Arhitectura și principiile de funcționare a calculatorului. Ce este arhitectura computerului

Trimiteți-vă munca bună în baza de cunoștințe este simplu. Utilizați formularul de mai jos

Studenții, studenții absolvenți, tinerii oameni de știință care folosesc baza de cunoștințe în studiile și munca lor vă vor fi foarte recunoscători.

Găzduit la http://www.allbest.ru/

Instituție de învățământ de la bugetul de stat

Învățământul profesional secundar

regiunea Rostov

„Colegiul de construcții Rostov”

pe tema: „Arhitectura PC”

Lucrare finalizata:

Student grupa A-21

Pavlova N.V.

Rostov-pe-Don 2014

Introducere

1. Conceptul de computer personal

2. Conceptul de arhitectură a calculatoarelor personale

3. Dispozitivele interne ale unui computer personal

4. Dispozitive externe ale unui computer personal

Introducere în logica microprocesorului computerului

Dezvoltare rapida tehnologia Informatiei iar baza lor tehnică principală - computerele, duce la o mai mare saturație cu acestea în aproape toate sferele activității umane. În aceste condiții, elevul trebuie să cunoască elementele de bază ale hardware-ului computerului, principalele sale specificațiiși funcționalitate. Astfel de cunoștințe fac posibilă alegerea mai conștientă, organizarea întreținerii, actualizarea computerelor personale, planificarea dezvoltării unui computer atât pentru uz personal, cât și pentru uz profesional, care este cel mai relevant.

Calculatorul este programabil dispozitiv electronic, capabil să prelucreze date și să efectueze calcule, precum și să efectueze alte sarcini de manipulare a caracterelor.

Un computer este un dispozitiv electronic multifuncțional pentru acumularea, procesarea și transmiterea informațiilor.

Arhitectura unui computer personal este aranjarea părților sale principale, cum ar fi procesorul, memoria RAM, subsistemul video, sistemul de discuri, perifericele și dispozitivele de intrare/ieșire.

Arhitectura PC-ului determină principiul de funcționare, legăturile de informații și interconectarea principalelor noduri logice ale computerului:

procesor central;

memoria principala;

memorie externa;

Periferice.

1. Interne ale computerului

v Cel mai important element dintr-un computer, „creierul”, este microprocesorul. Un microprocesor este un circuit electronic care îndeplinește toate funcțiile de procesare a informațiilor și control al tuturor unităților computerizate. Din punct de vedere structural, este un cristal de 4-6 cm2.

Microprocesorul este format din următoarele blocuri:

1. Unitatea logică aritmetică (ALU) este un dispozitiv care efectuează operații logice și aritmetice în sistemul binar.

2. Memoria microprocesorului este memoria registrelor care stochează date și adresele acestora

3. Memoria cache - memoria rapidă îmbunătățește performanța microprocesorului prin salvarea comenzilor utilizate frecvent

4. Dispozitiv de control (CU) - acest dispozitiv oferă un mod multitasking, care contribuie la organizarea computerului, în care memoria acestuia conține simultan programe și date pentru rezolvarea mai multor probleme. Multitasking-ul se realizează datorită sistemului de întreruperi și protecție a memoriei

5. Microprocesor backbone - este conceput pentru a face schimb de informații între unitățile cu microprocesor.

Sistem de interfață cu microprocesor - implementează interfațarea și comunicarea cu alte dispozitive PC; include o interfață MP internă, registre de stocare tampon și circuite de control pentru porturile de intrare-ieșire (IOP) și magistrala de sistem.

v Dispozitivul de stocare joacă, de asemenea, un rol important în computer.

Un dispozitiv de stocare este o unitate de computer concepută pentru temporar ( RAM) și stocarea pe termen lung (memorie permanentă) a programelor, a datelor de intrare și de ieșire, precum și a rezultatelor intermediare.

Tipuri de ZPU:

1. RAM (Random Access Memory) este un dispozitiv de stocare cu acțiune rapidă, cu un volum relativ mic, care stochează programul care se execută în prezent și datele acestuia.

2. Memoria cache este o memorie ultra-rapidă concepută pentru a stoca rezultate intermediare.

3. ROM (read-only memory) - această memorie este concepută pentru a stoca programe de sistem și auxiliare (Bios), este nevolatilă, dar rata de schimb de date în marea majoritate a cazurilor este mult mai mică.

v O magistrală este o placă de sistem care furnizează informaţii I/O. Caracteristica autobuzului este cursul de schimb. Principalele tipuri de anvelope (aranjate în ordinea îmbunătățirii performanței): ISA, EISA, VESA, PCI, AGP. Conectori - „sloturile” standardului PCI s-au născut în urmă cu aproximativ 10 ani și astăzi este standardul principal pentru sloturi pentru conectarea dispozitivelor suplimentare.

Busul de sistem include:

magistrală de date cod (KSHD), care conține fire și circuite de interfață pentru transmiterea în paralel a tuturor cifrelor codului numeric (cuvântul de mașină) al operandului;

magistrală de cod de adresă (KSA), inclusiv fire și circuite de interfață pentru transmiterea în paralel a tuturor cifrelor codului de adresă al celulei de memorie principală sau portul de intrare-ieșire al unui dispozitiv extern;

magistrală de cod de instrucțiuni (KSI) care conține fire și circuite de interfață pentru transmiterea instrucțiunilor (semnale de control, impulsuri) către toate blocurile de mașini;

o magistrală de alimentare cu fire și circuite de interfață pentru conectarea unităților PC la un sistem de alimentare cu energie.

Busul de sistem oferă trei direcții pentru transferul de informații:

Între microprocesor și memoria principală;

Între microprocesor și porturile de intrare-ieșire ale dispozitivelor externe;

Între memoria principală și porturile I/O ale dispozitivelor externe (mod DMA)

v Hard disk (hard disk, HDD) - conceput pentru stocarea permanentă a informațiilor utilizate în timpul funcționării computerului: sistem de operare, documente, jocuri etc. Principalele caracteristici ale unui hard disk sunt capacitatea sa, măsurată în gigaocteți (GB), viteza de citire a datelor, timpul mediu de acces și dimensiunea memoriei cache. Informațiile sunt stocate pe una sau mai multe plăci rotunde cu un strat magnetic, peste care zboară capete de înregistrare magnetice. Hard disk-urile sunt conectate la placa de bază folosind cabluri speciale, fiecare dintre acestea fiind proiectat pentru două dispozitive.

v O unitate de disc compact (CD-ROM) este proiectată pentru a citi înregistrările de pe CD-uri. Avantajele dispozitivului - capacitate mare de disc, acces rapid, fiabilitate, versatilitate, cost redus. Conceptul principal care caracterizează funcționarea acestui dispozitiv este viteza. Primele CD-ROM-uri sunt cu 1 viteză. Acum există CD-ROM-uri cu 52 de viteze. Ce înseamnă 52 de viteze? Aceasta înseamnă că citește datele de 52 de ori mai repede decât primul CD-ROM cu 1 viteză (150 Kb/s). Prin urmare, înmulțim 52 cu 150 ... 7800 kiloocteți pe secundă! Principalul dezavantaj al unităților CD-ROM standard este incapacitatea de a scrie informații.

Acest lucru necesită alte dispozitive:

CD-R - o unitate de disc cu capacitatea de a înregistra informații o dată pe un disc special, în Rusia sunt numite „spații libere”. Înregistrarea pe aceste discuri se realizează datorită prezenței unui strat special sensibil la lumină pe ele, care arde sub influența unui fascicul laser la temperatură înaltă.

CD-RW - o unitate cu capacitatea de a scrie în mod repetat informații. Acest dispozitiv funcționează pe un principiu complet diferit și cu discuri complet diferite față de CD-R.

Recent, DVD-ROM-ul devine din ce în ce mai răspândit - un dispozitiv conceput pentru a citi discuri în format DVD.

v BIOS (Basic Input - Output System) - un sistem de intrare/ieșire de bază - un microcircuit instalat pe placa de bază. Aici sunt stocate setările principale ale computerului. Folosind BIOS-ul, puteți modifica viteza procesorului, parametrii de funcționare pentru alte dispozitive interne și unele externe ale computerului. BIOS-ul este primul și cel mai important dintre podurile care conectează hardware-ul și software-ul unui computer. Prin urmare, pentru BIOS-urile moderne există multe caracteristici importante este capacitatea de a-l actualiza, de a lucra cu standardul Plag & Play, abilitatea de a porni un computer de pe un CD-ROM, unități de rețea și ZIP.

v Sursa de alimentare. Acesta este un bloc care conține sisteme de alimentare autonome și de rețea pentru un PC.

v Temporizator. Acesta este un ceas electronic integrat în mașină care asigură, dacă este necesar, eliminarea automată a momentului curent în timp (an, lună, ore, minute, secunde și fracțiuni de secundă). Cronometrul este conectat la o sursă de alimentare autonomă - bateria și continuă să funcționeze atunci când mașina este deconectată de la rețea.

2. Dispozitive externe computer

v O tastatură este un dispozitiv folosit pentru a introduce informații de la un utilizator într-un computer. Tastatura modernă este formată din 104 taste întărite într-o singură carcasă.

v Mouse - un manipulator pentru introducerea de informații într-un computer. Este necesar pentru lucrul cu pachete grafice, desene, atunci când elaborați diagrame și când lucrați în noi sisteme de operare Oh.

v Joystick - un manipulator sub forma unui mâner cu balamale cu butoane, folosit în jocurile pe calculator.

v Monitor (afișare) - un dispozitiv conceput pentru a afișa text și informații grafice.

v Imprimantă - un dispozitiv conceput pentru a scoate text și informații grafice pe hârtie. Există imprimante matriciale, cu jet de cerneală și laser (aranjate în ordinea îmbunătățirii calității și a vitezei de imprimare). Imprimantele sunt color (jet de cerneală și laser) și alb-negru (matrice de puncte și laser).

v Scanner - un dispozitiv pentru introducerea de text și informații grafice într-un computer. Scanerele sunt de mână, tablete desktop și chiar podea.

v Plotter - un dispozitiv care vă permite să afișați informații grafice pe hârtie sau pe alt suport. Sarcinile tipice pentru plottere sunt executarea diferitelor desene, diagrame, desene, grafice, hărți etc.

v Modem (modulator-demodulator) - un dispozitiv care permite unui computer să comunice cu un alt computer prin linii telefonice. În felul meu aspect iar locul de instalare, modemurile sunt împărțite în interne (interne) și externe (externe). Modemurile interne sunt o placă electronică instalată direct în computer, în timp ce modemurile externe sunt un dispozitiv autonom conectat la unul dintre porturi. Un modem extern este mai scump decât un modem intern de același tip din cauza atractivitatea externăși instalare mai ușoară. Parametrul principal în funcționarea modemului este rata de transfer de date.

Concluzie

Dezvoltarea industriei electronice și a ingineriei informatice se realizează într-un ritm atât de rapid încât literalmente în 1-2 ani, „miracolul tehnologiei” de astăzi devine învechit. Cu toate acestea, principiile proiectării computerelor au rămas neschimbate de când faimosul matematician John von Neumann în 1945 a pregătit un raport privind proiectarea și funcționarea dispozitivelor de calcul universale, i.e. calculatoare.

1. https://ru.wikipedia.org/wiki

2. http://imcs.dvfu.ru/lib/eastprog/architecture.html

3. http://rechkate.ru/informatika/arhitektura-pk

4. http://www.lessons-tva.info/edu/e-inf1/e-inf1-2-2.html

5. http://wiki.kem-edu.ru/index.php

Găzduit pe Allbest.ru

...

Documente similare

arhitectura clasica a calculatoarelor. Conceptul de grilă de biți. Dispozitiv I/O. Unitate logică aritmetică, structura registrelor ALU, unde sunt plasate datele inițiale și rezultate, precum și dimensiunea registrelor (numărul de cifre binare t).

prezentare, adaugat 29.11.2013


Arhitectura unui computer personal modern. Tipuri și caracteristici ale dispozitivelor centrale și externe ale computerului. Diagramele structurale și funcționale ale unui computer personal. Dispozitive pentru introducerea de informații în unitatea de sistem și pentru afișarea informațiilor.

lucrare de termen, adăugată 18.01.2012


Istoria creării tehnologiei informatice. Organizarea unui dispozitiv de calcul („arhitectura von Neumann”). Dispozitive de intrare, procesare, stocare și ieșire a informațiilor. Monitoare în scopuri generale și profesionale, caracteristicile lor comparative.

rezumat, adăugat 25.11.2009


Principiul coloana vertebrală modular al construirii unui computer. Principiul backbone (bus) al schimbului de informații între dispozitive. Structura internă a unui computer personal: compoziția și scopul principalelor blocuri. Dispozitive de intrare și ieșire a informațiilor.

rezumat, adăugat 19.11.2009


Factorul de control al programului de calculator. Principiul principal-modular al construcției. Joystick - un dispozitiv manipulator pentru introducerea de informații despre mișcările mâinii. Compoziția blocului de sistem. Dispozitive pentru afișarea informațiilor din memoria computerului către utilizator.

prezentare, adaugat 23.02.2015


Domeniul de aplicare al computerului personal (PC). Principalele blocuri ale PC-ului, metode de prelucrare computerizată a informațiilor. Dispozitive de intrare și ieșire, stocare informații: unitate de sistem, tastatură, monitor, mouse, scaner, digitizer, imprimantă, unitate de disc.

prezentare, adaugat 25.02.2011


Principalele părți ale unui computer personal: unitatea de sistem, dispozitivele de intrare și ieșire. Elementele principale ale unității de sistem: placa de baza, procesor, RAM, memorie cache, unități. Sistem de operare, obiecte Windows, ferestre.

rezumat, adăugat 21.09.2009


Descrierea, caracteristicile și principiile de funcționare ale principalelor componente ale unui computer personal modern. Principiile de adresare, omogenitatea memoriei și principiul controlului programului. Dispozitive periferice de intrare. elementele centrale.

rezumat, adăugat 11.07.2008


Dispozitiv computer personal: unitate de sistem, sistem de răcire, placă de bază, procesor, placă video, placă de sunet. Memorie, dispozitiv de stocare a informațiilor. Dispozitiv laptop Asus N53SM: tastatură și touchpad, specificații.

rezumat, adăugat 12.05.2012


Esența computerului ca un fel de calculator. Caracteristicile microprocesorului - elementul principal al computerului, acesta circuit electronic, care efectuează toate calculele și prelucrarea informațiilor. Istoria tehnologiei computerelor. Funcționarea plăcii de sunet, a tastaturii.

Arhitectura computerelor personale(PC) include o structură care reflectă compoziția PC-ului și software-ul.

- acesta este un set al elementelor sale funcționale (de la principalele noduri logice până la cele mai simple circuite) și conexiunile dintre ele.

Arhitectura definește principiile de funcționare, legăturile de informații și interconectarea principalelor noduri logice ale PC-ului, care includ procesorul, memoria cu acces aleatoriu, dispozitivele de stocare externe și dispozitivele periferice.

Principiul de bază al construirii tuturor computerelor moderne este controlul software.

Arhitectura clasică von Neumann

În $1946$ matematicieni americani John von Neumann, German GoldsteinȘi Arthur Burksîntr-un articol comun, ei au conturat noi principii pentru construcția și funcționarea computerelor. Pe baza acestor principii, au fost produse calculatoare din generația $1$-th și $2$-th. Au existat unele schimbări în generațiile următoare, dar principiile lui von Neumann (cum erau numite) au rămas.

Principiile de bază ale lui Von Neumann:

1. Utilizarea sistemului de numere binar pe un computer , în care dispozitivelor le este mult mai ușor să efectueze operații aritmetico-logice decât în ​​zecimală.
2. Control software pentru PC . Funcționarea PC-ului este controlată de un program, care constă dintr-un set de comenzi care sunt executate secvenţial una după alta. Crearea unei mașini cu un program stocat în memorie a marcat începutul programării.
3. Datele și programele sunt stocate în memoria computerului . Comenzile și datele sunt codificate în același mod în binar.
4. Celulele de memorie PC au adrese numerotate secvenţial. Posibilitatea de a accesa orice locație de memorie prin adresa sa a făcut posibilă utilizarea variabilelor în programare.
5. Posibilitatea de salt condiționat în timpul execuției programului. Comenzile din PC sunt executate secvenţial, dar dacă este necesar, puteţi implementa o tranziţie la orice parte a codului.

Principiul de bază era că programul devenise deja parte permanentă mașini, dar variabile, spre deosebire de aparatura, care rămâne neschimbată și foarte simplă.

Von Neumann a propus și structura PC (Fig. 1).

Figura 1. Structura PC-ului

Compoziția mașinii von Neumann a inclus:

• dispozitiv de stocare (memorie);
• unitate aritmetică logică (ALU), care a efectuat toate operațiile aritmetice și logice;
• dispozitiv de control (CU), care coordonează acțiunile tuturor nodurilor mașinii în conformitate cu programul;
• Dispozitive I/O.

Programele și datele au fost introduse în memorie de la dispozitivul de intrare prin ALU. Toate comenzile programului au fost scrise în celulele de memorie secvenţial, iar datele pentru procesare au fost scrise în celulele arbitrare.

Comanda a constat în precizarea operației de efectuat și a adreselor celulelor de memorie în care sunt stocate datele și pe care trebuie efectuată operația necesară, precum și a adresei celulei în care trebuie scris rezultatul (pentru stocare în memorie).

Din ALU, rezultatele sunt transmise către o memorie sau un dispozitiv de ieșire. În mod fundamental, aceste dispozitive diferă prin faptul că datele sunt stocate în memorie într-o formă convenabilă pentru procesare de către un computer și pe dispozitivele de ieșire (monitor, imprimantă etc.) într-o formă convenabilă pentru o persoană.

Semnalele cu comenzi sunt primite de la CU către alte dispozitive, iar de la alte dispozitive CU primește informații despre rezultatul executării lor.

CU conține un registru special (celulă) - contor de programe, în care este scrisă adresa primei instrucțiuni a programului. CU citește conținutul celulei de memorie corespunzătoare din memorie și îl plasează într-un dispozitiv special - registrul de instrucțiuni. CU determină funcționarea comenzii, „marchează” în memorie datele ale căror adrese sunt specificate în comandă și controlează execuția comenzii. Operația este efectuată de ALU sau hardware-ul computerului.

După ce comanda este executată, contorul programului este incrementat cu $1$ și indică către următoarea comandă a programului. Dacă este necesar să se execute o comandă care nu o urmează pe cea curentă în ordine, o comandă specială de salt conține adresa celulei către care trebuie transferat controlul.

Arhitectura PC moderna

Arhitectura PC-urilor moderne se bazează pe principiul trunchi-modular. Un PC este format din părți separate - module, care sunt dispozitive PC relativ independente (de exemplu, procesor, RAM, controler, afișaj, imprimantă, scaner etc.).

Principiul modular permite utilizatorului să finalizeze în mod independent configurația necesară a PC-ului și să o actualizeze dacă este necesar. Organizarea modulară a sistemului se bazează pe principiul principal al schimbului de informații. Pentru ca PC-ul să funcționeze ca un singur mecanism, este necesar să se facă schimb de date între diverse dispozitive, pentru care magistrală de sistem (principală)., care este realizat sub forma unui pod imprimat pe placa de baza.

Principalele caracteristici ale arhitecturii PC-ului sunt reduse la principiile aspectului hardware, precum și la setul selectat de hardware de sistem.

Această arhitectură se caracterizează prin ea deschidere– capacitatea de a include dispozitive suplimentare (sistem și periferice) în PC, precum și capacitatea de a încorpora cu ușurință programe de utilizator la orice nivel software PC.

Observație 1

De asemenea, este asociată îmbunătățirea arhitecturii PC-ului accelerarea maximă a schimbului de informații cu memoria sistemului. PC-ul citește toate comenzile executabile din memoria sistemului în care sunt stocate datele. Astfel, CPU-ul face majoritatea apelurilor către memorie și accelerarea schimbului cu memoria va duce la o accelerare semnificativă a întregului sistem în ansamblu.

Deoarece Când utilizați o magistrală de sistem pentru a schimba un procesor cu memorie, trebuie să țineți cont de limitele de viteză ale magistralei în sine, atunci este imposibil să obțineți o accelerare semnificativă a schimbului de date folosind magistrala.

Pentru a rezolva această problemă, a fost propusă următoarea abordare. Memoria sistemului în loc de coloana vertebrală a sistemului este conectată la o magistrală specială de mare viteză, care este situată la distanță mai aproape de procesor și nu necesită buffer-uri complexe și distanțe mari. În acest caz, memoria este schimbată la viteza maximă posibilă pentru procesor, iar autostrada sistemului nu o încetinește. Această decizie a devenit deosebit de relevantă odată cu creșterea vitezei procesorului.

Astfel, structura unui PC dintr-o singură magistrală, care a fost folosită doar în primele calculatoare, devine trei bare.

Figura 2. Structura cu trei magistrale a unui PC

ALU și CU în PC-urile moderne formează un procesor. Un procesor care constă din unul sau mai multe circuite integrate mari se numește microprocesor sau pachet de microprocesor.

Arhitectura PC multiprocesor

Prezența mai multor procesoare într-un PC înseamnă că multe fluxuri de date și comenzi pot fi organizate în paralel, adică Mai multe fragmente ale aceleiași sarcini pot fi executate în același timp.

Figura 3. Arhitectura unui PC multiprocesor

Sistem de calcul cu mai multe mașini

În arhitectura unui sistem de calcul multimașină, fiecare procesor are propria sa RAM. Utilizarea unui sistem de calcul multimașină este eficientă în rezolvarea problemelor care au o structură cu totul specială, care ar trebui să fie compusă din atâtea PC-uri câte este împărțit sistemul în subtask-uri slab cuplate.

Sistemele de calcul multiprocesor și multimașină au un avantaj față de cele uniprocesor în ceea ce privește viteza.

Arhitectura procesorului paralel

În această arhitectură, mai multe ALU funcționează sub controlul unei unități de control. Aceasta înseamnă că o mulțime de date pot fi procesate de un singur program, adică de un flux de comandă. Performanța ridicată a unei astfel de arhitecturi poate fi obținută numai la sarcini în care aceleași operații de calcul sunt efectuate simultan pe diferite seturi de date de același tip.

Figura 4. Arhitectură cu un procesor paralel

Mașinile moderne conțin adesea elemente tipuri variate solutii arhitecturale. Există și alte soluții arhitecturale care sunt diferite de cele discutate mai sus.

Principiul de bază al construirii unui computer se numește arhitectură. von Neumann - Omul de știință american de origine maghiară John von Neumann, care a propus-o.

Arhitectura computerelor moderne este determinată de următoarele principii:

Principiul controlului programului. Oferă automatizarea procesului de calcul pe un computer. Conform acestui principiu, pentru a rezolva fiecare problemă, este compilat un program care determină succesiunea acțiunilor computerului. Eficiența controlului programului va fi mai mare atunci când problema este rezolvată de același program de mai multe ori (deși cu date inițiale diferite).

Principiul unui program stocat în memorie. Conform acestui principiu, comenzile programului sunt date, ca și date, sub formă de numere și sunt procesate în același mod ca și numerele, iar programul în sine este încărcat în RAM înainte de execuție, ceea ce accelerează procesul de execuție a acestuia.

Principiul accesului aleatoriu la memorie. În conformitate cu acest principiu, programele și elementele de date pot fi scrise într-o locație arbitrară din RAM, ceea ce vă permite să accesați orice adresă dată (o anumită locație de memorie) fără a le privi pe cele anterioare.

Pe baza acestor principii, se poate susține că un computer modern este un dispozitiv tehnic care, după introducerea în memorie a datelor inițiale sub formă de coduri digitale și a unui program de prelucrare a acestora, exprimat tot în coduri digitale, este capabil să efectueze automat. procesul de calcul specificat de program și produce rezultate gata făcute pentru rezolvarea problemei.într-o formă adecvată percepției umane.

Un computer personal precum IBM PC are o arhitectură destul de tradițională a unui sistem cu microprocesor și conține toate unitățile funcționale obișnuite: procesor, memorie cu acces permanent și aleatoriu, dispozitive de intrare/ieșire, magistrală de sistem, alimentare.

Principalele caracteristici ale arhitecturii computerelor personale sunt reduse la principiile aspectului hardware, precum și la setul selectat de hardware de sistem.

Componentele principale ale computerului sunt următoarele:

CPU este un microprocesor cu toate cipurile auxiliare necesare, inclusiv o memorie cache externă și un controler de magistrală de sistem. (Memoria cache va fi discutată mai detaliat în secțiunile următoare.) În cele mai multe cazuri, procesorul central este cel care realizează schimbul pe magistrala de sistem.

RAM poate ocupa aproape tot spațiul de memorie adresabil al procesorului. Cu toate acestea, cel mai adesea volumul său este mult mai mic. În computerele personale moderne, cantitatea standard de memorie de sistem este de obicei de la 64 la 512 MB. RAM-ul computerului rulează pe cipuri de memorie dinamică și, prin urmare, necesită regenerare.

Memoria persistentă (ROM BIOS - Base Input / Output System) are o dimensiune mică (până la 64 KB), conține un program de pornire, o descriere a configurației sistemului, precum și drivere (programe de nivel inferior) pentru interacțiunea cu dispozitivele sistemului.

Controler de întrerupere convertește întreruperile hardware ale magistralei de sistem în întreruperi hardware ale procesorului și setează adresele vectorului de întrerupere. Toate modurile de funcționare ale controlerului de întrerupere sunt setate de procesorul software înainte de a începe lucrul.

Controler de acces direct la memorie primește o solicitare pentru un RAP de la magistrala de sistem, o transmite procesorului și, după ce procesorul furnizează magistrala, transferă date între memorie și dispozitivul I/O. Toate modurile de funcționare ale controlerului PDP sunt setate de procesorul software înainte de a începe lucrul. Utilizarea controlerelor de întrerupere și DMA încorporate în computer face posibilă simplificarea semnificativă a echipamentului plăcilor de expansiune utilizate.

Controler de regenerare realizează actualizarea periodică a informațiilor din memoria dinamică cu acces aleator prin efectuarea de cicluri speciale de regenerare pe magistrală. Pe durata ciclurilor de regenerare, acesta devine maestru (master) al autobuzului.

Schimbător de octeți de date ajută la schimbul de date între dispozitive pe 16 și 8 biți, trimite cuvinte întregi sau octeți individuali.

Ceas în timp real și cronometru - sunt dispozitive pentru controlul intern al orei și datei, precum și pentru expunerea programului a intervalelor de timp, setarea frecvenței programului etc.

Dispozitive I/O ale sistemului - acestea sunt dispozitivele necesare pentru ca computerul să funcționeze și să interacționeze cu dispozitivele externe standard prin interfețe paralele și seriale. Pot fi realizate pe placa de baza, sau pot fi amplasate pe placile de expansiune.

Plăci de expansiune sunt instalate în sloturile (conectorii) sistemului backbone și pot conține RAM și dispozitive de intrare/ieșire. Ele pot comunica cu alte dispozitive de pe magistrală în modul program, modul întrerupere și modul DMA. De asemenea, este posibil să capturați magistrala, adică să deconectați complet toate dispozitivele de sistem de la magistrală pentru o perioadă.

O caracteristică importantă a acestei arhitecturi este ea deschidere , adică posibilitatea de a include dispozitive suplimentare în computer, atât dispozitive de sistem, cât și diferite carduri de expansiune. Deschiderea implică, de asemenea, capacitatea de a încorpora cu ușurință programele utilizatorului la orice nivel de software de calculator.

Primul computer al familiei, care a primit o distribuție largă, IBM PC XT, a fost realizat pe baza sistemului original PC XT-Bus. Mai târziu (începând cu IBM PC AT) a fost finalizat la coloana vertebrală, care a devenit standard și a fost numit ISA (Industry Standard Architecture). Până de curând, ISA a rămas coloana vertebrală a computerului.

Cu toate acestea, începând cu apariția procesoarelor i486 (în 1989), acesta a încetat să mai îndeplinească cerințele de performanță și a început să fie duplicat de magistrale mai rapide: VLB (VESA Local Bus) și PCI (Peripheral Component Interconnect bus) sau înlocuit cu un EISA compatibil ISA (ISA îmbunătățit). Treptat, magistrala PCI și-a forțat concurenții și a devenit standardul de facto, iar începând cu 1999, se recomandă abandonarea completă a magistralei ISA în calculatoarele noi, lăsând doar PCI. Adevărat, în acest caz, trebuie să renunțăm la utilizarea plăcilor de expansiune dezvoltate de-a lungul anilor pentru conectarea la coloana vertebrală ISA.

O altă direcție de îmbunătățire a arhitecturii unui computer personal este asociată accelerarea maximă a schimbului de informații cu memoria sistemului . Din memoria sistemului computerul citește toate comenzile executabile și stochează datele în memoria sistemului. Adică, procesorul face majoritatea apelurilor către memorie. Accelerarea schimbului cu memoria duce la o accelerare semnificativă a întregului sistem în ansamblu.

Dar atunci când utilizați autostrada de sistem pentru schimbul de memorie, trebuie să țineți cont de limitele de viteză ale autostrăzii. Autostrada de sistem trebuie să asigure interfața cu un număr mare de dispozitive, deci trebuie să aibă o lungime destul de mare; necesită utilizarea bufferelor de intrare și de ieșire pentru a se potrivi cu liniile principale. Ciclurile de schimb de-a lungul autostrăzii sistemului sunt complexe și nu pot fi accelerate. Ca urmare, este imposibil să se realizeze o accelerare semnificativă a schimbului procesorului cu memoria de-a lungul autostrăzii.

Dezvoltatorii au propus următoarea abordare. Memoria sistemului este conectată nu la coloana vertebrală a sistemului, ci la o magistrală specială de mare viteză, situată „mai aproape” de procesor, care nu necesită buffer-uri complexe și distanțe mari. În acest caz, schimbul cu memoria merge cu maximum posibil pt procesor dat viteza, iar autostrada sistemului nu o încetinește. Acest lucru devine deosebit de relevant cu o creștere a vitezei procesorului (acum frecvențele de ceas ale procesoarelor computerelor personale ajung la 1 - 3 GHz).

Astfel, structura unui computer personal dintr-un single-bus, folosit doar la primele calculatoare, devine trei bare.

Scopul anvelopelor este următorul:

procesorul central și memoria cache (memorie tampon rapidă) sunt conectate la magistrala locală;

magistrala de memorie conectează memoria RAM și memoria permanentă a computerului, precum și controlerul magistralei de sistem;

toate celelalte dispozitive computerizate sunt conectate la magistrala de sistem (backbone).

Toate cele trei cauciucuri sunt linii de adresă, linii de date și semnale de control. Dar compoziția și scopul liniilor acestor anvelope nu coincid unele cu altele, deși îndeplinesc aceleași funcții. Din punctul de vedere al procesorului, există o singură magistrală de sistem (autostradă) în sistem; acesta primește date și comenzi prin intermediul acestuia și transferă date atât în ​​memorie, cât și către dispozitivele I/O.

Întârzierile între memoria sistemului și procesor sunt minime în acest caz, deoarece magistrala locală și magistrala de memorie sunt conectate doar prin cele mai simple buffere rapide. Există și mai puțină latență între procesor și memoria cache, care este conectată direct la magistrala locală a procesorului și servește la accelerarea schimbului procesorului cu memoria de sistem.

Dacă computerul folosește două magistrale de sistem, de exemplu, ISA și PCI, atunci fiecare dintre ele are propriul său controler de magistrală și funcționează în paralel fără a se afecta reciproc. Apoi se dovedește deja o structură cu patru bare și, uneori, o structură cu cinci bare.

	Exemplu de structură multi-bus

În cele mai comune computere desktop din clasa Desktop, sistemul sau placa de bază (placa de bază) este folosită ca bază structurală, pe care sunt amplasate toate nodurile de sistem principale ale computerului, precum și mai mulți conectori (sloturi) ai magistralei de sistem. pentru conectarea plăcilor fiice - plăci de expansiune (module de interfață, controlere, adaptoare). De regulă, plăcile de bază moderne permit înlocuirea procesorului, alegerea frecvenței acestuia, înlocuirea și extinderea RAM, alegerea modurilor de operare pentru alte noduri.

A-priorie, arhitectură- aceasta este o descriere a unui sistem complex, format din multe elemente, în ansamblu.

Arhitectura unui computer personal modern este o generalizare a principiilor de construire a unui computer, propusă de un grup de oameni de știință condus de John von Neumann. În arhitectura clasică a unui computer Neumann, se pot distinge 5 blocuri principale, prezentate în Fig. 2.1. Cu ajutorul dispozitivelor de intrare (IU), datele și programele prezentate în formă binară intră în memoria cu acces aleatoriu (RAM), sau memoria, a mașinii. Pentru implementarea comenzilor care formează programul se folosește o unitate aritmetică logică (ALU) care efectuează operații aritmetice, operații de comparare, algebră logică etc. Interacțiunea dintre RAM și ALU este realizată de unitatea de control (CU). Cu ajutorul acestuia, programul este transferat din RAM în ALU, se găsesc datele necesare, se efectuează calcule, se scrie memoria, iar rezultatul este organizat cu ajutorul dispozitivului de ieșire (UVv).

Structura reală a unui computer modern este mult mai complexă, datorită dorinței de a-și îmbunătăți performanța și funcționalitatea.

Deci, memoria cache a apărut în structura unui computer personal, au fost introduse canale de acces direct la RAM, folosite pentru a schimba date cu dispozitivele de intrare/ieșire, ocolind microprocesorul.

Dispozitivele periferice sunt conectate la hardware-ul computerului prin controlere speciale (K) sau adaptoare (A) - dispozitive de control, eliberând procesorul de controlul direct al acestui echipament.

În arhitectura computerului personal a apărut coprocesor- un dispozitiv care funcționează în paralel cu procesorul principal și efectuează operații specifice: de exemplu, un coprocesor matematic este proiectat pentru calcule matematice complexe.

Unitatea de sistem este partea centrală a PC-ului. ÎN Carcasa unității de sistem adăpostește dispozitivele interne ale PC-ului. Unitatea de sistem include următoarele Dispozitive:

Placa de sistem (placa de baza) cu microprocesor;

RAM;

Unitate hard disk;

Controlere sau adaptoare pentru conectarea și controlul dispozitivelor PC externe (monitor, difuzoare etc.);

Porturi pentru conectarea dispozitivelor externe (imprimanta,

șoareci etc.);

Dispozitive de stocare externe (VZU) pentru dischete și discuri laser, cum ar fi CD-ROM și DVD-ROM.

Placa de baza este un nod integrator (unificator) al PC-ului. Placa de bază determină în mare măsură configurația PC-ului, deoarece tipul de microprocesor utilizat, cantitatea maximă de RAM, numărul și metodele de conectare a dispozitivelor externe PC și alte caracteristici depind de parametrii acestuia.

Microprocesor(sau CPU) este cipul principal al computerului. Rulează codul programului în memorie și controlează toate dispozitivele din computer, fie direct, fie prin controlerele corespunzătoare.

Baza oricărui microprocesor este nucleul, care constă din milioane de tranzistoare amplasate pe un cip de siliciu. Microprocesorul are celule speciale numite registrele generale(RON). Sarcina procesorului este să selecteze din memorie o anumită secvență de instrucțiuni și date și să le execute. Pentru a crește viteza computerului, microprocesorul este echipat cu o memorie cache internă.

Procesoarele Intel utilizate în PC-urile compatibile cu IBM au mai mult de o mie de instrucțiuni și aparțin procesoarelor cu un set de instrucțiuni extins - procesoare CISC (CISC - Complex Instruction Set Computing).

Schimbul de date și comenzi între dispozitivele interne ale PC-ului are loc prin conductorii unui cablu cu mai multe fire - magistrala de sistem. Sarcina principală a magistralei de sistem este de a transfera date între procesor și alte componente electronice ale computerului. Există trei tipuri de anvelope:

magistrala de date;

magistrala de adrese;

Autobuz de comandă.

Autobuz de date. Această magistrală transferă date din RAM în RON al procesorului și invers. Într-un PC bazat pe procesoare Intel Pentium, magistrala de date este pe 64 de biți, adică 8 octeți de date sunt procesați imediat pentru procesare într-un singur ciclu de ceas.

Autobuz de adrese. Pe această magistrală sunt transmise adresele celulelor RAM, unde se află comenzile care trebuie executate de procesor. În plus, datele pe care operează comenzile sunt transmise prin această magistrală. La procesoarele moderne, magistrala de adrese este de 32 de biți, adică este formată din 32 de fire paralele.

Autobuz de comandă. Instrucțiunile executate de procesor provin din memoria RAM de pe această magistrală. Comenzile sunt reprezentate ca octeți. Comenzile simple ocupă un octet, în timp ce comenzile mai complexe ocupă doi, trei sau mai mulți octeți. Cele mai multe procesoare moderne au o magistrală de comandă pe 32 de biți, deși există procesoare pe 64 de biți cu o magistrală de comandă pe 64 de biți.

Luați în considerare principalele interfețe de magistrală ale plăcilor de bază, dar mai detaliat ne vom opri asupra autobuzului USB.

USB(Universal Serial Bus). Universal Serial Bus USB este un element indispensabil al unui PC modern, a înlocuit porturile paralele și seriale învechite. Obosi USB este o interfață serială de date pentru periferice cu viteză medie și mică. Vă permite să conectați până la 256 de dispozitive diferite cu o interfață serială. Obosi USB acceptă detectarea automată (Plug and play) a dispozitivelor noi, precum și așa-numita conexiune „fierbinte”, adică conectarea la un computer care rulează fără a-l reporni. Rata de transfer de date USB este de 1,5 Mbps. Dăm fără explicații alte tipuri de ^in: ISA(Arhitectură standard industrială), PCI(Interconectarea componentelor periferice), FSB(Autobuz din față) AGP(Port grafic avansat).

Toate tipurile de dispozitive de stocare situate pe placa de sistem se formează memorie interna PC care include:

RAM;

memorie super-rapidă (memorie cache);

Memoria permanentă.

memorie RAM(Random Access Memory) este folosită pentru a stoca executabile în acest moment programele și datele necesare pentru aceasta. Prin intermediul memoriei RAM, comenzile și datele sunt schimbate între microprocesor, memoria externă și dispozitivele periferice. Performanța ridicată determină numele (operațional) acestui tip de memorie. Caracteristica cheie a memoriei RAM este volatilitatea sa, adică datele sunt stocate în el numai când computerul este pornit.

De principiul fizic actiunile diferentiaza memoria dinamica DRAMși memorie statică SRAM.

memorie dinamică cu toata simplitatea si costul scazut, prezinta un dezavantaj semnificativ, care consta in necesitatea regenerarii (actualizarii) periodice a continutului memoriei.

Cipurile de memorie dinamică sunt utilizate ca memorie principală cu acces aleatoriu (RAM) și cipuri static- pentru memoria cache.

Cache(Memoria cache) este utilizată pentru a îmbunătăți performanța computerului. Principiul „caching-ului” este folosirea memoriei rapide pentru a stoca datele sau comenzile cele mai frecvent utilizate, reducând în același timp numărul de accesări la RAM mai lentă.

Memorie ROM numai pentru citire(Read Only Memory) este conceput pentru a stoca informații imuabile și este localizat într-un cip de memorie read-only (ROM). Cipul ROM este capabil să rețină informații pentru o lungă perioadă de timp, chiar și atunci când computerul este oprit, astfel încât memoria doar în citire este numită și memorie nevolatilă.

Un set de programe situate în ROM constituie sistemul de bază de intrare/ieșire BIOS(Intrare/ieșire de bază cu tem). bios conține programe pentru gestionarea tastaturii, a plăcii video, a discurilor, a porturilor și a altor dispozitive. Scopul principal al acestor programe este de a verifica compoziția și performanța sistemului și de a asigura interacțiunea principalelor componente ale PC-ului înainte de a încărca orice sistem de operare. În plus, BIOS-ul include un program de testare care rulează atunci când computerul este pornit.

În ciuda faptului că modelele moderne de computere sunt prezentate pe piață de o gamă largă de mărci, acestea sunt asamblate într-un număr mic de arhitecturi. Cu ce ​​este legat? Care este arhitectura specifică a PC-urilor moderne? Ce componente software și hardware îl formează?

Definiția arhitecturii

Ce este arhitectura PC-ului? Acest termen destul de larg este înțeles în mod obișnuit ca un set de principii logice pentru asamblarea unui sistem informatic, precum și trăsăturile distinctive ale soluțiilor tehnologice introduse în acesta. Arhitectura PC-ului poate fi un instrument de standardizare. Adică, computerele din cadrul acestuia pot fi asamblate conform schemelor stabilite și abordărilor tehnologice. Combinarea anumitor concepte într-o singură arhitectură facilitează promovarea modelului de PC pe piață, vă permite să creați programe dezvoltate de diferite mărci, dar garantat că sunt potrivite pentru acesta. O arhitectură unică de PC permite, de asemenea, producătorilor de echipamente informatice să interacționeze activ pentru a îmbunătăți anumite componente tehnologice ale unui PC.

Termenul luat în considerare poate fi înțeles ca un ansamblu de abordări ale ansamblului calculatoarelor sau componentelor sale individuale, adoptate la nivelul unui anumit brand. În acest sens, arhitectura, care este dezvoltată de producător, este proprietatea sa intelectuală și este folosită doar de acesta, poate acționa ca un instrument competitiv pe piață. Dar chiar și în acest caz, soluțiile de la diferite mărci pot fi uneori clasificate în cadrul unui concept comun care combină criteriile cheie care caracterizează computerele de diferite modele.

Termenul „arhitectură PC” ca ramură a cunoașterii poate fi înțeles în diferite moduri de către informatică. Prima versiune a interpretării implică interpretarea conceptului luat în considerare ca criteriu de standardizare. Conform unei alte interpretări, arhitectura este mai degrabă o categorie care permite unui brand de producător să devină competitiv cu alții.

Cel mai interesant aspect este modul în care istoria și arhitectura PC-ului se corelează. În special, aceasta este apariția designului logic clasic al computerelor. Să luăm în considerare caracteristicile sale.

arhitectura clasica a calculatoarelor

Principiile cheie, în conformitate cu care trebuia să proiecteze un PC după o anumită schemă logică, au fost propuse de John von Neumann, un matematician remarcabil. Ideile sale au fost implementate de producătorii de PC-uri din primele două generații. Conceptul dezvoltat de John von Neumann este arhitectura clasică pentru PC. Care sunt caracteristicile sale? Se presupune că computerul ar trebui să fie format din următoarele componente principale:

Bloc aritmetic și logic;

Dispozitive de control;

Bloc de memorie externă;

bloc RAM;

Dispozitive pentru introducerea și ieșirea de informații.

În cadrul acestei scheme, interacțiunea componentelor tehnologice ar trebui implementată într-o secvență specifică. Deci, mai întâi, datele dintr-un program de calculator intră în memoria computerului, care poate fi introdusă folosind un dispozitiv extern. Dispozitivul de control citește apoi informațiile din memoria computerului și apoi le trimite spre execuție. În acest proces, dacă este necesar, sunt implicate și alte componente ale PC-ului.

Arhitectura calculatoarelor moderne

Luați în considerare care sunt principalele caracteristici ale arhitecturii computerelor moderne. Diferă oarecum de conceptul pe care l-am studiat mai sus, dar îl continuă în multe privințe. Caracteristica cheie PC cele mai noi generații- un bloc aritmetic, logic, precum și faptul că dispozitivele de control sunt combinate într-o singură componentă tehnologică - procesorul. În multe privințe, acest lucru a devenit posibil datorită apariției microcircuitelor și îmbunătățirii ulterioare a acestora, ceea ce a făcut posibilă încadrarea unei game largi de funcții într-o parte relativ mică a unui computer.

Arhitectura unui PC modern se caracterizează și prin faptul că conține controlere. Ele au apărut ca urmare a unei revizuiri a conceptului, în care procesorul trebuia să îndeplinească funcția de schimb de date cu dispozitive externe. Datorită capacităților circuitelor integrate care au apărut, producătorii de PC-uri au decis să separe componenta funcțională corespunzătoare de procesor. Așa au apărut diverse canale de schimb, precum și microcircuite periferice, care apoi au început să fie numite controlere. Componentele hardware adecvate de pe PC-urile moderne pot, de exemplu, controla funcționarea discurilor.

Dispozitivul și arhitectura PC-urilor moderne presupun utilizarea unui autobuz. Scopul său principal este de a asigura comunicații între diferitele elemente hardware ale unui computer. Structura sa poate implica prezența modulelor specializate responsabile pentru o anumită funcție.

Arhitectura IBM

IBM a dezvoltat arhitectura PC, care a devenit de fapt unul dintre standardele mondiale. A ei trăsătură distinctivă— în deschidere. Adică computerul din interiorul său încetează să mai fie un produs finit al mărcii. IBM nu este un monopolist de piață, deși unul dintre pionierii săi în ceea ce privește dezvoltarea arhitecturii adecvate.

Utilizatorul sau compania care construiește un PC bazat pe platforma IBM poate determina ce componente vor fi incluse în structura computerului. De asemenea, este posibil să înlocuiți una sau alta componentă electronică cu una mai avansată. Dezvoltarea rapidă a tehnologiei informatice a făcut posibilă implementarea principiului arhitecturii PC deschise.

Caracteristici software pentru computerele cu arhitectură IBM

Un criteriu important pentru clasificarea unui PC ca platformă IBM este compatibilitatea acestuia cu diferite sisteme de operare. Și asta arată și deschiderea tipului de arhitectură luat în considerare. Calculatoarele care aparțin platformei IBM pot fi controlate de Windows, Linux în în număr mare modificări, precum și alte sisteme de operare care sunt compatibile cu componentele hardware ale PC-ului arhitecturii în cauză. În afară de software de la mărci mari, pe platforma IBM puteți instala diverse produse software ale autorului, a căror lansare și instalare, de obicei, nu necesită coordonare cu producătorii de hardware.

Printre componentele software găsite în aproape fiecare computer bazat pe IBM se numără sistemul de bază de intrare și ieșire, numit și BIOS. Este conceput pentru a asigura performanța funcțiilor hardware de bază ale unui PC, indiferent de tipul de sistem de operare instalat pe acesta. Și acesta este un alt, de fapt, un semn al deschiderii arhitecturii în cauză: producătorii de BIOS sunt toleranți cu producătorii de sisteme de operare și orice alt software. De fapt, faptul că BIOS-ul poate fi produs de diferite mărci este, de asemenea, un criteriu de deschidere. Din punct de vedere funcțional, sistemele BIOS de la diferiți dezvoltatori sunt aproape.

Dacă BIOS-ul nu este instalat pe computer, atunci funcționarea acestuia este aproape imposibilă. Nu contează dacă sistemul de operare este instalat pe computer - trebuie asigurată interacțiunea dintre componentele hardware ale computerului și poate fi implementată numai folosind BIOS-ul. Reinstalarea BIOS-ului pe un computer necesită instrumente software și hardware speciale, spre deosebire de instalarea unui sistem de operare sau a altui tip de software care rulează în acesta. Această caracteristică BIOS-ul este predeterminat de faptul că trebuie protejat de virușii informatici.

Folosind BIOS-ul, utilizatorul poate controla componentele hardware ale PC-ului prin setarea anumitor setări. Și acesta este și unul dintre aspectele deschiderii platformei. În unele cazuri, lucrul cu setările corespunzătoare permite o accelerare vizibilă a computerului, o funcționare mai stabilă a componentelor sale hardware individuale.

Sistemul BIOS din multe PC-uri este suplimentat cu un shell UEFI, conform multor specialiști IT, aceasta este o soluție software destul de utilă și funcțională. Dar scopul de bază al UEFI nu este fundamental diferit de ceea ce este tipic pentru BIOS. De fapt, acesta este același sistem, dar interfața din acesta este oarecum mai apropiată de ceea ce este tipic pentru sistemul de operare pentru computer.

Cel mai important tip de software pentru computere este driverul. Este necesar ca componenta hardware instalată în computer să funcționeze corect. Driverele sunt de obicei lansate de producătorii de dispozitive de computer. În același timp, tipul corespunzător de software care este compatibil cu un sistem de operare, cum ar fi Windows, nu este de obicei potrivit pentru alte sisteme de operare. Prin urmare, utilizatorul trebuie adesea să selecteze drivere care sunt compatibile cu anumite tipuri de software de calculator. În acest sens, platforma IBM nu este suficient de standardizată. Se poate întâmpla ca un dispozitiv care funcționează perfect sub sistemul de operare Windows să nu poată rula sub Linux din cauza faptului că utilizatorul nu poate găsi driverul potrivit sau pentru că producătorul componentei hardware pur și simplu nu a avut timp să elibereze dreptul un fel de software.

Este important ca soluția care se presupune a fi inclusă în structura computerului să fie compatibilă nu numai cu arhitectura specifică, ci și cu alte elemente tehnologice ale PC-ului. Ce componente pot fi schimbate la PC-urile moderne? Printre cele cheie: placa de baza, procesor, RAM, placa video, hard disk-uri. Să luăm în considerare mai detaliat specificul fiecăreia dintre componente, să determinăm ce determină compatibilitatea lor cu alte elemente hardware și, de asemenea, să aflăm cum poate fi implementat cel mai corect în practică principiul unei arhitecturi PC deschise.

Placa de baza

Una dintre componentele cheie ale unui computer modern este placa de bază sau placa de sistem. Conține controlere, autobuze, punți și alte elemente care vă permit să combinați diverse componente hardware între ele. Datorită acesteia, arhitectura PC modernă este efectiv implementată. Placa de bază vă permite să distribuiți eficient funcțiile computerului pe diferite dispozitive. Această componentă găzduiește majoritatea celorlalte, și anume procesorul, placa video, RAM, hard disk-uri etc. BIOS, cea mai importantă componentă software a unui PC, în cele mai multe cazuri este scrisă într-unul dintre cipurile plăcii de bază. Este important ca elementele relevante să nu fie deteriorate.

Când înlocuiți o placă de bază sau alegeți modelul potrivit în timpul procesului de construire a PC-ului, trebuie să vă asigurați că noul model de placă de bază va fi compatibil cu alte componente hardware. Deci, există plăci care suportă procesoare Intel și sunt acelea pe care pot fi instalate doar cipuri AMD. Este foarte important să vă asigurați că noua placă va suporta modulele de memorie existente. În ceea ce privește placa video și hard disk-urile, de obicei nu există probleme din cauza suficiente nivel inalt standardizarea pe pietele respective. Dar nu este de dorit ca noua placa de baza si aceste componente sa difere prea mult in ceea ce priveste nivelul de fabricabilitate. În caz contrar, un element mai puțin productiv va încetini întregul sistem.

CPU

Cipul principal al unui computer modern este procesorul. Arhitectura deschisă a PC-ului permite, la discreția utilizatorului, să instaleze pe computer un procesor mai puternic, mai productiv, tehnologic. Cu toate acestea, această posibilitate poate implica o serie de limitări. Asadar, inlocuirea unui procesor Intel cu unul AMD fara a inlocui o alta componenta - placa de baza - este in general imposibila. De asemenea, este problematic să instalați un cip în loc de altul de aceeași marcă, dar care aparține unui alt tip de linie tehnologică.

Când instalați un procesor mai puternic pe un computer, trebuie să vă asigurați că RAM, hard disk-urile și placa video nu sunt cu mult în urmă din punct de vedere tehnologic. În caz contrar, așa cum am menționat mai sus, înlocuirea microcircuitului poate să nu aducă rezultatul așteptat - computerul nu va funcționa mai repede. Principalii indicatori de performanță ai procesorului sunt viteza de ceas, numărul de nuclee, dimensiunea memoriei cache. Cu cât sunt mai mari, cu atât cipul funcționează mai repede.

RAM

Această componentă afectează direct și performanța PC-ului. Principalele funcții ale memoriei RAM sunt în general aceleași cu cele care erau tipice pentru calculatoarele din primele generații. În acest sens, RAM este o componentă hardware clasică. Cu toate acestea, acest lucru îi subliniază importanța: până acum, producătorii de PC-uri nu au venit cu o alternativă demnă la acesta.

Principalul criteriu pentru performanța memoriei este dimensiunea acesteia. Cu cât este mai mare, cu atât computerul rulează mai repede. De asemenea, modulele PC au o frecvență de ceas, ca un procesor. Cu cât este mai mare, cu atât computerul este mai productiv. Înlocuirea memoriei RAM trebuie făcută după ce ne-am asigurat că noile module sunt compatibile cu placa de bază.

placa video

Principiile arhitecturii PC din prima serie nu au implicat alocarea unei plăci video ca componentă separată. Adică această soluție hardware este și unul dintre criteriile de clasificare a unui computer ca generație modernă. Placa video este responsabilă pentru procesarea graficii computerizate - unul dintre cele mai complexe tipuri de date care necesită cipuri de înaltă performanță.

Această componentă hardware ar trebui înlocuită, corelând principalele sale caracteristici cu puterea și nivelul de fabricabilitate al procesorului, memoriei și plăcii de bază. Modelul de aici este același cu cel menționat mai sus: nu este de dorit ca elementele corespunzătoare ale PC-ului să difere foarte mult în ceea ce privește performanța. Pentru o placă video, criteriile cheie sunt cantitatea de memorie încorporată, precum și frecvența de ceas a microcircuitului său principal.

Se întâmplă ca modulul responsabil cu procesarea graficii computerizate să fie încorporat în procesor. Și acest lucru nu poate fi considerat un semn că computerul este depășit, dimpotrivă, o schemă similară este observată pe multe PC-uri moderne. Acest concept câștigă cea mai mare popularitate în rândul producătorilor de laptopuri. Acest lucru este destul de logic: mărcile trebuie să se asigure că aceste tipuri de computere sunt compacte. O placă video este o componentă hardware destul de voluminoasă; dimensiunea sa este cel mai adesea vizibil mai mare decât un procesor sau un modul de memorie.

Hard disk-uri

Hard disk-ul este, de asemenea, o componentă clasică a computerului. Aparține categoriei de dispozitive de stocare permanente. Tipic arhitecturii moderne de PC. Hard disk-urile stochează adesea cea mai mare parte a fișierelor. Se poate observa că această componentă este printre cele mai puțin pretențioase în ceea ce privește specificul plăcii de bază, procesorului, memoriei RAM și plăcii video. Dar din nou, dacă HDD se caracterizează prin performanțe scăzute, adică este probabil ca computerul să fie lent, chiar dacă pe el sunt instalate și alte componente hardware legate de cele mai avansate din punct de vedere tehnologic.

Principalul criteriu pentru performanța discului este viteza de rotație. Volumul este de asemenea important, dar semnificația acestui parametru depinde de nevoile utilizatorului. Dacă computerul are un hard disk de capacitate mică cu viteze foarte mari, atunci computerul va funcționa mai repede decât cu capacitate mare și viteză redusă a elementelor corespunzătoare ale dispozitivului.

Placa de bază, procesorul, memoria RAM și placa grafică sunt componentele interne ale unui computer. Un hard disk poate fi fie intern, fie extern, caz în care este cel mai adesea detașabil. Principalii analogi ai unui hard disk sunt unitățile flash, cardurile de memorie. În unele cazuri, îl pot înlocui complet, dar dacă este posibil, este totuși recomandat să echipați PC-ul cu cel puțin un hard disk.

Conceptul de arhitectură deschisă pentru PC nu se limitează, desigur, la capacitatea de a înlocui și selecta aceste cinci componente. Există o mulțime de alte dispozitive care fac parte dintr-un computer. Acest unități DVDși Blue-ray, plăci de sunet, imprimante, scanere, modemuri, plăci de rețea, ventilatoare. Setul de componente adecvate poate fi predeterminat de o anumită arhitectură de PC de marcă. Placa de baza, procesorul, RAM, placa video si hard disk sunt elemente fara de care un PC modern nu poate functiona sau functionarea lui va fi extrem de dificila. Ele determină în principal viteza de lucru. Și prin urmare, prin asigurarea instalării componentelor tehnologice și moderne de tipul adecvat pe computer, utilizatorul va putea asambla un PC performant și puternic.

Calculatoare Apple

Ce alte tipuri de arhitecturi de PC există? Printre cele care concurează direct cu arhitectura IBM, sunt foarte puține. De exemplu, acestea sunt computere Macintosh de la Apple. Desigur, în multe privințe sunt similare cu arhitectura IBM - au și procesor, memorie, placă video, placă de bază și hard disk.

Cu toate acestea, computerele Apple se caracterizează prin faptul că platforma lor este închisă. Utilizatorul este foarte limitat în instalarea componentelor pe PC la propria discreție. Apple este singurul brand care poate produce legal computere în arhitectura adecvată. De asemenea, Apple este singurul furnizor de sisteme de operare funcționale lansate sub propria platformă. Astfel, anumite tipuri de arhitectură PC pot diferi nu atât în ​​ceea ce privește componentele hardware ale computerului, cât și în abordările producătorilor cu privire la lansarea soluțiilor corespunzătoare. În funcție de propria strategie de dezvoltare, compania se poate concentra pe deschiderea sau apropierea platformei.

Deci, principalele caracteristici ale arhitecturii PC-urilor moderne pe exemplul platformei IBM: absența unui monopol de brand-producător de computere, deschidere. Și atât din punct de vedere software cât și hardware. În ceea ce privește principalul concurent al platformei IBM, Apple, principalele caracteristici ale unui PC cu arhitectura corespunzătoare sunt închiderea, precum și lansarea computerelor de către un singur brand.