Головна

III. Основні принципи внутрішнього устрою ПК

  1. B. Основні ефекти
  2. I. Основні завдання
  3. I. Основні завдання ЗОВНІШНЬОЇ ПОЛІТИКИ
  4. I. Основні лінії зв'язку педагогіки з соціологією. Мікро- та макроанализ 1 сторінка
  5. I. Основні лінії зв'язку педагогіки з соціологією. Мікро- та макроанализ 2 сторінка
  6. I. Основні лінії зв'язку педагогіки з соціологією. Мікро- та макроанализ 3 сторінка
  7. I. Основні лінії зв'язку педагогіки з соціологією. Мікро- та макроанализ 4 сторінка
 
 Схематично внутрішню конфігурацію ПК можна уявити:

мікропроцесоривиконують в сучасних ПК функції центрального процесора. Це велика інтегральна схема, що представляє собою кремнієвий кристал в пластмасовому, керамічному або металлокерамическом корпусі, на якому розташовані висновки для прийому і видачі електричних сигналів. Ступінь інтеграції схеми визначається розміром кристала і кількістю розміщених в ньому транзисторів.

Основні функції мікропроцесора - Виконання обчислень, пересилання даних між внутрішніми регістрами, управління ходом обчислювального процесу. Мікропроцесор безпосередньо взаємодіє з оперативною пам'яттю і контролерами системної плати. Головними носіями інформації всередині процесора служать регістри.

До складу мікропроцесора входять АЛУ, пристрій управління, внутрішні регістри. Пристрій управління виробляє керуючі сигнали для виконання команд, АЛУ - арифметичні і логічні операції над даними. Воно може складатися з декількох блоків, наприклад блоку обробки цілих чисел і блоку обробки чисел з плаваючою точкою.

У сучасних мікропроцесорах в основу роботи кожного блоку покладено принцип конвеєра, який полягає в наступному: реалізація кожної машинної команди розбивається на окремі етапи (як правило, це вибірка команди з пам'яті, декодування, виконання і запис результату). Виконання наступної команди програми може бути розпочато до завершення попередньої (наприклад, поки перша команда виконується, друга може декодувати, третій вибиратися і т.д.). Таким чином, мікропроцесор виконує кілька наступних один за одним команд програми, і час на виконання блоку команд зменшується в кілька разів. Якщо в мікропроцесорі є кілька блоків обробки, в основу роботи яких покладено принцип конвеєра, то його архітектуру називають суперскалярной.

Оскільки в програмі можуть зустрічатися команди передачі управління, виконання яких залежить від результатів виконання попередніх команд, в сучасних мікропроцесорах при використання конвеєрної архітектури передбачаються механізми передбачення переходів - так зване «виконання за припущенням зі зміною послідовності». Це означає, що якщо в черзі команд з'явилася команда умовного переходу, передбачається, яка команда буде виконуватися наступною до визначення ознаки переходу. Обрана гілку програми виконується в конвеєрі, але запис результату здійснюється тільки після обчислення ознаки переходу в разі, якщо перехід обраний вірно. Якщо вибір гілки програми помилковий, мікропроцесора доводитися повернутися назад і виконати правильні операції відповідно до обчисленим ознакою переходу.

Головна характеристика мікропроцесора - його швидкодія, яке в значній мірі залежить від тактової частоти мікропроцесора. Важливою є також архітектура мікропроцесора, яка визначає, які дані він може обробляти, які машинні інструкції входять в набір виконуваних ним команд, як відбувається обробка даних, який обсяг внутрішньої пам'яті мікропроцесора.

Сучасні мікропроцесори можуть обробляти цілі числа розрядністю 8, 16 і 32 біта, числа з плаваючою точкою розрядністю 32 і 64 біта. У складі машинних команд мікропроцесора, як правило, присутні інструкції цілочисельний арифметики, які можуть бути доповнені командами з плаваючою точкою і командами, що реалізують обробку графічних, відео- та аудіо.

У складі мікропроцесора може бути присутнім сверхоперативная, або кеш-пам'ять (L2), яка забезпечує швидшу передачу інформації, ніж оперативна пам'ять. У сучасних мікропроцесорів може бути кеш-пам'ять першого рівня, яка зазвичай вбудована в той же кристал і працює на однаковій з мікропроцесором частоті. Для деяких мікропроцесорів передбачена ще кеш-пам'яті другого рівня. Існують два способи організації такої пам'яті: загальна, Коли команди і дані зберігаються разом, і розділена, Коли вони зберігаються в різних місцях. Наявність розділеної кеш-пам'яті збільшує продуктивність мікропроцесора, скорочуючи середній час доступу до використовуваних команд і даних.

Мікропроцесор обмінюється інформацією з зовнішніми пристроями через системну шину. Ще однією характеристикою мікропроцесора є відповідність його внутрішньої розрядності зовнішньої шини. Ємність пам'яті, що адресується мікропроцесором, визначається розрядністю зовнішньої шини адреси. Максимально адресується пам'ять має ємність 2N байт, де N - Кількість адресних ліній в системній шині.

Більшість завдань, що вирішуються на ПК, не вимагають складних математичних обчислень. Це відноситься до роботи з текстовими даними, мережевими операційними системами. В інших випадках - при вирішенні складних математичних і фізичних задач, задач моделювання, для роботи з тривимірною графікою, електронними таблицями, видавничими пакетами - важливим параметром є швидкість виконання операцій з плаваючою точкою, на які універсальні процесори витрачають досить багато часу. Для таких задач в деяких комп'ютерах передбачено використання спеціального пристрою, званого математичним співпроцесором (спеціалізована інтегральна мікросхема, яка працює у взаємодії з центральним процесором і призначена для виконання математичних операцій з плаваючою точкою).

Оперативна пам'ять -основний і єдиний вид пам'яті ПК, в якому може зберігатися і виконуватися програма. Вона призначена для зберігання програм і даних під час безпосереднього сеансу роботи користувача. Машинна команда представляє собою осередок пам'яті. Основні операції, що виконуються запам'ятовують, - запис і зчитування інформації, які в сукупності називаються зверненням до пам'яті.

Як запам'ятовуючих елементів оперативної пам'яті використовуються великі інтегральні мікросхеми. Найбільш важливі характеристики пам'яті - її місткість (об'єм інформації) і час доступу.

При обробці інформації процесором може статися звернення до будь-якому осередку оперативної пам'яті, тому її називають пам'яттю з довільним доступом, Або RAM (Random Access Memory).

У сучасних комп'ютерах зазвичай використовується оперативна пам'ять динамічного типу (час доступу до динамічної пам'яті приблизно в 3-4 рази менше такту роботи центрального процесора), тому для підвищення продуктивності системи використовується кеш-пам'ять, час звернення до якої можна порівняти з тактом роботи процесора. Блок даних, що обробляється процесором, розміщується в кеш-пам'яті, а звернення до оперативної пам'яті відбувається тільки тоді, коли потрібні дані не містяться в кеш-пам'яті. Таким чином, використання кеш-пам'яті дає можливість узгодити за швидкістю роботу процесора і оперативної пам'яті на елементах динамічного типу.

У сучасних ПК є, як правило, постійний запам'ятовуючий пристрій (ПЗУ), або ROM (Read Only Memory). Найважливішою функцією цієї пам'яті є зберігання BIOS (Basic Input Output System - базова система введення-виведення). BIOS забезпечує інваріантність програмних засобів до архітектури системної плати і містить необхідний набір програм введення-виведення, що забезпечують роботу периферійних пристроїв. Також в ПЗУ міститься програма тестування при включенні комп'ютера POST (Power On Self-Test), програма початкового завантажувача, що виконує функцію завантаження оперативної системи з диска.

Зазвичай BIOS зберігається в мікросхемах так званого масочного ПЗУ: інформація в них записується один раз при виготовленні мікросхем. Звідси назва ROM BIOS, тобто використання для BIOS пам'яті тільки для читання. Однак в даний час для зберігання BIOS використовуються запам'ятовуючі елементи, інформацію в яких можна прати електрично або за допомогою ультрафіолетового випромінювання. В даний час найбільш часто для цих цілей застосовують флеш-пам'ять, яка дозволяє вносити виправлення в BIOS, тобто дає можливість, не змінюючи мікросхем, змінювати або доповнювати функції BIOS для взаємодії з новими пристроями, що підключаються до ПК.

Системна плата, Розташована всередині системного блоку, грає важливу роль: від її характеристики багато в чому залежить робота ПК. На ній розміщені одна або кілька інтегральних мікросхем, керуючих комунікаціями між процесором, пам'яттю і пристроями введення-виведення і званих системних набором мікросхем (chipset).

Безпосередньо на системній платі знаходиться системна шина ПК, призначена для передачі інформації між процесором і іншими компонентами ПК. По шині відбувається не тільки обмін інформацією, а й передача адрес, службових сигналів.




Поняття ЕОМ і її структурна організація. Програмний принцип управління | Подання інформації в ЕОМ | Призначення основних пристроїв | Машинні носії інформації | Характеристика внутрішньої і зовнішньої конфігурації ПК | Склад і призначення зовнішніх пристроїв | Перспективи і напрямки розвитку ПК | Оцінка і вибір ПК | Обчислювальні системи, призначення, класифікація, архітектура | I. нейманівському для фону ПРИНЦИП АРХІТЕКТУРИ КОМП'ЮТЕРІВ |

© um.co.ua - учбові матеріали та реферати