Architektúra a princípy fungovania počítača. Čo je architektúra počítača
Odoslanie dobrej práce do databázy znalostí je jednoduché. Použite nižšie uvedený formulár
Študenti, postgraduálni študenti, mladí vedci, ktorí pri štúdiu a práci využívajú vedomostnú základňu, vám budú veľmi vďační.
Hostené na http://www.allbest.ru/
Štátna rozpočtová vzdelávacia inštitúcia
Stredné odborné vzdelanie
Rostovský región
"Rostovská stavebná škola"
na tému: "Architektúra PC"
Práca dokončená:
Skupina A-21 študent
Pavlova N.V.
Rostov na Done 2014
Úvod
1. Pojem osobný počítač
2. Koncepcia architektúry osobného počítača
3. Interné zariadenia osobného počítača
4. Externé zariadenia osobného počítača
Úvod do počítačovej mikroprocesorovej logiky
Rýchly vývoj informačných technológií a ich hlavná technická základňa – počítače, vedie k ich väčšej saturácii takmer vo všetkých sférach ľudskej činnosti. Za týchto podmienok študent potrebuje poznať základy počítačového hardvéru, jeho hlavné technické údaje a funkčnosť. Takéto znalosti umožňujú vedomejšie robiť rozhodnutia, organizovať údržbu, aktualizovať osobné počítače, plánovať vývoj počítača na osobné aj profesionálne použitie, čo je najdôležitejšie.
Počítač je programovateľný elektronické zariadenie, schopný spracovávať údaje a vykonávať výpočty, ako aj vykonávať iné úlohy manipulácie so znakmi.
Počítač je multifunkčné elektronické zariadenie na zhromažďovanie, spracovanie a prenos informácií.
Architektúra osobného počítača je usporiadanie jeho hlavných častí, ako je procesor, RAM, video subsystém, diskový systém, periférne zariadenia a vstupno/výstupné zariadenia.
Architektúra PC určuje princíp fungovania, informačné prepojenia a prepojenie hlavných logických uzlov počítača:
Centrálny procesor;
Hlavná pamäť;
externá pamäť;
Periférne zariadenia.
1. Vnútorné časti počítača
v Najdôležitejším prvkom v počítači, jeho "mozgu", je mikroprocesor. Mikroprocesor je elektronický obvod, ktorý vykonáva všetky funkcie spracovania informácií a riadenia všetkých počítačových jednotiek. Štrukturálne je to jeden kryštál 4-6 cm2.
Mikroprocesor pozostáva z nasledujúcich blokov:
1. Aritmetická logická jednotka (ALU) je zariadenie, ktoré vykonáva logické a aritmetické operácie v dvojkovej sústave.
2. Pamäť mikroprocesora je pamäť registrov, v ktorých sú uložené dáta a ich adresy
3. Vyrovnávacia pamäť – rýchla pamäť zlepšuje výkon mikroprocesora ukladaním často používaných príkazov do vyrovnávacej pamäte
4. Riadiace zariadenie (CU) - toto zariadenie poskytuje multitaskingový režim, ktorý prispieva k organizácii počítača, v ktorom jeho pamäť súčasne obsahuje programy a dáta na riešenie niekoľkých problémov. Multitasking sa vykonáva vďaka systému prerušenia a ochrany pamäte
5. Mikroprocesorová chrbtica - je určená na výmenu informácií medzi mikroprocesorovými jednotkami.
Systém mikroprocesorového rozhrania - implementuje prepojenie a komunikáciu s inými PC zariadeniami; obsahuje interné MP rozhranie, vyrovnávacie pamäťové registre a riadiace obvody pre vstupno-výstupné porty (IOP) a systémovú zbernicu.
v Úložné zariadenie tiež zohráva dôležitú úlohu v počítači.
Pamäťové zariadenie je počítačová jednotka určená na dočasné ( RAM) a dlhodobé (trvalá pamäť) ukladanie programov, vstupných a výstupných údajov, ako aj medzivýsledkov.
Typy ZPU:
1. RAM (Random Access Memory) je rýchlo pôsobiace úložné zariadenie s relatívne malým objemom, v ktorom je uložený práve spustený program a jeho dáta.
2. Vyrovnávacia pamäť je ultra rýchla pamäť určená na ukladanie medzivýsledkov.
3. ROM (read-only memory) - táto pamäť je určená na ukladanie systémových a pomocných programov (Bios), je energeticky nezávislá, ale rýchlosť výmeny dát je v drvivej väčšine prípadov oveľa nižšia.
v Zbernica je systémová doska, ktorá poskytuje I/O informácie. Charakteristickým znakom autobusu je výmenný kurz. Hlavné typy pneumatík (zoradené podľa zvyšovania výkonu): ISA, EISA, VESA, PCI, AGP. Konektory - "sloty" štandardu PCI sa zrodili asi pred 10 rokmi a dnes sú hlavným štandardom pre sloty na pripojenie ďalších zariadení.
Systémová zbernica obsahuje:
kódová dátová zbernica (KSHD), obsahujúca vodiče a obvody rozhrania na paralelný prenos všetkých číslic číselného kódu (strojového slova) operandu;
adresová kódová zbernica (KSA), vrátane vodičov a obvodov rozhrania na paralelný prenos všetkých číslic adresového kódu hlavnej pamäťovej bunky alebo vstupno-výstupného portu externého zariadenia;
Zbernica inštrukčných kódov (KSI) obsahujúca vodiče a obvody rozhrania na prenos inštrukcií (riadiace signály, impulzy) do všetkých blokov stroja;
napájacia zbernica s vodičmi a obvodmi rozhrania na pripojenie PC jednotiek k napájaciemu systému.
Systémová zbernica poskytuje tri smery prenosu informácií:
Medzi mikroprocesorom a hlavnou pamäťou;
Medzi mikroprocesorom a vstupno-výstupnými portami externých zariadení;
Medzi hlavnou pamäťou a I/O portami externých zariadení (režim DMA)
v Pevný disk (pevný disk, HDD) - určený na trvalé ukladanie informácií používaných počas prevádzky počítača: operačný systém, dokumenty, hry atď. Hlavnými charakteristikami pevného disku sú jeho kapacita meraná v gigabajtoch (GB), rýchlosť čítania dát, priemerný prístupový čas a veľkosť vyrovnávacej pamäte. Informácie sú uložené na jednej alebo viacerých okrúhlych platniach s magnetickou vrstvou, nad ktorou lietajú magnetické záznamové hlavy. Pevné disky sú pripojené k základnej doske pomocou špeciálnych káblov, z ktorých každý je určený pre dve zariadenia.
v Jednotka kompaktného disku (CD-ROM) je určená na čítanie záznamov na CD. Výhody zariadenia - veľká kapacita disku, rýchly prístup, spoľahlivosť, všestrannosť, nízka cena. Hlavným pojmom, ktorý charakterizuje fungovanie tohto zariadenia, je rýchlosť. Úplne prvé CD-ROMy sú 1-rýchlostné. Teraz existujú 52-rýchlostné disky CD-ROM. Čo znamená 52-rýchlostná jazda? To znamená, že číta dáta 52-krát rýchlejšie ako úplne prvý 1-rýchlostný (150 Kb/s) CD-ROM. Preto vynásobíme 52 x 150 ... 7800 kilobajtov za sekundu! Hlavnou nevýhodou štandardných jednotiek CD-ROM je nemožnosť zapisovania informácií.
Vyžaduje si to ďalšie zariadenia:
CD-R - disková jednotka so schopnosťou zaznamenať informácie raz na špeciálny disk, v Rusku sa nazývajú "blanky". Nahrávanie na tieto disky sa vykonáva vďaka prítomnosti špeciálnej vrstvy citlivej na svetlo, ktorá sa vypáli pod vplyvom vysokoteplotného laserového lúča.
CD-RW - mechanika s možnosťou opakovaného zapisovania informácií. Toto zariadenie funguje na úplne inom princípe a s úplne inými diskami ako CD-R.
V poslednej dobe sa čoraz viac rozširuje DVD-ROM - zariadenie určené na čítanie diskov vo formáte DVD.
v BIOS (Basic Input - Output System) - základný vstupno-výstupný systém - mikroobvod nainštalovaný na základnej doske. Tu sú uložené hlavné nastavenia počítača. Pomocou systému BIOS môžete zmeniť rýchlosť procesora, prevádzkové parametre pre iné interné a niektoré externé zariadenia počítača. BIOS je prvý a najdôležitejší z mostov, ktorý spája hardvér a softvér počítača. Preto je pre moderné BIOSy veľa dôležité vlastnosti je možnosť jeho aktualizácie, práca so štandardom Plag & Play, možnosť bootovania počítača z CD-ROM, sieťových a ZIP mechanik.
v Napájanie. Jedná sa o blok obsahujúci autonómne a sieťové napájacie systémy pre PC.
v Časovač. Ide o zabudované elektronické hodiny, ktoré v prípade potreby umožňujú automatické odstránenie aktuálneho okamihu v čase (rok, mesiac, hodiny, minúty, sekundy a zlomky sekúnd). Časovač je pripojený k autonómnemu zdroju energie - batérii a pokračuje v práci, keď je stroj odpojený od siete.
2. Externé zariadenia počítača
v Klávesnica je zariadenie používané na zadávanie informácií od užívateľa do počítača. Moderná klávesnica pozostáva zo 104 kláves vystužených v jednom kryte.
v Myš – manipulátor na zadávanie informácií do počítača. Je potrebný pri práci s grafickými balíkmi, výkresmi, pri vytváraní diagramov a pri práci v novom operačné systémy Oh.
v Joystick - manipulátor vo forme sklopnej rukoväte s tlačidlami, používaný v počítačových hrách.
v Monitor (displej) - zariadenie určené na zobrazovanie textových a grafických informácií.
v Tlačiareň – zariadenie určené na výstup textových a grafických informácií na papier. K dispozícii sú maticové, atramentové a laserové tlačiarne (zoradené podľa zvyšovania kvality a rýchlosti tlače). Tlačiarne sú farebné (atramentové a laserové) a čiernobiele (ihličkové a laserové).
v Skener – zariadenie na zadávanie textových a grafických informácií do počítača. Skenery sú ručné, stolové tablety a dokonca aj podlahové.
v Plotter - zariadenie, ktoré vám umožňuje zobraziť grafické informácie na papieri alebo inom médiu. Typickými úlohami pre plotre sú vykonávanie rôznych výkresov, schém, nákresov, grafov, máp a pod.
v Modem (modulátor-demodulátor) - zariadenie, ktoré umožňuje počítaču komunikovať s iným počítačom prostredníctvom telefónnych liniek. Svojím spôsobom vzhľad a miesto inštalácie sa modemy delia na interné (interné) a externé (externé). Interné modemy sú elektronická doska inštalovaná priamo do počítača, zatiaľ čo externé modemy sú samostatné zariadenie pripojené k jednému z portov. Externý modem je drahší ako interný modem rovnakého typu vonkajšia príťažlivosť a jednoduchšiu inštaláciu. Hlavným parametrom pri prevádzke modemu je rýchlosť prenosu dát.
Záver
Rozvoj elektronického priemyslu a počítačového inžinierstva sa uskutočňuje takým rýchlym tempom, že doslova za 1-2 roky sa dnešný „zázrak techniky“ stáva zastaraným. Princípy počítačového dizajnu však zostali nezmenené, pretože slávny matematik John von Neumann v roku 1945 pripravil správu o návrhu a fungovaní univerzálnych výpočtových zariadení, t.j. počítačov.
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
Hostené na Allbest.ru
...Podobné dokumenty
klasickej počítačovej architektúry. Koncept bitovej mriežky. I/O zariadenie. Aritmetická logická jednotka, štruktúra registrov ALU, kde sú umiestnené počiatočné a výsledné údaje, ako aj veľkosť registrov (počet binárnych číslic t).
prezentácia, pridané 29.11.2013
Architektúra moderného osobného počítača. Typy a charakteristiky centrálnych a externých zariadení počítača. Štrukturálne a funkčné schémy osobného počítača. Zariadenia na zadávanie informácií do systémovej jednotky a na zobrazovanie informácií.
ročníková práca, pridaná 18.01.2012
História vzniku výpočtovej techniky. Organizácia výpočtového zariadenia ("von Neumannova architektúra"). Zariadenia na vstup, spracovanie, ukladanie a výstup informácií. Monitory na všeobecné a profesionálne účely, ich porovnávacie charakteristiky.
abstrakt, pridaný 25.11.2009
Chrbticový modulárny princíp stavby počítača. Chrbticový (zbernicový) princíp výmeny informácií medzi zariadeniami. Vnútorná štruktúra osobného počítača: zloženie a účel hlavných blokov. Zariadenia na vstup a výstup informácií.
abstrakt, pridaný 19.11.2009
Faktor riadenia počítačového programu. Hlavný modulárny princíp konštrukcie. Joystick - manipulačné zariadenie na zadávanie informácií o pohyboch rúk. Zloženie systémového bloku. Zariadenia na zobrazovanie informácií z pamäte počítača používateľovi.
prezentácia, pridané 23.02.2015
Rozsah osobného počítača (PC). Hlavné bloky PC, metódy počítačového spracovania informácií. Vstupné a výstupné zariadenia, úložisko informácií: systémová jednotka, klávesnica, monitor, myš, skener, digitizér, tlačiareň, disková jednotka.
prezentácia, pridané 25.02.2011
Hlavné časti osobného počítača: systémová jednotka, vstupné a výstupné zariadenia. Hlavné prvky systémovej jednotky: základná doska, procesor, RAM, vyrovnávacia pamäť, disky. Operačný systém, objekty Windows, okná.
abstrakt, pridaný 21.09.2009
Popis, charakteristika a princípy fungovania hlavných komponentov moderného osobného počítača. Princípy adresovania, homogenita pamäte a princíp riadenia programu. Periférne vstupné zariadenia. centrálnych prvkov.
abstrakt, pridaný 11.7.2008
Zariadenie osobného počítača: systémová jednotka, chladiaci systém, základná doska, procesor, grafická karta, zvuková karta. Pamäť, zariadenie na ukladanie informácií. Notebook Asus N53SM: klávesnica a touchpad, špecifikácie.
abstrakt, pridaný 12.5.2012
Podstata počítača ako druhu kalkulačky. Charakteristika mikroprocesora - hlavný prvok počítača, jeho elektronický obvod, ktorá vykonáva všetky výpočty a spracovanie informácií. História výpočtovej techniky. Práca zvukovej karty, klávesnice.
Architektúra osobného počítača(PC) obsahuje štruktúru, ktorá odráža zloženie PC a softvéru.
- ide o súbor jeho funkčných prvkov (od hlavných logických uzlov až po najjednoduchšie obvody) a prepojenia medzi nimi.
Architektúra definuje princípy fungovania, informačné väzby a prepojenie hlavných logických uzlov PC, medzi ktoré patrí procesor, pamäť s priamym prístupom, externé úložné zariadenia a periférne zariadenia.
Základný princíp konštrukcie všetkých moderných počítačov je softvérové ovládanie.
Klasická von Neumannova architektúra
V $ 1946 $ americkí matematici John von Neumann, Nemecký Goldstein A Arthur Burks v spoločnom článku načrtli nové princípy konštrukcie a prevádzky počítačov. Na základe týchto princípov bola vyrobená $1$-th a $2$-th generácia počítačov. V nasledujúcich generáciách došlo k určitým zmenám, ale princípy von Neumanna (ako ich nazývali) zostali.
Von Neumannove základné princípy:
- Použitie binárnej číselnej sústavy v PC , v ktorom je pre zariadenia oveľa jednoduchšie vykonávať aritmeticko-logické operácie ako v desiatkovej sústave.
- Ovládanie PC softvérom . Činnosť PC je riadená programom, ktorý pozostáva zo sady príkazov, ktoré sa vykonávajú postupne jeden po druhom. Vytvorenie stroja s uloženým programom v pamäti znamenalo začiatok programovania.
- Dáta a programy sú uložené v pamäti PC . Príkazy a dáta sú zakódované rovnakým spôsobom v binárnom kóde.
- Pamäťové bunky PC majú postupne očíslované adresy. Možnosť prístupu k ľubovoľnému pamäťovému miestu podľa jeho adresy umožnila použiť premenné pri programovaní.
- Možnosť podmieneného skoku počas vykonávania programu. Príkazy v PC sa vykonávajú postupne, ale v prípade potreby môžete implementovať prechod na ľubovoľnú časť kódu.
Základným princípom bolo, že program sa už stal stála časť stroje, ale variabilné, na rozdiel od aparátu, ktorý zostáva nezmenený a veľmi jednoduchý.
Von Neumann tiež navrhol štruktúru PC (obr. 1).
Obrázok 1. Štruktúra PC
Zloženie von Neumannovho stroja zahŕňalo:
- pamäťové zariadenie (pamäť);
- aritmetická logická jednotka (ALU), ktorá vykonávala všetky aritmetické a logické operácie;
- riadiace zariadenie (CU), ktoré koordinuje činnosti všetkých uzlov stroja v súlade s programom;
- I/O zariadenia.
Programy a dáta boli do pamäte vložené zo vstupného zariadenia cez ALU. Všetky programové príkazy sa zapisovali do pamäťových buniek postupne a dáta na spracovanie sa zapisovali do ľubovoľných buniek.
Príkaz pozostával zo špecifikácie operácie, ktorá sa má vykonať a adries pamäťových buniek, v ktorých sú dáta uložené a na ktorých je potrebné vykonať potrebnú operáciu, ako aj adresy bunky, do ktorej treba zapísať výsledok (napr. uloženie v pamäti).
Z ALU sú výsledky odosielané do pamäte alebo výstupného zariadenia. V zásade sa tieto zariadenia líšia tým, že dáta sú uložené v pamäti vo forme vhodnej na spracovanie PC a na výstupných zariadeniach (monitor, tlačiareň atď.) vo forme vhodnej pre človeka.
Signály s príkazmi sú prijímané z CU do iných zariadení a z iných zariadení CU dostáva informáciu o výsledku ich vykonania.
CU obsahuje špeciálny register (bunku) - počítadlo programov, v ktorom je zapísaná adresa prvej inštrukcie programu. CU načíta obsah príslušnej pamäťovej bunky z pamäte a umiestni ju do špeciálneho zariadenia - register pokynov. CU určuje činnosť príkazu, „označuje“ v pamäti údaje, ktorých adresy sú uvedené v príkaze, a riadi vykonávanie príkazu. Operáciu vykonáva ALU alebo hardvér počítača.
Po vykonaní príkazu sa počítadlo programu zvýši o $1$ a ukazuje na nasledujúci príkaz programu. Ak je potrebné vykonať príkaz, ktorý nenasleduje v poradí za aktuálnym, špeciálny skokový príkaz obsahuje adresu bunky, na ktorú treba preniesť riadenie.
Moderná architektúra PC
Architektúra moderných počítačov je založená na kmeňový modulárny princíp. PC sa skladá zo samostatných častí - modulov, ktoré sú relatívne nezávislými PC zariadeniami (napríklad procesor, RAM, radič, displej, tlačiareň, skener atď.).
Modulárny princíp umožňuje užívateľovi samostatne dokončiť potrebnú konfiguráciu PC a v prípade potreby ju aktualizovať. Modulárna organizácia systému je založená na hlavnom princípe výmeny informácií. Aby počítač fungoval ako jeden mechanizmus, je potrebné vymieňať si dáta medzi rôznymi zariadeniami, pre ktoré je systémová (hlavná) zbernica, ktorý je vyrobený vo forme tlačeného mostíka na základnej doske.
Hlavné vlastnosti architektúry PC sú redukované na princípy rozloženia hardvéru, ako aj na vybranú sadu hardvéru systému.
Táto architektúra sa vyznačuje svojím otvorenosť– možnosť zahrnúť ďalšie zariadenia (systémové a periférne) do PC, ako aj možnosť jednoducho vložiť používateľské programy na akejkoľvek úrovni softvér PC.
Poznámka 1
S tým súvisí aj zlepšenie architektúry PC maximálne zrýchlenie výmeny informácií so systémovou pamäťou. Zo systémovej pamäte, v ktorej sú uložené dáta, PC číta všetky spustiteľné príkazy. CPU teda robí väčšinu volaní do pamäte a zrýchlenie výmeny s pamäťou povedie k výraznému zrýchleniu celého systému ako celku.
Pretože Pri použití systémovej zbernice na výmenu procesora s pamäťou musíte brať do úvahy rýchlostné limity samotnej zbernice, potom nie je možné dosiahnuť výrazné zrýchlenie výmeny dát pomocou zbernice.
Na vyriešenie tohto problému bol navrhnutý nasledujúci prístup. Systémová pamäť namiesto systémovej chrbtice je napojená na špeciálnu vysokorýchlostnú zbernicu, ktorá je vzdialene umiestnená bližšie k procesoru a nevyžaduje zložité vyrovnávacie pamäte a veľké vzdialenosti. Pamäť sa v tomto prípade vymieňa maximálnou možnou rýchlosťou za procesor a systémová diaľnica ho nespomalí. Toto rozhodnutie sa stalo obzvlášť dôležitým so zvýšením rýchlosti procesora.
Tým sa stáva štruktúra PC z jednozbernice, ktorá sa používala iba v prvých počítačoch trojtakt.
Obrázok 2. Trojzbernicová štruktúra PC
ALU a CU v moderných PC tvoria procesor. Procesor, ktorý pozostáva z jedného alebo viacerých veľkých integrovaných obvodov, sa nazýva mikroprocesor alebo mikroprocesorový balík.
Viacprocesorová architektúra PC
Prítomnosť viacerých procesorov v PC to znamená mnoho dátových tokov a príkazov je možné organizovať paralelne, t.j. Súčasne je možné vykonať niekoľko častí tej istej úlohy.
Obrázok 3. Architektúra viacprocesorového PC
Viacstrojový výpočtový systém
V architektúre viacstrojového výpočtového systému má každý procesor svoju vlastnú RAM. Použitie viacstrojového výpočtového systému je efektívne pri riešení problémov, ktoré majú veľmi špeciálnu štruktúru, ktorá by mala pozostávať z takého počtu počítačov, koľko je systém rozdelený na voľne spojené čiastkové úlohy.
Viacprocesorové a viacstrojové výpočtové systémy majú oproti jednoprocesorovým z hľadiska rýchlosti výhodu.
Architektúra paralelného procesora
V tejto architektúre pracuje niekoľko ALU pod kontrolou jednej riadiacej jednotky. To znamená, že veľké množstvo údajov dokáže spracovať jeden program, teda jeden príkazový tok. Vysoký výkon takejto architektúry je možné dosiahnuť iba pri úlohách, v ktorých sa rovnaké výpočtové operácie vykonávajú súčasne na rôznych súboroch údajov rovnakého typu.
Obrázok 4. Architektúra s paralelným procesorom
Moderné stroje často obsahujú prvky rôzne druhy architektonické riešenia. Existujú aj iné architektonické riešenia, ktoré sa líšia od tých, ktoré sú uvedené vyššie.
Základný princíp stavby počítača sa nazýva architektúra. von Neumann - Americký vedec maďarského pôvodu John von Neumann, ktorý to navrhol.
Moderná počítačová architektúra je určená nasledujúcimi princípmi:
Princíp riadenia programu. Poskytuje automatizáciu výpočtového procesu na počítači. Podľa tohto princípu je na vyriešenie každého problému zostavený program, ktorý určuje postupnosť akcií počítača. Efektívnosť ovládania programu bude vyššia, keď problém rieši ten istý program mnohokrát (aj keď s rôznymi počiatočnými údajmi).
Princíp programu uloženého v pamäti. Podľa tohto princípu sú príkazy programu zadané podobne ako dáta vo forme čísel a sú spracované rovnakým spôsobom ako čísla a samotný program sa pred vykonaním načíta do RAM, čo urýchli proces jeho vykonávania.
Princíp náhodného prístupu k pamäti. V súlade s týmto princípom je možné programové a dátové prvky zapisovať na ľubovoľné miesto v pamäti RAM, čo vám umožňuje prístup k ľubovoľnej adrese (konkrétne miesto v pamäti) bez toho, aby ste sa pozerali na predchádzajúce.
Na základe týchto princípov možno tvrdiť, že moderný počítač je technické zariadenie, ktoré po zadaní počiatočných údajov do pamäte vo forme číslicových kódov a programu na ich spracovanie, vyjadrené aj v číslicových kódoch, je schopné automaticky vykonávať výpočtový proces špecifikovaný programom a produkovať hotové výsledky na riešenie problému vo forme vhodnej pre ľudské vnímanie.
Osobný počítač, akým je IBM PC, má skôr tradičnú architektúru mikroprocesorového systému a obsahuje všetky obvyklé funkčné jednotky: procesor, pamäť s permanentným a náhodným prístupom, vstupné/výstupné zariadenia, systémovú zbernicu, napájací zdroj.
Hlavné črty architektúry osobných počítačov sú redukované na princípy rozloženia hardvéru, ako aj na vybranú sadu hardvéru systému.
Hlavné komponenty počítača sú nasledovné:
CPU je mikroprocesor so všetkými potrebnými pomocnými čipmi vrátane externej vyrovnávacej pamäte a ovládača systémovej zbernice. (Vyrovnávacia pamäť bude podrobnejšie popísaná v nasledujúcich častiach.) Vo väčšine prípadov je to centrálny procesor, ktorý vykonáva výmenu na systémovej zbernici.
RAM môže zaberať takmer celý adresovateľný pamäťový priestor procesora. Jeho objem je však najčastejšie oveľa menší. V moderných osobných počítačoch je štandardné množstvo systémovej pamäte zvyčajne od 64 do 512 MB. Počítačová RAM beží na dynamických pamäťových čipoch, a preto si vyžaduje regeneráciu.
Trvalá pamäť (ROM BIOS - Base Input / Output System) má malú veľkosť (do 64 KB), obsahuje spúšťací program, popis konfigurácie systému, ako aj ovládače (programy nižšej úrovne) na interakciu so systémovými zariadeniami.
Ovládač prerušenia konvertuje hardvérové prerušenia systémovej zbernice na hardvérové prerušenia procesora a nastavuje adresy vektorov prerušení. Všetky prevádzkové režimy ovládača prerušenia sú nastavené softvérovým procesorom pred začatím práce.
Priamy ovládač prístupu do pamäte prijme požiadavku na RAP zo systémovej zbernice, odovzdá ju procesoru a potom, čo procesor poskytne zbernicu, prenesie dáta medzi pamäťou a I/O zariadením. Všetky režimy činnosti regulátora PDP sú nastavené softvérovým procesorom pred začatím práce. Použitie prerušovacích a DMA radičov zabudovaných v počítači umožňuje výrazne zjednodušiť výbavu použitých rozširujúcich kariet.
Regulátor regenerácie vykonáva periodickú aktualizáciu informácií v dynamickej pamäti s náhodným prístupom vykonávaním špeciálnych regeneračných cyklov na zbernici. Na dobu trvania regeneračných cyklov sa stáva master (master) zbernice.
Výmena dátových bajtov pomáha vymieňať dáta medzi 16-bitovými a 8-bitovými zariadeniami, posielať celé slová alebo jednotlivé bajty.
Hodiny reálneho času a počítadlo časovača - sú to zariadenia na vnútornú kontrolu času a dátumu, ako aj na programové osvitenie časových intervalov, nastavenie frekvencie programu a pod.
Systémové I/O zariadenia - sú to zariadenia, ktoré sú potrebné na fungovanie počítača a interakciu so štandardnými externými zariadeniami cez paralelné a sériové rozhrania. Môžu byť vyrobené na základnej doske alebo môžu byť umiestnené na rozširujúcich kartách.
Dilatačné dosky sú inštalované v slotoch (konektoroch) systémovej chrbtice a môžu obsahovať RAM a vstupno/výstupné zariadenia. Môžu komunikovať s ostatnými zariadeniami na zbernici v programovom režime, režime prerušenia a režime DMA. Je tiež možné zachytiť zbernicu, to znamená na chvíľu úplne odpojiť všetky systémové zariadenia od zbernice.
Dôležitou črtou tejto architektúry je jej otvorenosť , teda možnosť zahrnúť do počítača ďalšie zariadenia, a to ako systémové, tak aj rôzne rozširujúce karty. Otvorenosť tiež znamená možnosť jednoducho vložiť používateľské programy do ľubovoľnej úrovne počítačového softvéru.
Prvý počítač z rodiny, ktorý sa dočkal širokej distribúcie, IBM PC XT, bol vyrobený na základe pôvodnej kostry systému PC XT-Bus. Neskôr (počnúc IBM PC AT) bol dopracovaný na chrbticu, ktorá sa stala štandardnou a dostala názov ISA (Industry Standard Architecture). ISA zostala donedávna chrbtovou kosťou počítača.
Po nástupe procesorov i486 (v roku 1989) však prestal spĺňať požiadavky na výkon a začali sa duplikovať rýchlejšími zbernicami: VLB (VESA Local Bus) a PCI (Peripheral Component Interconnect bus) alebo nahradené zbernicou. ISA kompatibilný EISA (Enhanced ISA). Postupne zbernica PCI vytlačila svojich konkurentov a stala sa de facto štandardom a od roku 1999 sa odporúča v nových počítačoch úplne opustiť zbernicu ISA a ponechať len PCI. Je pravda, že v tomto prípade je potrebné opustiť používanie rozširujúcich kariet vyvinutých v priebehu rokov na pripojenie k chrbtici ISA.
Ďalší smer zlepšovania architektúry osobného počítača je spojený s maximálne zrýchlenie výmeny informácií so systémovou pamäťou . Počítač číta všetky spustiteľné príkazy zo systémovej pamäte a údaje ukladá do systémovej pamäte. To znamená, že procesor vykonáva väčšinu hovorov do pamäte. Zrýchlenie výmeny s pamäťou vedie k výraznému zrýchleniu celého systému ako celku.
Pri použití systémovej diaľnice na výmenu pamäte ale musíte počítať s rýchlostnými limitmi diaľnice. Systémová diaľnica musí poskytovať prepojenie s veľkým počtom zariadení, takže musí mať dosť veľkú dĺžku; vyžaduje použitie vstupných a výstupných vyrovnávacích pamätí, aby sa zhodovali s chrbticovými linkami. Výmenné cykly pozdĺž systémovej diaľnice sú zložité a nemožno ich urýchliť. V dôsledku toho je nemožné dosiahnuť výrazné zrýchlenie výmeny procesora s pamäťou po diaľnici.
Vývojári navrhli nasledujúci prístup. Systémová pamäť je pripojená nie k chrbtici systému, ale k špeciálnej vysokorýchlostnej zbernici, umiestnenej „bližšie“ k procesoru, ktorá nevyžaduje zložité vyrovnávacie pamäte a veľké vzdialenosti. V tomto prípade výmena s pamäťou ide s maximálnym možným pre daný procesor rýchlosť a systémová diaľnica ho nespomalí. Toto sa stáva obzvlášť dôležité so zvýšením rýchlosti procesora (teraz taktovací frekvencia procesorov osobných počítačov dosahuje 1 - 3 GHz).
Tým sa stáva štruktúra osobného počítača z jednej zbernice, ktorá sa používa iba v prvých počítačoch trojtakt.
Účel pneumatík je nasledujúci:
centrálny procesor a vyrovnávacia pamäť (fast buffer memory) sú pripojené k lokálnej zbernici;
pamäťová zbernica spája RAM počítača a trvalú pamäť, ako aj radič systémovej zbernice;
všetky ostatné počítačové zariadenia sú pripojené k systémovej zbernici (chrbtica).
Všetky tri pneumatiky sú adresné linky, dátové linky a riadiace signály. Zloženie a účel línií týchto pneumatík sa však navzájom nezhodujú, hoci vykonávajú rovnaké funkcie. Z pohľadu procesora je v systéme len jedna systémová zbernica (diaľnica), cez ktorú prijíma dáta a príkazy a prenáša dáta do pamäte aj do I/O zariadení.
Časové oneskorenia medzi systémovou pamäťou a procesorom sú v tomto prípade minimálne, keďže lokálna zbernica a pamäťová zbernica sú prepojené len najjednoduchšími rýchlymi vyrovnávacími pamäťami. Ešte menšia latencia je medzi procesorom a cache pamäťou, ktorá je pripojená priamo na lokálnu zbernicu procesora a slúži na zrýchlenie výmeny procesora so systémovou pamäťou.
Ak počítač používa dve systémové zbernice, napríklad ISA a PCI, potom každá z nich má svoj vlastný radič zbernice a pracujú paralelne bez toho, aby sa navzájom ovplyvňovali. Potom sa ukáže už štvortaktová a niekedy päťtaktová štruktúra.
|
Príklad štruktúry viacerých zberníc |
V najbežnejších stolových počítačoch triedy Desktop sa ako konštrukčný základ používa systém alebo základná doska (základná doska), na ktorej sú umiestnené všetky hlavné systémové uzly počítača, ako aj niekoľko konektorov (slotov) systémovej zbernice. pre pripojenie dcérskych dosiek - rozširujúcich kariet (moduly rozhrania, ovládače, adaptéry). Moderné základné dosky spravidla umožňujú výmenu procesora, výber jeho taktovacej frekvencie, výmenu a rozšírenie pamäte RAM, výber prevádzkových režimov pre iné uzly.
A-priory, architektúra- ide o opis komplexného systému pozostávajúceho z mnohých prvkov ako celku.
Architektúra moderného osobného počítača je zovšeobecnením princípov konštrukcie počítača, ktoré navrhla skupina vedcov pod vedením Johna von Neumanna. V klasickej architektúre Neumannovho počítača možno rozlíšiť 5 hlavných blokov znázornených na obr. 2.1. Pomocou vstupných zariadení (IU) údaje a programy prezentované v binárnej forme vstupujú do pamäte s náhodným prístupom (RAM) alebo pamäte stroja. Na implementáciu príkazov, ktoré tvoria program, sa používa aritmetická logická jednotka (ALU), ktorá vykonáva aritmetické operácie, porovnávacie operácie, logickú algebru atď. Interakciu RAM a ALU vykonáva riadiaca jednotka (CU). S jeho pomocou sa program prenesie z RAM do ALU, nájdu sa potrebné údaje, vykonajú sa výpočty, zapíše sa pamäť a výsledok sa usporiada pomocou výstupného zariadenia (UVv).
Skutočná štruktúra moderného počítača je oveľa zložitejšia kvôli túžbe zlepšiť jeho výkon a funkčnosť.
V štruktúre osobného počítača sa teda objavila vyrovnávacia pamäť, zaviedli sa kanály s priamym prístupom k RAM, ktoré sa používajú na výmenu údajov so vstupnými / výstupnými zariadeniami, pričom sa obchádza mikroprocesor.
Periférne zariadenia sú pripojené k počítačovému hardvéru pomocou špeciálnych ovládačov (K) alebo adaptérov (A) - riadiacich zariadení, ktoré oslobodzujú procesor od priameho riadenia tohto zariadenia.
V architektúre osobného počítača sa objavil koprocesor- zariadenie, ktoré pracuje paralelne s hlavným procesorom a vykonáva špecifické operácie: napríklad matematický koprocesor je určený na zložité matematické výpočty.
Systémová jednotka je centrálnou časťou PC. IN V skrinke systémovej jednotky sú umiestnené interné zariadenia počítača. Systémová jednotka obsahuje nasledujúce zariadenia:
Systémová (základná doska) doska s mikroprocesorom;
RAM;
Pevný disk;
Ovládače alebo adaptéry na pripojenie a ovládanie externých PC zariadení (monitor, reproduktory atď.);
Porty na pripojenie externých zariadení (tlačiareň,
myši atď.);
Externé úložné zariadenia (VZU) pre diskety a laserové disky ako CD-ROM a DVD-ROM.
Základná doska je integračný (zjednocujúci) uzol PC. Základná doska do značnej miery určuje konfiguráciu PC, pretože od jej parametrov závisí typ použitého mikroprocesora, maximálne množstvo pamäte RAM, počet a spôsoby pripojenia externých PC zariadení a ďalšie vlastnosti.
Mikroprocesor(alebo CPU) je hlavný čip v počítači. Spúšťa programový kód v pamäti a riadi všetky zariadenia v počítači, buď priamo alebo prostredníctvom príslušných ovládačov.
Základom každého mikroprocesora je jadro, ktoré pozostáva z miliónov tranzistorov umiestnených na kremíkovom čipe. Mikroprocesor má špeciálne bunky tzv všeobecné registre(RON). Úlohou procesora je vybrať z pamäte v určitej sekvencii inštrukcií a údajov a vykonať ich. Pre zvýšenie rýchlosti PC je mikroprocesor vybavený internou vyrovnávacou pamäťou.
Procesory Intel používané v PC kompatibilných s IBM majú viac ako tisíc inštrukcií a patria medzi procesory s rozšírenou inštrukčnou sadou - CISC procesory (CISC - Complex Instruction Set Computing).
Výmena dát a príkazov medzi internými zariadeniami PC prebieha cez vodiče viacžilového kábla - systémová zbernica. Hlavnou úlohou systémovej zbernice je prenos dát medzi procesorom a ostatnými elektronickými komponentmi počítača. Existujú tri typy pneumatík:
Dátová zbernica;
Adresná zbernica;
Príkazová zbernica.
Dátová zbernica. Táto zbernica prenáša dáta z RAM do RON procesora a naopak. V PC s procesormi Intel Pentium je dátová zbernica 64-bitová, t. j. 8 bajtov dát sa okamžite spracuje na spracovanie v jednom takte.
Adresný autobus. Na tejto zbernici sa prenášajú adresy buniek RAM, kde sa nachádzajú príkazy, ktoré je potrebné vykonať procesorom. Okrem toho sa cez túto zbernicu prenášajú dáta, s ktorými príkazy pracujú. V moderných procesoroch je adresová zbernica 32-bitová, to znamená, že pozostáva z 32 paralelných vodičov.
Príkazová zbernica. Inštrukcie vykonávané procesorom pochádzajú z pamäte RAM na tejto zbernici. Príkazy sú reprezentované ako bajty. Jednoduché príkazy zaberajú jeden bajt, zatiaľ čo zložitejšie príkazy zaberajú dva, tri alebo viac bajtov. Väčšina moderných procesorov má 32-bitovú príkazovú zbernicu, aj keď existujú 64-bitové procesory so 64-bitovou príkazovou zbernicou.
Zvážte hlavné zbernicové rozhrania základných dosiek, ale podrobnejšie sa budeme zaoberať zbernicou USB.
USB(Universal Serial Bus). Univerzálna sériová zbernica USB je nepostrádateľným prvkom moderného PC, nahradil zastarané paralelné a sériové porty. Pneumatika USB je sériové dátové rozhranie pre stredne a nízkorýchlostné periférie. Umožňuje vám pripojiť až 256 rôznych zariadení so sériovým rozhraním. Pneumatika USB podporuje automatickú detekciu (Plug and play) nových zariadení, ako aj takzvané „horúce“ pripojenie, teda pripojenie k spustenému počítaču bez jeho reštartovania. Rýchlosť prenosu dát USB je 1,5 Mbps. Bez vysvetlenia uvádzame ďalšie typy ^in: ISA(Industry Standard Architecture), PCI(prepojenie periférnych komponentov), FSB(predný autobus) AGP(Pokročilý grafický port).
Formulár všetkých typov úložných zariadení umiestnených na systémovej doske vnútorná pamäť PC, ktorý obsahuje:
RAM;
Super rýchla pamäť (vyrovnávacia pamäť);
Permanentná pamäť.
RAM pamäť(Random Access Memory) sa používa na ukladanie spustiteľných súborov tento moment programy a potrebné údaje na to. Prostredníctvom pamäte RAM sa vymieňajú príkazy a dáta medzi mikroprocesorom, externou pamäťou a periférnymi zariadeniami. Vysoký výkon určuje názov (operačný) tohto typu pamäte. Kľúčovou vlastnosťou RAM je jej volatilita, t.j. údaje sa v ňom ukladajú len po zapnutí počítača.
Autor: fyzikálny princíp akcie diferencujú dynamickú pamäť DRAM a statická pamäť SRAM.
dynamická pamäť pri všetkej svojej jednoduchosti a nízkej cene má značnú nevýhodu, ktorá spočíva v potrebe periodickej regenerácie (aktualizácie) obsahu pamäte.
Čipy dynamickej pamäte sa používajú ako hlavná pamäť s priamym prístupom (RAM) a čipy statické- pre vyrovnávaciu pamäť.
Cache(Vyrovnávacia pamäť) sa používa na zlepšenie výkonu počítača. Princípom „cachovania“ je využitie rýchlej pamäte na ukladanie najčastejšie používaných údajov alebo príkazov a zároveň zníženie počtu prístupov k pomalšej RAM.
Pamäť ROM iba na čítanie(Pamäť iba na čítanie) je navrhnutá na ukladanie nemenných informácií a nachádza sa v čipe pamäte iba na čítanie (ROM). Čip ROM je schopný uchovávať informácie na dlhú dobu, aj keď je počítač vypnutý, takže pamäť iba na čítanie sa nazýva aj energeticky nezávislá pamäť.
Súbor programov umiestnených v ROM tvorí základný vstupno/výstupný systém BIOS(Základný vstup/výstup s teplotou). bios obsahuje programy na správu klávesnice, grafickej karty, diskov, portov a iných zariadení. Hlavným účelom týchto programov je skontrolovať zloženie a výkon systému a zabezpečiť interakciu hlavných komponentov PC pred načítaním akéhokoľvek operačného systému. Okrem toho BIOS obsahuje testovací program, ktorý sa spustí pri zapnutí počítača.
Napriek tomu, že moderné počítačové modely sú na trhu prezentované širokou škálou značiek, sú zostavené v rámci malého počtu architektúr. S čím to súvisí? Aká je špecifická architektúra moderných počítačov? Aké softvérové a hardvérové komponenty ho tvoria?
Definícia architektúry
Čo je architektúra PC? Tento pomerne široký pojem sa bežne chápe ako súbor logických princípov zostavovania počítačového systému, ako aj charakteristických čŕt technologických riešení, ktoré sú do neho zavedené. Architektúra PC môže byť nástrojom na štandardizáciu. To znamená, že počítače v ňom môžu byť zostavené podľa zavedených schém a technologických prístupov. Spojenie určitých konceptov do jedinej architektúry uľahčuje propagáciu modelu PC na trhu, umožňuje vytvárať programy vyvinuté rôznymi značkami, ale zaručene preň vhodné. Jednotná architektúra PC tiež umožňuje výrobcom počítačového vybavenia aktívne spolupracovať na zlepšovaní určitých technologických komponentov PC.
Uvažovaný pojem možno chápať ako súbor prístupov k montáži počítačov alebo ich jednotlivých komponentov, prijatých na úrovni konkrétnej značky. V tomto zmysle môže architektúra, ktorú vyvíja výrobca, je jeho duševným vlastníctvom a používa ju iba on, pôsobiť ako konkurenčný nástroj na trhu. Ale aj v tomto prípade môžu byť riešenia od rôznych značiek niekedy klasifikované v rámci spoločného konceptu, ktorý kombinuje kľúčové kritériá, ktoré charakterizujú počítače rôznych modelov.
Pojem „architektúra PC“ ako odvetvie vedomostí môže informatika chápať rôznymi spôsobmi. Prvá verzia výkladu zahŕňa výklad posudzovaného pojmu ako štandardizačné kritérium. Podľa iného výkladu je architektúra skôr kategóriou, ktorá umožňuje jednej značke výrobcu stať sa konkurencieschopnou s ostatnými.
Najzaujímavejším aspektom je, ako koreluje história a architektúra PC. Ide najmä o vznik klasického logického dizajnu počítačov. Uvažujme o jeho vlastnostiach.
klasickej počítačovej architektúry
Kľúčové princípy, podľa ktorých sa mal navrhovať PC podľa určitej logickej schémy, navrhol John von Neumann, vynikajúci matematik. Jeho nápady realizovali výrobcovia PC z prvých dvoch generácií. Koncept vyvinutý Johnom von Neumannom je klasická architektúra PC. Aké sú jeho vlastnosti? Predpokladá sa, že počítač by mal pozostávať z nasledujúcich hlavných komponentov:
Aritmetický a logický blok;
Ovládacie zariadenia;
Blok externej pamäte;
blok RAM;
Zariadenia na vstup a výstup informácií.
V rámci tejto schémy by sa interakcia technologických komponentov mala realizovať v špecifickom poradí. Najprv sa teda do pamäte počítača dostávajú údaje z počítačového programu, ktoré je možné zadať pomocou externého zariadenia. Riadiace zariadenie potom načíta informácie z pamäte počítača a následne ich odošle na vykonanie. V tomto procese sú v prípade potreby zapojené ďalšie komponenty PC.
Architektúra moderných počítačov
Zvážte, aké sú hlavné črty architektúry moderných počítačov. Trochu sa líši od konceptu, ktorý sme študovali vyššie, ale v mnohých ohľadoch v ňom pokračuje. Kľúčová funkcia PC najnovšie generácie- aritmetický, logický blok, ako aj skutočnosť, že riadiace zariadenia sú spojené do jedného technologického komponentu - procesora. V mnohých ohľadoch to bolo možné vďaka vzhľadu mikroobvodov a ich ďalšiemu zdokonaľovaniu, čo umožnilo umiestniť širokú škálu funkcií do relatívne malej časti počítača.
Architektúra moderného PC sa vyznačuje aj tým, že obsahuje radiče. Objavili sa v dôsledku revízie konceptu, v ktorom mal procesor vykonávať funkciu výmeny údajov s externými zariadeniami. Vďaka schopnostiam integrovaných obvodov, ktoré sa objavili, sa výrobcovia PC rozhodli oddeliť zodpovedajúcu funkčnú súčasť od procesora. Takto sa objavili rôzne výmenné kanály, ako aj periférne mikroobvody, ktoré sa potom začali nazývať ovládače. Vhodné hardvérové komponenty na moderných počítačoch môžu napríklad riadiť chod diskov.
Zariadenie a architektúra moderných PC predpokladá použitie zbernice. Jeho hlavným účelom je poskytovať komunikáciu medzi rôznymi hardvérovými prvkami počítača. Jeho štruktúra môže znamenať prítomnosť špecializovaných modulov zodpovedných za konkrétnu funkciu.
architektúra IBM
IBM vyvinulo architektúru PC, ktorá sa vlastne stala jedným zo svetových štandardov. jej rozlišovacia črta— v otvorenosti. To znamená, že počítač v ňom prestáva byť hotovým produktom značky. IBM nie je monopolom na trhu, hoci je jedným z jej priekopníkov v oblasti vývoja vhodnej architektúry.
Používateľ alebo spoločnosť vyrábajúca PC na platforme IBM môže určiť, ktoré komponenty budú zahrnuté do štruktúry počítača. Je tiež možné nahradiť jednu alebo druhú elektronickú súčiastku pokročilejšou. Rýchly rozvoj výpočtovej techniky umožnil implementovať princíp otvorenej architektúry PC.
Softvérové funkcie pre počítače s architektúrou IBM
Dôležitým kritériom pre klasifikáciu PC ako platformy IBM je jeho kompatibilita s rôznymi operačnými systémami. A to ukazuje aj otvorenosť uvažovaného typu architektúry. Počítače patriace do platformy IBM je možné ovládať pomocou Windows, Linux vo veľkom počte modifikácií, ako aj iných operačných systémov, ktoré sú kompatibilné s hardvérovými komponentmi PC danej architektúry. Okrem softvéru veľkých značiek si na platformu IBM môžete nainštalovať rôzne autorské softvérové produkty, ktorých vydanie a inštalácia si väčšinou nevyžaduje koordináciu s výrobcami hardvéru.
Medzi softvérovými komponentmi, ktoré sa nachádzajú takmer v každom počítači založenom na IBM, je základný vstupný a výstupný systém, nazývaný aj BIOS. Je navrhnutý tak, aby zabezpečil výkon základných hardvérových funkcií počítača bez ohľadu na to, aký typ operačného systému je na ňom nainštalovaný. A to je vlastne ďalší znak otvorenosti predmetnej architektúry: výrobcovia BIOSov sú tolerantní k výrobcom OS a akémukoľvek inému softvéru. Fakt, že BIOS môžu vyrábať rôzne značky, je v skutočnosti tiež kritériom otvorenosti. Funkčne sú si systémy BIOS od rôznych vývojárov blízke.
Ak v počítači nie je nainštalovaný systém BIOS, jeho fungovanie je takmer nemožné. Nezáleží na tom, či je na PC nainštalovaný operačný systém – musí byť zabezpečená interakcia medzi hardvérovými komponentmi počítača, ktorú je možné implementovať iba pomocou systému BIOS. Preinštalovanie systému BIOS na počítači vyžaduje špeciálne softvérové a hardvérové nástroje, na rozdiel od inštalácie operačného systému alebo iného typu softvéru, ktorý je v ňom spustený. Táto funkcia BIOS je predurčený tým, že musí byť chránený pred počítačovými vírusmi.
Pomocou systému BIOS môže používateľ ovládať hardvérové komponenty počítača nastavením určitých nastavení. A to je tiež jeden z aspektov otvorenosti platformy. V niektorých prípadoch umožňuje práca s príslušnými nastaveniami citeľné zrýchlenie PC, stabilnejšie fungovanie jeho jednotlivých hardvérových komponentov.
Systém BIOS v mnohých počítačoch je doplnený o UEFI shell, podľa mnohých IT špecialistov ide o pomerne užitočné a funkčné softvérové riešenie. Ale základný účel UEFI sa zásadne nelíši od toho, čo je typické pre BIOS. V skutočnosti ide o ten istý systém, ale rozhranie v ňom je o niečo bližšie k tomu, čo je typické pre operačný systém PC.
Najdôležitejším typom softvéru pre počítače je ovládač. Je potrebné, aby hardvérový komponent nainštalovaný v počítači správne fungoval. Ovládače zvyčajne vydávajú výrobcovia počítačových zariadení. Zodpovedajúci druh softvéru, ktorý je kompatibilný s jedným operačným systémom, ako napríklad Windows, však zvyčajne nie je vhodný pre iné operačné systémy. Preto musí používateľ často vybrať ovládače, ktoré sú kompatibilné s konkrétnymi typmi počítačového softvéru. V tomto zmysle platforma IBM nie je dostatočne štandardizovaná. Môže sa stať, že zariadenie, ktoré dokonale funguje pod OS Windows, nebude možné spustiť pod Linuxom z dôvodu, že používateľ nevie nájsť správny ovládač, alebo preto, že výrobca hardvérového komponentu jednoducho nestihol vydať správny druh softvéru.
Dôležité je, aby riešenie, ktoré má byť zahrnuté v štruktúre počítača, bolo kompatibilné nielen s konkrétnou architektúrou, ale aj s ostatnými technologickými prvkami PC. Aké komponenty je možné zmeniť v moderných počítačoch? Medzi tie kľúčové: základná doska, procesor, RAM, grafická karta, pevné disky. Pozrime sa podrobnejšie na špecifiká každého z komponentov, určme, čo určuje ich kompatibilitu s inými hardvérovými prvkami, a tiež zistime, ako možno princíp otvorenej architektúry PC najsprávnejšie implementovať v praxi.
Základná doska
Jednou z kľúčových súčastí moderného počítača je základná doska alebo systémová doska. Obsahuje ovládače, zbernice, mosty a ďalšie prvky, ktoré umožňujú navzájom kombinovať rôzne hardvérové komponenty. Vďaka nemu je vlastne implementovaná moderná architektúra PC. Základná doska umožňuje efektívne distribuovať funkcie počítača na rôzne zariadenia. Tento komponent je hostiteľom väčšiny ostatných, konkrétne procesora, grafickej karty, RAM, pevných diskov atď. BIOS, najdôležitejší softvérový komponent počítača, je vo väčšine prípadov zapísaný v jednom z čipov základnej dosky. Je dôležité, aby sa príslušné prvky nepoškodili.
Pri výmene základnej dosky alebo výbere správneho modelu počas procesu zostavovania počítača sa musíte uistiť, že nový model základnej dosky bude kompatibilný s ostatnými hardvérovými komponentmi. Existujú teda dosky, ktoré podporujú procesory Intel, a existujú dosky, na ktoré je možné nainštalovať iba čipy AMD. Je veľmi dôležité uistiť sa, že nová doska bude podporovať existujúce pamäťové moduly. Pokiaľ ide o grafickú kartu a pevné disky, zvyčajne nie sú žiadne problémy kvôli dostatočnému množstvu vysoký stupeň normalizácie na príslušných trhoch. Je však nežiaduce, aby sa nová základná doska a tieto komponenty príliš líšili z hľadiska úrovne vyrobiteľnosti. V opačnom prípade menej produktívny prvok spomalí celý systém.
CPU
Hlavným čipom moderného počítača je procesor. Otvorená architektúra PC umožňuje podľa uváženia používateľa nainštalovať do počítača výkonnejší, produktívnejší, technologický procesor. Táto možnosť však môže zahŕňať množstvo obmedzení. Takže výmena procesora Intel za AMD bez výmeny iného komponentu – základnej dosky – je vo všeobecnosti nemožná. Problematická je aj inštalácia jedného čipu namiesto druhého rovnakej značky, ktorý však patrí do iného typu technologickej linky.
Pri inštalácii výkonnejšieho procesora do počítača sa musíte uistiť, že RAM, pevné disky a grafická karta technologicky nezaostávajú. V opačnom prípade, ako sme uviedli vyššie, výmena mikroobvodu nemusí priniesť očakávaný výsledok - počítač nebude pracovať rýchlejšie. Hlavnými ukazovateľmi výkonu procesora sú rýchlosť hodín, počet jadier, veľkosť vyrovnávacej pamäte. Čím sú väčšie, tým rýchlejšie čip funguje.
RAM
Tento komponent tiež priamo ovplyvňuje výkon PC. Hlavné funkcie pamäte RAM sú vo všeobecnosti rovnaké ako tie, ktoré boli typické pre počítače prvej generácie. RAM je v tomto zmysle klasický hardvérový komponent. To však zdôrazňuje jeho dôležitosť: výrobcovia počítačov zatiaľ neprišli s dôstojnou alternatívou k nemu.
Hlavným kritériom výkonu pamäte je jej veľkosť. Čím je väčšia, tým rýchlejšie počítač beží. Tiež PC moduly majú taktovaciu frekvenciu ako procesor. Čím je vyššia, tým je počítač produktívnejší. Výmena pamäte RAM by sa mala vykonať po uistení sa, že nové moduly sú kompatibilné so základnou doskou.
grafická karta
Princípy architektúry PC prvej série neznamenali pridelenie grafickej karty ako samostatného komponentu. To znamená, že toto hardvérové riešenie je zároveň jedným z kritérií pre zaradenie počítača do modernej generácie. Grafická karta je zodpovedná za spracovanie počítačovej grafiky - jedného z najkomplexnejších typov údajov, ktorý vyžaduje vysokovýkonné čipy.
Tento hardvérový komponent by mal byť nahradený, korelujúc jeho hlavné charakteristiky s výkonom a úrovňou vyrobiteľnosti procesora, pamäte a základnej dosky. Vzor je tu rovnaký, ako sme uviedli vyššie: je nežiaduce, aby sa zodpovedajúce prvky počítača výrazne líšili z hľadiska výkonu. Pre grafickú kartu sú kľúčovými kritériami množstvo vstavanej pamäte, ako aj frekvencia hodín jej hlavného mikroobvodu.
Stáva sa, že modul zodpovedný za spracovanie počítačovej grafiky je zabudovaný do procesora. A to nemožno považovať za znamenie, že počítač je zastaraný, naopak, podobná schéma sa pozoruje na mnohých moderných počítačoch. Tento koncept si získava najväčšiu obľubu medzi výrobcami notebookov. Je to celkom logické: značky musia zabezpečiť, aby tieto typy počítačov boli kompaktné. Grafická karta je pomerne objemná hardvérová súčasť, jej veľkosť je najčastejšie výrazne väčšia ako veľkosť procesora alebo pamäťového modulu.
Pevné disky
Pevný disk je tiež klasickým komponentom počítača. Patrí do kategórie zariadení na trvalé ukladanie. Typické pre modernú architektúru PC. Pevné disky často ukladajú väčšinu súborov. Možno poznamenať, že tento komponent patrí medzi najmenej náročné na špecifiká základnej dosky, procesora, RAM a grafickej karty. Ale znova, ak HDD sa vyznačuje nízkym výkonom, to znamená, že je pravdepodobné, že počítač bude pomalý, aj keď sú na ňom nainštalované ďalšie hardvérové komponenty súvisiace s technologicky najpokročilejšími.
Hlavným kritériom výkonu disku je rýchlosť otáčania. Hlasitosť je tiež dôležitá, ale význam tohto parametra závisí od potrieb používateľa. Ak má počítač pevný disk s malou kapacitou s veľmi vysokými rýchlosťami, potom bude počítač pracovať rýchlejšie ako s vysokou kapacitou a nízkou rýchlosťou zodpovedajúcich prvkov zariadenia.
Základná doska, procesor, RAM a grafická karta sú vnútorné komponenty počítača. Pevný disk môže byť interný alebo externý, v tomto prípade je najčastejšie vyberateľný. Hlavnými analógmi pevného disku sú flash disky, pamäťové karty. V niektorých prípadoch ho dokážu úplne nahradiť, ale ak je to možné, stále sa odporúča vybaviť PC aspoň jedným pevným diskom.
Koncept otvorenej architektúry PC sa samozrejme neobmedzuje len na možnosť nahradiť a vybrať týchto päť komponentov. Existuje množstvo ďalších zariadení, ktoré sú súčasťou počítača. Toto DVD mechaniky a Blue-ray, zvukové karty, tlačiarne, skenery, modemy, sieťové karty, ventilátory. Sada vhodných komponentov môže byť vopred určená konkrétnou značkovou architektúrou PC. Základná doska, procesor, RAM, grafická karta a pevný disk sú prvky, bez ktorých moderný počítač nemôže fungovať alebo bude jeho prevádzka mimoriadne náročná. Určujú najmä rýchlosť práce. A preto zabezpečením inštalácie technologických a moderných komponentov vhodného typu do počítača si používateľ bude môcť zostaviť vysokovýkonný a výkonný PC.
Počítače Apple
Aké ďalšie typy architektúr PC existujú? Medzi tými, ktoré priamo konkurujú architektúre IBM, je len veľmi málo. Ide napríklad o počítače Macintosh od Apple. Samozrejme, v mnohých ohľadoch sú podobné architektúre IBM - majú tiež procesor, pamäť, grafickú kartu, základnú dosku a pevné disky.
Počítače Apple sa však vyznačujú tým, že ich platforma je uzavretá. Používateľ je veľmi obmedzený pri inštalácii komponentov na PC podľa vlastného uváženia. Apple je jedinou značkou, ktorá môže legálne vyrábať počítače v príslušnej architektúre. Rovnako tak je Apple jediným dodávateľom funkčných operačných systémov vydávaných pod vlastnou platformou. Niektoré typy architektúry PC sa teda môžu líšiť ani nie tak v hardvérových komponentoch počítača, ale v prístupoch výrobcov k uvoľneniu zodpovedajúcich riešení. V závislosti od vlastnej stratégie rozvoja sa spoločnosť môže zamerať na otvorenosť alebo blízkosť platformy.
Takže hlavné črty architektúry moderných počítačov na príklade platformy IBM: absencia monopolnej značky-výrobca počítačov, otvorenosť. A to po softvérovej aj hardvérovej stránke. Pokiaľ ide o hlavného konkurenta platformy IBM, spoločnosť Apple, hlavnými vlastnosťami počítača zodpovedajúcej architektúry sú uzavretosť, ako aj vydanie počítačov jednej značky.
Načítava...
