat emolevyllä sisäinen muisti PC, joka sisältää:

RAM;

Supernopea muisti (välimuisti);

Pysyvä muisti.

RAM-muisti(Random Access Memory) -muistia käytetään parhaillaan suoritettavien ohjelmien ja sitä varten tarvittavien tietojen tallentamiseen. RAM-muistin kautta käskyjä ja tietoja vaihdetaan mikroprosessorin, ulkoisen muistin ja oheislaitteiden välillä. Korkea suorituskyky määrittää tämän tyyppisen muistin nimen (toiminnallinen). RAM:n tärkein ominaisuus on sen volatiliteetti, ts. tiedot tallennetaan siihen vain, kun tietokone käynnistetään.

Fyysisen toimintaperiaatteen mukaan dynaaminen muisti erotetaan DRAM ja staattinen muisti SRAM.

dynaaminen muisti Kaikesta yksinkertaisuudestaan ​​ja alhaisista kustannuksistaan ​​huolimatta sillä on merkittävä haittapuoli, joka koostuu muistin sisällön säännöllisen regeneroinnin (päivityksen) tarpeesta.

Dynaamisia muistisiruja käytetään pääasiallisena hajasaantimuistina (RAM) ja siruina staattinen- välimuistille.

Kätkö(Välimuisti) käytetään parantamaan tietokoneen suorituskykyä. "Välimuistin" periaate on käyttää nopeaa muistia useimmin käytettyjen tietojen tai komentojen tallentamiseen, samalla kun vähennetään hitaamman RAM-muistin käyttöjen määrää.

Vain lukumuisti ROM(Read Only Memory) on suunniteltu tallentamaan muuttumatonta tietoa ja se sijaitsee vain lukumuistin (ROM) sirussa. ROM-siru pystyy säilyttämään tietoja pitkän aikaa myös tietokoneen ollessa sammutettuna, joten vain lukumuistia kutsutaan myös haihtumattomaksi muistiksi.

ROM-muistissa oleva ohjelmasarja muodostaa perussyöttö-/tulostusjärjestelmän BIOS(Perustulo/lähtö tem). bios sisältää ohjelmia näppäimistön, näytönohjaimen, levyjen, porttien ja muiden laitteiden hallintaan. Näiden ohjelmien päätarkoitus on tarkistaa järjestelmän koostumus ja suorituskyky sekä varmistaa tietokoneen pääkomponenttien vuorovaikutus ennen käyttöjärjestelmän lataamista. Lisäksi BIOS sisältää testiohjelman, joka käynnistyy, kun tietokone käynnistetään.