Bilgisayarın işleyişinin mimarisi ve ilkeleri. bilgisayar mimarisi nedir
İyi çalışmalarınızı bilgi bankasına göndermek basittir. Aşağıdaki formu kullanın
Bilgi tabanını çalışmalarında ve işlerinde kullanan öğrenciler, lisansüstü öğrenciler, genç bilim adamları size çok minnettar olacaklar.
http://www.allbest.ru/ adresinde barındırılmaktadır
Devlet bütçeli eğitim kurumu
Orta mesleki eğitim
Rostov bölgesi
"Rostov İnşaat Koleji"
konuyla ilgili: "PC mimarisi"
İş tamamlandı:
Grup A-21 öğrencisi
Pavlova N.V.
Rostov-na-Donu 2014
giriiş
1. Kişisel bilgisayar kavramı
2. Kişisel bilgisayar mimarisi kavramı
3. Kişisel bilgisayarın dahili aygıtları
4. Kişisel bilgisayarın harici aygıtları
Giriş bilgisayar mikroişlemci mantığı
Hızlı gelişim Bilişim Teknolojileri ve ana teknik temelleri - bilgisayarlar, insan faaliyetinin neredeyse tüm alanlarında onlarla daha fazla doygunluğa yol açar. Bu koşullar altında, öğrencinin bilgisayar donanımının temellerini bilmesi, temel özellikler ve işlevsellik. Bu tür bilgiler, daha bilinçli seçimler yapmayı, bakım düzenlemeyi, kişisel bilgisayarları yükseltmeyi, hem kişisel kullanım hem de profesyonel kullanım için bir bilgisayarın gelişimini planlamayı mümkün kılar ki bu en alakalı olanıdır.
Bilgisayar programlanabilir bir elektronik cihaz, verileri işleme ve hesaplamaları gerçekleştirmenin yanı sıra diğer karakter işleme görevlerini gerçekleştirme yeteneğine sahiptir.
Bilgisayar, bilgilerin toplanması, işlenmesi ve iletilmesi için çok işlevli bir elektronik cihazdır.
Bir kişisel bilgisayarın mimarisi, işlemci, RAM, video alt sistemi, disk sistemi, çevre birimleri ve giriş/çıkış aygıtları gibi ana parçalarının düzenlenmesidir.
PC mimarisi, bilgisayarın ana mantıksal düğümlerinin çalışma prensibini, bilgi bağlantılarını ve ara bağlantılarını belirler:
Merkezi işlemci;
ana hafıza;
harici bellek;
çevre birimleri.
1. Bilgisayarın içindekiler
v Bir bilgisayardaki en önemli öğe olan "beyin", mikroişlemcidir. Mikroişlemci, tüm bilgisayar birimlerinin bilgi işleme ve kontrol işlevlerini yerine getiren bir elektronik devredir. Yapısal olarak, 4-6 cm2'lik bir kristaldir.
Mikroişlemci aşağıdaki bloklardan oluşur:
1. Aritmetik mantık birimi (ALU), ikili sistemde mantıksal ve aritmetik işlemleri gerçekleştiren bir cihazdır.
2. Mikroişlemci belleği, verileri ve adreslerini depolayan kayıtların belleğidir.
3. Önbellek - hızlı bellek, sık kullanılan komutları arabelleğe alarak mikroişlemcinin performansını artırır
4. Kontrol cihazı (CU) - bu cihaz, belleğinin aynı anda birkaç sorunu çözmek için programlar ve veriler içerdiği bilgisayarın organizasyonuna katkıda bulunan bir çoklu görev modu sağlar. Kesinti sistemi ve hafıza koruması sayesinde çoklu görev gerçekleştirilir
5. Mikroişlemci omurgası - mikroişlemci birimleri arasında bilgi alışverişi yapmak için tasarlanmıştır.
Mikroişlemci arayüz sistemi - diğer PC cihazlarıyla arayüz ve iletişim kurar; dahili bir MP arayüzü, arabellek depolama kayıtları ve giriş-çıkış portları (IOP) ve sistem veri yolu için kontrol devreleri içerir.
v Depolama aygıtı da bilgisayarda önemli bir rol oynar.
Bir depolama aygıtı, geçici olarak tasarlanmış bir bilgisayar birimidir ( Veri deposu) ve programların, giriş ve çıkış verilerinin ve ayrıca ara sonuçların uzun süreli (kalıcı bellek) depolanması.
ZPU türleri:
1. RAM (Rasgele Erişim Belleği), o anda yürütülen programı ve verilerini depolayan, nispeten küçük hacimli, hızlı hareket eden bir depolama aygıtıdır.
2. Önbellek, ara sonuçları saklamak için tasarlanmış ultra hızlı bir bellektir.
3. ROM (salt okunur bellek) - bu bellek, sistem ve yardımcı programları (Bios) depolamak için tasarlanmıştır, uçucu değildir, ancak çoğu durumda veri değişim hızı çok daha düşüktür.
v Veri yolu, G/Ç bilgilerini sağlayan bir sistem kartıdır. Otobüsün özelliği döviz kurudur. Ana lastik türleri (performans iyileştirme sırasına göre düzenlenmiştir): ISA, EISA, VESA, PCI, AGP. Konnektörler - PCI standardının "yuvaları" yaklaşık 10 yıl önce doğdu ve bugün, ek aygıtları bağlamak için yuvalar için ana standarttır.
Sistem veri yolu şunları içerir:
işlenenin sayısal kodunun (makine sözcüğü) tüm basamaklarının paralel iletimi için teller ve arabirim devreleri içeren kod veri yolu (KSHD);
ana bellek hücresinin adres kodunun veya harici bir cihazın giriş-çıkış portunun tüm hanelerinin paralel iletimi için teller ve arayüz devreleri dahil olmak üzere adres kodu veriyolu (KSA);
talimatların (kontrol sinyalleri, darbeler) tüm makine bloklarına iletilmesi için kablolar ve arayüz devreleri içeren talimat kodu veriyolu (KSI);
PC birimlerini bir güç kaynağı sistemine bağlamak için kablolara ve arayüz devrelerine sahip bir güç veri yolu.
Sistem veri yolu, bilgi aktarımı için üç yön sağlar:
Mikroişlemci ile ana bellek arasında;
Harici cihazların mikroişlemci ve giriş-çıkış portları arasında;
Ana bellek ile harici cihazların G/Ç bağlantı noktaları arasında (DMA modu)
v Sabit disk (sabit sürücü, HDD) - bilgisayarın çalışması sırasında kullanılan bilgilerin kalıcı olarak depolanması için tasarlanmıştır: işletim sistemi, belgeler, oyunlar vb. Bir sabit diskin temel özellikleri, gigabayt (GB) cinsinden ölçülen kapasitesi, veri okuma hızı, ortalama erişim süresi ve önbellek boyutudur. Bilgiler, üzerinde manyetik kayıt kafalarının uçtuğu, manyetik katmanlı bir veya daha fazla yuvarlak plaka üzerinde saklanır. Sabit sürücüler, her biri iki cihaz için tasarlanmış özel kablolar kullanılarak ana karta bağlanır.
v Bir kompakt disk sürücüsü (CD-ROM), CD'lerdeki kayıtları okumak için tasarlanmıştır. Cihazın avantajları - büyük disk kapasitesi, hızlı erişim, güvenilirlik, çok yönlülük, düşük maliyet. Bu cihazın çalışmasını karakterize eden ana kavram hızdır. İlk CD-ROM'lar 1 hızlıdır. Şimdi 52 hızlı CD-ROM'lar var. 52 vitesli sürücü ne anlama geliyor? Bu, verileri ilk 1 hızlı (150 Kb/sn) CD-ROM'dan 52 kat daha hızlı okuduğu anlamına gelir. Bu nedenle, 52'yi 150 ile çarpıyoruz ... Saniyede 7800 kilobayt! Standart CD-ROM sürücülerinin ana dezavantajı, bilgi yazamamalarıdır.
Bu, diğer cihazları gerektirir:
CD-R - bilgileri özel bir diske bir kez kaydetme yeteneğine sahip bir disk sürücüsü, Rusya'da bunlara "boş" denir. Bu disklere kayıt, üzerlerinde yüksek sıcaklıkta bir lazer ışınının etkisi altında yanan, ışığa duyarlı özel bir tabakanın varlığı nedeniyle gerçekleştirilir.
CD-RW - tekrar tekrar bilgi yazma yeteneğine sahip bir sürücü. Bu cihaz, CD-R'den tamamen farklı bir prensipte ve tamamen farklı disklerle çalışır.
Son zamanlarda, DVD-ROM giderek daha yaygın hale geliyor - DVD formatındaki diskleri okumak için tasarlanmış bir cihaz.
v BIOS (Temel Giriş - Çıkış Sistemi) - temel bir giriş / çıkış sistemi - ana karta takılı bir mikro devre. Ana bilgisayar ayarlarının saklandığı yer burasıdır. BIOS'u kullanarak, işlemcinin hızını, bilgisayarın diğer dahili ve bazı harici aygıtlarının çalışma parametrelerini değiştirebilirsiniz. BIOS, bir bilgisayarın donanım ve yazılımını birbirine bağlayan köprülerin ilki ve en önemlisidir. Bu nedenle, modern BIOS'lar için birçok Önemli özellikler güncelleme yeteneği, Plag & Play standardı ile çalışma, bir bilgisayarı bir CD-ROM'dan, ağ ve ZIP sürücülerinden önyükleme yeteneğidir.
v Güç kaynağı. Bu, bir PC için otonom ve şebeke güç kaynağı sistemlerini içeren bir bloktur.
v Zamanlayıcı. Bu, gerekirse, zamandaki mevcut anın (yıl, ay, saat, dakika, saniye ve saniyenin kesirleri) otomatik olarak çıkarılmasını sağlayan bir makine içi elektronik saattir. Zamanlayıcı otonom bir güç kaynağına - bataryaya bağlıdır ve makinenin şebekeden bağlantısı kesildiğinde çalışmaya devam eder.
2. Bilgisayar harici cihazları
v Klavye, kullanıcıdan bilgisayara bilgi girmek için kullanılan bir aygıttır. Modern klavye, tek bir muhafazada güçlendirilmiş 104 tuştan oluşur.
v Fare - bir bilgisayara bilgi girmek için bir manipülatör. Grafik paketlerle, çizimlerle çalışırken, diyagramlar geliştirirken ve yeni sürümlerde çalışırken gereklidir. işletim sistemleri Ah.
v Joystick - bilgisayar oyunlarında kullanılan, düğmeli menteşeli bir tutamaç şeklinde bir manipülatör.
v Monitör (ekran) - metin ve grafik bilgilerini görüntülemek için tasarlanmış bir aygıt.
v Yazıcı - metin ve grafik bilgilerini kağıda çıkarmak için tasarlanmış bir aygıt. Matris, mürekkep püskürtmeli ve lazer yazıcılar vardır (kaliteyi ve baskı hızını artırma sırasına göre sıralanmıştır). Yazıcılar renkli (mürekkep püskürtmeli ve lazer) ve siyah beyazdır (nokta vuruşlu ve lazer).
v Tarayıcı - bir bilgisayara metin ve grafik bilgileri girmek için bir aygıt. Tarayıcılar elde taşınır, masaüstü tablet ve hatta zemindir.
v Plotter - grafik bilgilerini kağıt ya da diğer ortamlar üzerinde görüntülemenizi sağlayan bir aygıt. Çiziciler için tipik görevler, çeşitli çizimlerin, diyagramların, çizimlerin, grafiklerin, haritaların vb. yürütülmesidir.
v Modem (modülatör-demodülatör) - bir bilgisayarın başka bir bilgisayarla telefon hatları aracılığıyla iletişim kurmasını sağlayan bir aygıt. Benim kendi yolumda dış görünüş ve kurulum yeri, modemler dahili (dahili) ve harici (harici) olarak ayrılır. Dahili modemler, doğrudan bilgisayara takılan bir elektronik karttır, harici modemler ise bağlantı noktalarından birine bağlı bağımsız bir aygıttır. Harici bir modem, aynı türdeki bir dahili modemden daha pahalıdır. dış çekicilik ve daha kolay kurulum. Modemin çalışmasındaki ana parametre veri aktarım hızıdır.
Çözüm
Elektronik endüstrisinin ve bilgisayar mühendisliğinin gelişimi o kadar hızlı gerçekleşiyor ki, kelimenin tam anlamıyla 1-2 yıl içinde günümüzün "teknoloji mucizesi" modası geçiyor. Bununla birlikte, ünlü matematikçi John von Neumann'ın 1945'te evrensel bilgi işlem cihazlarının tasarımı ve işleyişi hakkında bir rapor hazırlamasından bu yana, bilgisayar tasarımının ilkeleri değişmeden kaldı. bilgisayarlar.
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
Allbest.ru'da barındırılıyor
...Benzer Belgeler
Klasik bilgisayar mimarisi. Biraz ızgara kavramı. G/Ç cihazı. Aritmetik mantık birimi, ilk ve son verilerin yerleştirildiği ALU kayıtlarının yapısı ve ayrıca kayıtların boyutu (ikili basamak sayısı t).
sunum, 29.11.2013 eklendi
Modern bir kişisel bilgisayarın mimarisi. Bilgisayarın merkezi ve harici cihazlarının türleri ve özellikleri. Bir kişisel bilgisayarın yapısal ve işlevsel diyagramları. Sistem birimine bilgi girmek ve bilgileri görüntülemek için cihazlar.
dönem ödevi, 18.01.2012 tarihinde eklendi
Bilgisayar teknolojisinin yaratılış tarihi. Bir bilgi işlem cihazının organizasyonu ("von Neumann mimarisi"). Bilgi giriş, işleme, depolama ve çıkış cihazları. Genel ve profesyonel amaçlı monitörler, karşılaştırmalı özellikleri.
özet, 25.11.2009 tarihinde eklendi
Bir bilgisayar oluşturmanın omurga modüler ilkesi. Cihazlar arasında bilgi alışverişinin omurga (veri yolu) prensibi. Kişisel bilgisayarın iç yapısı: ana blokların bileşimi ve amacı. Bilgi giriş ve çıkış cihazları.
özet, 11/19/2009 eklendi
Bilgisayar programı kontrol faktörü. Ana modüler yapı prensibi. Joystick - el hareketleri hakkında bilgi girmek için bir manipülatör cihazı. Sistem bloğunun bileşimi. Bilgisayarın belleğinden kullanıcıya bilgi görüntülemek için aygıtlar.
sunum, 23/02/2015 eklendi
Kişisel bilgisayarın (PC) kapsamı. PC'nin ana blokları, bilgisayarda bilgi işleme yöntemleri. Giriş ve çıkış aygıtları, bilgi depolama: sistem birimi, klavye, monitör, fare, tarayıcı, sayısallaştırıcı, yazıcı, disk sürücüsü.
sunum, 02/25/2011 eklendi
Kişisel bilgisayarın ana parçaları: sistem birimi, giriş ve çıkış aygıtları. Sistem biriminin ana unsurları: anakart, işlemci, RAM, önbellek, sürücüler. İşletim sistemi, Windows nesneleri, pencereler.
özet, 21.09.2009 tarihinde eklendi
Modern bir kişisel bilgisayarın ana bileşenlerinin tanımı, özellikleri ve çalışma ilkeleri. Adresleme ilkeleri, belleğin homojenliği ve program denetimi ilkesi. Çevresel giriş cihazları. merkezi elemanlar.
özet, 11/07/2008 eklendi
Kişisel bilgisayar cihazı: sistem birimi, soğutma sistemi, anakart, işlemci, video kartı, ses kartı. Bellek, bilgi depolama aygıtı. Asus N53SM dizüstü bilgisayar cihazı: klavye ve dokunmatik yüzey, teknik özellikler.
özet, 12/05/2012 eklendi
Bir tür hesap makinesi olarak bilgisayarın özü. Mikroişlemcinin özellikleri - bilgisayarın ana unsuru, onun elektronik devre, tüm hesaplamaları ve bilgi işlemeyi gerçekleştirir. Bilgisayar teknolojisinin tarihi. Ses kartının işi, klavye.
Kişisel bilgisayar mimarisi(PC), PC'nin ve yazılımın bileşimini yansıtan bir yapı içerir.
- bu, işlevsel öğelerinin (ana mantıksal düğümlerden en basit devrelere kadar) ve aralarındaki bağlantıların bir kümesidir.
Mimari, işlemci, rasgele erişim belleği, harici depolama aygıtları ve çevresel aygıtları içeren PC'nin ana mantıksal düğümlerinin çalışma ilkelerini, bilgi bağlantılarını ve ara bağlantılarını tanımlar.
Tüm modern kişisel bilgisayarları oluşturmanın temel ilkesi yazılım kontrolüdür.
Klasik von Neumann mimarisi
$1946$ Amerikan matematikçileri John von Neumann, Almanca Goldstein Ve Arthur Burks ortak bir makalede, bilgisayarların yapımı ve işletilmesi için yeni ilkeleri özetlediler. Bu ilkelere dayanarak, 1$-th ve 2$-th nesil bilgisayarlar üretildi. Sonraki nesillerde bazı değişiklikler oldu, ancak von Neumann'ın ilkeleri (bunlara böyle deniyordu) aynı kaldı.
Von Neumann'ın temel ilkeleri:
- PC'de ikili sayı sistemini kullanma , cihazların aritmetik-mantıksal işlemleri gerçekleştirmesinin ondalık sayıya göre çok daha kolay olduğu.
- PC yazılım kontrolü . PC'nin çalışması, birbiri ardına sırayla yürütülen bir dizi komuttan oluşan bir program tarafından kontrol edilir. Hafızasında kayıtlı bir programla bir makinenin yaratılması, programlamanın başlangıcını işaret ediyordu.
- Veriler ve programlar PC belleğinde saklanır . Komutlar ve veriler ikili olarak aynı şekilde kodlanır.
- PC bellek hücrelerinin sıralı olarak numaralandırılmış adresleri vardır. Herhangi bir bellek konumuna adresiyle erişilebilmesi, programlamada değişkenlerin kullanılmasını mümkün kılmıştır.
- Programın yürütülmesi sırasında koşullu atlama olasılığı. PC'deki komutlar sırayla yürütülür, ancak gerekirse kodun herhangi bir bölümüne geçiş uygulayabilirsiniz.
Temel ilke, programın halihazırda kalıcı kısım makineler, ancak değişken, değişmeden kalan ve çok basit olan aparatın aksine.
Von Neumann ayrıca PC yapısını da önerdi (Şekil 1).
Şekil 1. PC yapısı
Von Neumann makinesinin bileşimi şunları içeriyordu:
- depolama aygıtı (bellek);
- tüm aritmetik ve mantıksal işlemleri gerçekleştiren aritmetik mantık birimi (ALU);
- tüm makine düğümlerinin eylemlerini programa göre koordine eden kontrol cihazı (CU);
- G/Ç cihazları.
Programlar ve veriler, ALU aracılığıyla giriş cihazından belleğe girildi. Tüm program komutları sırayla bellek hücrelerine ve işlenecek veriler rastgele hücrelere yazıldı.
Komut, gerçekleştirilecek işlemi ve verilerin saklandığı ve gerekli işlemin gerçekleştirilmesi gereken bellek hücrelerinin adreslerinin yanı sıra sonucun yazılması gereken hücrenin adresini (için) belirtmekten oluşuyordu. bellekte saklama).
ALU'dan sonuçlar bir belleğe veya çıkış cihazına gönderilir. Temel olarak, bu cihazlar, verilerin bir PC tarafından işlenmeye uygun bir biçimde bellekte ve bir kişi için uygun bir biçimde çıktı aygıtlarında (monitör, yazıcı vb.) saklanması bakımından farklılık gösterir.
Komut içeren sinyaller, CU'dan diğer cihazlara alınır ve diğer cihazlardan CU, bunların yürütülmesinin sonucu hakkında bilgi alır.
CU özel bir kayıt (hücre) içerir - program sayıcı, programın ilk komutunun adresinin yazıldığı yer. CU, karşılık gelen bellek hücresinin içeriğini bellekten okur ve özel bir cihaza yerleştirir - talimat kaydı. CU, komutun çalışmasını belirler, adresleri komutta belirtilen verileri bellekte “işaretler” ve komutun yürütülmesini kontrol eder. İşlem ALU veya bilgisayar donanımı tarafından gerçekleştirilir.
Komut yürütüldükten sonra, program sayacı $1$ artırılır ve bir sonraki program komutunu gösterir. Geçerli sırayı takip etmeyen bir komutun yürütülmesi gerekiyorsa, özel bir atlama komutu, kontrolün aktarılması gereken hücrenin adresini içerir.
Modern bilgisayar mimarisi
Modern PC'lerin mimarisi, gövde modüler prensibi. Bir PC, nispeten bağımsız PC cihazları olan (örneğin, bir işlemci, RAM, denetleyici, ekran, yazıcı, tarayıcı vb.) ayrı parçalardan - modüllerden oluşur.
modüler prensip kullanıcının gerekli PC yapılandırmasını bağımsız olarak tamamlamasına ve gerekirse güncellemesine izin verir. Sistemin modüler organizasyonu bilgi alışverişi temel ilkesine dayanmaktadır. PC'nin tek bir mekanizma olarak çalışması için, çeşitli cihazlar arasında veri alışverişi gereklidir. sistem (ana) veri yolu, anakart üzerinde baskılı köprü şeklinde yapılmıştır.
PC mimarisinin ana özellikleri, seçilen sistem donanımı setinin yanı sıra donanım düzeni ilkelerine indirgenmiştir.
Bu mimarinin özelliği, açıklık– PC'ye ek aygıtlar (sistem ve çevre birimi) dahil etme yeteneğinin yanı sıra kullanıcı programlarını herhangi bir düzeyde kolayca yerleştirme yeteneği yazılım PC.
1. açıklama
Ayrıca, PC mimarisinin iyileştirilmesi, sistem belleği ile bilgi alışverişinin maksimum hızlanması. PC'nin tüm yürütülebilir komutları okuması, verilerin depolandığı sistem belleğindendir. Bu nedenle, CPU belleğe yapılan çağrıların çoğunu yapar ve bellek ile alışverişin hızlanması, tüm sistemin bir bütün olarak önemli bir hızlanmasına yol açacaktır.
Çünkü Bir işlemciyi bellekle değiştirmek için bir sistem veri yolu kullanırken, veri yolunun hız sınırlarını hesaba katmanız gerekir, bu durumda veri yolunu kullanarak veri alışverişinde önemli bir hızlanma elde etmek imkansızdır.
Bu sorunu çözmek için aşağıdaki yaklaşım önerilmiştir. Sistem omurgası yerine sistem belleği, işlemciye daha yakın bir mesafede bulunan ve karmaşık arabellekler ve büyük mesafeler gerektirmeyen özel bir yüksek hızlı veri yoluna bağlanır. Bu durumda bellek, işlemci için mümkün olan en yüksek hızda değiştirilir ve sistem otoyolu onu yavaşlatmaz. Bu karar özellikle işlemci hızındaki artışla alakalı hale geldi.
Böylece, yalnızca ilk bilgisayarlarda kullanılan tek veri yolundan PC'nin yapısı, üç çubuk.
Şekil 2. Bir PC'nin üç veriyolu yapısı
Modern PC'lerdeki ALU ve CU bir işlemci oluşturur. Bir veya daha fazla büyük entegre devreden oluşan bir işlemciye mikroişlemci veya mikroişlemci paketi denir.
Çok işlemcili PC mimarisi
Bir PC'de birden çok işlemcinin bulunması şu anlama gelir: birçok veri akışı ve komutu paralel olarak düzenlenebilir, yani Aynı görevin birkaç parçası aynı anda yürütülebilir.
Şekil 3. Çok işlemcili bir bilgisayarın mimarisi
Çok makineli bilgi işlem sistemi
Çok makineli bir bilgi işlem sisteminin mimarisinde, her işlemcinin kendi RAM'i vardır.Çok makineli bir bilgi işlem sisteminin kullanılması, sistemin gevşek bağlı alt görevlere bölündüğü kadar çok PC'den oluşması gereken çok özel bir yapıya sahip problemlerin çözümünde etkilidir.
Çok işlemcili ve çok makineli bilgi işlem sistemleri, tek işlemcili olanlara göre hız açısından bir avantaja sahiptir.
Paralel işlemci mimarisi
Bu mimaride, birkaç ALU bir kontrol ünitesinin kontrolü altında çalışır. Bu, çok sayıda verinin bir program tarafından, yani bir komut akışı tarafından işlenebileceği anlamına gelir. Böyle bir mimarinin yüksek performansı, yalnızca aynı türdeki farklı veri kümeleri üzerinde aynı hesaplama işlemlerinin aynı anda gerçekleştirildiği görevlerde elde edilebilir.
Şekil 4. Paralel işlemcili mimari
Modern makineler genellikle öğeler içerir çeşitli tipler mimari çözümler. Yukarıda tartışılanlardan farklı başka mimari çözümler de var.
Bir bilgisayar oluşturmanın temel ilkesi mimari olarak adlandırılır. von Neumann - Bunu öneren Macar asıllı Amerikalı bilim adamı John von Neumann.
Modern bilgisayar mimarisi aşağıdaki ilkeler tarafından belirlenir:
Program kontrol ilkesi. Bir bilgisayarda bilgi işlem sürecinin otomasyonunu sağlar. Bu ilkeye göre, her sorunu çözmek için bilgisayarın işlem sırasını belirleyen bir program derlenir. Problem aynı program tarafından birçok kez çözüldüğünde (farklı başlangıç verileriyle de olsa) program kontrolünün etkinliği daha yüksek olacaktır.
Hafızada saklanan bir programın prensibi. Bu prensibe göre program komutları, veriler gibi sayılar şeklinde verilir ve sayılar gibi işlenir ve programın kendisi yürütmeden önce RAM'e yüklenir ve bu da yürütme sürecini hızlandırır.
Belleğe rastgele erişim ilkesi. Bu prensibe göre, program ve veri öğeleri RAM'de rastgele bir yere yazılabilir, bu da herhangi bir adrese (belirli bir bellek konumu) önceki adreslere bakmadan erişmenizi sağlar.
Bu ilkelere dayanarak, modern bir bilgisayarın, ilk verileri dijital kodlar biçiminde belleğe girdikten sonra ve yine dijital kodlarda ifade edilen bunları işlemek için bir program otomatik olarak gerçekleştirebilen teknik bir cihaz olduğu söylenebilir. program tarafından belirlenen hesaplama sürecini ve problemin çözümü için hazır sonuçları insan algısına uygun bir biçimde üretir.
IBM PC gibi bir kişisel bilgisayar, oldukça geleneksel bir mikroişlemci sistemi mimarisine sahiptir ve tüm olağan işlevsel birimleri içerir: işlemci, kalıcı ve rasgele erişim belleği, giriş / çıkış aygıtları, sistem veriyolu, güç kaynağı.
Kişisel bilgisayar mimarisinin ana özellikleri, seçilen sistem donanımı setinin yanı sıra donanım düzeni ilkelerine indirgenmiştir.
Bilgisayarın ana bileşenleri aşağıdaki gibidir:
İşlemci harici bir önbellek ve bir sistem veri yolu denetleyicisi dahil olmak üzere gerekli tüm yardımcı yongalara sahip bir mikroişlemcidir. (Önbellek, sonraki bölümlerde daha ayrıntılı olarak ele alınacaktır.) Çoğu durumda, sistem veri yolu üzerindeki değişimi gerçekleştiren merkezi işlemcidir.
Veri deposu işlemcinin adreslenebilir bellek alanının neredeyse tamamını kaplayabilir. Bununla birlikte, çoğu zaman hacmi çok daha azdır. Modern kişisel bilgisayarlarda, standart sistem belleği miktarı genellikle 64 ila 512 MB'dir. Bilgisayar RAM'i, dinamik bellek yongalarında çalışır ve bu nedenle yenilenmesi gerekir.
Kalıcı bellek (ROM BIOS - Temel Giriş / Çıkış Sistemi) küçük bir boyuta sahiptir (64 KB'ye kadar), bir başlangıç programı, sistem yapılandırmasının bir açıklaması ve ayrıca sistem aygıtlarıyla etkileşim için sürücüler (alt düzey programlar) içerir.
Kesinti denetleyicisi sistem veri yolu donanım kesintilerini işlemci donanım kesintilerine dönüştürür ve kesme vektör adreslerini ayarlar. Kesme denetleyicisinin tüm çalışma modları, çalışmaya başlamadan önce yazılım işlemcisi tarafından ayarlanır.
Doğrudan Bellek Erişim Denetleyicisi sistem veri yolundan bir RAP talebi alır, bunu işlemciye iletir ve işlemci veri yolunu sağladıktan sonra bellek ile G/Ç aygıtı arasında veri aktarımı yapar. PDP denetleyicisinin tüm çalışma modları, çalışmaya başlamadan önce yazılım işlemcisi tarafından ayarlanır. Bilgisayarda yerleşik kesme ve DMA denetleyicilerinin kullanılması, kullanılan genişletme kartlarının donanımını önemli ölçüde basitleştirmeyi mümkün kılar.
Rejenerasyon kontrolörü veri yolu üzerinde özel yenileme döngüleri yürüterek dinamik rasgele erişimli bellekteki bilgilerin periyodik olarak güncellenmesini gerçekleştirir. Rejenerasyon döngülerinin süresi boyunca, veri yolunun yöneticisi (master) olur.
Veri baytı değiştirici 16 bit ve 8 bit cihazlar arasında veri alışverişine, tüm sözcükleri veya tek tek baytları göndermeye yardımcı olur.
Gerçek zamanlı saat ve zamanlayıcı sayacı - bunlar, zaman ve tarihin dahili kontrolünün yanı sıra zaman aralıklarının program gösterimi, program frekans ayarı vb. için cihazlardır.
Sistem G/Ç cihazları - Bilgisayarın çalışması ve standart harici cihazlarla paralel ve seri arayüzler üzerinden etkileşimde bulunabilmesi için gerekli olan cihazlardır. Anakart üzerinde yapılabilirler veya genişletme kartlarına yerleştirilebilirler.
Genişletme kartları sistem omurgasının yuvalarına (konnektörlerine) takılır ve RAM ve giriş/çıkış aygıtları içerebilir. Bus üzerindeki diğer cihazlarla program modunda, kesme modunda ve DMA modunda iletişim kurabilirler. Veri yolunu yakalamak, yani tüm sistem cihazlarının bir süreliğine veri yolundan tamamen bağlantısını kesmek de mümkündür.
Bu mimarinin önemli bir özelliği, açıklık , yani bilgisayara ek aygıtlar, hem sistem aygıtları hem de çeşitli genişletme kartları dahil etme yeteneği. Açıklık aynı zamanda kullanıcı programlarını bilgisayar yazılımının herhangi bir düzeyine kolayca yerleştirme yeteneğini de ifade eder.
Ailenin geniş dağıtım alan ilk bilgisayarı olan IBM PC XT, orijinal PC XT-Bus sistem omurgası temel alınarak yapılmıştır. Daha sonra (IBM PC AT ile başlayarak), standart hale gelen ve ISA (Endüstri Standart Mimarisi) olarak adlandırılan omurgaya son şekli verildi. Yakın zamana kadar ISA, bilgisayarın bel kemiği olarak kaldı.
Bununla birlikte, i486 işlemcilerin (1989'da) ortaya çıkmasıyla başlayarak, performans gereksinimlerini karşılamayı bıraktı ve daha hızlı veri yolları tarafından çoğaltılmaya başlandı: VLB (VESA Yerel Veri Yolu) ve PCI (Çevresel Bileşen Bağlantı veri yolu) veya bir veri yolu ile değiştirildi. ISA uyumlu EISA (Enhanced ISA). Yavaş yavaş, PCI veri yolu rakiplerini zorladı ve fiili standart haline geldi ve 1999'dan başlayarak, yeni bilgisayarlarda yalnızca PCI bırakarak ISA veri yolunun tamamen terk edilmesi önerilir. Doğru, bu durumda, ISA omurgasına bağlanmak için yıllar içinde geliştirilen genişletme kartlarının kullanımından vazgeçilmelidir.
Bir kişisel bilgisayarın mimarisini geliştirmenin başka bir yönü, sistem belleği ile bilgi alışverişinin maksimum hızlanması . Bilgisayarın tüm yürütülebilir komutları sistem belleğinden okur ve verileri sistem belleğinde depolar. Yani, işlemci belleğe yapılan çağrıların çoğunu yapar. Hafıza ile alışverişin hızlandırılması, bir bütün olarak tüm sistemin önemli ölçüde hızlanmasına yol açar.
Ancak bellek değişimi için sistem otoyolunu kullanırken, otoyolun hız sınırlarını hesaba katmanız gerekir. Sistem otoyolu, çok sayıda cihazla arabirim sağlamalıdır, bu nedenle oldukça uzun bir uzunluğa sahip olmalıdır; omurga hatlarını eşleştirmek için giriş ve çıkış tamponlarının kullanılmasını gerektirir. Sistem karayolu boyunca değişim döngüleri karmaşıktır ve hızlandırılamaz. Sonuç olarak, otoyol boyunca işlemcinin bellekle değişiminde önemli bir hızlanma elde etmek imkansızdır.
Geliştiriciler aşağıdaki yaklaşımı önerdiler. Sistem belleği, sistem omurgasına değil, işlemciye "daha yakın" bulunan, karmaşık arabellekler ve büyük mesafeler gerektirmeyen özel bir yüksek hızlı veri yoluna bağlanır. Bu durumda, hafıza ile değiş tokuş mümkün olan maksimum değerle devam eder. verilen işlemci hız ve sistem otoyolu onu yavaşlatmaz. Bu, özellikle işlemci hızındaki bir artışla alakalı hale gelir (artık kişisel bilgisayar işlemcilerinin saat frekansları 1 - 3 GHz'e ulaşmaktadır).
Böylece, yalnızca ilk bilgisayarlarda kullanılan tek veri yolundan kişisel bir bilgisayarın yapısı, üç çubuk.
Lastiklerin amacı aşağıdaki gibidir:
merkezi işlemci ve önbellek (hızlı tampon bellek) yerel veri yoluna bağlıdır;
bellek veriyolu, sistem veri yolu denetleyicisinin yanı sıra bilgisayarın RAM'ini ve kalıcı belleğini birbirine bağlar;
diğer tüm bilgisayar cihazları sistem veriyoluna (omurga) bağlıdır.
Her üç lastik de adres hatları, veri hatları ve kontrol sinyalleri. Ancak bu lastiklerin hatlarının bileşimi ve amacı, aynı işlevleri yerine getirmelerine rağmen birbiriyle örtüşmez. İşlemci açısından sistemde tek bir sistem bus (otoyol) vardır, onun üzerinden veri ve komutları alır ve verileri hem belleğe hem de I/O cihazlarına aktarır.
Yerel veri yolu ve bellek veri yolu yalnızca en basit hızlı arabelleklerle bağlandığından, sistem belleği ile işlemci arasındaki zaman gecikmeleri bu durumda minimum düzeydedir. İşlemci ile doğrudan işlemcinin yerel veri yoluna bağlı olan ve işlemcinin sistem belleği ile değişimini hızlandırmaya yarayan önbellek arasında daha da az gecikme vardır.
Bilgisayar, örneğin ISA ve PCI gibi iki sistem veri yolu kullanıyorsa, her birinin kendi veri yolu denetleyicisi vardır ve bunlar birbirini etkilemeden paralel olarak çalışır. Sonra zaten dört çubuklu ve bazen beş çubuklu bir yapı ortaya çıkıyor.
|
Çoklu veri yolu yapısı örneği |
Masaüstü sınıfındaki en yaygın masaüstü bilgisayarlarda, yapısal bir temel olarak, bilgisayarın tüm ana sistem düğümlerinin yanı sıra sistem veri yolunun birkaç konektörünün (yuvası) bulunduğu bir sistem veya anakart (anakart) kullanılır. yardımcı kartları - genişletme kartlarını (arayüz modülleri, denetleyiciler , bağdaştırıcılar) bağlamak için. Kural olarak, modern anakartlar işlemcinin değiştirilmesine, saat frekansının seçilmesine, RAM'in değiştirilmesine ve genişletilmesine, diğer düğümler için çalışma modlarının seçimine izin verir.
A-rahip, mimari- bu, bir bütün olarak birçok unsurdan oluşan karmaşık bir sistemin tanımıdır.
Modern bir kişisel bilgisayarın mimarisi, John von Neumann liderliğindeki bir grup bilim adamı tarafından önerilen, bilgisayar oluşturma ilkelerinin genelleştirilmesidir. Bir Neumann bilgisayarının klasik mimarisinde, Şekil 1'de gösterilen 5 ana blok ayırt edilebilir. 2.1. Giriş cihazlarının (IU'lar) yardımıyla, ikili biçimde sunulan veriler ve programlar, makinenin rasgele erişim belleğine (RAM) veya belleğine girer. Programı oluşturan komutları uygulamak için, aritmetik işlemleri, karşılaştırma işlemlerini, mantık cebirini vb. gerçekleştiren bir aritmetik mantık birimi (ALU) kullanılır. RAM ve ALU etkileşimi, kontrol birimi (CU) tarafından gerçekleştirilir. Yardımı ile program RAM'den ALU'ya aktarılır, gerekli veriler bulunur, hesaplamalar yapılır, hafıza yazılır ve çıkış cihazı (UVv) aracılığıyla sonuç düzenlenir.
Modern bir bilgisayarın gerçek yapısı, performansını ve işlevselliğini geliştirme arzusu nedeniyle çok daha karmaşıktır.
Böylece, kişisel bir bilgisayarın yapısında önbellek ortaya çıktı, mikroişlemciyi atlayarak giriş / çıkış cihazlarıyla veri alışverişi yapmak için kullanılan RAM'e doğrudan erişim kanalları tanıtıldı.
Çevresel aygıtlar, işlemciyi bu ekipmanın doğrudan kontrolünden kurtaran özel denetleyiciler (K) veya adaptörler (A) - kontrol aygıtları aracılığıyla bilgisayar donanımına bağlanır.
Kişisel bilgisayarın mimarisinde ortaya çıktı yardımcı işlemci- ana işlemciyle paralel çalışan ve belirli işlemleri gerçekleştiren bir aygıt: örneğin, karmaşık matematiksel hesaplamalar için bir matematiksel yardımcı işlemci tasarlanmıştır.
Sistem birimi, bilgisayarın merkezi kısmıdır. İÇİNDE Sistem biriminin kasası, PC'nin dahili cihazlarını barındırır. Sistem birimi aşağıdaki Cihazları içerir:
Mikroişlemcili sistem (anakart) kartı;
VERİ DEPOSU;
Sabit disk sürücüsü;
Harici PC cihazlarını (monitör, hoparlörler vb.) bağlamak ve kontrol etmek için kontrolörler veya adaptörler;
Harici aygıtları bağlamak için bağlantı noktaları (yazıcı,
fareler vb.);
CD-ROM ve DVD-ROM gibi disketler ve lazer diskler için harici depolama aygıtları (VZU).
Anakart PC'nin bütünleştirici (birleştirici) bir düğümüdür. Anakart, kullanılan mikroişlemcinin türü, maksimum RAM miktarı, harici PC aygıtlarını bağlama sayısı ve yöntemleri ve diğer özellikler parametrelerine bağlı olduğundan, büyük ölçüde PC yapılandırmasını belirler.
Mikroişlemci(veya İŞLEMCİ) bilgisayardaki ana çiptir. Program kodunu bellekte çalıştırır ve bilgisayardaki tüm cihazları doğrudan veya uygun denetleyiciler aracılığıyla kontrol eder.
Herhangi bir mikroişlemcinin temeli, bir silikon çip üzerine yerleştirilmiş milyonlarca transistörden oluşan çekirdektir. Mikroişlemci adı verilen özel hücrelere sahiptir. genel kayıtlar(RON). İşlemcinin görevi, bellekten belirli bir talimat ve veri dizisini seçmek ve bunları yürütmektir. PC'nin hızını artırmak için mikroişlemci dahili bir önbellek ile donatılmıştır.
IBM uyumlu PC'lerde kullanılan Intel işlemciler binden fazla yönergeye sahiptir ve genişletilmiş komut setine sahip işlemcilere aittir - CISC işlemciler (CISC - Complex Instruction Set Computing).
PC'nin dahili cihazları arasındaki veri ve komut alışverişi, çok damarlı bir kablonun iletkenleri aracılığıyla gerçekleşir - sistem veriyolu. Sistem veri yolunun ana görevi, işlemci ile bilgisayarın diğer elektronik bileşenleri arasında veri aktarımı yapmaktır. Üç tip lastik vardır:
Veri yolu;
Adres yolu;
Komut otobüsü.
Veri yolu. Bu veri yolu, verileri RAM'den işlemcinin RON'una aktarır ve bunun tersi de geçerlidir. Intel Pentium işlemcilere dayalı bir bilgisayarda, veri yolu 64 bittir, yani 8 bayt veri, bir saat döngüsünde işlenmek üzere hemen işlenir.
Adres otobüsü. Bu veri yolunda, işlemci tarafından yürütülmesi gereken komutların bulunduğu RAM hücrelerinin adresleri iletilir. Ayrıca komutların üzerinde çalıştığı veriler de bu bus üzerinden iletilir. Modern işlemcilerde adres yolu 32 bittir, yani 32 paralel kablodan oluşur.
Komut otobüsü.İşlemci tarafından yürütülen talimatlar bu veri yolundaki RAM'den gelir. Komutlar bayt olarak temsil edilir. Basit komutlar bir bayt yer kaplarken, daha karmaşık komutlar iki, üç veya daha fazla bayt yer kaplar. 64 bit komut veri yoluna sahip 64 bit işlemciler olmasına rağmen, modern işlemcilerin çoğu 32 bit komut veri yoluna sahiptir.
Anakartların ana veri yolu arayüzlerini düşünün, ancak daha ayrıntılı olarak veri yolu üzerinde duracağız. USB BAĞLANTI.
USB(Evrensel seri veriyolu). Evrensel seri veriyolu USB modern bir PC'nin vazgeçilmez bir unsurudur, modası geçmiş paralel ve seri portların yerini almıştır. Yorulmak USB orta ve düşük hızlı çevre birimleri için bir seri veri arabirimidir. Seri arayüz ile 256 adede kadar farklı cihazı bağlamanıza olanak sağlar. Yorulmak USB yeni cihazların otomatik algılanmasını (Tak ve çalıştır) ve ayrıca "sıcak" bağlantıyı, yani çalışan bir bilgisayara yeniden başlatmadan bağlanmayı destekler. Veri aktarım hızı USB 1,5 Mbps'dir. Açıklama yapmadan diğer ^in türlerini veriyoruz: ISA(Endüstri Standardı Mimarisi), PCI(Çevresel Bileşen Bağlantısı), FSB(Ön Otobüs) AGP(Gelişmiş Grafik Bağlantı Noktası).
Sistem kartı formunda bulunan her türlü depolama aygıtı Dahili bellekŞunları içeren bilgisayar:
VERİ DEPOSU;
Süper hızlı bellek (önbellek);
Kalıcı hafıza.
RAM belleği(Rastgele Erişim Belleği), yürütülebilir dosyaları depolamak için kullanılır. şu an programlar ve bunun için gerekli veriler. RAM aracılığıyla, mikroişlemci, harici bellek ve çevresel aygıtlar arasında komutlar ve veriler değiş tokuş edilir. Yüksek performans, bu tür belleğin adını (çalışır) belirler. RAM'in temel özelliği uçuculuğudur, yani. veriler yalnızca bilgisayar açıldığında depolanır.
İle fiziksel ilke eylemler dinamik belleği farklılaştırır DRAM ve statik bellek SRAM.
dinamik bellek tüm basitliğine ve düşük maliyetine rağmen, bellek içeriğinin periyodik olarak yenilenmesi (güncellenmesi) ihtiyacından oluşan önemli bir dezavantajı vardır.
Dinamik bellek yongaları, ana rasgele erişim belleği (RAM) olarak kullanılır ve yongalar statik- önbellek için.
önbellek(Önbellek) PC performansını artırmak için kullanılır. "Önbelleğe alma" ilkesi, daha yavaş RAM'e erişim sayısını azaltırken en sık kullanılan verileri veya komutları depolamak için hızlı bellek kullanmaktır.
Salt Okunur Bellek ROM'u(Salt Okunur Bellek), değişmez bilgileri depolamak için tasarlanmıştır ve salt okunur bir bellek (ROM) yongasında bulunur. ROM yongası, bilgisayar kapalıyken bile bilgileri uzun süre tutabilir, bu nedenle salt okunur belleğe kalıcı bellek de denir.
ROM'da yer alan bir dizi program, temel girdi/çıktı sistemini oluşturur. BIOS(tem ile Temel Giriş/Çıkış). bios, klavyeyi, video kartını, diskleri, bağlantı noktalarını ve diğer aygıtları yönetmek için programlar içerir. Bu programların temel amacı, herhangi bir işletim sistemini yüklemeden önce sistemin bileşimini ve performansını kontrol etmek ve PC'nin ana bileşenlerinin etkileşimini sağlamaktır. Ayrıca BIOS, bilgisayar açıldığında çalışan bir test programı içerir.
Modern bilgisayar modelleri piyasada çok çeşitli markalar tarafından temsil edilmesine rağmen, az sayıda mimaride bir araya getirilmektedir. Ne ile bağlantılı? Modern bilgisayarların kendine özgü mimarisi nedir? Hangi yazılım ve donanım bileşenleri onu oluşturur?
Mimari Tanımı
PC mimarisi nedir? Bu oldukça geniş terim, yaygın olarak, bir bilgisayar sisteminin montajı için bir dizi mantıksal ilke ve buna dahil edilen teknolojik çözümlerin ayırt edici özellikleri olarak anlaşılır. PC mimarisi standardizasyon için bir araç olabilir. Yani, içindeki bilgisayarlar yerleşik şemalara ve teknolojik yaklaşımlara göre monte edilebilir. Belirli kavramları tek bir mimaride birleştirmek, PC modelinin piyasada tanıtımını kolaylaştırır, farklı markalar tarafından geliştirilmiş ancak buna uygun olduğu garanti edilen programlar oluşturmanıza olanak tanır. Tek bir PC mimarisi, bilgisayar ekipmanı üreticilerinin bir PC'nin belirli teknolojik bileşenlerini geliştirmek için aktif olarak etkileşim kurmasına da olanak tanır.
Söz konusu terim, belirli bir marka düzeyinde benimsenen, bilgisayarların veya ayrı bileşenlerinin montajına yönelik bir dizi yaklaşım olarak anlaşılabilir. Bu anlamda, üretici tarafından geliştirilen, fikri mülkiyeti olan ve yalnızca kendisi tarafından kullanılan mimari, pazarda rekabet aracı olarak hareket edebilir. Ancak bu durumda bile, farklı markaların çözümleri bazen çeşitli model bilgisayarları karakterize eden temel kriterleri birleştiren ortak bir kavram çerçevesinde sınıflandırılabilir.
Bir bilgi dalı olarak “PC mimarisi” terimi, bilgisayar bilimi tarafından farklı şekillerde anlaşılabilir. Yorumun ilk versiyonu, incelenmekte olan kavramın standartlaştırıcı bir kriter olarak yorumlanmasını içerir. Başka bir yoruma göre mimarlık daha çok bir üretici markanın diğerleri ile rekabet edebilmesini sağlayan bir kategoridir.
En ilginç yön, PC'nin tarihi ve mimarisinin nasıl ilişkili olduğudur. Özellikle bu, bilgisayarların klasik mantıksal tasarımının ortaya çıkışıdır. Özelliklerini ele alalım.
klasik bilgisayar mimarisi
Bir PC'yi belirli bir mantıksal şemaya göre tasarlaması gereken temel ilkeler, seçkin bir matematikçi olan John von Neumann tarafından önerildi. Fikirleri, ilk iki nesilden PC üreticileri tarafından hayata geçirildi. John von Neumann tarafından geliştirilen konsept, klasik PC mimarisidir. Özellikleri nelerdir? Bilgisayarın aşağıdaki ana bileşenlerden oluşması gerektiği varsayılmaktadır:
Aritmetik ve mantıksal blok;
Kontrol araçları;
harici bellek bloğu;
RAM bloğu;
Bilgi girişi ve çıkışı için cihazlar.
Bu şema çerçevesinde, teknolojik bileşenlerin etkileşimi belirli bir sırayla gerçekleştirilmelidir. Bu nedenle, önce bir bilgisayar programından gelen veriler, harici bir cihaz kullanılarak girilebilen PC belleğine girer. Kontrol cihazı daha sonra bilgisayarın belleğindeki bilgileri okur ve ardından yürütme için gönderir. Bu süreçte gerekirse PC'nin diğer bileşenleri de devreye girer.
Modern bilgisayarların mimarisi
Modern PC mimarisinin ana özelliklerinin neler olduğunu düşünün. Yukarıda incelediğimiz kavramdan biraz farklıdır, ancak birçok yönden onu sürdürür. PC tuşu özelliği en yeni nesiller- aritmetik, mantıksal bir bloğun yanı sıra kontrol cihazlarının tek bir teknolojik bileşen - işlemci - halinde birleştirilmesi gerçeği. Birçok yönden, mikro devrelerin ortaya çıkması ve bunların daha da geliştirilmesi sayesinde bu mümkün hale geldi, bu da çok çeşitli işlevleri bilgisayarın nispeten küçük bir bölümüne sığdırmayı mümkün kıldı.
Modern bir PC'nin mimarisi, denetleyicileri içermesiyle de karakterize edilir. İşlemcinin harici cihazlarla veri alışverişi işlevini yerine getirmesi gereken konseptin gözden geçirilmesinin bir sonucu olarak ortaya çıktılar. Ortaya çıkan entegre devrelerin yetenekleri sayesinde, PC üreticileri ilgili işlevsel bileşeni işlemciden ayırmaya karar verdi. Bu, çeşitli değişim kanallarının yanı sıra, daha sonra denetleyiciler olarak adlandırılmaya başlanan çevresel mikro devrelerin ortaya çıkmasıdır. Örneğin, modern PC'lerdeki uygun donanım bileşenleri, disklerin çalışmasını kontrol edebilir.
Modern PC'lerin aygıtı ve mimarisi, bir veri yolu kullanımını varsayar. Ana amacı, bir bilgisayarın çeşitli donanım öğeleri arasında iletişim sağlamaktır. Yapısı, belirli bir işlevden sorumlu özel modüllerin varlığını ima edebilir.
IBM mimarisi
IBM, aslında dünya standartlarından biri haline gelen PC mimarisini geliştirdi. O ayırt edici özellik- açıklıkta. Yani içindeki bilgisayar, markanın bitmiş bir ürünü olmaktan çıkıyor. IBM, uygun mimariyi geliştirme açısından öncülerinden biri olmasına rağmen, bir pazar tekeli değildir.
IBM platformuna dayalı bir PC oluşturan kullanıcı veya şirket, bilgisayarın yapısına hangi bileşenlerin dahil edileceğini belirleyebilir. Bir veya daha fazla elektronik bileşeni daha gelişmiş bir bileşenle değiştirmek de mümkündür. Bilgisayar teknolojisinin hızlı gelişimi, açık PC mimarisi ilkesinin uygulanmasını mümkün kılmıştır.
IBM mimarisi bilgisayarlar için yazılım özellikleri
Bir PC'yi IBM platformu olarak sınıflandırmak için önemli bir kriter, farklı işletim sistemleriyle uyumlu olmasıdır. Bu da incelenmekte olan mimarlık türünün açıklığını gösteriyor. IBM platformuna ait bilgisayarlar Windows, Linux tarafından kontrol edilebilir. çok sayıda modifikasyonlar ve ayrıca söz konusu mimariye sahip PC'nin donanım bileşenleriyle uyumlu diğer işletim sistemleri. Büyük markaların yazılımlarının yanı sıra, IBM platformunda, piyasaya sürülmesi ve kurulması genellikle donanım üreticileriyle koordinasyon gerektirmeyen çeşitli yazar yazılım ürünlerini kurabilirsiniz.
Hemen hemen her IBM tabanlı bilgisayarda bulunan yazılım bileşenleri arasında, BIOS olarak da adlandırılan temel giriş ve çıkış sistemi bulunur. Üzerinde ne tür bir işletim sistemi kurulu olursa olsun, bir PC'nin temel donanım işlevlerinin performansını sağlamak için tasarlanmıştır. Ve bu, aslında, söz konusu mimarinin açıklığının bir başka işaretidir: BIOS üreticileri, işletim sistemi üreticilerine ve diğer tüm yazılımlara karşı hoşgörülüdür. Aslında BIOS'un farklı markalar tarafından üretilebilmesi de bir açıklık kriteri. İşlevsel olarak, farklı geliştiricilerin BIOS sistemleri yakındır.
BIOS bilgisayarda yüklü değilse, çalışması neredeyse imkansızdır. PC'de işletim sisteminin yüklü olup olmadığı önemli değildir - bilgisayarın donanım bileşenleri arasındaki etkileşim sağlanmalıdır ve yalnızca BIOS kullanılarak uygulanabilir. BIOS'u bir bilgisayara yeniden yüklemek, bir işletim sistemi veya içinde çalışan başka türde bir yazılımın yüklenmesinden farklı olarak özel yazılım ve donanım araçları gerektirir. Bu özellik BIOS, bilgisayar virüslerinden korunması gerektiği gerçeğiyle önceden belirlenmiştir.
Kullanıcı, BIOS'u kullanarak belirli ayarları yaparak bilgisayarın donanım bileşenlerini kontrol edebilir. Ve bu aynı zamanda platformun açıklığının yönlerinden biridir. Bazı durumlarda, uygun ayarlarla çalışmak, PC'nin gözle görülür bir şekilde hızlanmasına ve bireysel donanım bileşenlerinin daha kararlı çalışmasına olanak tanır.
Birçok bilgisayardaki BIOS sistemi, birçok BT uzmanına göre bir UEFI kabuğu ile desteklenmiştir, bu oldukça kullanışlı ve işlevsel bir yazılım çözümüdür. Ancak UEFI'nin temel amacı, BIOS için tipik olandan temelde farklı değildir. Aslında, bu aynı sistemdir, ancak içindeki arayüz, PC işletim sistemi için tipik olana biraz daha yakındır.
Bilgisayarlar için en önemli yazılım türü sürücüdür. Bilgisayarda yüklü olan donanım bileşeninin düzgün çalışması için gereklidir. Sürücüler genellikle bilgisayar aygıtı üreticileri tarafından yayınlanır. Aynı zamanda, Windows gibi bir işletim sistemiyle uyumlu ilgili yazılım türü genellikle diğer işletim sistemleri için uygun değildir. Bu nedenle, kullanıcının genellikle belirli bilgisayar yazılımı türleriyle uyumlu sürücüleri seçmesi gerekir. Bu anlamda IBM platformu yeterince standardize edilmemiştir. Kullanıcının doğru sürücüyü bulamaması veya donanım bileşeninin üreticisinin doğru sürücüyü serbest bırakmak için zamanı olmaması nedeniyle, Windows işletim sistemi altında mükemmel çalışan bir cihaz Linux altında çalışamayabilir. bir tür yazılım.
Bilgisayarın yapısında yer alması gereken çözümün, yalnızca kendine özgü mimariyle değil, bilgisayarın diğer teknolojik unsurlarıyla da uyumlu olması önemlidir. Modern bilgisayarlarda hangi bileşenler değiştirilebilir? Anahtar olanlar arasında: anakart, işlemci, RAM, ekran kartı, sabit sürücüler. Bileşenlerin her birinin özelliklerini daha ayrıntılı olarak ele alalım, diğer donanım öğeleriyle uyumluluklarını neyin belirlediğini belirleyelim ve ayrıca açık bir PC mimarisi ilkesinin pratikte en doğru şekilde nasıl uygulanabileceğini öğrenelim.
Anakart
Modern bir bilgisayarın temel bileşenlerinden biri anakart veya sistem kartıdır. Çeşitli donanım bileşenlerini birbiriyle birleştirmenize izin veren denetleyiciler, veri yolları, köprüler ve diğer öğeleri içerir. Bu sayede modern PC mimarisi fiilen uygulanmaktadır. Anakart, bilgisayarın işlevlerini çeşitli cihazlara etkili bir şekilde dağıtmanıza olanak tanır. Bu bileşen, işlemci, ekran kartı, RAM, sabit diskler gibi diğer bileşenlerin çoğunu barındırır. Bir PC'nin en önemli yazılım bileşeni olan BIOS, çoğu durumda anakart yongalarından birinde yazılır. İlgili elemanların zarar görmemiş olması önemlidir.
Bilgisayar oluşturma işlemi sırasında bir anakartı değiştirirken veya doğru modeli seçerken, yeni anakart modelinin diğer donanım bileşenleriyle uyumlu olacağından emin olmanız gerekir. Yani Intel işlemcileri destekleyen anakartlar var ve üzerine yalnızca AMD yongalarının takılabileceği anakartlar var. Yeni kartın mevcut bellek modüllerini destekleyeceğinden emin olmak çok önemlidir. Video kartı ve sabit sürücülere gelince, genellikle yeterli olduğundan sorun olmaz. yüksek seviye ilgili pazarlarda standardizasyon. Ancak yeni anakartın ve bu bileşenlerin üretilebilirlik düzeyi açısından çok farklı olması istenmeyen bir durumdur. Aksi takdirde, daha az üretken bir öğe tüm sistemi yavaşlatacaktır.
İşlemci
Modern bir bilgisayarın ana yongası işlemcidir. PC'nin açık mimarisi, kullanıcının takdirine bağlı olarak, bilgisayara daha güçlü, verimli, teknolojik bir işlemci kurulmasına izin verir. Bununla birlikte, bu olasılık bir takım sınırlamalar içerebilir. Bu nedenle, başka bir bileşeni - anakartı - değiştirmeden bir Intel işlemciyi bir AMD işlemciyle değiştirmek genellikle imkansızdır. Aynı marka, ancak farklı türde bir teknolojik hatta ait olan bir çip yerine başka bir çip takmak da sorunludur.
Bir PC'ye daha güçlü bir işlemci kurarken, RAM, sabit diskler ve ekran kartının teknolojik olarak çok geride olmadığından emin olmanız gerekir. Aksi takdirde, yukarıda belirttiğimiz gibi, mikro devreyi değiştirmek beklenen sonucu getirmeyebilir - bilgisayar daha hızlı çalışmayacaktır. İşlemcinin ana performans göstergeleri, saat hızı, çekirdek sayısı, önbellek miktarıdır. Ne kadar büyük olurlarsa, çip o kadar hızlı çalışır.
Veri deposu
Bu bileşen aynı zamanda PC'nin performansını da doğrudan etkiler. RAM'in ana işlevleri genellikle ilk nesil bilgisayarlara özgü olanlarla aynıdır. Bu anlamda RAM, klasik bir donanım bileşenidir. Ancak bu, önemini vurgulamaktadır: Şimdiye kadar, PC üreticileri buna layık bir alternatif bulamadılar.
Bellek performansının ana kriteri boyutudur. Ne kadar büyük olursa, bilgisayar o kadar hızlı çalışır. Ayrıca, PC modüllerinin işlemci gibi bir saat frekansı vardır. Ne kadar yüksek olursa, bilgisayar o kadar üretken olur. RAM değişimi, yeni modüllerin anakartla uyumlu olduğundan emin olduktan sonra yapılmalıdır.
Video kartı
İlk serinin PC mimarisinin ilkeleri, bir video kartının ayrı bir bileşen olarak tahsis edilmesi anlamına gelmiyordu. Yani, bu donanım çözümü aynı zamanda bir bilgisayarı modern nesil olarak sınıflandırmanın kriterlerinden biridir. Video kartı, yüksek performanslı yongalar gerektiren en karmaşık veri türlerinden biri olan bilgisayar grafiklerinin işlenmesinden sorumludur.
Bu donanım bileşeni, temel özelliklerini işlemci, bellek ve anakartın üretilebilirlik gücü ve düzeyi ile ilişkilendirerek değiştirilmelidir. Buradaki model, yukarıda belirttiğimiz ile aynıdır: PC'nin karşılık gelen öğelerinin performans açısından büyük farklılıklar göstermesi istenmeyen bir durumdur. Bir video kartı için temel kriterler, yerleşik belleğin yanı sıra ana mikro devresinin saat frekansıdır.
Bilgisayar grafiklerini işlemekten sorumlu modülün işlemciye yerleşik olduğu görülür. Ve bu, bilgisayarın modasının geçmiş olduğunun bir işareti olarak kabul edilemez, aksine birçok modern PC'de benzer bir şema gözlemlenir. Bu konsept, dizüstü bilgisayar üreticileri arasında en büyük popülariteyi kazanıyor. Bu oldukça mantıklı: markaların bu tür bilgisayarların kompakt olmasını sağlaması gerekiyor. Bir video kartı oldukça hantal bir donanım bileşenidir; boyutu genellikle bir işlemci veya bellek modülünden belirgin şekilde daha büyüktür.
Sabit diskler
Sabit sürücü aynı zamanda klasik bir bilgisayar bileşenidir. Kalıcı depolama cihazları kategorisine aittir. Modern PC mimarisinin tipik bir örneği. Sabit diskler genellikle dosyaların çoğunu depolar. Bu bileşenin anakart, işlemci, RAM ve video kartının özellikleri açısından en az talep edilenler arasında olduğu belirtilebilir. Ama yine, eğer HDD düşük performans ile karakterize edilir, yani teknolojik olarak en gelişmiş olanlarla ilgili diğer donanım bileşenleri kurulu olsa bile bilgisayarın yavaş olması muhtemeldir.
Disk performansı için ana kriter, dönüş hızıdır. Hacim de önemlidir, ancak bu parametrenin önemi kullanıcının ihtiyaçlarına bağlıdır. Bilgisayarın çok yüksek hızlara sahip küçük kapasiteli bir sabit sürücüsü varsa, PC, cihazın karşılık gelen öğelerinin yüksek kapasiteli ve düşük hızına göre daha hızlı çalışacaktır.
Anakart, işlemci, RAM ve grafik kartı bir PC'nin dahili bileşenleridir. Bir sabit sürücü dahili veya harici olabilir, bu durumda çoğunlukla çıkarılabilirdir. Bir sabit diskin ana analogları flash sürücüler, hafıza kartlarıdır. Bazı durumlarda, onu tamamen değiştirebilirler, ancak mümkünse, PC'yi en az bir sabit sürücüyle donatmanız yine de önerilir.
Açık bir PC mimarisi kavramı, elbette, bu beş bileşeni değiştirme ve seçme yeteneği ile sınırlı değildir. Bir bilgisayarın parçası olan birçok başka aygıt vardır. Bu DVD sürücüleri ve Blue-ray, ses kartları, yazıcılar, tarayıcılar, modemler, ağ kartları, fanlar. Uygun bileşenlerin seti, belirli bir markalı PC mimarisi tarafından önceden belirlenebilir. Anakart, işlemci, RAM, ekran kartı ve sabit sürücü, modern bir bilgisayarın onsuz çalışamayacağı veya çalışmasının son derece zor olacağı unsurlardır. Esas olarak işin hızını belirlerler. Ve bu nedenle, bilgisayarda uygun tipte teknolojik ve modern bileşenlerin kurulmasını sağlayarak, kullanıcı yüksek performanslı ve güçlü bir PC kurabilecektir.
Apple bilgisayarlar
Başka hangi bilgisayar mimarisi türleri var? IBM mimarisiyle doğrudan rekabet edenler arasında çok az kişi var. Örneğin, bunlar Apple'ın Macintosh bilgisayarlarıdır. Elbette birçok açıdan IBM mimarisine benziyorlar - ayrıca bir işlemciye, belleğe, ekran kartına, ana karta ve sabit disklere sahipler.
Ancak Apple bilgisayarlar, platformlarının kapalı olmasıyla karakterize edilir. Kullanıcı, kendi takdirine bağlı olarak PC'ye bileşen yükleme konusunda çok sınırlıdır. Apple yasal olarak uygun mimaride bilgisayar üretebilen tek markadır. Aynı şekilde Apple, kendi platformu altında yayınlanan işlevsel işletim sistemlerinin tek tedarikçisidir. Bu nedenle, belirli PC mimarisi türleri, bilgisayarın donanım bileşenlerinde değil, üreticilerin karşılık gelen çözümlerin piyasaya sürülmesine yaklaşımlarında çok fazla farklılık gösterebilir. Şirket, kendi geliştirme stratejisine bağlı olarak platformun açıklığına veya kapalılığına odaklanabilir.
Dolayısıyla, IBM platformu örneğinde modern PC mimarisinin ana özellikleri: bilgisayar üreticisinin tekel bir markasının olmaması, açıklık. Ve hem yazılım hem de donanım açısından. IBM platformunun ana rakibi Apple'a gelince, ilgili mimariye sahip bir PC'nin ana özellikleri kapalılık ve bilgisayarların tek bir marka tarafından piyasaya sürülmesidir.
Yükleniyor...
