컴퓨터의 아키텍처는 기본적으로 결정됩니다. 개인용 컴퓨터의 주요 요소의 아키텍처, 구성 및 목적. 외부 컴퓨터 장치

PC 아키텍처

컴퓨터 부품의 기본 배열과 부품 간의 연결을 개인용 컴퓨터(PC) 아키텍처라고 합니다. PC 아키텍처를 설명할 때 포함된 구성 요소의 구성, 기능 및 특성이 결정됩니다.

컴퓨터 작동의 중심은 시스템 장치이며, 이는 다음과 같이 나뉩니다.

· 중앙 프로세서;

· 랜덤 액세스 메모리:

· 시스템 보드;

· 비디오 카드;

· 액자;

· 전원 장치;

· 하드 디스크;

· 광학 드라이브.

이제 이러한 장치에 대해 논의하겠습니다.

CPU

중앙처리장치(CPU, CPU, CPU) -전자 장치 또는 칩, 하드웨어의 주요 부분. 모든 컴퓨터 노드의 작동과 알고리즘을 설명하는 프로그램을 제어합니다. CPU는 처리된 모든 정보를 디지털로 변환합니다. 그에게는 더 이해하기 쉽습니다. 물리적으로 모든 계산과 정보 처리를 수행하는 마더보드의 작은 전자 회로입니다. 프로세서는 고속으로 작동하며 초당 수천만 또는 수억 개의 작업을 수행할 수 있습니다. 이는 다음과 같은 주요 노드의 형태로 표현될 수 있습니다:

· 명령을 해독하고 실행하도록 설계된 제어 장치;

· 메모리 주소 지정 및 계산 작업 수행에 필요한 작업 레지스터;

· 산술-논리 장치, 논리 및 산술 연산을 수행합니다.

· I/O 제어, 프로세서에 대한 데이터 입출력;

프로세서는 프로세서가 수행할 작업을 지정하는 명령에 따라 작동합니다. 프로세서에 의해 실행되는 모든 프로그램은 다양한 명령어로 구성됩니다.

명령 형식을 간단히 살펴보겠습니다. 컴퓨터의 정보는 시퀀스 0과 1로 구성된 이진 코드 형태로 저장됩니다. 이러한 시퀀스는 8의 배수인 비트 깊이를 갖습니다. 8비트, 16비트, 32비트 등 이 시퀀스의 0 또는 1을 호출합니다. 조금 . 각기:

8비트 = 1바이트;

16비트 = 기계어 1개;

32비트 = 이중 기계어.

컴퓨터에서 정보의 양은 다음과 같은 양으로 결정됩니다.

1024바이트 = 1킬로바이트(KB);

1024KB = 1메가바이트(MB)

1024MB = 1기가바이트(GB);

1024GB = 1테라바이트(TB).

프로세서는 프로세서 작동에 필요한 데이터를 저장하기 때문에 RAM과 함께 작동합니다. 또한 프로세서는 계산 결과를 최종적으로 RAM에 저장하기 전에 RAM에 저장합니다.

장기 컴퓨터 메모리.

시스템 보드

시스템 보드(마더보드, 마더보드) -컴퓨터 장치를 연결하는 보드. 마더 메모리의 중요한 기능은 컴퓨터 구성에 대한 정보와 컴퓨터의 초기 부팅에 대한 정보를 저장하는 BIOS 칩을 탑재하고 있다는 것입니다.

마더보드에는 다음과 같은 다양한 장치가 포함되어 있습니다.

· 중앙 프로세서;

· BIOS 칩;

· 칩셋(사우스 및 노스 브리지);

· AGP 슬롯;

· PCI 슬롯;

· IDE 커넥터;

· SATA 커넥터:

· SATA 컨트롤러;

· USB 장치 또는 추가 USB 포트를 연결하기 위한 커넥터;

· 시스템 장치의 전면 패널에 있는 버튼을 연결하기 위한 커넥터;

· 사운드 카드;

· 키보드 및 마우스용 PS 2 포트.

이제 이러한 장치에 대해 자세히 알아보세요.

BIOS - 기본 입출력 시스템

BIOS(기본 입출력 시스템) -기본 입/출력 시스템은 운영 체제에 연결된 컴퓨터 하드웨어 및 장치에 대한 액세스를 제공하도록 설계된 시스템 소프트웨어의 일부입니다. BIOS에는 컴퓨터의 구성 및 부팅 프로그램이 포함되어 있습니다. 컴퓨터를 켜면 BIOS는 마더보드에 연결된 장치를 초기화하고 해당 장치의 기능을 확인합니다. 모든 것이 정상이면 BIOS는 하드 드라이브와 같은 저장 매체에서 부트로더를 찾습니다. 그런 다음 부트로더는 제어권을 운영 체제로 넘깁니다. 새 마더보드에는 2개의 칩이 있을 수 있으며 이는 BIOS의 안정성을 높입니다.

칩셋-일련의 기능을 수행하는 일련의 미세 회로. 컴퓨터에서 칩셋은 마더보드에 위치하며 메모리, CPU, I/O 및 기타 하위 시스템의 공동 기능을 보장하는 구성 요소 역할을 합니다. 최신 컴퓨터 마더보드의 칩셋은 두 개의 주요 칩으로 구성됩니다. 이들은 노스브리지(North Bridge)와 사우스브리지(South Bridge)입니다.

노스브리지(메모리 허브 컨트롤러) -프로세서와 메모리 간의 상호 작용을 제공합니다. 고속 버스를 통해 CPU와 연결됩니다. 또한 프로세서 명령을 RAM으로 전송하고 이러한 명령을 특정 RAM 셀 그룹에 액세스하는 데 필요한 형식으로 변환합니다. 프로세서가 RAM으로 수행하는 모든 작업을 담당하는 것은 RAM 컨트롤러입니다. 동적 RAM 컨트롤러는 다음 요소로 구성됩니다.

· 제어 장치;

· 녹음 장치;

· 판독 장치;

· 문자열 디코더;

· 열 디코더;

시스템 버스 인터페이스- 노스 브리지에 연결된 다른 장치, 즉 RAM, 비디오 카드 및 사우스 브리지와 프로세서의 상호 작용을 담당합니다.

노스브리지는 GPU 또는 AGP 버스 컨트롤러, 또는 둘 다 함께. 그래픽 프로세서는 비디오 카드의 기능을 수행하지만 비디오 카드에 비해 성능이 상당히 낮습니다. AGP 버스 컨트롤러는 비디오 카드를 프로세서 및 RAM과 연결하도록 설계되었습니다. 프로세서는 그래픽 정보를 출력하는 명령을 내리고 시스템 버스 컨트롤러는 이러한 명령을 AGP 버스 컨트롤러로 전송한 다음 데이터는 AGP 버스를 통해 비디오 카드로 전송되고 그래픽 프로세서의 도움으로 그래픽 정보를 비디오 카드로 출력합니다. 모니터.

현재 AGP 커넥터용 AGP 버스와 비디오 카드는 이미 오래되었습니다. 이는 PCI 버스를 기반으로 개발된 새로운 PCI-E 인터페이스로 대체되었습니다.

컴퓨터 시스템에서 노스 브리지의 역할은 매우 중요합니다. 결국 컴퓨터에 설치할 프로세서, 동적 RAM 및 그래픽 시스템을 결정하는 사람은 바로 그 사람입니다. 노스 브리지는 수억 개의 기본 트랜지스터를 포함할 수 있는 수많은 복잡한 전자 장치 중 하나입니다. 이는 열 발생이 상당히 커 노스브리지의 안정성에 영향을 미칠 수 있음을 의미합니다. 그렇기 때문에 거의 항상 냉각용 라디에이터가 내장되어 있으며 종종 쿨러가 장착되어 있습니다.

사우스브리지(입력/출력 컨트롤러-허브) -이는 사우스 브리지와 달리 프로세서에 직접 연결되는 노스 브리지를 통해 마더보드의 "느린" 상호 작용을 CPU와 연결하는 칩입니다. 노스브리지에 설치된 더 빠른 장치인 프로세서, RAM 및 비디오 카드로 I/O 장치를 관리하는 역할을 담당합니다. 따라서 사우스 브리지의 기능은 필요한 데이터와 제어 신호를 프로세서, RAM 또는 비디오 카드에서 연결된 장치로 전송하는 것입니다.

디자인에 따라 사우스 브리지에는 오디오, 네트워크 또는 USB 컨트롤러가 포함될 수 있습니다. 최신 사우스 브리지는 PCI-Express 버스를 지원합니다.

PCI-E(PCI-익스프레스) - PCI 버스 소프트웨어 모델과 직렬 데이터 전송을 기반으로 하는 고성능 물리적 프로토콜을 사용하는 컴퓨터 버스입니다. PCI-E 버스는 사실상 인터페이스와 AGP 버스를 대체했습니다. 최신 보드에서는 PCI-E 슬롯 수가 최대 3개까지 가능합니다. 그리고 이것으로부터 2개 또는 3개의 비디오 카드를 사용할 수 있습니다.

사우스 브리지 자체뿐만 아니라 컴퓨터 전체의 가장 중요한 장치 중 하나는 다음과 같습니다. 인터럽트 컨트롤러. 주요 기능은 주변 장치에서 프로세서로 신호를 전송하여 프로세서가 이 장치의 정보를 처리하는 것입니다.

또한 덜 중요한 것은 직접 메모리 액세스 컨트롤러또는 DMA 컨트롤러. 이를 사용하면 경우에 따라 눈에 띄는 성능을 얻을 수 있습니다. 컴퓨터의 모든 상호 작용은 중앙 처리 장치를 통해 발생합니다. 두 장치 간에 데이터를 교환할 경우 CPU는 먼저 첫 번째 장치에서 데이터를 읽은 다음 다른 장치로 데이터를 전송합니다.

DMA 모드의 핵심은 정보가 교환되는 장치가 선택한 모드와 교환이 발생할 버스의 점유에 대해 프로세서에 알리는 것입니다.

건축물 개인용 컴퓨터 비디오 카드

SMbus 버스 컨트롤러예를 들어 CPU 케이스 온도 모니터링과 같은 보조 기능을 수행하는 버스를 담당합니다.

전원 관리컴퓨터 시스템 전체의 에너지 소비를 줄이는 역할을 합니다. 이를 통해 리소스를 절약할 수 있습니다. 한 대의 컴퓨터가 켜져 있으면 그다지 눈에 띄지 않습니다. 그리고 전체 네트워크가 있다면 비용 절감은

전기가 눈에 띌 것이다. 최신 컴퓨터에는 다음이 포함됩니다.

아무도 작업하지 않을 때 에너지 소비가 줄어들지만,

계속 켜져있어.

USB(범용 직렬 버스)

USB(범용 직렬 버스) -중속 및 저속 컴퓨터 주변 장치용 직렬 데이터 인터페이스입니다. 주변 장치를 USB 버스에 연결하려면 4선 케이블이 사용됩니다. 차동 연결의 2선은 데이터 수신 및 전송에 사용되며 2선은 주변 장치에 전원을 공급합니다. 내장된 전원 라인 덕분에 USB를 사용하면 자체 전원 공급 장치 없이 주변 장치를 연결할 수 있지만 USB 버스 전원 라인을 통해 장치가 끌어오는 최대 전류는 500mA를 초과해서는 안 됩니다. 스타 토폴로지에서는 최대 127개의 장치를 하나의 USB 버스 컨트롤러에 연결할 수 있습니다.

PS/2- 키보드와 마우스를 연결하는 데 사용되는 커넥터입니다. 그러나 요즘에는 점점 더 많은 컴퓨터 마우스와 키보드에 USB 커넥터가 있으며 일부 최신 마더보드에는 PS/2 커넥터가 없거나 커넥터가 하나만 있습니다.

사운드 카드

사운드카드(사운드카드, 오디오카드) -주 목적과 관련이 없지만 오디오 처리를 허용하는 컴퓨터의 추가 요소입니다. 등장 당시에는 확장슬롯에 별도의 보드를 장착한 모습이었다. 최신 PC에서는 마더보드 칩셋에 통합된 초소형 회로 형태로 존재합니다. 외부 장치로도 사용 가능합니다.

컴퓨팅 시스템의 구조.

개인의 컴퓨터정보 처리를 자동화하는 장치로 정보를 축적, 처리 및 전송하는 데 사용됩니다.

가장 일반적인 유형의 컴퓨터 장치인 데스크탑 개인용 컴퓨터(IBM(International Bussines Machines Corporation)의 컴퓨터와 전 세계 대부분의 사람들이 실제 활동에 사용하는 IBM 호환 컴퓨터를 고려 중입니다.)를 고려해 보겠습니다. Microsoft의 Windows 운영 체제를 사용하고 있음).

영어로 된 기술적 수단 또는 컴퓨터 장비는 문자 그대로 "고체 제품" 또는 "하드웨어"로 번역되는 "하드웨어"라는 단어로 지정됩니다.

2.1. 개인용 컴퓨터 아키텍처

어떤 일반적인 수준의 컴퓨터에 대한 설명을 컴퓨터라고 합니다. 건축학.아키텍처는 프로세서, RAM, 외부 저장소 및 주변 장치와 같은 컴퓨터의 주요 논리 노드의 작동, 정보 연결 및 상호 연결 원리를 결정합니다. 단일 프로세서와 다중 프로세서 컴퓨터 아키텍처가 있습니다.

1941년에 존 폰 노이만(John von Neumann)은 작동 원리를 설명하고 고전적인 단일 프로세서 아키텍처를 갖춘 컴퓨터의 개략도를 정당화했습니다. 이에 따라 컴퓨터에는 다음 장치가 있어야 합니다.

산술 및 논리 연산을 수행하는 산술 논리 장치(ALU);

프로그램 실행 과정을 구성하는 제어 장치(CU);

프로그램 및 데이터를 저장하는 저장 장치(RAM);

정보의 입력 및 출력을 위한 외부 장치(ED)입니다.

고전적인 아키텍처를 갖춘 컴퓨터의 개략도가 그림 2.1에 나와 있습니다.

쌀. 2.1 고전적 아키텍처를 갖춘 컴퓨터의 개략도:

제어 연결

정보 링크

단일 프로세서 아키텍처에는 공통 버스가 있는 개인용 컴퓨터 아키텍처도 포함됩니다(그림 2.2). 여기의 모든 기능 블록은 시스템 버스 또는 시스템 버스라고도 하는 공통 버스로 상호 연결됩니다.

컴퓨터의 기초 - CPU, 여기에는 ALU와 제어 장치가 포함되어 있습니다. ALU는 직접 데이터 처리를 수행하고 제어 장치는 컴퓨터의 다양한 부분의 상호 작용을 조정합니다. 저장 장치( 메모리 ) 정보는 인코딩된 형식(컴퓨터에 입력된 정보와 작업 과정에서 발생하는 정보)으로 저장됩니다. 컴퓨터에는 외부 저장 장치(외부 메모리)가 있습니다.

작동 중에 프로세서와 메모리는 서로 상호 작용하지만 프로세서는 키보드, 디스플레이, 디스크 드라이브 등 다른 컴퓨터 장치의 작동을 구성합니다. 이러한 장치는 컴퓨터와 외부 세계 사이에서 통신하므로 이러한 장치를 컴퓨터라고 합니다. 외부.

특정 프로그램을 실행하는 프로세서는 외부 장치의 작동을 조정하여 외부 장치를 보내고 정보를 받습니다. 정보는 저전압과 고전압의 두 가지 유형의 전기 충격 형태로 전송됩니다. 따라서 컴퓨터의 정보는 0과 1이라는 두 개의 기호로 인코딩됩니다.

프로세서는 백본( 시스템 버스 ). 본질적으로 그것은 전선 묶음입니다. 모든 외부 장치는 전화 케이블처럼 버스에 병렬로 연결됩니다. 외부 장치에 대한 프로세서 호출은 전화로 가입자에게 호출하는 것과 유사합니다. 모든 장치에는 번호가 매겨져 있습니다. 외부 장치에 연결해야 할 경우 해당 장치의 번호가 버스로 전송됩니다.

각 외부 장치가 장착되어 있습니다. 특수 신호 수신기 - 컨트롤러. 컨트롤러는 전화기 역할을 합니다. 프로세서로부터 신호를 수신하여 해독합니다.

프로세서는 명령을 내리지만 해당 외부 장치의 컨트롤러가 이에 대한 책임을 지기 때문에 명령이 어떻게 실행될지는 상관하지 않습니다. 따라서 적절한 컨트롤러가 있으면 일부 외부 장치를 다른 장치로 교체할 수 있습니다.

현대 개인용 컴퓨터의 아키텍처는 백본 모듈식 구성 원리를 기반으로 합니다.

개인용 컴퓨터는 일반적인 구성 세트와 유사합니다. 모든 장치(모니터, 디스크, 프린터, 모뎀 등)를 제어하는 회로는 마더보드의 표준 커넥터인 슬롯에 삽입되는 별도의 보드에 구현됩니다. 전체 컴퓨터는 단일 전원 공급 장치로 전원이 공급됩니다. 개방형 아키텍처 원칙이라고 불리는 이 원칙은 다른 장점과 함께 개인용 컴퓨터에 대한 큰 수요를 보장했습니다.

쌀. 3. PC에 포함된 주요 장치의 위치.

러시아 연방 교육과학부
고등 전문 교육을 위한 연방 주 예산 교육 기관
"보로네시 주립 교육 대학"
정보과학과 정보과학 교수법

추상적인
주제에 대한 독립적인 작업을 조직하는 방법:
개인용 컴퓨터 아키텍처

보로네시 2011
콘텐츠
소개..........................................................................................3

외부 PC 아키텍처 ...........................................................4

내부 아키텍처................................................................................8

결론 .......................................................................................... 18
참고자료.................................................................19

소개
컴퓨터 아키텍처- 컴퓨터 시스템의 하드웨어 및 소프트웨어 리소스의 논리적 구성 및 구조. 아키텍처에는 컴퓨터 주요 구성 요소의 기능 및 구성 원칙에 대한 요구 사항이 포함되어 있습니다.
현재 컴퓨터에는 Princeton과 Harvard라는 두 가지 유형의 아키텍처가 가장 널리 퍼져 있습니다. 둘 다 중앙 프로세서와 컴퓨터 메모리라는 2개의 주요 컴퓨터 노드를 강조합니다. 차이점은 메모리 구조에 있습니다. Princeton 아키텍처에서는 프로그램과 데이터가 단일 메모리 어레이에 저장되고 단일 채널을 통해 프로세서로 전송되는 반면 Harvard 아키텍처는 명령과 데이터에 대해 별도의 저장 및 전송 스트림을 제공합니다.
특정 아키텍처를 정의하는 더 자세한 설명에는 컴퓨터 블록 다이어그램, 이 블록 다이어그램의 요소에 액세스하는 수단 및 방법, 컴퓨터 인터페이스의 구성 및 용량, 레지스터 세트 및 가용성, 메모리 구성 및 방법도 포함됩니다. 이를 해결하는 방법, 프로세서 기계 명령어의 집합 및 형식, 표시 방법 및 데이터 형식, 중단 처리 규칙.
나열된 특성과 그 조합을 기반으로 다음 아키텍처가 구별됩니다.
인터페이스 및 기계어의 비트 깊이에 따라: 8-, 16-, 32-, 64-, 86비트(일부 컴퓨터에는 다른 비트 깊이가 있음)
레지스터 세트의 기능에 따라 명령 및 데이터 형식: CISC, RISC, VLIW;
중앙 프로세서 수에 따라: 단일 프로세서, 다중 프로세서, 슈퍼스칼라.

1. 외부 PC 아키텍처

시스템 유닛 - PC 내부 구성요소를 외부 영향과 기계적 손상으로부터 보호하고, 시스템 유닛 내부에 필요한 온도 조건을 유지하며, 내부 구성요소에서 발생하는 전자파를 차폐하며, 시스템 추가 확장의 기반이 되는 기능 요소입니다. 시스템 장치는 대부분 강철, 알루미늄 및 목재나 유기 유리와 같은 플라스틱 재질로 만들어진 부품으로 만들어집니다.
시스템 장치에는 다음이 포함됩니다.
프로세서, RAM, 확장 카드(비디오 어댑터, 사운드 카드)가 설치된 마더보드입니다.
하드 드라이브, CD-ROM 드라이브 등을 위한 구획
모니터, 디스플레이 - 모든 유형의 정보를 시각적으로 표시하는 범용 장치입니다. 영숫자 및 그래픽 모니터, 흑백 모니터 및 컬러 이미지 모니터(액티브 매트릭스 및 패시브 매트릭스 LCD)가 있습니다.
구조별:
CRT - 음극선관(CRT) 기반
LCD - 액정 디스플레이(LCD)
플라즈마 - 플라즈마 패널 기반
프로젝션 - 비디오 프로젝터 및 스크린, 별도로 배치되거나 하나의 하우징에 결합됨(옵션으로 - 거울 또는 거울 시스템을 통해)
OLED 모니터 - OLED 기술 기반(영어 유기발광다이오드 - 유기발광다이오드).
컴퓨터 키보드 - 사용자의 정보를 컴퓨터에 입력하는 주요 장치 중 하나입니다. PC/AT 키보드 또는 AT 키보드(IBM PC/AT 시리즈 컴퓨터와 함께 출시됨)라고도 하는 표준 컴퓨터 키보드에는 101개 또는 102개의 키가 있습니다. 이전 시리즈인 IBM PC와 IBM PC/XT에 포함된 키보드에는 86개의 키가 있었습니다. AT 키보드의 키 레이아웃은 영어 알파벳용으로 설계된 일반적으로 허용되는 단일 패턴을 따릅니다.
목적에 따라 키보드의 키는 6개 그룹으로 나뉩니다.
기능적;
영숫자;
커서 제어;
디지털 패널;
전문화;
수정자.
12개의 기능 키는 키보드의 맨 윗줄에 있습니다. 아래는 영숫자 키 블록입니다. 이 블록의 오른쪽에는 커서 제어 키가 있고 키보드의 맨 오른쪽 가장자리에는 숫자 패드가 있습니다.
마우스 조작기 - 컴퓨터에 사용자 인터페이스를 제공하는 포인팅 입력 장치 중 하나입니다.
인쇄기 (영어 프린터 - 프린터) - 디지털 정보를 고체 매체, 일반적으로 종이에 인쇄하는 장치입니다. 컴퓨터 터미널 장치를 말합니다.
인쇄 프로세스를 인쇄라고 하며 결과 문서는 인쇄물 또는 하드 카피입니다.
프린터는 잉크젯, 레이저, 매트릭스 및 승화이며 인쇄 색상 측면에서 흑백 (단색) 및 컬러입니다. LED 프린터는 레이저 프린터와 별도의 유형으로 분류되는 경우도 있습니다.
흑백 프린터에는 일반적으로 2-5의 여러 그라데이션이 있습니다. 예를 들어 검정색 - 흰색, 단색(또는 빨간색, 파란색 또는 녹색) - 흰색, 다색(검정색, 빨간색, 파란색, 녹색) - 흰색입니다.
흑백 프린터에는 고유한 틈새 시장이 있으며 (가까운 미래에) 컬러 프린터로 완전히 대체될 가능성은 거의 없습니다.
스캐너 (영어 스캐너)는 개체(일반적으로 이미지, 텍스트)를 분석하여 개체 이미지의 디지털 복사본을 생성하는 장치입니다. 이 복사본을 얻는 과정을 스캔이라고 합니다. 대부분의 스캐너는 전하 결합 장치를 기반으로 하는 감광 요소를 사용하여 이미지를 디지털 형식으로 변환합니다.
판독 헤드와 이미지를 서로 상대적으로 이동하는 방법에 따라 스캐너는 휴대용(Handheld), 롤(Sheet-Feed), 평판 및 프로젝션으로 구분됩니다.
스피커 시스템 - 소리를 재생하는 장치.
음향 시스템은 단일 방향(동적 헤드와 같은 하나의 광대역 이미터) 또는 다중 방향(각각 자체 주파수 대역에서 음압을 생성하는 두 개 이상의 헤드)일 수 있습니다. 음향 시스템은 음향 설계(예: "밀폐형 상자" 또는 "저음 반사 기능이 있는 시스템" 등)와 여기에 장착된 방사 헤드(일반적으로 동적)로 구성됩니다.
서로 다른 주파수의 신호를 동일하게 잘 재생하는 이미터를 만드는 데 어려움이 있기 때문에 단측파대 시스템은 널리 보급되지 않았습니다. 하나의 이미터의 상당한 스트로크로 인한 높은 상호 변조 왜곡은 도플러 효과로 인해 발생합니다.
다중 대역 스피커 시스템에서 사람이 들을 수 있는 오디오 주파수의 스펙트럼은 필터(저항기, 커패시터 및 인덕터의 조합 또는 디지털 크로스오버 사용)를 사용하여 여러 개의 중첩 범위로 나뉩니다. 각 범위는 이 범위에서 가장 좋은 특성을 갖는 자체 동적 헤드에 공급됩니다. 이러한 방식으로 인간이 들을 수 있는 사운드 주파수(20-20,000Hz)의 최고 품질 재생이 달성됩니다.

2. 내부 PC 아키텍처
최신 개인용 컴퓨터의 내부 아키텍처는 Intel 및 AMD 제조업체의 웹 사이트에서 찾을 수 있는 칩셋의 설계에 따라 결정됩니다.
칩셋 (영어 칩 세트) - 일련의 기능을 수행하기 위해 함께 작동하도록 설계된 마이크로 회로 세트입니다. 따라서 컴퓨터에서 칩셋은 메모리, CPU, 입출력 및 기타 하위 시스템의 공동 기능을 보장하는 연결 구성 요소 역할을 합니다. 칩셋은 휴대폰의 무선 장치와 같은 다른 장치에서도 발견됩니다.
칩셋 유형 선택은 작동하는 프로세서에 따라 달라지며 외부 장치(비디오 카드, 하드 드라이브 등)의 유형을 결정합니다.
각 프로세서의 특성에서 어떤 칩셋과 함께 작동할 수 있는지 확인할 수 있습니다.
예를 들어, Core 2 Duo 프로세서의 경우 Intel® P965 Express 칩셋과 이를 기반으로 하는 마더보드를 사용하는 것이 좋습니다.
마더보드 (영어 마더보드, MB, 영어 메인보드라고도 함)은 개인용 컴퓨터의 주요 구성 요소(중앙 프로세서, RAM 컨트롤러 및 RAM 자체, 부팅 ROM, 기본 입출력 인터페이스 컨트롤러)가 설치된 복잡한 다층 인쇄 회로 기판입니다. ). 일반적으로 마더보드에는 추가 컨트롤러를 연결하고 일반적으로 사용되는 USB, PCI 및 PCI-Express 버스를 연결하기 위한 커넥터(슬롯)가 있습니다.
숫양 (또한 랜덤 액세스 메모리, RAM) - 컴퓨터 과학에서 - 메모리, 프로세서가 한 번의 작업(점프, 이동 등)을 위해 액세스할 수 있는 컴퓨터 메모리 시스템의 일부입니다. 프로세서가 작업을 수행하는 데 필요한 데이터 및 명령을 임시 저장하도록 설계되었습니다. RAM은 직접 또는 캐시 메모리를 통해 프로세서에 데이터를 전송합니다. 각 RAM 셀에는 고유한 개별 주소가 있습니다.
RAM은 별도의 장치로 제조되거나 단일 칩 컴퓨터 또는 마이크로 컨트롤러 설계에 포함될 수 있습니다.
Boot ROM - 전원을 켠 직후 실행되는 소프트웨어를 저장합니다. 일반적으로 부팅 ROM에는 BIOS가 포함되어 있지만 EFI 프레임워크 내에서 실행되는 소프트웨어가 포함될 수도 있습니다.
CPU (CPU; 영어 중앙 처리 장치, CPU, 말 그대로 - 중앙 컴퓨팅 장치) - 프로그램에 지정된 작업을 수행하는 컴퓨터 하드웨어 또는 프로그래밍 가능한 논리 컨트롤러의 일부인 기계 명령 실행자입니다.
이러한 유형의 장치에 내재된 모든 기능을 구현하는 별도의 마이크로 회로(칩) 형태로 구현된 최신 CPU를 마이크로프로세서라고 합니다. 1980년대 중반 이후 후자는 실제로 다른 유형의 CPU를 대체했으며 그 결과 이 용어는 "마이크로프로세서"라는 단어의 일반적인 동의어로 인식되는 경우가 점점 더 많아졌습니다. 그러나 이는 사실이 아닙니다. 오늘날에도 일부 슈퍼컴퓨터의 중앙 처리 장치는 복잡한 대규모 집적 회로(LSI)와 초대형 집적 회로(VLSI)입니다.
초기 CPU는 독특하고 심지어 독특한 컴퓨터 시스템을 위한 고유한 구성 요소로 만들어졌습니다. 나중에 컴퓨터 제조업체는 하나 또는 몇 개의 고도로 전문화된 프로그램을 실행하도록 설계된 프로세서를 개발하는 값비싼 방법에서 일반적인 클래스의 다목적 프로세서 장치를 대량 생산하는 방법으로 전환했습니다. 컴퓨터 부품의 표준화 추세는 반도체 소자, 메인프레임 및 미니컴퓨터의 급속한 발전 시대에 발생했으며 집적 회로의 출현으로 더욱 대중화되었습니다. 마이크로 회로의 생성으로 CPU의 복잡성을 더욱 높이는 동시에 물리적 크기를 줄일 수 있게 되었습니다. 프로세서의 표준화와 소형화로 인해 이를 기반으로 한 디지털 장치가 인간의 일상생활에 깊이 침투하게 되었습니다. 최신 프로세서는 컴퓨터와 같은 첨단 장치뿐만 아니라 자동차, 계산기, 휴대폰, 심지어 어린이 장난감에서도 찾아볼 수 있습니다. 대부분의 경우 컴퓨팅 장치 외에도 추가 구성 요소(프로그램 및 데이터 메모리, 인터페이스, 입력/출력 포트, 타이머 등)가 칩에 위치하는 마이크로 컨트롤러로 표시됩니다. 마이크로 컨트롤러의 최신 컴퓨팅 기능은 10년 전의 개인용 컴퓨터 프로세서와 비슷하며 성능을 크게 초과하는 경우도 많습니다.
비디오 카드 (그래픽 카드, 그래픽 가속기, 그래픽 카드, 비디오 어댑터라고도 함) (영어 비디오 카드) - 컴퓨터 메모리에 있는 이미지를 모니터용 비디오 신호로 변환하는 장치입니다.
일반적으로 비디오 카드는 확장 카드이며 범용(PCI-Express, PCI, ISA, VLB, EISA, MCA) 또는 특수(AGP) 확장 슬롯에 삽입되지만 내장(통합)될 수도 있습니다. 마더보드에(별도의 칩 형태로, 칩셋이나 CPU의 노스브리지의 필수 부분으로)
최신 비디오 카드는 단순한 이미지 출력에만 국한되지 않고 추가 처리를 수행할 수 있는 그래픽 마이크로프로세서가 내장되어 있어 컴퓨터의 중앙 프로세서에서 이러한 작업을 수행하지 않아도 됩니다. 예를 들어 모든 최신 NVIDIA 및 AMD(ATi) 그래픽 카드는 하드웨어 수준에서 OpenGL 애플리케이션을 지원합니다. 최근에는 그래픽 이외의 작업을 해결하기 위해 GPU의 컴퓨팅 성능을 활용하는 경향도 있습니다.
사운드 카드 (사운드 카드 또는 음악 카드라고도 함)은 컴퓨터에서 사운드 작업을 할 수 있는 보드입니다. 현재 사운드 카드는 마더보드에 내장되어 있거나 별도의 확장 카드 또는 외부 장치로 제공됩니다. HD 오디오는 2004년 Intel이 제안한 AC'97 사양의 혁신적인 연속으로, AC"97과 같은 통합 오디오 코덱을 사용하여 제공했던 것보다 더 높은 오디오 품질로 더 많은 채널을 재생할 수 있습니다. HD 오디오 기반 하드웨어는 192kHz/24- 듀얼 채널의 비트 오디오 품질 및 96kHz/24비트 다중 채널 오디오 품질(최대 8개 채널).
하드 디스크 드라이브 또는 HDD (영어: Hard (Magnetic) Disk Drive, HDD, HMDD)는 자기 기록 원리를 기반으로 한 정보 저장 장치입니다. 대부분의 컴퓨터에서 주요 데이터 저장 장치입니다.
"플로피" 디스크(플로피 디스크)와 달리 하드 디스크 드라이브의 정보는 페리자성 물질(주로 이산화 크롬) 층으로 코팅된 하드(알루미늄 또는 세라믹) 판에 기록됩니다. HDD는 한 축에 하나에서 여러 개의 플레이트를 사용합니다. 작동 모드에서는 빠른 회전 중에 표면 근처에 유입되는 공기 흐름 층이 형성되어 판독 헤드가 플레이트 표면에 닿지 않습니다. 헤드와 디스크 사이의 거리는 수 나노미터(현대 디스크의 경우 약 10nm)이며 기계적 접촉이 없기 때문에 장치의 긴 수명이 보장됩니다. 디스크가 회전하지 않는 경우 헤드는 디스크 표면과의 비정상적인 접촉이 배제된 안전한 영역의 스핀들 또는 디스크 외부에 위치합니다.
인터페이스(영어 인터페이스) - 일련의 통신 회선, 이 회선을 따라 전송되는 신호, 이러한 회선을 지원하는 기술적 수단 및 교환 규칙(프로토콜)입니다. 시중에서 판매되는 하드 드라이브는 ATA(IDE 및 PATA라고도 함), SATA, SCSI, SAS, FireWire, USB, SDIO 및 파이버 채널 인터페이스를 사용할 수 있습니다.
용량(영어 용량) - 드라이브에 저장할 수 있는 데이터의 양입니다. 최신 장치의 용량은 2000GB(2TB)에 이릅니다. 1024의 배수를 지정하는 컴퓨터 과학에 채택된 접두사 시스템과 달리 제조업체는 하드 드라이브의 용량을 지정할 때 1000의 배수 값을 사용합니다. 따라서 하드 드라이브의 용량은 "200GB"로 표시됩니다. ”는 186.2GiB입니다.
물리적 크기(폼 팩터) (영어 치수). 개인용 컴퓨터 및 서버용 거의 모든 최신(2001~2010년) 드라이브는 너비가 3.5인치 또는 2.5인치입니다. 이는 각각 데스크톱 컴퓨터와 랩톱의 표준 마운트 크기입니다. 1.8인치, 1.3인치, 1인치, 0.85인치 형식도 일반화되었습니다. 8인치 및 5.25인치 폼 팩터 드라이브 생산이 중단되었습니다.
랜덤 액세스 시간(eng. 랜덤 액세스 시간) - 하드 드라이브가 자기 디스크의 모든 부분에서 읽기 또는 쓰기 작업을 수행하도록 보장되는 시간입니다. 이 매개변수의 범위는 2.5~16ms로 작습니다. 일반적으로 서버 드라이브는 최소 시간(예: Hitachi Ultrastar 15K147 - 3.7ms)을 가지며 현재 가장 긴 드라이브는 휴대용 장치용 드라이브(Seagate Momentus 5400.3 - 12.5)입니다.
스핀들 속도(eng. 스핀들 속도) - 분당 스핀들 회전 수입니다. 액세스 시간과 평균 데이터 전송 속도는 이 매개변수에 따라 크게 달라집니다. 현재 하드 드라이브는 4200, 5400 및 7200(노트북), 5400, 7200 및 10,000(개인용 컴퓨터), 10,000 및 15,000rpm(서버 및 고성능 워크스테이션)의 표준 회전 속도로 생산됩니다.
신뢰할 수 있음(eng. 신뢰성) - 평균 고장 간격(MTBF)으로 정의됩니다. 또한 대부분의 최신 디스크는 S.M.A.R.T 기술을 지원합니다.
초당 I/O 작업 수- 최신 디스크의 경우 이는 드라이브에 대한 무작위 액세스의 경우 약 50 op./s이고 순차 액세스의 경우 약 100 op./sec입니다.
에너지 소비- 모바일 장치에 중요한 요소입니다.
소음 수준- 작동 중 드라이브의 기계 장치에서 발생하는 소음. 데시벨로 표시됩니다. 조용한 드라이브는 소음 수준이 약 26dB 이하인 장치로 간주됩니다. 소음은 스핀들 회전 소음(공기역학적 소음 포함)과 위치 결정 소음으로 구성됩니다.
충격 저항(eng. G 충격 등급) - 갑작스러운 압력 서지 또는 충격에 대한 드라이브의 저항으로 켜짐 및 꺼짐 상태에서 허용되는 과부하 단위로 측정됩니다.
데이터 전송 속도(영어 전송 속도) 순차 액세스:
내부 디스크 영역: 44.2~74.5MB/s;
외부 디스크 영역: 60.0~111.4MB/s.
버퍼 볼륨- 버퍼는 인터페이스를 통한 읽기/쓰기 속도와 전송 속도의 차이를 완화하도록 설계된 중간 메모리입니다. 2009년 디스크에서는 일반적으로 8MB에서 64MB까지 다양합니다.
네트워크 카드, 네트워크 카드, 네트워크 어댑터, 이더넷 어댑터, NIC (eng. 네트워크 인터페이스 컨트롤러는 컴퓨터가 다른 네트워크 장치와 상호 작용할 수 있도록 하는 주변 장치입니다.
모뎀 (Modulator-Demodulator라는 단어로 구성된 약어)는 통신 시스템에 사용되는 장치로 변조 및 복조 기능을 수행합니다. 변조기는 반송파 신호를 변조합니다. 즉, 입력 정보 신호의 변화에 따라 특성을 변경합니다. 복조기는 역과정을 수행합니다. 모뎀의 특수한 경우는 전화망(전화 모뎀)이나 케이블망(케이블 모뎀)을 통해 모뎀이 장착된 다른 컴퓨터와 통신할 수 있도록 하는 널리 사용되는 컴퓨터 주변 장치입니다.
모뎀은 통신선의 단말 장치 역할을 합니다. 이 경우 수신된 데이터의 전송 및 처리를 위한 데이터 생성은 가장 간단한 경우 개인용 컴퓨터인 단말 장비에 의해 수행됩니다.
컴퓨터 전원 공급 장치 - 컴퓨터 구성 요소에 전기 에너지를 공급하도록 설계된 전원 공급 장치. 그 임무는 주 전압을 지정된 값으로 변환하고 안정화하며 공급 전압의 사소한 간섭으로부터 보호하는 것입니다. 또한 팬이 장착되어 시스템 장치 냉각에 참여합니다.
컴퓨터 전원 공급 장치의 주요 매개변수는 네트워크에서 소비되는 최대 전력입니다. 현재 제조업체가 50~1600W로 선언한 전력을 갖춘 전원 공급 장치가 있습니다.
오늘날의 PC 플랫폼용 컴퓨터 전원 공급 장치는 ±5 ±12 +3.3V 볼트의 출력 전압을 제공합니다. 대부분의 경우 스위칭 전원 공급 장치가 사용됩니다. 대부분의 칩은 5V 이하를 사용하지만 12V 라인의 도입으로 하드 드라이브에 전력을 공급하는 데 필요한 더 많은 전력을 사용할 수 있습니다(12V가 없는 스위칭 전원 공급 장치는 210W 이상을 생산할 수 없음). , 광학 드라이브, 팬, 그리고 최근에는 마더보드, 프로세서, 비디오 어댑터, 사운드 카드 등이 있습니다.
운전하다 - 디스크 형태의 디지털 미디어에 있는 정보를 읽고 쓸 수 있는 전자 기계 장치입니다. 이 경우 미디어는 제거 가능하거나 장치에 내장될 수 있습니다. 이동식 미디어는 보호를 위해 카트리지, 봉투, 케이스 등에 넣는 경우가 많습니다.
디스크 드라이브에는 여러 유형이 있습니다.
하드 디스크 드라이브(HDD);
플로피 디스크 드라이브;
광자기 디스크용 드라이브;
ZIP 플로피 디스크용 드라이브;
CD-ROM/R/RW 드라이브;
DVD-ROM/R/RW, DVD-RAM 드라이브.
컴퓨터 냉각 시스템 - 컴퓨터의 열을 제거(본질적으로 냉각)하는 수단 세트입니다.
배수에는 주로 다음이 사용됩니다.
라디에이터(알루미늄 또는 구리)
라디에이터 + 팬 조합 - 쿨러
액체 냉각 시스템
프레온 설치
액체질소나 액체헬륨을 냉매로 사용하는 냉각 장치입니다.
컴퓨터 버스 (영어 컴퓨터 버스, 양방향 범용 스위치에서 유래)은 컴퓨터의 기능 블록 간에 데이터를 전송하는 컴퓨터 아키텍처의 하위 시스템입니다. 일반적으로 버스는 운전자가 제어합니다. 지점 간 통신과 달리 단일 전선 세트를 사용하여 여러 장치를 버스에 연결할 수 있습니다. 각 버스는 장치, 카드 및 케이블을 물리적으로 연결하기 위한 자체 커넥터(연결) 세트를 정의합니다.
초기 컴퓨터 버스는 여러 개의 연결이 있는 병렬 전기 버스였지만, 이제 이 용어는 병렬 컴퓨터 버스와 동일한 논리적 기능을 제공하는 모든 물리적 메커니즘에 사용됩니다. 최신 컴퓨터 버스는 병렬 및 직렬 연결을 모두 사용하며 병렬(멀티드롭) 및 데이지 체인 토폴로지를 가질 수 있습니다. USB 및 기타 일부 버스의 경우 허브를 사용할 수도 있습니다.
ATA (영어: Advanced Technology Attachment - 고급 기술을 사용한 연결) - 저장 장치(하드 드라이브 및 광학 드라이브)를 컴퓨터에 연결하기 위한 병렬 인터페이스입니다. 1990년대에는 IBM PC 플랫폼의 표준이었습니다. 현재 그 후속 제품인 SATA로 대체되고 있으며 그 출현과 함께 PATA(병렬 ATA)라는 이름을 받았습니다.
SATA (영어 직렬 ATA) - 정보 저장 장치와의 데이터 교환을 위한 직렬 인터페이스입니다. SATA는 병렬 ATA(IDE) 인터페이스의 개발 버전으로, SATA 도입 후 PATA(병렬 ATA)로 이름이 변경되었습니다. SATA는 PATA의 40핀 커넥터 대신 7핀 커넥터를 사용합니다. SATA 케이블은 면적이 더 작기 때문에 컴퓨터 구성 요소를 통과하는 공기에 대한 저항이 줄어들고 시스템 장치 내부 배선이 단순화됩니다.
모양으로 인해 SATA 케이블은 다중 연결에 더 강합니다. SATA 전원 코드는 다중 연결을 수용하도록 설계되었습니다. SATA 전원 커넥터는 +12V, +5V, +3.3V의 3가지 공급 전압을 공급합니다. 그러나 최신 장치는 +3.3V 없이 작동할 수 있으므로 표준 IDE에서 SATA 전원 커넥터까지 패시브 어댑터를 사용할 수 있습니다. 많은 SATA 장치에는 SATA와 Molex라는 두 개의 전원 커넥터가 함께 제공됩니다.
SATA 표준은 케이블당 두 개의 장치를 연결하는 전통적인 PATA 연결을 포기했습니다. 각 장치에는 별도의 케이블이 할당되어 동일한 케이블에 있는 장치의 동시 작동이 불가능한 문제(및 그에 따른 지연)를 제거하고 조립 중 발생할 수 있는 문제를 줄입니다(슬레이브/마스터 장치 간 충돌 문제가 없음). SATA), 종료되지 않은 PATA 루프를 사용할 때 오류 가능성을 제거합니다.
SATA 표준은 명령 대기열 기능(NCQ, SATA Revision 2.x부터)을 지원합니다. SATA 표준은 핫 스왑 가능 장치(최대 SATA Revision 3.x)를 제공하지 않습니다.

결론
컴퓨터 아키텍처는 컴퓨팅 시스템의 하드웨어 및 소프트웨어 리소스의 논리적 구성 및 구조입니다. 아키텍처에는 컴퓨터 주요 구성 요소의 기능 및 구성 원칙에 대한 요구 사항이 포함되어 있습니다.
현대 개인용 컴퓨터의 외부 아키텍처는 모니터, 키보드, 마우스 및 스피커 시스템을 시스템 장치에 연결하는 것입니다.
현대 개인용 컴퓨터의 내부 아키텍처는 일련의 기능을 수행하기 위해 함께 작동하도록 설계된 칩 세트인 칩셋 설계에 의해 결정됩니다. 컴퓨터 컴퓨터의 칩셋은 메모리, CPU, I/O 및 기타 하위 시스템의 공동 기능을 보장하는 연결 구성 요소 역할을 합니다. 칩셋 유형 선택은 작동하는 프로세서에 따라 다르며 외부 장치(비디오 카드, 하드 드라이브 등)의 유형을 결정합니다.
5세대 및 후속 세대의 컴퓨팅 도구 개발에서 중요한 방향은 컴퓨터에 지능 요소 부여, 사용자 인터페이스 지능화 등과 관련된 컴퓨터의 지능화입니다. 이 방향으로 작업하여 우선 소프트웨어에 영향을 미칩니다. , 지식 기반 관리 시스템, 지식 기반 컴퓨터 및 기타 컴퓨터 하위 클래스에 사용되는 특정 아키텍처의 컴퓨터를 생성해야 합니다. 동시에 컴퓨터는 특정 문제를 해결할 때 학습하고 정보를 연관 처리하며 지적 대화를 수행할 수 있는 능력을 갖추어야 합니다.

참고자료

발딘 K.V., Utkin V.B. 컴퓨터 과학: 학생들을 위한 교과서. 대학 - M .: 프로젝트, 2003.

초록 은행.

http://referat2000.bizforum.ru

무료 백과사전인 위키피디아(Wikipedia). http://ru.wikipedia.org/wiki/ Architecture_of_personal_computer.

정보학. 기본 코스. 대학의 경우, 2판/Ed. S. V. Simonovich. 상트페테르부르크: Peter, 2007. -640쪽: 아픈.

Leontyev V.P. 개인용 컴퓨터. 포켓 가이드. - M .: OLMA-PRESS, 2004.

Leontyev V.P. 최신 개인용 컴퓨터 백과사전 2005. – M.: OLMA-PRESS Education, 2005. – 800페이지:ill.

ARAGOR Production Association, 편리한 초록 은행.

http://www.aragor. su/정보

등.............

개인용 컴퓨터(PC)의 아키텍처에는 PC와 소프트웨어의 구성을 반영한 구조가 포함된다.

PC의 구조는 기능적 요소(기본 논리 장치부터 가장 간단한 회로까지)와 이들 간의 연결 집합입니다.

아키텍처는 프로세서, 랜덤 액세스 메모리, 외부 저장 장치 및 주변 장치를 포함하는 PC의 주요 논리 노드의 작동, 정보 연결 및 상호 연결 원리를 정의합니다.

모든 현대 PC를 구성하는 기본 원칙은 소프트웨어 제어입니다.

고전적인 폰 노이만 건축

1946년 미국의 수학자 존 폰 노이만(John von Neumann), 허먼 골드스타인(Herman Goldstein), 아서 벅스(Arthur Burks)는 공동 논문에서 컴퓨터의 구성과 작동에 대한 새로운 원칙을 제시했습니다. 이러한 원칙을 바탕으로 $1$ 및 $2$ 세대의 컴퓨터가 생산되었습니다. 다음 세대에는 약간의 변화가 있었지만 폰 노이만의 원리(소위)는 그대로 유지되었습니다.

PC에서 이진수 시스템을 사용하면 장치가 십진수보다 훨씬 쉽게 산술 및 논리 연산을 수행할 수 있습니다.
PC 소프트웨어 제어. PC의 작동은 순차적으로 실행되는 일련의 명령으로 구성된 프로그램에 의해 제어됩니다. 저장된 프로그램이 있는 기계의 생성은 프로그래밍의 시작을 의미합니다.
데이터와 프로그램은 PC 메모리에 저장됩니다. 명령과 데이터는 바이너리 시스템에서 동일하게 인코딩됩니다.
PC 메모리 셀은 순차적으로 번호가 매겨진 주소를 가지고 있습니다. 주소를 통해 모든 메모리 셀에 액세스할 수 있으므로 프로그래밍에서 변수를 사용할 수 있게 되었습니다.
프로그램 실행 중 조건부 점프 가능성. PC의 명령은 순차적으로 실행되지만 필요한 경우 코드의 어느 부분으로든 이동할 수 있습니다.

주요 원칙은 프로그램이 더 이상 기계의 영구적인 부분이 아니라 변경 가능하다는 것입니다. 하드웨어는 변경되지 않고 매우 단순합니다.

Von Neumann은 또한 PC의 구조를 제안했습니다(그림 1).

그림 1. PC 구조

폰 노이만 기계에는 다음이 포함됩니다.

저장 장치(저장 장치);
모든 산술 및 논리 연산을 수행하는 산술 논리 장치(ALU);
프로그램에 따라 모든 기계 구성요소의 동작을 조정하는 제어 장치(CU);
입/출력 장치.

프로그램과 데이터는 ALU를 통해 입력 장치에서 메모리로 입력되었습니다. 모든 프로그램 명령은 순차적으로 메모리 셀에 기록되고, 처리할 데이터는 임의의 셀에 기록되었습니다.

명령은 수행할 작업, 데이터가 저장되고 원하는 작업을 수행해야 하는 메모리 셀의 주소, 결과를 기록해야 하는 셀의 주소를 지정하는 것으로 구성됩니다. 메모리에 저장).

ALU에서 결과는 메모리나 출력 장치로 출력됩니다. 기본적으로 이러한 장치는 데이터가 PC에서 처리하기에 편리한 형식으로 메모리에 저장되고 출력 장치(모니터, 프린터 등)에는 사람에게 편리한 형식으로 저장된다는 점에서 다릅니다.

명령이 포함된 신호는 제어 장치에서 다른 장치로 전송되고 다른 장치에서 제어 장치는 실행 결과에 대한 정보를 받습니다.

CU에는 프로그램의 첫 번째 명령 주소가 기록되는 프로그램 카운터인 특수 레지스터(셀)가 포함되어 있습니다. 제어 장치는 메모리에서 해당 메모리 셀의 내용을 읽고 이를 특수 장치인 명령 레지스터에 배치합니다. 제어 장치는 명령의 작동을 결정하고, 명령에 주소가 지정된 데이터를 메모리에 "표시"하고 명령 실행을 제어합니다. 작업은 ALU 또는 컴퓨터 하드웨어에 의해 수행됩니다.

명령이 실행된 후 프로그램 카운터는 $1$만큼 증가하고 프로그램의 다음 명령을 가리킵니다. 현재 명령을 따르지 않는 명령을 순서대로 실행해야 하는 경우 특수 점프 명령에는 제어가 전송되어야 하는 셀의 주소가 포함되어 있습니다.

다중 프로세서 PC 아키텍처

PC에 여러 프로세서가 있다는 것은 많은 데이터 스트림과 명령이 병렬로 구성될 수 있음을 의미합니다. 한 작업의 여러 조각을 동시에 실행할 수 있습니다.

그림 3. 멀티프로세서 PC 아키텍처

다중 기계 컴퓨팅 시스템

다중 시스템 컴퓨팅 시스템 아키텍처에서 각 프로세서에는 자체 RAM이 있습니다. 다중 머신 컴퓨팅 시스템의 사용은 시스템이 나누어진 느슨하게 관련된 하위 작업의 수만큼 많은 PC로 구성되어야 하는 매우 특별한 구조를 가진 문제를 해결할 때 효과적입니다.

다중 프로세서 및 다중 시스템 컴퓨팅 시스템은 성능 면에서 단일 프로세서 시스템보다 유리합니다.

병렬 프로세서 아키텍처

이 아키텍처에서는 여러 ALU가 하나의 제어 장치의 제어하에 작동합니다. 이는 하나의 프로그램, 즉 하나의 명령 스트림으로 많은 데이터를 처리할 수 있음을 의미합니다. 이러한 아키텍처의 고성능은 동일한 유형의 서로 다른 데이터 세트에 대해 동일한 계산 작업이 동시에 수행되는 작업에서만 달성될 수 있습니다.

그림 4. 병렬 프로세서 아키텍처

현대 자동차에는 다양한 유형의 건축 솔루션 요소가 포함되어 있는 경우가 많습니다. 위에서 논의한 것과 다른 다른 아키텍처 솔루션이 있습니다.

Author24.ru

컴퓨터 시스템 아키텍처: 분류 및 정의

최신 컴퓨터 솔루션은 특정 아키텍처에 대한 할당을 기준으로 분류될 수 있습니다. 하지만 그게 무엇일까요? 이 용어를 이해하는 주요 접근법은 무엇입니까?

하드웨어 구성 요소 집합으로서의 컴퓨터 시스템 아키텍처

"컴퓨터 시스템 아키텍처" 개념의 본질은 무엇입니까? 해당 용어는 우선 다양한 유형의 인터페이스를 사용하여 특정 알고리즘 내에서 상호 작용하는 PC를 구성하는 일련의 전자 구성 요소로 이해될 수 있습니다.

컴퓨터 시스템을 구성하는 주요 구성요소:

입력 장치;
메인 컴퓨팅 칩셋;
데이터 저장 장치;
정보를 표시하도록 설계된 구성 요소.

결과적으로, 언급된 구성요소 각각은 다수의 개별 장치를 포함할 수 있습니다. 예를 들어, 메인 컴퓨팅 칩셋은 프로세서, 마더보드 칩셋, 그래픽 처리 장치 등을 포함할 수 있다. 또한 동일한 프로세서는 코어, 캐시 메모리, 레지스터와 같은 다른 구성 요소로 구성될 수 있습니다.

실제로 특정 PC 하드웨어 구성 요소의 구조에 따라 어떤 종류의 컴퓨터 시스템 아키텍처가 구축되는지가 결정됩니다. 특정 컴퓨팅 솔루션을 분류할 수 있는 주요 기준을 고려해 보겠습니다.

컴퓨터 시스템의 분류

전문가들 사이에 공통적인 접근 방식에 따라 아키텍처의 컴퓨터 시스템에는 다음이 포함될 수 있습니다.

메인프레임 컴퓨터;
미니컴퓨터에;
개인용 컴퓨터에.

컴퓨터 시스템의 아키텍처를 결정할 수 있는 컴퓨팅 솔루션의 이러한 분류는 많은 전문가들에 의해 쓸모없는 것으로 간주됩니다. 특히, 오늘날 동일한 개인용 컴퓨터는 목적과 특성이 매우 다른 수많은 종류로 나눌 수 있습니다.

따라서 컴퓨터 시스템이 발전함에 따라 컴퓨터 아키텍처는 변화하는 기준을 사용하여 분류될 수 있습니다. 그럼에도 불구하고 표시된 계획은 전통적인 것으로 간주됩니다. 좀 더 자세히 고려해 보는 것이 도움이 될 것입니다. 이에 따라 첫 번째 유형의 컴퓨터는 대형 기계 아키텍처에 속하는 컴퓨터입니다.

메인프레임 컴퓨터

대형 컴퓨터 또는 메인프레임은 다양한 생산 프로세스를 위한 데이터 처리 센터로 업계에서 가장 자주 사용됩니다. 강력하고 뛰어난 고성능 칩을 장착할 수 있습니다.

고려 중인 컴퓨터 시스템 아키텍처는 초당 최대 수백억 번의 계산을 수행할 수 있습니다. 대형 컴퓨터는 다른 시스템에 비해 비교할 수 없을 정도로 비쌉니다. 일반적으로 유지 관리에는 필요한 자격을 갖춘 상당히 많은 수의 사람들의 참여가 필요합니다. 많은 경우 이들의 작업은 기업 컴퓨팅 센터로 조직된 부서 내에서 수행됩니다.

미니컴퓨터

컴퓨터 시스템의 아키텍처와 이를 기반으로 하는 컴퓨터 네트워크는 미니 컴퓨터로 분류되는 솔루션으로 표현될 수 있습니다. 일반적으로 이들의 목적은 메인프레임의 목적과 유사할 수 있습니다. 즉, 업계에서 해당 유형의 컴퓨터를 사용하는 것은 매우 일반적입니다. 그러나 일반적으로 상대적으로 소규모 기업, 중소기업 및 과학 조직에서 사용하는 것이 일반적입니다.

현대 미니컴퓨터: 가능성

대부분의 경우 이러한 컴퓨터는 기업 내부 네트워크를 효과적으로 관리하기 위한 목적으로 사용됩니다. 따라서 고려 중인 솔루션은 특히 고성능 서버로 사용될 수 있습니다. 또한 Intel의 Xeon Phi와 같은 매우 강력한 프로세서가 장착되어 있습니다. 이 칩은 1테라플롭스 이상의 속도로 작동할 수 있습니다. 해당 프로세서는 22nm 공정 기술을 사용하여 생산하도록 설계되었으며 메모리 대역폭은 240GB/s5입니다.

개인용 컴퓨터

다음 유형의 컴퓨터 아키텍처는 PC입니다. 아마도 가장 일반적 일 것입니다. PC는 메인프레임이나 마이크로컴퓨터만큼 강력하고 고성능이지는 않지만, 응용 프로그램이나 게임 실행과 같은 일반적인 사용자 작업은 물론이고 산업과 과학 모두의 문제를 해결할 수 있는 경우가 많습니다.

개인용 컴퓨터의 또 다른 특징은 리소스를 한 곳에 모을 수 있다는 것입니다. 따라서 충분히 많은 수의 PC의 컴퓨팅 성능은 고급 컴퓨터 아키텍처의 성능과 비슷할 수 있지만, 명목상 PC를 사용하여 해당 수준을 달성하는 것은 매우 문제가 됩니다.

그럼에도 불구하고, 개인용 컴퓨터를 기반으로 하는 컴퓨터 시스템 및 네트워크의 아키텍처는 다양한 산업 분야에서의 구현 관점, 접근성 및 확장성이라는 관점에서 보편성을 특징으로 합니다.

개인용 컴퓨터: 분류

위에서 언급했듯이 PC는 다양한 종류로 분류될 수 있습니다. 여기에는 데스크톱, 노트북, 태블릿, PDA, 스마트폰이 포함되며 PC와 휴대폰을 결합합니다.

일반적으로 데스크탑은 가장 강력하고 생산적인 아키텍처를 갖추고 있습니다. 크기가 작고 하드웨어 구성 요소의 리소스를 크게 줄여야 하기 때문에 스마트폰과 태블릿은 가장 강력하지 않습니다. 그러나 많은 해당 장치, 특히 최고급 모델은 원칙적으로 주요 노트북 모델 및 저가형 데스크탑과 속도가 비슷합니다.

PC의 유명한 분류는 그 다양성을 나타냅니다. 즉, 다양한 종류로 일반적인 사용자 작업, 산업, 과학 및 실험실을 해결할 수 있습니다. 해당 유형의 소프트웨어 및 컴퓨터 시스템 아키텍처는 많은 경우 메인프레임이나 미니 컴퓨터를 사용하는 사람에게 필요할 수 있는 특별한 교육을 받지 않은 일반 시민이 사용하도록 조정되었습니다.

컴퓨팅 솔루션을 PC에 어떻게 할당할 수 있나요?

컴퓨팅 솔루션을 PC로 분류하는 주요 기준은 개인 지향성입니다. 즉, 적절한 유형의 컴퓨터는 주로 한 명의 사용자가 사용하도록 설계되었습니다. 그러나 그가 접근하는 많은 인프라 자원은 본질적으로 사회적이라는 사실을 부인할 수 없습니다. 이는 인터넷 사용의 예에서 볼 수 있습니다. 컴퓨팅 솔루션이 개인용이라는 점을 감안할 때, 해당 솔루션 사용의 실제 효율성은 다른 사람이 생성한 데이터 소스에 액세스할 수 있는 경우에만 기록될 수 있습니다.

컴퓨터 아키텍처용 소프트웨어 분류: 메인프레임과 미니컴퓨터

위에서 설명한 컴퓨터 분류와 함께 해당 유형의 컴퓨터 장비에 설치된 특정 범주에 프로그램을 할당하는 기준도 있습니다. 목적과 성능면에서 유사한 메인프레임 및 미니 컴퓨터의 경우 일반적으로 특정 생산 문제를 해결하는 데 적합한 여러 운영 체제를 사용할 수 있습니다. 특히 이러한 OS는 다양한 자동화 도구, 가상화, 산업 표준 구현 및 다양한 유형의 응용 프로그램 소프트웨어와의 통합을 실행하도록 조정할 수 있습니다.

소프트웨어 분류: 개인용 컴퓨터

일반 PC용 프로그램은 사용자 작업을 해결하는 데 최적화된 다양한 종류로 제공될 수 있을 뿐만 아니라 메인프레임과 미니컴퓨터를 특징짓는 성능 수준이 필요하지 않은 프로덕션 프로그램도 제공될 수 있습니다. 따라서 PC를 위한 산업, 과학, 실험실 프로그램이 있습니다. 소프트웨어, 적절한 유형의 컴퓨터 시스템 아키텍처는 사용되는 특정 산업, 사용자의 예상 자격 수준에 따라 다릅니다. 산업 디자인을 위한 전문 솔루션은 다음과 같은 사람을 위해 설계되지 않을 수 있다는 것이 분명합니다. 컴퓨터 프로그램 사용에 대한 기본적인 지식만 있으면 됩니다.

다양한 종류의 PC 프로그램에는 대부분의 경우 직관적인 인터페이스와 다양한 도움말 문서가 있습니다. 결과적으로, 지침을 준수할 뿐만 아니라 사용자가 실행되는 프로그램의 구조를 정기적으로 변경한다면 메인프레임과 미니컴퓨터의 성능을 최대한 활용할 수 있습니다. 이를 위해서는 다음과 같은 추가 지식이 필요할 수 있습니다. 언어 프로그래밍의 사용.

PC 소프트웨어 아키텍처 수준

"컴퓨터 시스템 아키텍처"의 개념은 저자의 관점에 따라 컴퓨터 과학 교과서에서 다양한 방식으로 해석될 수 있습니다. 이 용어에 대한 또 다른 일반적인 해석은 소프트웨어 계층을 의미한다는 것입니다. 이 경우 해당 소프트웨어 레벨이 어떤 특정 컴퓨터 시스템에 구현되는지는 중요하지 않습니다.

이 접근 방식에 따르면 컴퓨터 아키텍처는 컴퓨터 하드웨어 구성 요소의 기능을 유지하는 데 사용되는 다양한 유형의 데이터, 작업, 소프트웨어 특성의 집합뿐만 아니라 사용자가 이러한 리소스를 사용할 수 있는 조건을 만드는 것으로 이해되어야 합니다. 실제로.

소프트웨어 계층 아키텍처

전문가들은 해당 용어를 이해하기 위해 고려된 접근 방식의 맥락에서 컴퓨터 시스템의 다음과 같은 주요 아키텍처를 식별합니다.

컴퓨팅 솔루션의 디지털 논리 아키텍처 - 실제로 다양한 모듈, 셀, 레지스터 형태의 PC 하드웨어 - 예를 들어 프로세서 구조에 위치
다양한 마이크로프로그램 해석 수준의 마이크로아키텍처;
특수 명령을 브로드캐스팅하기 위한 아키텍처 - 어셈블러 수준에서
해당 명령과 해당 명령의 구현을 운영 체제가 이해할 수 있는 프로그램 코드로 해석하기 위한 아키텍처
특정 유형의 소프트웨어의 프로그램 코드를 변경할 수 있는 컴파일 아키텍처
특정 사용자 문제를 해결하기 위해 프로그램 코드를 적용할 수 있는 고급 언어 아키텍처입니다.

소프트웨어 아키텍처 분류의 의미

물론 이 용어를 소프트웨어 수준에 해당하는 것으로 간주하는 맥락에서 이러한 분류는 매우 조건적일 수 있습니다. 제조 가능성과 목적에 따라 컴퓨터 아키텍처와 컴퓨터 시스템 설계에는 소프트웨어 수준을 분류하고 실제로 문제의 용어의 본질을 이해하는 데 있어 개발자와 다른 접근 방식이 필요할 수 있습니다.

이러한 개념은 이론적이라는 사실에도 불구하고 적절한 이해는 특정 유형의 컴퓨팅 인프라 구축에 대한 보다 효과적인 개념적 접근 방식의 개발에 기여하고 개발자가 특정 문제를 해결하는 사용자의 요구에 맞게 솔루션을 최적화할 수 있도록 해주기 때문에 매우 중요합니다. .

재개하다

그래서 우리는 "컴퓨터 시스템 아키텍처"라는 용어의 본질을 특정 상황에 따라 어떻게 볼 수 있는지 정의했습니다. 전통적인 정의 중 하나에 따르면 해당 아키텍처는 성능 수준, 전문화 및 사용자 자격 요구 사항을 미리 결정하는 PC의 하드웨어 구조로 이해될 수 있습니다. 이 접근 방식에는 최신 컴퓨터 아키텍처를 메인프레임, 미니컴퓨터, PC(다양한 유형의 컴퓨팅 솔루션으로 나타낼 수도 있음)의 3가지 주요 범주로 분류하는 작업이 포함됩니다.

일반적으로 이러한 아키텍처의 각 유형은 특정 문제를 해결하도록 설계되었습니다. 메인프레임과 미니컴퓨터는 업계에서 가장 자주 사용됩니다. PC를 사용하면 광범위한 생산 문제를 해결하고 엔지니어링 개발을 수행할 수도 있습니다. 컴퓨터 시스템의 해당 아키텍처도 이에 맞게 조정됩니다. 이러한 기술을 사용하면 실험실 작업과 과학 실험이 더욱 명확해지고 효과적이 됩니다.

문제의 용어에 대한 또 다른 해석은 특정 수준의 소프트웨어와의 상관 관계와 관련이 있습니다. 이러한 의미에서 컴퓨터 시스템의 아키텍처는 PC의 기능을 보장하고 특정 사용자 문제를 해결하기 위해 실제로 컴퓨팅 성능을 사용할 수 있는 조건을 만드는 작업 프로그램입니다.

fb.ru

PC 아키텍처란?

현대 PC의 아키텍처는 논리적 조직, 구조 및 리소스, 즉 컴퓨팅 시스템의 메커니즘을 나타냅니다. 후자는 정보 처리 과정을 위해 특정 시간 간격으로 할당될 수 있습니다.

개인용 컴퓨터 구축 규칙

현대 컴퓨팅 기계의 기초는 John Neumann이 공식화한 PC 아키텍처의 원리입니다.

1. 소프트웨어 제어. 프로세서가 자동으로(특정 순서에 따라 하나씩) 실행하는 명령 그룹으로 구성됩니다.

2. 메모리 동질성. 프로그램 및 기타 데이터는 하나의 메모리 섹션에 저장됩니다. 데이터와 명령 모두에 대해 동일한 작업이 수행됩니다.

3. 타겟팅. 주 메모리는 번호가 매겨진 섹터(셀)로 구성됩니다.

개인용 컴퓨터 구축

클래식 PC 아키텍처는 위의 원칙을 바탕으로 구축되었습니다. 개인용 컴퓨터의 주요 논리 노드의 작동 조건, 정보 연결 및 상호 연결을 결정합니다. 여기에는 외부 및 주 메모리, 중앙 처리 장치 및 주변 장치가 포함됩니다.

개인용 컴퓨터는 구조적으로 주요 시스템 장치로 설계되었습니다. 주변 장치는 특수 커넥터를 통해 연결됩니다. PC 아키텍처에는 마더보드, 전원 공급 장치, 하드 자기 및 광학 드라이브, 추가 장치 및 외부 장치용 인터페이스 등의 주요 구성 요소가 포함되어 있습니다. 마더보드(시스템) 보드에는 마이크로프로세서, 클럭 펄스 생성기, 수학 보조 프로세서 및 메모리 칩이 포함되어 있습니다. 타이머, 주변 장치 컨트롤러, 비디오 및 사운드 카드도 포함됩니다.

PC 아키텍처는 모듈식 백본 원칙을 기반으로 합니다. 이 규칙을 사용하면 사용자는 개인용 컴퓨터의 필수 구성을 독립적으로 완료하고 (필요한 경우) 업그레이드할 수도 있습니다. 시스템의 모듈식 구성의 편리함은 데이터 교환의 백본 원칙에 있습니다. 모든 장치의 컨트롤러는 "시스템 버스"라고 하는 주요 정보 전송 라인을 통해 RAM 및 마이크로프로세서와 상호 작용합니다. 마더보드에 프린트된 브리지 형태로 제작됩니다. 시스템 버스는 컴퓨터의 주요 인터페이스이며 전체 PC 아키텍처는 이를 중심으로 구축됩니다. 모든 장치의 통신 및 페어링을 보장하는 것이 바로 이 요소입니다. 시스템 버스는 세 가지 데이터 전송 방향을 생성합니다.

메인 메모리와 마이크로프로세서 사이;

외부 장치의 입력 및 출력 포트와 프로세서 사이

포트와 메인 메모리 사이.

개인용 컴퓨터의 외부 장치는 제어 개체, 사용자 및 기타 컴퓨터와 같은 환경과 후자 사이의 통신을 제공합니다.

PC의 주요 기능적 특성:

1. 속도, 성능, 클럭 주파수.

2. 인터페이스 및 마이크로프로세서의 코드 버스 폭.

3. 로컬 및 시스템 컨트롤러의 유형.

4. RAM 크기.

5. 하드 드라이브 용량.

6. 캐시 메모리의 가용성, 크기 및 유형.

7. 비디오 어댑터 유형.

8. 멀티미디어 오디오 유형.

9. 소프트웨어.

10. 다른 개인용 컴퓨터와의 하드웨어 호환성.

11. 컴퓨터 네트워크 및 멀티태스킹 모드에서 기계를 작동하는 기능.

컴퓨팅 시스템 및 분류

2번 강의

1. 컴퓨팅 시스템 및 분류. 1

2. 개인용 컴퓨터 아키텍처. 6

3. 컴퓨터 네트워크의 종류와 목적. 14

4. 컴퓨터 네트워크 아키텍처. 20

5. 네트워크 장치를 서로 연결하는 방법. 23

6. 컴퓨터 네트워크의 분류. 24

7. 계층적 네트워크. 26

현대 정보사회에서 컴퓨터는 사치품이 아니라 특정 문제를 해결하는 수단이다. 그리고 작업의 복잡성은 다양할 수 있고 다양한 활동 영역과 관련될 수 있으므로 컴퓨터도 달라야 합니다. 하지만 이는 각 작업을 해결하기 위해 새 PC를 구입해야 한다는 의미는 아니지만, 작업 수준과 컴퓨터 성능 간의 관계를 명확하게 이해해야 합니다.

컴퓨터는 프로그램 제어 전자 정보 처리 장치를 지칭하는 데 가장 자주 사용되는 다중 값 용어입니다. 오늘날 정보 처리, 저장 및 검색에 관해 이야기할 때는 컴퓨터 시스템(CS)이라는 용어를 사용하는 것이 더 정확합니다.

컴퓨팅 시스템의 기능을 판단하기 위해 일반적으로 특정 기준에 따라 그룹으로 나뉩니다. 나누다. 꽤 많은 분류 시스템이 있습니다. 우리는 이용 가능한 기술 문헌과 미디어에서 가장 자주 언급되는 것들에 초점을 맞춰 그 중 몇 가지만 살펴보겠습니다.

창작단계별그리고 사용되는 기본 기반에 따라 컴퓨터는 일반적으로 다음과 같은 세대로 나뉩니다.

· 1세대, 50대; 전자 진공관을 사용하는 컴퓨터.

· 2세대, 60대; 개별 반도체 장치(트랜지스터)를 기반으로 하는 컴퓨터입니다.

· 3세대, 70년대; 집적도가 낮거나 중간인 반도체 집적 회로 기반 컴퓨터(한 케이스에 수십-수천 개의 트랜지스터).

· 4세대, 80년대; 대형 및 초대형 집적 회로 기반 컴퓨터 - 마이크로프로세서(수만 - 수백만 개의 트랜지스터가 하나에 들어 있음)

· 5세대, 90년대; 수십 개의 병렬 작동 마이크로프로세서를 갖춘 컴퓨터로 효과적인 지식 처리 시스템 구축이 가능합니다. 수십 개의 순차 프로그램 명령을 동시에 실행하는 병렬 벡터 구조의 매우 복잡한 마이크로프로세서 기반 컴퓨터

· 6세대 및 이후 세대; 대규모 병렬성과 중성자 구조를 갖춘 광전자 컴퓨터 - 중성자 생물학적 시스템의 아키텍처를 모델링하는 다수(수만)의 간단한 마이크로프로세서로 구성된 분산 네트워크를 갖추고 있습니다.

각 후속 세대의 컴퓨터는 이전 컴퓨터에 비해 훨씬 더 나은 특성을 갖습니다. 컴퓨터의 성능과 모든 저장 장치의 용량은 증가하는 반면 크기는 감소합니다.

목적에 따라:

범용 문제는 광범위한 문제(수학 계산부터 멀티미디어 처리까지)를 해결하기 위한 것입니다. 이러한 항공기는 매우 다양하고 널리 분리된 과학 연구 분야를 위해 개발된 소프트웨어 애플리케이션을 제공해야 합니다.

문제 지향 컴퓨터는 일반적으로 기술 개체 관리와 관련된 더 좁은 범위의 문제를 해결하는 데 사용됩니다. 상대적으로 적은 양의 데이터 등록, 축적 및 처리; 비교적 간단한 알고리즘을 사용하여 계산을 수행합니다. 메인프레임 컴퓨터에 비해 하드웨어 및 소프트웨어 리소스가 제한되어 있습니다.

문제지향형 컴퓨터에는 특히 모든 종류의 제어 컴퓨터 시스템이 포함됩니다.

전문적인 사람들은 좁은 종류의 문제를 해결하는 데 중점을 둡니다. 이러한 항공기의 방향이 좁기 때문에 구조를 명확하게 전문화하고 복잡성과 비용을 크게 줄이면서 높은 성능과 작동 신뢰성을 유지할 수 있습니다.

크기, 성능 등의 지표에 따른 컴퓨터의 분류는 다음과 같이 표현될 수 있다.

크기별:

· 초대형(슈퍼컴퓨터)

· 크기가 큰

· 초소형(마이크로컴퓨터)

컴퓨터의 기능은 가장 중요한 기술 및 운영 특성을 결정합니다.

· 성능은 단위 시간당 기계가 수행하는 평균 작업 수로 측정됩니다.

· 컴퓨터가 작동하는 비트 심도 및 숫자 표현 형식;

· 모든 저장 장치의 명칭, 용량 및 속도;

· 정보의 저장, 교환 및 입력/출력을 위한 외부 장치의 명칭 및 기술적, 경제적 특성;

· 통신 장치의 유형 및 용량과 컴퓨터 노드 간의 상호 인터페이스(기계 내 인터페이스);

· 여러 사용자와 동시에 작업하고 동시에 여러 프로그램을 실행할 수 있는 컴퓨터의 능력(다중 프로그래밍)

· 기계에 사용되는 운영 체제의 유형과 기술 및 운영 특성;

소프트웨어의 가용성 및 기능

· 다른 유형의 컴퓨터용으로 작성된 프로그램을 실행하는 능력(다른 유형의 컴퓨터와의 소프트웨어 호환성)

· 기계 명령의 시스템 및 구조;

· 통신 채널 및 컴퓨터 네트워크에 연결하는 능력;

· 컴퓨터의 작동 신뢰성;

· 시간 경과에 따른 컴퓨터의 유용한 사용 계수는 유용한 작업 시간과 유지 관리 시간의 비율로 결정됩니다.

에게 슈퍼컴퓨터초당 수억~수백억 번의 작업 속도를 지닌 강력한 다중 프로세서 컴퓨터가 포함됩니다. 슈퍼컴퓨터는 관리, 지능, 중앙 집중식 정보 저장소 등에서 복잡하고 대규모의 과학적 문제(기상학, 유체역학 등)를 해결하는 데 사용됩니다.

메인프레임 컴퓨터해외에서는 주로 메인프레임이라고 불립니다. 오늘날까지 이 시스템은 24시간 연속 작동을 제공하는 가장 강력한(슈퍼컴퓨터 제외) 범용 컴퓨팅 시스템으로 남아 있습니다.

서버 -연결된 컴퓨터에 서비스를 제공하고 다른 네트워크에 대한 액세스를 제공하는 컴퓨터 네트워크의 강력한 컴퓨터입니다. 적절한 네트워크 소프트웨어를 설치하면 모든 컴퓨터가 서버가 될 수 있습니다.

소형 컴퓨터(미니 컴퓨터)는 메인프레임에 비해 성능이 약간 낮지만 안정적이고 저렴하며 사용하기 쉬운 컴퓨터입니다.

마이크로컴퓨터- 중앙 프로세서가 마이크로 프로세서 형태로 만들어진 컴퓨터입니다. 고급 마이크로컴퓨터 모델에는 여러 개의 마이크로프로세서가 있습니다. 컴퓨터 성능은 사용된 마이크로프로세서의 특성뿐만 아니라 RAM 용량, 주변 장치 유형, 설계 솔루션의 품질 등에 따라 결정됩니다.

마이크로컴퓨터는 다양하고 복잡한 문제를 해결하기 위한 도구를 제공합니다. 마이크로프로세서의 성능은 매년 증가하고 있으며 주변 장치의 효율성도 증가하고 있습니다.

개인용 컴퓨터(PC)는 한 명의 사용자를 위해 설계되고 한 사람이 제어하는 범용 마이크로컴퓨터입니다.

개인용 컴퓨터 클래스에는 저렴한 가정용 PC 및 TV에 연결된 게임 콘솔부터 강력한 프로세서, 수십 기가바이트 용량의 메모리 저장 장치, 고해상도 컬러 그래픽 장치, 멀티미디어 및 기타 추가 기능을 갖춘 매우 복잡한 기계까지 다양한 기계가 포함됩니다. 장치.

개인용 컴퓨터 요구 사항:

· 비용은 수백 ~ 5~10,000달러입니다.

· 자기 및 광학 매체의 외부 저장 장치 가용성;

· 최소 4MB의 RAM 용량;

운영 체제의 가용성

· 고급 언어로 된 프로그램을 사용하는 능력;

· 사용자 지향 – 비전문가(간단한 모델의 경우).

노트북 컴퓨터이제는 매우 세련된 장치가 되었습니다. 이제는 사무실 밖에서 집, 프레젠테이션 또는 출장 중에 일해야 하는 비즈니스 리더, 관리자, 과학자, 언론인뿐만 아니라 학생은 물론 집에서 공간을 절약하려는 사람들도 선택합니다.

노트북 컴퓨터의 주요 유형:

랩탑(영어) 공책 – 메모장, 메모장 PC). 가장 인기있는 품종 중 하나입니다. 수요 측면에서 데스크톱 컴퓨터의 주요 경쟁자입니다. 거의 모든 사람과 모든 것이 그에 대해 알고 있습니다. 여러 면에서 성능 측면에서 기존 컴퓨터보다 열등하지 않으며 이동성 측면에서는 더욱 그렇습니다. 이것이 바로 그가 태어난 이유입니다. 가지고 다닐 수 있도록 공원을 산책하고 벤치에 앉아 야외에서 작업하세요. 작은 가방에 쏙 들어가니까 해외여행도 갈 수 있어요.

노트북은 일반 데스크탑 마우스의 기능을 수행하는 키보드와 터치패드로 제어됩니다. 두 장치 모두 노트북 화면처럼 내장되어 있습니다. 케이스는 책과 같아서 열어야만 내용을 읽을 수 있습니다. 열린 위치에서는 경첩으로 고정되며 대부분 측면에 위치합니다. 닫으면 일반적으로 무게가 3kg에 달하는 플라스틱 책입니다. 때로는 금속 표본이 발견되기도 합니다.

넷북(영어) 넷북). 투기꾼-제조업체가 노트북 시장에서 가격을 크게 낮출 수 있는 일반 노트북의 작은 사본입니다. 형, 누나들과 달리 훨씬 저렴하지만, 훨씬 작은 크기, 성능, 키보드, 터치패드, 화면 등 노트북에서 볼 수 있는 모든 것에 만족해야 합니다.

태블릿 컴퓨터(태블릿 PC, 태블릿PC) – 가장 작은 현대 개인용 컴퓨터. 손바닥에 맞습니다. 터치 스크린이 장착되어 있어 키보드와 마우스를 사용하거나 사용하지 않고 스타일러스나 손가락으로 작업할 수 있습니다.

따라서 컴퓨터 장비는 다음과 같이 분류됩니다.

· 개발 단계별(세대별)

· 건축 분야;

· 생산성 측면에서;

· 작동 조건에 따라;

· 프로세서 수에 따라;

· 소비자 속성 등에 따라

그러나 현대 컴퓨팅 기술에는 명확한 경계가 없습니다. 구조와 생산 기술이 향상됨에 따라 새로운 종류의 컴퓨터가 등장하고 기존 클래스의 경계가 크게 변경됩니다.

컴퓨터는 정보를 저장, 처리 및 전송하는 보편적인 기술 시스템입니다. 컴퓨터 장치를 고려할 때 아키텍처와 구조를 구별하는 것이 일반적입니다.

1946년부터 1948년까지 미국 프린스턴 대학교에서 다음과 같은 연구팀이 주도했습니다. 존 폰 노이만구현되지 않은 컴퓨터 프로젝트를 개발했지만 그 뒤에 숨은 아이디어는 오늘날에도 여전히 사용되고 있습니다. 이 프로젝트는 폰 노이만 기계(von Neumann machine) 또는 프린스턴 기계(Princeton machine)라고 불렸습니다. 폰 노이만이 공식화한 컴퓨터의 원리는 다음과 같습니다.

1. 프로그램 제어 원리(프로그램은 프로세서에 의해 특정 순서에 따라 자동으로 하나씩 실행되는 명령 집합으로 구성됩니다.)

2. 메모리 동질성의 원리(프로그램과 데이터는 동일한 메모리에 저장되며 명령은 데이터와 동일한 방식으로 처리될 수 있습니다.)

3. 타겟팅 원칙(메인 메모리는 구조적으로 번호가 매겨진 셀로 구성됩니다.)

현대 개인용 컴퓨터의 아키텍처는 백본 모듈러 원칙을 기반으로 합니다. 모듈식 원리를 통해 소비자는 필요한 컴퓨터 구성을 조립하고 업그레이드할 수 있습니다.

시스템의 모듈식 구성은 정보 교환의 백본(버스) 원리를 기반으로 합니다. 백본(시스템 버스)은 중앙 프로세서, 시스템 메모리 및 주변 장치를 함께 연결하는 전자 라인 세트입니다.

쌀. 1.5. 메인 모듈 원리의 컴퓨터 아키텍처

시스템 버스에 포함된 전선 세트는 주소 버스, 데이터 버스 및 제어 버스라는 별도의 그룹으로 나눌 수 있습니다.

데이터 버스. 이 버스는 서로 다른 장치 간에 데이터를 전송합니다. 데이터 버스 폭은 프로세서 용량에 따라 결정됩니다. 프로세서가 한 클럭 주기에 처리하는 이진 비트 수입니다.

주소 버스.각 RAM 셀에는 고유한 주소가 있습니다. 주소는 주소 버스를 통해 전송됩니다. 주소 버스 폭은 프로세서의 주소 공간을 결정합니다. 고유한 주소를 가질 수 있는 RAM 셀의 수입니다.

제어 버스. 제어 버스는 고속도로를 따라 정보 교환의 성격을 결정하는 신호를 전송합니다. 제어 신호는 어떤 작업(메모리에서 정보 읽기 또는 쓰기)을 수행해야 하는지 결정하고 장치 간 정보 교환을 동기화하는 등의 작업을 수행합니다.

컴퓨터의 모든 장치(모듈)는 백본에 연결되지만 프로세서와 RAM만 백본에 직접 연결할 수 있습니다. 다른 장치는 컨트롤러(키보드 컨트롤러, 비디오 메모리 컨트롤러 등)와 같은 특수 장치를 사용하여 연결됩니다.

주요 PC 블록의 구성과 목적을 고려해 봅시다. 현재 기본 구성에서는 4개의 장치가 고려됩니다.

· 시스템 장치;

· 모니터;

· 키보드;

시스템 단위.데스크탑 컴퓨터의 모든 주요 구성 요소는 시스템 장치 내부에 있습니다. 시스템 장치 내부에 있는 장치를 내부라고 하고 외부에서 연결된 장치를 외부라고 합니다. 데이터의 입력, 출력 및 장기 저장을 위해 설계된 외부 추가 장치를 주변 장치라고도 합니다.

PC 아키텍처는 컴퓨터의 주요 논리 노드의 작동 원리, 정보 연결 및 상호 연결을 결정합니다.

· 중앙 마이크로프로세서;

· 주 메모리;

· 외부 메모리;

· 주변 장치.

마이크로프로세서(MP). 이것은 기계의 모든 블록의 작동을 제어하고 정보에 대한 산술 및 논리 연산을 수행하도록 설계된 PC의 중앙 장치입니다.

프로세서 목적:

1. 주어진 프로그램에 따라 컴퓨터의 작동을 제어합니다.

2. 정보 처리 작업을 수행합니다.

마이크로프로세서는 매우 큰 집적 회로로 설계되었습니다. "대형"이라는 용어는 크기를 의미하는 것이 아니라 작은 실리콘 웨이퍼에 배치된 전자 부품의 수를 의미합니다. 그들의 수는 수백만에 이릅니다. 마이크로프로세서에 포함된 구성 요소가 많을수록 컴퓨터 성능이 높아집니다. 최소 마이크로프로세서 요소의 크기는 사람 머리카락 굵기의 100배입니다. 마이크로프로세서는 주변에 여러 줄의 구멍이 있는 정사각형 모양의 시스템 보드에 있는 특수 소켓에 핀과 함께 삽입됩니다.

정보 작업을 위한 범용 수행자로서의 컴퓨터 기능은 프로세서 명령 시스템에 의해 결정됩니다. 이 명령 시스템은 기계 명령 언어(MCL)입니다. 컴퓨터 제어 프로그램은 NMC 명령으로 컴파일됩니다. 별도의 명령은 컴퓨터의 별도 작업(작업)을 정의합니다. NMC에는 산술 및 논리 연산을 수행하는 명령, 명령 실행 순서를 제어하는 작업, 한 메모리 장치에서 다른 메모리 장치로 데이터를 전송하는 작업 등이 있습니다.

안에 마이크로프로세서에는 다음이 포함됩니다.

· 제어 장치(CU) – 수행 중인 작업의 세부 사항과 이전 작업의 결과에 따라 결정되는 특정 제어 신호(제어 펄스)를 적시에 생성하여 기계의 모든 장치에 공급합니다. 수행되는 작업에 사용되는 메모리 셀의 주소를 생성하고 이 주소를 해당 컴퓨터 블록에 전송하며; 제어 장치는 클록 펄스 발생기로부터 펄스의 기준 시퀀스를 수신하고;

· 산술 논리 장치(ALU) – 숫자 및 기호 정보에 대한 모든 산술 및 논리 연산을 수행하도록 설계되었습니다(일부 PC 모델에서는 연산 실행 속도를 높이기 위해 추가 수학적 보조 프로세서가 ALU에 연결됩니다).

· 마이크로프로세서 메모리(MPM) – 주 메모리(RAM)가 필요한 정보 쓰기, 검색 및 읽기 속도를 항상 제공하는 것은 아니기 때문에 기계 작동의 다음 주기 계산에 직접 사용되는 정보를 단기적으로 기록하고 출력하는 역할을 합니다. 고속 마이크로프로세서의 효율적인 동작을 위해 레지스터는 다양한 길이의 고속 메모리 셀입니다(표준 길이가 1바이트이고 속도가 더 낮은 OP 셀과 대조적).

마이크로프로세서 인터페이스 시스템 – 다른 PC 장치와의 페어링 및 통신을 구현합니다. 내부 MP 인터페이스, 버퍼 저장 레지스터, 입출력 포트(I/O) 및 시스템 버스용 제어 회로가 포함되어 있습니다. 인터페이스는 컴퓨터 장치를 페어링하고 연결하여 효과적인 상호 작용을 보장하는 일련의 수단입니다.

입/출력 포트(I/O – 입/출력 포트) – 다른 PC 장치를 마이크로프로세서에 연결할 수 있는 인터페이스 장비입니다. 프로세서의 가장 중요한 특성은클럭 주파수

– 1초 동안 수행하는 작업 수(Hz)입니다. IBM 개인용 컴퓨터용으로 Intel에서 제조한 8086 프로세서는 초당 1,000만 개 이하의 작업을 수행할 수 있었습니다. 주파수는 10MHz였습니다. 80386 프로세서의 클럭 주파수는 이미 33MHz였으며 펜티엄 프로세서는 초당 평균 1억 번의 작업을 수행합니다. 게다가, 8086 프로세서의 경우 이 용량은 1MB에 불과했고, 80286 프로세서의 경우 16MB, Pentium의 경우 1GB로 늘어났습니다. 그건 그렇고, 컴퓨터는 일반적으로 프로세서의 최대 용량보다 훨씬 적은 양의 RAM을 가지고 있습니다.

프로세서와 메인 메모리는 대형 보드에 위치합니다. 모성.다양한 추가 장치(디스크 드라이브, 마우스와 같은 조작기, 프린터 등)를 연결하기 위해 특수 보드가 사용됩니다. 컨트롤러.커넥터에 삽입됩니다. (슬롯)마더보드와 끝 부분에 (포트),컴퓨터를 종료하면 추가 장치가 연결됩니다.

마이크로프로세서 특성의 예:

1. MP Intel-80386: 주소 공간 – 232바이트 = 4GB, 비트 폭 32, 클록 주파수 – 25~40MHz

2. 펜티엄 MP: 주소 공간 – 232바이트 = 4GB, 비트 용량 – 64TB, 클록 주파수 – 60~100MHz.

컴퓨터 메모리. PC 메모리는 내부 메모리와 외부 메모리로 구분됩니다.

PC의 내부 메모리에는 RAM(Random Access Memory)과 ROM(Read Only Memory)이 있습니다.

RAM – 빠른 반도체, 휘발성 메모리입니다. RAM은 현재 실행 중인 프로그램과 직접 작동하는 데이터를 저장합니다. 이는 디스크에 있는 컴퓨터 프로그램을 실행할 때 해당 프로그램이 RAM에 복사된 후 프로세서가 이 프로그램에 설정된 명령을 실행하기 시작한다는 것을 의미합니다. "비디오 메모리"라고 불리는 RAM 부분에는 화면의 현재 이미지에 해당하는 데이터가 포함되어 있습니다. 전원이 꺼지면 RAM의 내용이 지워집니다. 컴퓨터의 성능(작동 속도)은 RAM 크기에 직접적으로 좌우되며, 최신 컴퓨터에서는 RAM 크기가 최대 4GB에 달합니다. 최초의 컴퓨터 모델에서 RAM은 1MB를 넘지 않았습니다. 최신 응용프로그램을 실행하려면 최소 4MB의 RAM이 필요한 경우가 많습니다. 그렇지 않으면 단순히 실행되지 않습니다.

RAM은 정보를 읽고 쓰는 데 사용되는 메모리입니다. 전원이 꺼지면 RAM의 정보가 사라집니다(휘발성).

ROM은 빠르고 비휘발성 메모리입니다. ROM은 읽기 전용 메모리입니다. 정보는 한 번(보통 공장에서) 입력되고 영구적으로 저장됩니다(컴퓨터를 켜고 끌 때). ROM은 컴퓨터에 지속적으로 필요한 정보를 저장합니다.

ROM에는 다음이 포함됩니다.

· 컴퓨터를 켤 때마다 장치의 올바른 작동을 확인하는 테스트 프로그램;

· 기본 주변 장치 제어용 프로그램 - 디스크 드라이브, 모니터, 키보드;

· 디스크에서 운영 체제가 있는 위치에 대한 정보.

주 메모리는 레지스터로 구성됩니다. 레지스터는 정보를 디지털(바이너리) 형식으로 임시 저장하는 장치입니다. 레지스터의 저장 요소는 트리거입니다. 이 장치는 두 가지 상태 중 하나에 있을 수 있으며, 그 중 하나는 이진수 0을 저장하는 데 해당하고 다른 하나는 이진수 0을 저장하는 데 해당합니다. 트리거는 여러 번 충전할 수 있는 작은 커패시터 배터리입니다. 이러한 커패시터가 충전되면 값 "1"을 기억하고, 충전이 없으면 값 "O"를 기억하는 것 같습니다. 레지스터에는 서로 관련된 여러 트리거가 포함되어 있습니다. 레지스터에 있는 플립플롭의 수를 컴퓨터의 용량이라고 합니다. 컴퓨터 성능은 비트 심도(8, 16, 32, 64)와 직접적인 관련이 있습니다.

마더보드. 컴퓨터에서 가장 큰 전자 보드는 시스템 보드, 즉 마더보드입니다. 여기에는 마이크로프로세서, RAM, 버스(또는 버스) 및 BIOS가 들어 있습니다. 또한 일부 컴퓨터 장치를 제어하는 전자 회로(컨트롤러)도 있습니다. 따라서 키보드 컨트롤러는 항상 마더보드에 있습니다. 종종 다른 장치(하드 드라이브, 플로피 디스크 드라이브 등)를 위한 컨트롤러도 있습니다.

컨트롤러.다양한 컴퓨터 장치를 제어하는 전자 회로를 컨트롤러라고 합니다. 모든 컴퓨터에는 키보드, 모니터, 플로피 드라이브, 하드 드라이브 등을 제어하는 컨트롤러가 있습니다. 대부분의 컴퓨터에서 일부 컨트롤러는 별도의 전자 보드(컨트롤러 보드)에 있습니다. 이 카드는 마더보드의 특수 커넥터(슬롯)에 삽입됩니다. 마더보드 커넥터에 삽입하면 컨트롤러가 버스 백본에 연결됩니다.

전원 공급 장치. 이는 PC용 자율 및 네트워크 전원 공급 시스템을 포함하는 블록입니다.

외부 메모리.이는 PC의 외부 장치를 말하며 문제 해결에 필요할 수 있는 모든 정보를 장기간 저장하는 데 사용됩니다. 특히, 모든 컴퓨터 소프트웨어는 외부 메모리에 저장됩니다. 외부 메모리에는 다양한 유형의 저장 장치가 포함되어 있지만 거의 모든 컴퓨터에서 사용할 수 있는 가장 일반적인 저장 장치는 하드 드라이브(HDD), 광학 드라이브(CD-ROM, CD-R, CR-W, DVD) 등입니다.