5 structuur en architectuur van moderne computers. Wat is pc-architectuur?

Computersystemen en hun classificatie

Lezing #2

1. Computersystemen en hun classificatie. een

2. Architectuur van een personal computer. 6

3. Soorten en doel computer netwerken. 14

4. Computernetwerkarchitectuur. twintig

5. Methoden om netwerkapparaten met elkaar te verbinden. 23

6. Classificatie van computernetwerken. 24

7. Hiërarchische netwerken. 26

In het moderne informatiemaatschappij Een computer is geen luxe, maar een middel om bepaalde problemen op te lossen. En aangezien taken van verschillende complexiteit zijn en betrekking kunnen hebben op verschillende activiteitsgebieden, zouden computers anders moeten zijn. Maar dit betekent niet dat we een nieuwe pc moeten kopen om elke taak op te lossen, maar we moeten de verhouding tussen het niveau van de taak en de kracht van de computer duidelijk begrijpen.

Computer is een dubbelzinnige term die meestal wordt gebruikt als aanduiding voor een programmagestuurd elektronisch informatieverwerkingsapparaat. Hoewel het tegenwoordig correcter is om de term computersysteem (CS) te gebruiken als we het hebben over het verwerken, opslaan en ontvangen van informatie.

Om de mogelijkheden van computersystemen te beoordelen, worden ze gewoonlijk verdeeld in groepen op basis van bepaalde kenmerken, d.w.z. classificeren. Er zijn nogal wat classificatiesystemen. We zullen er slechts een paar behandelen, waarbij we ons concentreren op degenen die het vaakst worden genoemd in de beschikbare technische literatuur en hulpmiddelen. massa media.

Door stadia van creatie en gebruikt element basis Computers zijn voorwaardelijk onderverdeeld in generaties:

Eerste generatie, jaren '50; Computer op elektronische vacuümbuizen.

Tweede generatie, jaren 60; computers op discrete halfgeleiderapparaten(transistoren).

Derde generatie, jaren 70; Computers gebaseerd op halfgeleider geïntegreerde schakelingen met een lage en gemiddelde integratiegraad (honderdduizenden transistors in één pakket).

· Vierde generatie, jaren 80; Computers op grote en ultragrote geïntegreerde schakelingen - microprocessors (tienduizenden - miljoenen transistors in één.

· Vijfde generatie, jaren 90; Computers met vele tientallen microprocessors die parallel werken, die het mogelijk maken om efficiënte kennisverwerkingssystemen te bouwen; Computers op ultracomplexe microprocessors met een parallelle vectorstructuur, die gelijktijdig tientallen opeenvolgende programma-instructies uitvoeren;

zesde en volgende generaties; opto-elektronische computers met massaparallellisme en neutronenstructuur - met gedistribueerd netwerk een groot aantal(tienduizenden) eenvoudige microprocessors die de architectuur van biologische neutronensystemen simuleren.

Elke volgende generatie computers, vergeleken met de vorige, heeft aanzienlijk meer de beste prestaties. De prestaties van computers en de capaciteit van alle opslagapparaten nemen toe, terwijl de afmetingen afnemen.

Op afspraak:

Universele zijn bedoeld voor het oplossen van een brede reeks problemen (van wiskundige berekeningen tot multimediaverwerking), d.w.z. dergelijke vliegtuigen moeten worden gebruikt voor softwaretoepassingen die zijn ontworpen voor zeer verschillende en sterk gescheiden gebieden van wetenschappelijk onderzoek.

Probleemgeoriënteerde computers worden gebruikt om een ​​kleiner aantal problemen op te lossen die in de regel met het beheer te maken hebben technologische objecten; registratie, accumulatie en verwerking met betrekking tot: niet grote volumes gegevens; berekeningen uitvoeren met relatief eenvoudige algoritmen; ze hebben beperkte hardware- en softwarebronnen in vergelijking met mainframecomputers.

Probleemgeoriënteerde computers omvatten in het bijzonder alle soorten besturingscomputersystemen.

Gespecialiseerde zijn gericht op het oplossen van een beperkte klasse van problemen. De smalle oriëntatie van deze vliegtuigen maakt het mogelijk om hun structuur duidelijk te specialiseren, hun complexiteit en kosten aanzienlijk te verminderen met behoud van hoge performantie en de betrouwbaarheid van hun werk.

De classificatie van computers volgens indicatoren als afmetingen en prestaties kan als volgt worden weergegeven.

Op maat:

supergroot (supercomputer)

groot

ultraklein (microcomputer)

De functionaliteit van een computer bepaalt de belangrijkste technische en operationele kenmerken:

snelheid, gemeten aan de hand van het gemiddelde aantal bewerkingen dat de machine per tijdseenheid uitvoert;

Bitdiepte en weergavevormen van getallen waarmee de computer werkt;

nomenclatuur, capaciteit en snelheid van alle opslagapparaten;

· nomenclatuur en technische en economische kenmerken van externe apparaten voor opslag, uitwisseling en input-output van informatie;

soorten en doorvoer apparaten voor communicatie en interfacing van computerknooppunten met elkaar (in-machine interface);

Het vermogen van een computer om gelijktijdig met meerdere gebruikers te werken en meerdere programma's tegelijk uit te voeren (multiprogrammering);

soorten en technische en operationele kenmerken van de besturingssystemen die in de machine worden gebruikt;

Beschikbaarheid en functionaliteit van de software;

de mogelijkheid om programma's uit te voeren die voor andere typen computers zijn geschreven ( software compatibiliteit met andere soorten computers);

systeem en structuur van machine-instructies;

de mogelijkheid om verbinding te maken met communicatiekanalen en met een computernetwerk;

operationele betrouwbaarheid van computers;

· coëfficiënt nuttig gebruik computer in de tijd, bepaald door de verhouding van de tijd nuttig werk en profylaxe tijd.

NAAR supercomputer omvatten krachtige multiprocessorcomputers met een snelheid van honderden miljoenen - tientallen miljarden bewerkingen per seconde. Supercomputers worden gebruikt om complexe en grote wetenschappelijke problemen op te lossen (meteorologie, hydrodynamica, enz.), in beheer, verkenning, als gecentraliseerde informatieopslagplaatsen, enz.

Mainframes in het buitenland worden meestal mainframes (Mainframe) genoemd. Ze zijn klaar vandaag de krachtigste (anders dan supercomputers) computersystemen blijven algemeen doel zorgen voor een continue werking de klok rond.

Server - een krachtige computer in computernetwerken die services levert aan computers die erop zijn aangesloten en toegang geeft tot andere netwerken. Elke computer kan, als u er de juiste netwerksoftware op installeert, een server worden.

kleine computers(minicomputers) - betrouwbare, goedkope en gebruiksvriendelijke computers met iets lagere capaciteiten dan mainframes.

Microcomputers zijn computers die CPU gemaakt in de vorm van een microprocessor. Geavanceerde modellen van microcomputers hebben verschillende microprocessors. Computerprestaties worden niet alleen bepaald door de kenmerken van de gebruikte microprocessor, maar ook door de capaciteit van RAM, soorten randapparatuur, de kwaliteit van ontwerpoplossingen, enz.

Microcomputers zijn hulpmiddelen voor het oplossen van verschillende uitdagende taken. Hun microprocessors vergroten elk jaar het vermogen, en randapparatuur- efficiëntie.

Persoonlijke computers(PC) zijn microcomputers universeel doel, ontworpen voor één gebruiker en beheerd door één persoon.

De klasse van personal computers omvat een verscheidenheid aan machines - van goedkope thuis-pc's en spelcomputers aangesloten op tv's, op ultracomplexe machines met krachtige processor, een geheugenschijf met een capaciteit van tientallen gigabytes, met kleur grafische apparaten hoge resolutie, multimedia en andere extra apparaten.

Vereisten voor een pc:

kosten van enkele honderden tot 5-10 duizend dollar;

De aanwezigheid van externe opslagapparaten op magnetische en optische media;

De hoeveelheid RAM is niet minder dan 4 MB;

de aanwezigheid van een besturingssysteem;

Mogelijkheid om met programma's in talen te werken hoog niveau;

Gebruikersoriëntatie - niet-professioneel (in eenvoudige modellen).

Draagbare computers is inmiddels een zeer modieus apparaat geworden. Nu wordt het niet alleen gekozen door bedrijfsleiders, managers, wetenschappers, journalisten die buiten kantoor moeten werken - thuis, bij presentaties of tijdens zakenreizen, maar ook door studenten, maar ook door degenen die thuis ruimte willen besparen.

De belangrijkste soorten draagbare computers:

Een laptop(Engels) notitieboekje – kladblok, kladblok-pc). Een van de meest populaire soorten. De belangrijkste concurrent van desktopcomputers in termen van vraag. Bijna iedereen weet ervan. In veel opzichten is hij inferieur gewone computer in prestaties, en nog meer in mobiliteit. Het is net ontstaan ​​om mobiel te zijn. Zodat je hem mee kunt nemen, een wandeling in het park kunt maken, op een bankje kunt zitten en in de open lucht kunt werken. En je kunt er ook mee naar het buitenland, want hij past in een klein tasje.

De laptop wordt bestuurd door een toetsenbord en touchpad dat functioneert als een normale desktopmuis. Beide apparaten zijn ingebouwd, evenals het scherm van de laptop. De koffer is als een boek waarvan de inhoud alleen kan worden gelezen door het te openen. In de open positie wordt het vastgehouden door scharnieren, meestal aan de zijkanten. In gesloten toestand is het een plastic boek, meestal met een gewicht van drie kilogram of meer. Soms zijn er metalen exemplaren.

netbook(Engels) netbook). kleine kopie gewone laptop, waardoor speculanten - fabrikanten de prijzen op de laptopmarkt aanzienlijk konden dumpen. In tegenstelling tot hun oudere broers en zussen zijn ze veel goedkoper, maar ze moeten ook tevreden zijn kleinere maten, prestaties, toetsenbord, touchpad, scherm en al het andere dat op een laptop te zien is.

Tablet computer(tablet computer, tablet computer) – kleinste moderne personal computers. Past in de palm van je hand. Uitgerust touch screen en stelt u in staat om met een stylus of vingers te werken, zowel met als zonder gebruik van toetsenbord en muis.

Zo worden de volgende classificaties van computerapparatuur onderscheiden:

door ontwikkelingsstadia (per generaties);

in de architectuur;

in termen van prestaties

volgens de bedrijfsomstandigheden;

Door het aantal processors

· volgens de eigenschappen van de consument, enz.

Duidelijke grenzen in moderne computertechnologie bestaat niet. Naarmate structuren en productietechnologieën verbeteren, verschijnen er nieuwe klassen computers, en veranderen de grenzen van bestaande klassen aanzienlijk.

Een computer is een universeel technisch systeem voor het verzamelen, verwerken en verzenden van informatie. door te herzien computer apparaten, is het gebruikelijk om onderscheid te maken tussen hun architectuur en structuur.

In 1946-1948 aan de Princeton University (VS), een team van onderzoekers onder leiding van John von Neumann ontwikkelde een computerproject dat nooit werd uitgevoerd, maar de ideeën hiervan worden tot op de dag van vandaag gebruikt. Dit project werd de von Neumann-machine of de Princeton-machine genoemd. Principes computer geformuleerd door von Neumann zijn als volgt:

1. Principe van programmabesturing(het programma bestaat uit een reeks instructies die automatisch na elkaar door de processor in een bepaalde volgorde worden uitgevoerd).

2. Het principe van geheugenhomogeniteit(programma's en gegevens worden in hetzelfde geheugen opgeslagen; u kunt dezelfde acties uitvoeren op opdrachten als op gegevens).

3. Het principe van targeting(het hoofdgeheugen bestaat structureel uit genummerde cellen).

De architectuur van moderne personal computers is gebaseerd op het trunk-modulaire principe. Modulair principe stelt de consument in staat om de configuratie van de computer die hij nodig heeft te voltooien en te upgraden.

De modulaire inrichting van het systeem is gebaseerd op het hoofd(bus)principe van informatie-uitwisseling. Backbone (systeembus) is een set elektronische lijnen, die de centrale verwerkingseenheid met elkaar verbindt, systeemgeheugen en randapparatuur.

Rijst. 1.5. Computerarchitectuur volgens het trunk-modulaire principe

Set draden inbegrepen systeem bus kunnen worden onderverdeeld in afzonderlijke groepen: adresbus, databus en besturingsbus.

Databus. Deze bus draagt ​​gegevens over tussen verschillende apparaten. De bitness van de databus wordt bepaald door de bitness van de processor, d.w.z. het aantal bits dat de processor in één klokcyclus verwerkt.

Adres bus. Elke RAM-cel heeft zijn eigen adres. Het adres wordt via de adresbus verzonden. De adresbusbreedte bepaalt de adresruimte van de processor, d.w.z. het aantal RAM-cellen dat unieke adressen kan hebben.

Besturingsbus. De stuurbus zendt signalen uit die bepalend zijn voor de aard van de informatie-uitwisseling op de snelweg. Stuursignalen bepalen welke bewerking - informatie uit het geheugen lezen of schrijven - moet worden uitgevoerd, de uitwisseling van informatie tussen apparaten synchroniseren, enz.

Alle apparaten (modules) van de computer zijn aangesloten op de bus. Alleen de processor en RAM kunnen echter rechtstreeks op de bus worden aangesloten, de rest van de apparaten worden aangesloten met behulp van speciale bijpassende apparaten - controllers (toetsenbordcontroller, videogeheugencontroller, enzovoort.)

Overweeg de samenstelling en het doel van de hoofdblokken van de pc. Momenteel worden in de basisconfiguratie vier apparaten overwogen:

· systeemonderdeel;

Toezicht houden op

het toetsenbord;

Systeemonderdeel. Alle belangrijke componenten desktop computer zijn in nutria systeem blok. Apparaten die zich in de systeemeenheid bevinden, worden intern genoemd en apparaten die er van buitenaf op zijn aangesloten, worden extern genoemd. Externe extra apparaten die zijn ontworpen voor invoer, uitvoer en langdurige opslag van gegevens, worden ook randapparatuur genoemd.

PC-architectuur bepaalt het werkingsprincipe, informatie links en onderlinge verbinding van de belangrijkste logische knooppunten van de computer:

centrale microprocessor;

het hoofdgeheugen

· extern geheugen;

randapparatuur.

Microprocessor (MP). Dit is de centrale eenheid van de pc, ontworpen om de werking van alle eenheden van de machine te besturen en om rekenkundige en logische bewerkingen op informatie uit te voeren.

Doel van de verwerker:

1. beheer de werking van de computer door: gegeven programma;

2. uitvoeren.

De microprocessor is gemaakt in de vorm van een ultragrote geïntegreerde schakeling. De term "groot" verwijst niet naar de grootte, maar naar de hoeveelheid. elektronische componenten geplaatst op een kleine siliciumwafel. Hun aantal bereikt enkele miljoenen. Hoe meer componenten de microprocessor bevat, hoe hoger de prestaties van de computer. Maat minimaal element microprocessor is 100 keer kleiner dan de diameter van een mensenhaar. De microprocessor wordt met pinnen in een speciale aansluiting op het moederbord gestoken, die de vorm heeft van een vierkant met verschillende rijen gaten rond de omtrek.

De mogelijkheden van een computer als universele uitvoerder voor het werken met informatie worden bepaald door het commandosysteem van de processor. Dit instructiesysteem is een machine-instructietaal (MIL). NML-commando's worden gebruikt om computerbesturingsprogramma's samen te stellen. Een enkele opdracht definieert een enkele bewerking (actie) van de computer. In de NML zijn er commando's waarmee rekenkundige en logische bewerkingen worden uitgevoerd, bewerkingen voor het besturen van de volgorde van uitvoering van commando's, bewerkingen voor het overbrengen van gegevens van het ene geheugenapparaat naar het andere, enz.

IN De samenstelling van de microprocessor omvat:

Besturingsapparaat (CU) - genereert en levert bepaalde besturingssignalen (besturingspulsen) op het juiste moment aan alle blokken van de machine, vanwege de specifieke kenmerken van de uitgevoerde bewerking en de resultaten van eerdere bewerkingen; vormt de adressen van de geheugencellen die worden gebruikt door de bewerking die wordt uitgevoerd, en draagt ​​deze adressen over aan de corresponderende computereenheden; de stuurinrichting ontvangt de referentiepulsreeks van de klokpulsgenerator;

rekenkundige logische eenheid (ALU) - ontworpen om alle rekenkundige en logische bewerkingen uit te voeren op numerieke en symbolische informatie (in sommige pc-modellen, om de uitvoering van bewerkingen te versnellen, een extra wiskundige coprocessor);

microprocessorgeheugen (MPM) - dient voor het kortetermijnkarakter van het opnemen en uitgeven van informatie die direct wordt gebruikt in berekeningen in de volgende cycli van de machine, omdat het hoofdgeheugen (OP) niet altijd de snelheid biedt voor het schrijven, zoeken en lezen van informatie nodig voor effectief werk snelle microprocessor. Registers - snelle geheugencellen van verschillende lengtes (in tegenstelling tot OP-cellen, die een standaardlengte van 1 byte en een lagere snelheid hebben);

microprocessor-interfacesysteem: – implementeert koppeling en communicatie met andere pc-apparaten; omvat interne interface MP, bufferopslagregisters en stuurcircuits voor input-output-poorten (I/O) en de systeembus. Interface (interface) - een reeks middelen voor interfacing en communicatie van computerapparaten, waardoor hun effectieve interactie wordt gegarandeerd. I / O - Input / Output-poort - interface-apparatuur waarmee u een ander pc-apparaat op de microprocessor kunt aansluiten.

De belangrijkste eigenschap processor is klok frequentie - het aantal bewerkingen dat het in 1 seconde (Hz) uitvoert. 8086 processor vervaardigd door Intel voor persoonlijk IBM-computers, kon niet meer dan 10 miljoen bewerkingen per seconde uitvoeren, d.w.z. de frequentie was 10 MHz. De klokfrequentie van de 80386-processor was al 33 MHz, en Pentium-processor voert gemiddeld 100 miljoen bewerkingen per seconde uit.

Daarnaast, elke specifieke processor kan werken met niet meer dan een bepaalde hoeveelheid RAM. Voor de 8086-processor was dit slechts 1 MB, voor de 80286-processor was dit 16 MB en voor de Pentium 1 GB. Trouwens, in een computer is er in de regel een veel kleinere hoeveelheid RAM dan het maximaal mogelijke voor zijn processor.

De processor en het hoofdgeheugen bevinden zich op een groot bord genaamd moederlijk. Om er verschillende mee aan te sluiten extra apparaten(schijven, manipulatoren zoals muizen, printers, enz.) dienen speciale borden – controleurs. Ze steken in stopcontacten. (slots) op het moederbord, en tegen hun einde (haven), buiten de computer is een optioneel apparaat aangesloten.

Voorbeelden van kenmerken van microprocessors:

1. MP Intel-80386: adresruimte - 232 bytes = 4 GB, bitdiepte 32, klokfrequentie - van 25 tot 40 MHz

2. MP Pentium: adresruimte - 232 bytes = 4 GB, capaciteit - 64 TB, klokfrequentie - van 60 tot 100 MHz.

Computer geheugen. Het pc-geheugen is verdeeld in intern en extern.

Het interne geheugen van een pc omvat random access memory (RAM) en read only memory (ROM).

RAM is snel, halfgeleider, vluchtig geheugen. RAM slaat het uitvoerbare bestand op dit moment programma en de gegevens waarmee het direct werkt. Dit betekent dat wanneer u een computerprogramma, dat zich op de schijf bevindt, wordt het gekopieerd naar het RAM-geheugen, waarna de processor de opdrachten begint uit te voeren die in dit programma worden beschreven. Een deel van het RAM, genaamd "videogeheugen", bevat gegevens die overeenkomen met het huidige beeld op het scherm. Wanneer de stroom wordt uitgeschakeld, wordt de inhoud van het RAM-geheugen gewist. De snelheid (snelheid) van een computer hangt rechtstreeks af van de grootte van het RAM-geheugen, dat op moderne computers kan oplopen tot 4 GB. In de eerste computermodellen was RAM niet meer dan 1 MB. Modern toepassingsprogramma's vereisen vaak minstens 4 MB RAM voor hun uitvoering; anders lopen ze gewoon niet.

RAM is een geheugen dat wordt gebruikt voor het lezen en schrijven van informatie. Wanneer de stroom wordt uitgeschakeld, verdwijnt de informatie in het RAM (volatiliteit).

ROM is snel, niet-vluchtig geheugen. ROM is alleen-lezen geheugen. Informatie wordt er één keer in ingevoerd (meestal in de fabriek) en permanent opgeslagen (wanneer de computer wordt in- en uitgeschakeld). De ROM slaat informatie op waarvan de aanwezigheid constant nodig is in de computer.

ROM bevat:

testprogramma's die de juiste werking van de blokken controleren telkens wanneer de computer wordt ingeschakeld;

· programma's voor het beheer van de belangrijkste randapparatuur - een schijf, een monitor, een toetsenbord;

informatie over waar het besturingssysteem zich op de schijf bevindt.

Het hoofdgeheugen bestaat uit registers. Een register is een apparaat voor het tijdelijk opslaan van informatie in gedigitaliseerde (binaire) vorm. Het opslagelement in het register is een trigger - een apparaat dat zich in een van twee toestanden kan bevinden, waarvan er één overeenkomt met het opslaan van een binaire nul en de andere met het opslaan van een binaire nul. De trigger is een kleine batterijcondensator die meerdere keren kan worden opgeladen. Als zo'n condensator is opgeladen, lijkt hij de waarde "1" te onthouden, als er geen lading is, de waarde "O". Het register bevat verschillende aan elkaar gerelateerde flip-flops. Het aantal flip-flops in een register wordt de bitdiepte van de computer genoemd. Computerprestaties zijn direct gerelateerd aan de bitdiepte, die gelijk kan zijn aan 8, 16, 32 en 64.

Moederbord. de grootste elektronisch bord in een computer is het moederbord of moederbord. Het herbergt de microprocessor, RAM, bus (of banden), BIOS. Daarnaast zijn er elektronische circuits (controllers) die sommige computerapparatuur aansturen. De toetsenbordcontroller bevindt zich dus altijd op het moederbord. Vaak zijn er ook controllers voor andere apparaten (harde schijven, floppy disks, etc.).

regelaars. Elektronische circuits die verschillende computerapparaten aansturen, worden controllers genoemd. Alle computers hebben controllers om het toetsenbord, de monitor, de diskettestations, harde schijf enzovoort. Op de meeste computers bevinden sommige controllers zich op aparte elektronische borden- besturingskaarten. Deze boards worden in speciale connectoren (slots) op het moederbord gestoken. Wanneer deze in de moederbordconnector wordt gestoken, is de controller verbonden met de bus - de backbone.

Bron van kracht. Dit is een blok met autonome en netvoedingssystemen voor een pc.

extern geheugen. Het verwijst naar de externe apparaten van de pc en wordt gebruikt voor langdurige opslag van alle informatie die nodig kan zijn om problemen op te lossen. In het bijzonder wordt alle computersoftware in een extern geheugen opgeslagen. Extern geheugen bevat verschillende soorten opslagapparaten, maar de meest voorkomende, beschikbaar op bijna elke computer, zijn harde schijven (HDD), schijven op optische schijven(cd-rom, cd-r, cr-w, dvd), enz.

De architectuur van een personal computer wordt voornamelijk bepaald door zijn interne structuur: de centrale processor en geheugensubsystemen, de intramachine-interface, evenals de informatie-invoer-uitvoer-subsystemen (Fig. 3.3).

De centrale eenheid van een personal computer is: microprocessor, bestuurt alle andere computerapparatuur en voert rekenkundige en logische bewerkingen uit op gegevens. De microprocessor omvat:

controle apparaat(CU), die stuursignalen vormt op basis van de referentiesignalen van de klokgenerator

Rijst. 3.3.

niya, evenals de adressen van geheugencellen die worden gebruikt door de bewerking die wordt uitgevoerd, en deze over te dragen naar de juiste blokken;

• rekenkundige logische eenheid(ALU), ontworpen om alle rekenkundige en logische bewerkingen op gegevens uit te voeren;
• microprocessor geheugen(MPP), die dient voor kortetermijnopslag, registratie en uitgifte van gegevens die direct worden gebruikt in berekeningen in de volgende cycli van de machine. Microprocessorgeheugen wordt geïmplementeerd in de vorm van registers - hogesnelheidsapparaten die zijn ontworpen voor tijdelijke gegevensopslag. beperkte grootte. Registers hebben in de regel dezelfde capaciteit als een machinewoord (een binair getal dat in één klokcyclus wordt verwerkt);
• microprocessor-interfacesysteem:(ISM), die de koppeling (communicatie) van de microprocessor met andere computerapparatuur implementeert. Inclusief interne microprocessorinterface, buffergeheugenregisters en I/O-poort en systeembusbesturingscircuits.

Het belangrijkste interfacesysteem van een computer, dat zorgt voor het koppelen en communiceren van al zijn apparaten met elkaar, is: systeem bus(hoofd), die de volgende componenten bevat:

• databus voor parallelle overdracht van alle bits van het machinedatawoord;
• adres bus van draden en interfacecircuits voor parallelle verzending van alle cijfers van de adrescode van de hoofdgeheugencel of de invoer-uitvoerpoort van een extern apparaat;
• controle bus om stuursignalen naar alle computerblokken te sturen.

De systeembus biedt drie richtingen voor informatieoverdracht:

• tussen microprocessor en hoofdgeheugen;
• microprocessor en input-output-poorten van externe apparaten;
• hoofdgeheugen en I/O-poorten van externe apparaten (in de modus directe toegang naar het geheugen).

Alle computerblokken (hun input-output-poorten) zijn rechtstreeks of via de overeenkomstige unified connectoren (joints) op de bus aangesloten regelaars (adapters). De systeembus wordt meestal bestuurd buscontroller:, vormen de belangrijkste stuursignalen. De uitwisseling van informatie tussen externe apparaten en de systeembus wordt uitgevoerd met behulp van ASCII-codes.

computer hoofdgeheugen ontworpen voor opslag en snelle uitwisseling van informatie tussen computereenheden. Bevat twee soorten opslagapparaten: Read Only Memory (ROM) en Random Access Memory (RAM):

• ROM slaat een onveranderlijke (permanente) programma informatie en laat u alleen de informatie lezen die erin is opgeslagen. Hier worden de programma's opgeslagen voor het testen van pc-apparatuur, I/O-services, enkele gegevens, enz. Wanneer de computer wordt uitgeschakeld, wordt de inhoud van het permanente geheugen opgeslagen;
• RAM is ontworpen voor operationele opname, opslag en lezen van informatie (programma's en gegevens) die direct betrokken zijn bij het proces van pc-bediening. Het belangrijkste voordeel van RAM is de hoge snelheid en de mogelijkheid om: direct beroep aan elke adresseerbare groep van acht geheugencellen afzonderlijk (directe adrestoegang tot een cel). Geheugen wordt RAM genoemd omdat het zo snel werkt dat de processor nauwelijks hoeft te wachten bij het uitlezen van en schrijven naar het geheugen. Wanneer de pc wordt uitgeschakeld, wordt alle RAM-informatie gewist. De hoeveelheid RAM die op uw computer is geïnstalleerd, bepaalt welke software u erop kunt uitvoeren. Met onvoldoende RAM werken veel programma's niet of werken ze traag.

Extern geheugen PC verwijst naar externe apparaten en wordt gebruikt voor langdurige opslag van informatie. Geïnstalleerd en alle applicatiesoftware van de computer wordt opgeslagen in extern geheugen. Het externe geheugen van een computer omvat een verscheidenheid aan opslagapparaten, maar harde schijven zijn de belangrijkste. magnetische schijven(HDD). Het doel van deze schijven is de opslag van grote hoeveelheden informatie, de opname en uitgifte van opgeslagen informatie op verzoek aan een willekeurig toegankelijk geheugenapparaat. Als externe geheugenapparaten worden ook opslagapparaten op een cassettemagneetband (streamers), optische schijfstations, flashkaarten, enz. gebruikt.

Klokgenerator(GTI) genereert een reeks elektrische impulsen. Het tijdsinterval tussen aangrenzende pulsen bepaalt de tijd van één cyclus van de machine of alleen de cyclus van de computer. De GTI-frequentie is een van de belangrijkste kenmerken van een personal computer en bepaalt grotendeels de snelheid van zijn werking, aangezien elke bewerking in de machine in een bepaald aantal cycli wordt uitgevoerd.

Bron van kracht(IP) van een computer is een blok met voedingssystemen voor pc-knooppunten.

NAAR externe apparaten Naast een extern geheugen bevat een personal computer een verscheidenheid aan invoer- / uitvoerapparaten, en de belangrijkste hier zijn een videomonitor, toetsenbord, muis.

De structuur van de overgrote meerderheid van computers is gebaseerd op: algemene principes die in 1945 zijn opgesteld. D. von Neumann, G. Goldstein en A. Berks schetsten in hun algemene artikel nieuwe principes voor de constructie en werking van computers. Als gevolg hiervan werden de eerste twee generaties computers geproduceerd op basis van deze principes. De belangrijkste stellingen van deze principes worden hieronder uiteengezet:

• Gebruik binair systeem rekenen in computers.
• Beheer van computersoftware.
• Het ophalen van het programma uit het geheugen gebeurt met behulp van de programmateller.
• Computergeheugen wordt niet alleen gebruikt om gegevens op te slaan, maar ook voor programma's.
• Adresseringsprincipe: computergeheugenelementen hebben adressen die opeenvolgend genummerd zijn.
• Mogelijkheid van voorwaardelijke vertakking in de loop van de uitvoering van het programma.

Computers die op deze principes zijn gebouwd, zijn van het type von Neumann. Maar er zijn computers die fundamenteel verschillen van de laatste. Ze kunnen bijvoorbeeld niet het principe van programmacontrole volgen, dat wil zeggen dat ze kunnen werken zonder een "programmateller", die de momenteel uitgevoerde programma-instructie aangeeft. Om te verwijzen naar een variabele die in het geheugen is opgeslagen, hoeven deze computers deze geen naam te geven. Dergelijke computers worden niet-von Neumann-computers genoemd.

3.2 Werkingsprincipe van de von Neumann-machine

Von Neumann-machine- een apparaat dat bestaat uit een opslagapparaat (geheugen) - geheugen, een rekenkundige logische eenheid - ALU, een besturingsapparaat - CU, evenals invoer- en uitvoerapparaten (Fig. 3.1).

Programma's en gegevens worden in het geheugen ingevoerd vanaf het invoerapparaat via de rekenkundige logische eenheid. Alle programmacommando's zijn geschreven in aangrenzende elementen geheugen, en de gegevens voor verwerking kunnen in willekeurige kasten worden bewaard. In elk programma moet de laatste opdracht een afsluitopdracht zijn.

Figuur 3.1 - Schema van de von Neumann-machine

De opdracht bestaat uit het specificeren welke bewerking moet worden uitgevoerd (van de mogelijke bewerkingen op een bepaalde hardware) en de adressen van de geheugenelementen waar de gegevens zijn opgeslagen waarop de gespecificeerde bewerking moet worden uitgevoerd, evenals de adressen van de cellen waar de resultaat moet worden geschreven (als het in het geheugen moet worden opgeslagen).

De rekenkundige logische eenheid voert de bewerkingen uit die zijn gespecificeerd door de opdrachten op de gespecificeerde gegevens.

Vanuit de rekenkundige logische eenheid worden de resultaten uitgevoerd naar het geheugen of een uitvoerapparaat. Het fundamentele verschil tussen het geheugen en het uitvoerapparaat is dat de gegevens in het geheugen worden opgeslagen in een vorm die geschikt is voor verwerking door een computer, en dat ze op het uitvoerapparaat (printer, monitor, enz.) op een gemakkelijke manier werken voor een persoon.

CU bestuurt alle onderdelen van de computer. Van het apparaat dat bestuurt, ontvangen andere apparaten "wat te doen"-signalen en van andere apparaten ontvangt de besturingseenheid informatie over hun status.

Het apparaat dat bestuurt, bevat een speciaal register dat de "Program Counter" wordt genoemd. Nadat het programma en de gegevens in het geheugen zijn geladen, wordt het adres van de eerste instructie in het programma naar de programmateller geschreven. De CU leest uit het geheugen de inhoud van het geheugenelement waarvan het adres in de programmateller staat en plaatst het in speciaal apparaat- "Register van commando's". De CU bepaalt de werking van de opdracht, "markeert" in het geheugen de gegevens waarvan de adressen in de opdracht zijn gespecificeerd, en bestuurt de uitvoering van de opdracht. De bewerking wordt uitgevoerd door de ALU of computerhardware.

3.3 PC-architectuur en structuur

Computer architectuur de beschrijving ervan wordt op een algemeen niveau genoemd, dat een beschrijving omvat van de programmeermogelijkheden die bedoeld zijn voor de gebruiker, het commandosysteem, het adresseringssysteem, de organisatie van het geheugen, enzovoort. De architectuur definieert de werkingsprincipes, informatiekoppelingen en onderlinge verbindingen van de belangrijkste logische knooppunten van een computer: processor, RAM-geheugen, extern geheugen en randapparatuur. Algemeenheid van architectuur verschillende computers zorgt voor hun compatibiliteit vanuit het oogpunt van de gebruiker.

computerstructuur: is een verzameling van zijn functionele elementen en verbindingen daartussen. Elementen kunnen verschillende apparaten zijn - van de belangrijkste logische knooppunten van een computer tot eenvoudige schakelingen. De structuur van een computer wordt grafisch weergegeven in de vorm van blokschema's, waarmee de computer op elk detailniveau kan worden beschreven.

De meest voorkomende zijn dergelijke architecturale oplossingen (Fig. 3.2):

Figuur 3.2 - Bestaande typen computerarchitecturen

klassieke architectuur(von Neumann-architectuur) - één rekenkundige logische eenheid (ALU) waardoor de gegevensstroom gaat, en één besturingseenheid (CU) waardoor de instructiestroom gaat - het programma. Dit is een computer met één processor.

De controller is een apparaat dat communiceert randapparatuur of communicatiekanalen met de centrale processor, waardoor de processor wordt bevrijd van directe controle over de werking van deze apparatuur.

Multiprocessor-architectuur. Door de aanwezigheid van meerdere processors in een computer kunnen veel datastromen en veel instructiestromen parallel worden georganiseerd. Zo kunnen meerdere fragmenten van één taak parallel worden uitgevoerd. De structuur van een dergelijke machine, die een gemeenschappelijk RAM-geheugen en verschillende processors heeft, wordt getoond in Fig. 3.2.

Computersysteem met meerdere machines-Meerdere processors inbegrepen computersysteem, hebben geen gemeenschappelijk RAM-geheugen, maar elk heeft zijn eigen (lokale). Elke computer in een systeem met meerdere machines heeft: klassieke architectuur, en dit systeem wordt veel gebruikt. Het effect van het gebruik van een dergelijk computersysteem kan echter alleen worden bereikt door problemen op te lossen die een heel speciale structuur hebben: het moet worden verdeeld in net zoveel losjes verbonden subtaken als er computers in het systeem zijn. Het snelheidsvoordeel van computersystemen met meerdere processors en meerdere machines ten opzichte van systemen met één processor is duidelijk.

Architectuur met parallelle processors. Hier werken meerdere ALU's onder besturing van één besturingseenheid. Dit betekent dat veel gegevens door één programma kunnen worden verwerkt, dat wil zeggen één opdrachtstroom tegelijk. Hoge prestaties van een dergelijke architectuur kunnen alleen worden verkregen bij taken waarin dezelfde rekenbewerkingen gelijktijdig worden uitgevoerd op verschillende gegevenssets van hetzelfde type.

3.4 Computerstructuur

persoonlijke computer(PC) is een relatief goedkope universele microcomputer ontworpen voor één gebruiker. Personal computers worden meestal geprojecteerd op basis van het principe van open architectuur.

Het principe van open architectuur bestaat uit het volgende:

• alleen de beschrijving van het werkingsprincipe van een computer en zijn configuratie (een bepaalde set hardware en verbindingen daartussen) zijn gereguleerd en gestandaardiseerd. Zo kan een computer worden samengesteld uit afzonderlijke componenten en onderdelen die zijn ontworpen en vervaardigd door onafhankelijke fabrikanten;
• de computer is gemakkelijk uitbreidbaar en uitbreidbaar door interne uitbreidingsslots te hebben waarin de gebruiker allerlei soorten apparaten kan plaatsen die aan een vooraf bepaalde standaard voldoen, en daardoor zijn machine kan configureren volgens zijn persoonlijke voordelen.

Vereenvoudigd blokschema dat de belangrijkste functionele componenten weergeeft computer systeem in hun relatie is weergegeven in figuur 3.3.

Figuur 3.3 - Algemene structuur persoonlijke computer

Een interface is een manier om twee apparaten te coördineren waarbij alle fysieke en logische parameters met elkaar overeenkomen.

Als de interface algemeen geaccepteerd is, bijvoorbeeld goedgekeurd op het niveau van internationale afspraken, dan heet het standaard. Elk van de functionele elementen (geheugen, monitor of ander apparaat) die aan de bus zijn gekoppeld zeker type– adres-, besturings- of databus. Om interfaces te coördineren, zijn randapparatuur niet rechtstreeks op de bus aangesloten, maar via hun controllers (adapters) en poorten ongeveer volgens dit schema (Fig. 3.4):

Afbeelding 3.4 - Schema om het apparaat op de bus aan te sluiten

Controllers en adapters zijn sets elektronische circuits die aan computerapparatuur worden geleverd om hun interfaces compatibel te maken. Controllers voeren bovendien op verzoek van de microprocessor de directe besturing van randapparatuur uit.

Apparaten worden poorten genoemd. standaard interface: serieel, parallel en spelpoorten(of interfaces). Seriële poort communiceert met de processor byte voor byte, en met externe apparaten - bit voor bit. Parallelle poort gegevens byte voor byte ontvangen en verzenden

LEZING 3

EEN PERSOONLIJKE COMPUTER (afgekort als PC of PC, spreek uit als "pi - si", Engels Рersonal Сomputer) IS EEN KLEINE COMPUTER GERICHTEN OP EEN NIET-SPECIALIST IN COMPUTERTECHNOLOGIE. Vóór de komst van personal computers communiceerden ingenieurs, wetenschappers, economen, vertegenwoordigers van andere beroepen alleen met computers met de hulp van tussenpersonen - ingenieurs - systeemingenieurs en programmeurs, omdat het werken op oude soorten computers vereist was speciale training. Met de komst van personal computers verdween de behoefte aan dergelijke bemiddeling, omdat het proces van communiceren met computers sterk werd vereenvoudigd. Bovendien was er een daling van hun kosten. In dit opzicht zijn personal computers op de werkplekken van ingenieurs, wetenschappers, secretaresses en managers net zo gewoon geworden als bijvoorbeeld telefoons.

ARCHITECTUUR - BESCHRIJVING VAN EEN COMPLEXE SYSTEEM BESTAANDE UIT VELE ELEMENTEN ALS EEN GEHEEL.

Modulaire organisatie van het informatiesysteem gebaseerd op het hoofdprincipe van informatie-uitwisseling. PC-apparaten zijn individuele modules, die met behulp van controllers zijn verbonden met de snelweg en worden bestuurd door: programma niveau verzekerd speciale programma's- apparaatstuurprogramma's. De controllers van een of meer apparaten zijn gemonteerd op aparte borden, adapters genoemd. Het is de controller die het signaal van de processor ontvangt en het ontcijfert voor: dit apparaat. Dus niet de processor, maar de controller is verantwoordelijk voor de werking van een bepaald apparaat, waardoor u de externe apparaten van de computer vrijelijk kunt wijzigen. Het modulaire principe stelt u in staat om randapparatuur aan te sluiten en te vervangen, intern geheugen, vervang de microprocessor, d.w.z. stelt de gebruiker in staat om te assembleren gewenste configuratie computer of upgrade deze.

Een pc heeft twee hoofdcomponenten: hardware en software.

Hardware persoonlijke computer - hardware waaruit een computer bestaat. Alle apparaten die de hardware van een pc vormen, zijn met elkaar verbonden, elk van hen vervult zijn eigen functie en biedt in het algemeen een volwaardige verwerking van alle soorten gegevens met behulp van een pc.

Externe architectuur computers zijn die apparaten die mensen zien die computers voor hun eigen doeleinden gebruiken. De belangrijkste apparaten zijn:

§ systeemonderdeel;

§ toezicht houden op;

§ toetsenbord;

§ manipulatoren; printers; scanners; netwerk hardware .

Interne architectuur computer - dit zijn de apparaten die zorgen voor de processen van accumulatie, verwerking, opslag, presentatie en overdracht van informatie in de machine. De meeste bevinden zich in de systeemeenheid. Hieronder vindt u: structurele regeling interne architectuur van de pc.

Snelweg- dit zijn geleiders die alle computerapparaten met elkaar verbinden.Zowel besturingssignalen als gegevens worden langs de snelweg van het ene apparaat naar het andere verzonden, wat zorgt voor hun interactie in het proces van informatieverwerking.

Controllers zijn elektronische circuits die de controle over computerapparatuur bieden.

Het concept architectuur wordt meestal geassocieerd met iets moois. Dit is niet helemaal waar. Een architect stuurt zijn inspanningen om ervoor te zorgen dat een gebouw of een complex van gebouwen niet alleen mooi is, maar ook gebruiksvriendelijk, betrouwbaar, economisch, gemakkelijk en snel op te zetten en veilig. In informatica definieert architectuur de samenstelling, het doel, logische organisatie en de volgorde van interactie van alle hardware en software gecombineerd in een enkel computersysteem. Met andere woorden, de architectuur beschrijft hoe de computer aan de gebruiker wordt gepresenteerd.

Voor het eerst werd de productie van personal computers in 1975 op gang gebracht door de Amerikaanse door APPLE(spreek uit als "appel"). De oprichter, Steve Jobs, stelde zijn eerste Persoonlijke computer in de garage van zijn vader. Het startkapitaal van zijn bedrijf was niet hoger dan duizend dollar, maar in minder dan tien jaar had hij een miljard dollar overschreden - de vraag naar zijn producten was zo groot. In 1981 verschenen de eerste personal computers van IBM (uitgesproken als "ai-bee-um"). Ze waren goedkoper en gebruikten de nieuwste ontwikkelingen van verschillende andere bedrijven tegelijk, met name software van MICROSOFT (uitgesproken als "Microsoft"). Machines van dit type (ze werden niet alleen door IBM geproduceerd en geproduceerd, bovendien onderscheidt dit bedrijf zich sindsdien niet meer van duizenden) namen binnen anderhalf tot twee jaar een leidende positie in de markt in. In 1991, om te delen APPLE-computers(ze kregen de naam "Mac") waren goed voor slechts 4% van de omzet.

IN MODERNE PERSOONLIJKE COMPUTERS WORDT IN DE REGELING HET PRINCIPE VAN OPEN ARCHITECTUUR GEBRUIKT. HET BESTAAT UIT DAT APPARATEN DIE RECHTSTREEKS DEELNEMEN AAN DE INFORMATIEVERWERKING (PROCESSOR. CO-PROCESSOR. RAM) DOOR ÉÉN BUS MET ANDERE APPARATEN VERBONDEN ZIJN. APPARATEN DIE VIA DE BUS MET DE PROCESSOR AANGESLOTEN ZIJN, EN NIET DIRECT, WORDEN PERIFEER GENOEMD (let op hoe dit woord gespeld is!) De bus is een datatransmissiekanaal in de vorm van geleiders op printplaat of gestrande kabel.

In dit diagram wordt de bus weergegeven als een tweekoppige pijl om aan te geven dat er informatie langsheen stroomt, zowel van de processor naar randapparatuur als naar achterkant. Connectoren zijn gemarkeerd met zwarte vierkantjes. Het schema is voorwaardelijk en illustreert alleen de basisprincipes van een moderne computer, dus een aantal apparaten, met name een videoadapter, worden hier niet getoond.

PROCESSOR, CO-PROCESSOR, GEHEUGEN EN BUS MET CONNECTOREN VOOR HET AANSLUITEN VAN RANDAPPARATUUR WORDEN GEPLAATST OP EEN ENKEL KAART, MOEDER OF MAIN GENOEMD (Engels moederbord of moederbord):

Als je de computerkast opent, zie je een groot bord met daarin chips, andere elektronische apparaten en connectoren (slots) waar andere borden in worden gestoken en waar andere apparaten via kabels op zijn aangesloten. Dit is het moederbord.

CONFIGURATIE - SAMENSTELLING VAN APPARATEN AANGESLOTEN OP DE COMPUTER.

DE POORT IS HET VERBINDINGSPUNT VAN HET EXTERNE APPARAAT MET DE COMPUTER.

Waarom is de computer ontworpen zoals hij is? Want in dit geval verandert het in een gelijkenis constructeur voor kinderen- het kan worden samengesteld uit alle apparaten die op de markt verkrijgbaar zijn (inclusief apparaten die door verschillende bedrijven zijn vervaardigd).

DE VOORDELEN VAN OPEN ARCHITECTUUR IS DAT DE GEBRUIKER DE MOGELIJKHEID KRIJGT:

1) SELECTEER COMPUTERCONFIGURATIE. Als je geen printer nodig hebt, of niet genoeg geld hebt om hem te kopen, dwingt niemand je om hem samen met een nieuwe computer te kopen. Voorheen was het niet zo - alle apparaten werden verkocht als een enkele set en van een bepaald type, zodat het onmogelijk was om iets te kiezen of te vervangen.

2) BREI HET SYSTEEM UIT DOOR NIEUWE APPARATEN AAN TE SLUITEN. Als je bijvoorbeeld geld hebt verzameld en een printer hebt gekocht, kun je deze eenvoudig op je computer aansluiten.

3) UPGRADE HET SYSTEEM DOOR EEN APPARAAT TE VERVANGEN DOOR EEN NIEUW APPARAAT. Je hoeft hiervoor namelijk niet de hele computer weg te gooien! Het is voldoende om een ​​ander apparaat aan te sluiten in plaats van één. U kunt met name het moederbord vervangen om van een computer met een oud type processor over te stappen op een computer met een nieuw type processor.

pc-architectuur

De basislay-out van de onderdelen van een computer en de relatie daartussen wordt de Personal Computer (PC)-architectuur genoemd. Bij het beschrijven van de pc-architectuur worden de samenstelling van de componenten die erin zijn opgenomen, hun functies en kenmerken bepaald.

Het centrum van de computer is de systeemeenheid, die op zijn beurt is onderverdeeld in:

· Centrale processor;

·Werkgeheugen:

· Moederbord;

· Videokaart;

· Kader;

· Stroomvoorziening;

· harde schijf;

· Optisch station.

Deze apparaten zullen nu worden besproken.

CPU

Centrale verwerkingseenheid (CPU, CPU, CPU) - elektronische eenheid of microschakeling, het belangrijkste onderdeel hardware. Het regelt de werking van alle computerknooppunten en het programma dat de algoritmen beschrijft. De CPU zet alle verwerkte informatie om in digitaal, d.w.z. begrijpelijker voor hem. Fysiek is het klein elektronische schakeling op het moederbord, dat alle berekeningen en informatieverwerking uitvoert. De processor werkt met: hoge snelheid en kan tientallen of zelfs honderden miljoenen bewerkingen per seconde uitvoeren. Het kan worden weergegeven als de volgende hoofdknooppunten:

een besturingsapparaat dat is ontworpen om opdrachten te decoderen en uit te voeren;

Werkregisters die nodig zijn voor het adresseren van geheugen en het uitvoeren van computerbewerkingen;

rekenkundig-logische eenheid, voert logische en rekenkundige bewerkingen;

input-output controle, data input-output naar of van de processor;

De processor werkt met instructies waaraan een handeling is toegewezen die door de processor moet worden uitgevoerd. Elk programma dat door de processor wordt uitgevoerd, bestaat uit veel verschillende instructies.

Laten we eens kijken naar het formaat van de opdracht. Informatie in een computer wordt opgeslagen in de vorm van een binaire code die is samengesteld uit reeksen van 0 en 1. Deze reeksen hebben een veelvoud van 8 bits, d.w.z. 8-bits, 16-bits, 32-bits, enz. 0 of 1 in deze reeks heet beetje . Respectievelijk:

8 bits = 1 byte;

16 bits = 1 machinewoord;

32 bits = machine dubbel woord.

In een computer wordt de hoeveelheid informatie bepaald in de volgende hoeveelheden:

1024 bytes = 1 kilobyte (KB);

1024 KB = 1 megabyte (MB);

1024 MB = 1 gigabyte (GB);

1024 GB = 1 terabyte (TB).

De processor werkt met RAM, omdat het de gegevens opslaat die de processor nodig heeft om te werken. Ook plaatst de processor de resultaten van zijn berekeningen in RAM voordat de uiteindelijke opslag in

langetermijngeheugen van een computer.

Moederbord

Moederbord (Moederbord) - een bord dat computerapparatuur verbindt. belangrijke functie Moedergeheugen is dat het een BIOS-chip bevat, die informatie bevat over de configuratie van de computer en informatie over de eerste keer opstarten van de computer.

Er zijn veel verschillende apparaten op het moederbord, zoals:

· Centrale processor;

· BIOS-chip;

Chipset (zuidelijke en noordelijke brug s);

· AGP-slot;

· PCI-sleuven;

· IDE-connectoren;

SATA-connectoren:

· SATA-controllers;

· Aansluitingen voor het aansluiten van USB-apparaten of extra USB-poorten;

Connector voor het aansluiten van knoppen voorpaneel systeem blok;

· Geluidskaart;

· PS 2-poorten voor toetsenbord en muis.

En nu meer over deze apparaten.

BIOS - Basis invoer-/uitvoersysteem

BIOS (basis invoer-/uitvoersysteem) - basis invoer-uitvoersysteem - een onderdeel van systeemsoftware dat is ontworpen om het besturingssysteem toegang te geven tot computerhardware en aangesloten apparaten. Het BIOS bevat de configuratie van de computer en het bijbehorende programma bootstrap. Wanneer de stroom is ingeschakeld computer-BIOS initialiseert apparaten die op het moederbord zijn aangesloten, controleert hun prestaties. Als alles in orde is, zoekt het BIOS naar een bootloader op opslagmedia, zoals bijvoorbeeld HDD. De bootloader draagt ​​vervolgens de controle over aan het besturingssysteem. Nieuwere moederborden kunnen 2 chips hebben, wat de stabiliteit van het BIOS verhoogt.

chipset- een set chips die een reeks functies uitvoeren. Bij computers bevindt de chipset zich op het moederbord en fungeert als een component die zorgt voor de gezamenlijke werking van het geheugen, CPU, I/O en andere subsystemen. De chipset van moderne computermoederborden bestaat uit twee hoofdmicrocircuits. Dit zijn de Noord- en Zuidbruggen.

Northbridge (geheugencontroller-hub) - zorgt voor interactie tussen de processor en het geheugen. Het is verbonden met de CPU via een hogesnelheidsbus. Het brengt ook processorcommando's over naar RAM en converteert deze commando's naar het formaat dat nodig is om toegang te krijgen tot een specifieke groep RAM-cellen. Het is de RAM-controller die verantwoordelijk is voor alle bewerkingen die de processor met RAM uitvoert. De DRAM-controller bestaat uit de volgende elementen:

· controleapparaat;

een opnameapparaat

een leesapparaat

String-decoder

kolomdecoder;

Systeembus-interface- is verantwoordelijk voor de interactie van de processor met andere apparaten die zijn aangesloten op de noordbrug, namelijk: met RAM, videokaart en zuidbrug.

De northbridge kan een GPU of een AGP-buscontroller, of beide samen. De grafische processor vervult de functies van een videokaart, maar zijn capaciteiten in vergelijking met een videokaart zijn veel lager. De AGP-buscontroller is ontworpen voor de interactie van de videokaart met de processor en RAM. De processor geeft uitvoeropdrachten grafische informatie, stuurt de systeembuscontroller deze opdrachten naar de AGP-buscontroller en vervolgens worden de gegevens via de AGP-bus naar de videokaart gestuurd, met behulp van de GPU voert de weergave van grafische informatie op de monitor uit.

Momenteel zijn de AGP-bus en videokaarten voor AGP-connectoren al achterhaald. Ze werden vervangen nieuwe interface PCI-E, dat is ontwikkeld op basis van: PCI-bus.

De rol van de noordbrug in een computersysteem is erg belangrijk. Hij bepaalt immers welke processor, welk dynamisch RAM-geheugen en welke grafisch systeem wordt op de computer geïnstalleerd. De Noordbrug is een van de complexe elektronische apparaten, die enkele honderden miljoenen elementaire transistors kan bevatten. Dit betekent dat de warmteafvoer behoorlijk groot kan zijn, wat de stabiliteit van de noordbrug aantast. Daarom heeft hij bijna altijd een ingebouwd koellichaam voor koeling, vaak met een koeler.

South Bridge (I/O Hub-controller) - dit is een chip die de "trage" interacties op het moederbord verbindt met de CPU via de northbridge, die, in tegenstelling tot de southbridge, rechtstreeks op de processor is aangesloten. Het is verantwoordelijk voor het beheer van I/O-apparaten met snellere apparaten die op de northbridge zijn geïnstalleerd: processor, RAM en videokaart. Daarom is de functie zuidelijke brug is de overdracht van de benodigde gegevens en besturingssignalen naar het apparaat dat erop is aangesloten vanaf de processor, RAM of videokaart.

Afhankelijk van de versie kan de South Bridge audio, netwerk, USB-controllers. Moderne southbridges ondersteunen de PCI-Express-bus.

PCI-E (PCI-Express) - is een computerbus die programmeermodel PCI-bussen en een krachtig fysiek protocol op basis van seriële gegevensoverdracht. De PCI-E-bus heeft de interface en de AGP-bus praktisch verdrongen. Op de moderne borden het aantal PCI-E-slots kan maximaal drie zijn. En hieruit volgt dat je twee of drie videokaarten kunt gebruiken.

Een van de kritieke apparaten niet alleen de zuidbrug zelf, maar ook de computer als geheel, is interrupt-controller. De belangrijkste functie is het verzenden van een signaal van een randapparaat naar de processor, zodat de processor informatie van dit apparaat verwerkt.

Even belangrijk is ook: directe geheugentoegangscontroller of DMA-controller. Het gebruik ervan maakt het mogelijk om in sommige gevallen merkbare prestaties te bereiken. Alle interacties in de computer verlopen via de centrale verwerkingseenheid. Als gegevens tussen twee apparaten moeten worden uitgewisseld, leest de CPU eerst de gegevens van het eerste apparaat en draagt ​​die gegevens vervolgens over naar het andere apparaat.

De essentie van de DMA-modus is dat de apparaten waartussen informatie wordt uitgewisseld de processor informeren over de geselecteerde modus en over de bezetting van de bus waarover de uitwisseling zal plaatsvinden.

architectuur personal computer videokaart

SMbus-controller is verantwoordelijk voor de bus, wiens taken zijn: secundaire functies, zoals bijvoorbeeld het bewaken van de temperatuur van de CPU-behuizing.

Stroombeheer dient om het stroomverbruik van het computersysteem als geheel te verminderen. Dit bespaart middelen. Als één computer is ingeschakeld, is dit niet zo opvallend. En als hele netwerk, dan opslaan

elektriciteit zal worden gevoeld. Moderne computers hebben een modus

verminderd energieverbruik wanneer niemand eraan werkt, maar

ingeschakeld blijven.

USB (universele seriële bus)

USB (universeel) seriële bus) - seriële data-interface voor medium-speed en low-speed randapparatuur in informatica. Om randapparatuur op de USB-bus aan te sluiten, wordt een vieraderige kabel gebruikt, terwijl twee draden in de differentiële verbinding worden gebruikt om gegevens te ontvangen en te verzenden, en twee draden om het randapparaat van stroom te voorzien. Met ingebouwde lijnen USB-voeding stelt u in staat om randapparatuur aan te sluiten zonder hun eigen stroombron, maar de maximale stroom die door het apparaat wordt verbruikt via de elektriciteitsleidingen USB-bus, mag niet hoger zijn dan 500 mA. Er kunnen maximaal 127 sterapparaten op één USB-buscontroller worden aangesloten.

PS/2- een connector die wordt gebruikt om een ​​toetsenbord en muis aan te sluiten. Maar nu steeds meer computermuizen en toetsenborden hebben een USB-connector, en sommige moderne moederborden hebben geen PS/2-connector of hebben slechts één connector.

Geluidskaart

geluidskaart ( geluidskaart, geluidskaart) - een extra element van een computer dat geen verband houdt met het hoofddoel, waarmee u geluid kunt verwerken. Op het moment dat het verscheen, was het een apart bord dat in het uitbreidingsslot was geïnstalleerd. In moderne pc's is het aanwezig in de vorm van een microschakeling die is geïntegreerd in de chipset van het moederbord. Ook verkrijgbaar als extern apparaat.