architektúra PC

Základné usporiadanie častí počítača a vzťah medzi nimi sa nazýva architektúra osobného počítača (PC). Pri popise architektúry PC sa určuje zloženie komponentov, ktoré sú v nej zahrnuté, ich funkcie a vlastnosti.

Centrom počítača je systémová jednotka, ktorá je zase rozdelená na:

· Centrálny procesor;

·Náhodný vstup do pamäťe:

· Základná doska;

· Grafická karta;

· Rám;

· Zdroj;

· HDD;

· Optická mechanika.

O týchto zariadeniach sa teraz bude diskutovať.

CPU

Centrálna procesorová jednotka (CPU, CPU, CPU) - elektronická jednotka alebo mikročip, hlavná časť hardvéru. Riadi činnosť všetkých počítačových uzlov a program, ktorý popisuje algoritmy. CPU prevádza všetky spracované informácie na digitálne, t.j. pre neho zrozumiteľnejšie. Fyzicky ide o malý elektronický obvod na základnej doske, ktorý vykonáva všetky výpočty a spracovanie informácií. Procesor pracuje pri vysokej rýchlosti a môže vykonávať desiatky alebo dokonca stovky miliónov operácií za sekundu. Môže byť reprezentovaný ako nasledujúce hlavné uzly:

ovládacie zariadenie určené na dešifrovanie a vykonávanie príkazov;

Pracovné registre potrebné na adresovanie pamäte a vykonávanie výpočtových operácií;

· aritmeticko logická jednotka, vykonáva logické a aritmetické operácie;

vstupno-výstupné riadenie, vstup-výstup dát do alebo z procesora;

Procesor pracuje s pokynmi, ktorým je priradená akcia, ktorú má procesor vykonať. Každý program vykonávaný procesorom pozostáva z mnohých rôznych inštrukcií.

Stručne zvážime formát príkazu. Informácie v počítači sú uložené vo forme binárneho kódu zloženého zo sekvencií 0 a 1. Tieto sekvencie majú násobok 8 bitov, t.j. 8-bitové, 16-bitové, 32-bitové atď. 0 alebo 1 v tomto poradí sa nazýva trocha . Respektíve:

8 bitov = 1 bajt;

16 bitov = 1 strojové slovo;

32 bitov = strojové dvojité slovo.

V počítači sa množstvo informácií určuje v nasledujúcich množstvách:

1024 bajtov = 1 kilobajt (KB);

1024 KB = 1 megabajt (MB);

1024 MB = 1 gigabajt (GB);

1024 GB = 1 terabajt (TB).

Procesor spolupracuje s pamäťou RAM, pretože ukladá údaje, ktoré procesor potrebuje na prácu. Procesor tiež umiestňuje výsledky svojich výpočtov do pamäte RAM pred konečným uložením

dlhodobá pamäť počítača.

Základná doska

Základná doska (základná doska) - doska, ktorá spája počítačové zariadenia. Dôležitou funkciou pamäte matky je, že nesie čip BIOS, ktorý obsahuje informácie o konfigurácii počítača a informácie o počiatočnom spustení počítača.

Na základnej doske je veľa rôznych zariadení, ako napríklad:

· Centrálny procesor;

· Čip BIOS;

· Čipová súprava (južné a severné mosty);

· Slot AGP;

· sloty PCI;

· IDE konektory;

SATA konektory:

SATA radiče;

· Konektory na pripojenie USB zariadení alebo prídavných USB portov;

· Konektor na pripojenie tlačidiel na prednom paneli systémovej jednotky;

· Zvuková karta;

· Porty PS 2 pre klávesnicu a myš.

A teraz viac o týchto zariadeniach.

BIOS - Základný vstupno/výstupný systém

BIOS (základný vstupno/výstupný systém) - základný vstupno-výstupný systém - časť systémového softvéru určená na zabezpečenie prístupu operačného systému k počítačovému hardvéru a zariadeniam, ktoré sú k nemu pripojené. BIOS obsahuje konfiguráciu počítača a jeho spúšťací program. Keď zapnete napájanie počítača, BIOS inicializuje zariadenia, ktoré sú pripojené k základnej doske a skontroluje ich výkon. Ak je všetko v poriadku, BIOS hľadá bootloader na pamäťovom médiu, ako je napríklad pevný disk. Bootloader potom prenesie riadenie na operačný systém. Novšie základné dosky môžu mať 2 čipy, čo zvyšuje stabilitu systému BIOS.

Čipová súprava- súbor čipov, ktoré vykonávajú súbor ľubovoľných funkcií. V počítačoch je čipset umiestnený na základnej doske a funguje ako komponent, ktorý zabezpečuje spoločné fungovanie pamäte, CPU, I/O a ďalších subsystémov. Čipová súprava moderných počítačových základných dosiek pozostáva z dvoch hlavných mikroobvodov. Ide o Severný a Južný most.

Northbridge (rozbočovač ovládača pamäte) - poskytuje interakciu medzi procesorom a pamäťou. K CPU je pripojený pomocou vysokorýchlostnej zbernice. Tiež prenáša príkazy procesora do pamäte RAM, konvertuje tieto príkazy do formátu potrebného na prístup k určitej skupine buniek RAM. Je to radič RAM, ktorý je zodpovedný za všetky operácie, ktoré procesor vykonáva s RAM. Ovládač DRAM pozostáva z nasledujúcich prvkov:

· ovládacie zariadenie;

záznamové zariadenie

čítacie zariadenie

Reťazový dekodér

stĺpcový dekodér;

Rozhranie systémovej zbernice- je zodpovedný za interakciu procesora s inými zariadeniami pripojenými k severnému mostu, konkrétne: s RAM, grafickou kartou a južným mostom.

Severný most môže obsahovať buď GPU alebo Radič zbernice AGP alebo oboje spolu. Grafický procesor vykonáva funkcie grafickej karty, ale jeho možnosti v porovnaní s grafickou kartou sú oveľa nižšie. Radič zbernice AGP je určený na interakciu grafickej karty s procesorom a RAM. Procesor vydá príkazy na zobrazenie grafických informácií, radič systémovej zbernice odošle tieto príkazy ovládaču zbernice AGP a potom sa údaje odošlú na grafickú kartu cez zbernicu AGP, pričom grafický procesor použije na výstup grafických informácií na monitor.

V súčasnosti sú zbernica AGP a grafické karty pre konektory AGP už zastarané. Nahradilo ich nové rozhranie PCI-E, ktoré bolo vyvinuté na báze zbernice PCI.

Úloha severného mosta v počítačovom systéme je veľmi významná. Koniec koncov, je to on, kto určuje, ktorý procesor, ktorá dynamická RAM a ktorý grafický systém bude nainštalovaný v počítači. Severný mostík je súčasťou množstva zložitých elektronických zariadení, ktoré môžu obsahovať niekoľko stoviek miliónov elementárnych tranzistorov. To znamená, že odvod tepla môže byť dosť významný, čo ovplyvňuje stabilitu severného mosta. Preto má takmer vždy zabudovaný chladič na chladenie, často s chladičom.

South Bridge (ovládač I/O rozbočovača) - ide o čip, ktorý spája „pomalé“ interakcie na základnej doske s CPU cez northbridge, ktorý je na rozdiel od južného mosta spojený priamo s procesorom. Je zodpovedný za správu I/O zariadení s rýchlejšími zariadeniami nainštalovanými na severnom moste: procesor, RAM a grafická karta. Funkciou južného mostíka je preto prenos potrebných údajov a riadiacich signálov do zariadenia, ktoré je k nemu pripojené, z procesora, pamäte RAM alebo grafickej karty.

V závislosti od verzie môže južný most obsahovať ovládače zvuku, siete, USB. Moderné južné mosty podporujú zbernicu PCI-Express.

PCI-E (PCI-Express) - je počítačová zbernica, ktorá využíva softvérový model zbernice PCI a vysokovýkonný fyzický protokol založený na sériovom prenose dát. Zbernica PCI-E prakticky nahradila rozhranie a zbernicu AGP. Na moderných doskách môže počet PCI-E slotov dosiahnuť až tri. A z toho vyplýva, že môžete použiť dve alebo tri grafické karty.

Jedným z najdôležitejších zariadení nielen samotného južného mosta, ale aj počítača ako celku, je ovládač prerušenia. Jeho hlavnou funkciou je prenos signálu z periférneho zariadenia do procesora, takže procesor spracováva informácie z tohto zariadenia.

Rovnako dôležité je tiež radič priameho prístupu do pamäte alebo DMA ovládač. Jeho použitie umožňuje v niektorých prípadoch dosiahnuť znateľný výkon. Všetky interakcie v počítači prebiehajú cez centrálnu procesorovú jednotku. Ak sa majú dáta vymieňať medzi dvoma zariadeniami, CPU najprv načíta dáta z prvého zariadenia a potom tieto dáta prenesie do druhého zariadenia.

Podstatou režimu DMA je, že zariadenia, medzi ktorými dochádza k výmene informácií, informujú procesor o zvolenom režime a o obsadení zbernice, cez ktorú bude výmena prebiehať.

architektúra grafická karta osobného počítača

ovládač SMbus je zodpovedná za zbernicu, ktorej úlohou sú pomocné funkcie, ako je napríklad sledovanie teploty skrine CPU.

Správa napájania slúži na zníženie spotreby energie počítačového systému ako celku. To šetrí zdroje. Ak je jeden počítač zapnutý, nie je to také viditeľné. A keď celú sieť, tak úsporu

bude cítiť elektrinu. Moderné počítače obsahujú režim

znížená spotreba energie, keď na nich nikto nepracuje, ale

zostanú povolené.

USB (Universal Serial Bus)

USB (Universal Serial Bus) - sériové dátové rozhranie pre stredne rýchle a nízkorýchlostné periférie vo výpočtovej technike. Na pripojenie periférnych zariadení na USB zbernicu sa používa štvoržilový kábel, pričom dva vodiče v diferenciálnom zapojení slúžia na príjem a prenos dát a dva vodiče na napájanie periférneho zariadenia. Vďaka zabudovaným napájacím vedeniam umožňuje USB pripojiť periférne zariadenia bez vlastného napájania, avšak maximálny prúd spotrebovaný zariadením cez napájacie vedenia USB zbernice by nemal presiahnuť 500 mA. K jednému ovládaču zbernice USB je možné pripojiť až 127 hviezdicových zariadení.

PS/2- konektor slúžiaci na pripojenie klávesnice a myši. V súčasnosti však stále viac počítačových myší a klávesníc má konektor USB a niektoré moderné základné dosky nemajú konektor PS / 2 alebo majú iba jeden konektor.

Zvuková karta

Zvuková karta (zvuková karta, zvuková karta) - dodatočný prvok počítača, ktorý nesúvisí s jeho hlavným účelom, ktorý vám umožňuje spracovávať zvuk. V čase svojho vzniku to bola samostatná doska inštalovaná v rozširujúcom slote. V moderných počítačoch je prítomný vo forme mikroobvodu integrovaného do čipovej sady základnej dosky. Dostupné aj ako externé zariadenie.

štruktúra výpočtových systémov.

Osobné počítač je zariadenie na automatizáciu informačných procesov a slúži na zhromažďovanie, spracovanie a prenos informácií.

Zoberme si zariadenie najbežnejšieho typu počítača - stolný osobný (uvažujeme počítače od IBM (International Bussines Machines Corporation) a počítače kompatibilné s IBM, ktoré väčšina ľudí na celom svete používa pri svojich praktických činnostiach; práve pre tieto počítače je operačný systém Windows od spoločnosti Microsoft sa používa systém).

Technické prostriedky alebo počítačové vybavenie v angličtine označujeme slovom „Hardware“, čo sa doslovne prekladá ako „hardvér“ alebo „železo“.

2.1. Architektúra osobného počítača

Opis počítača na nejakej všeobecnej úrovni sa nazýva jeho architektúra. Architektúra určuje princípy fungovania, informačné väzby a prepojenie hlavných logických uzlov počítača: procesor, RAM, externé úložisko a periférne zariadenia. Existujú jednoprocesorové a viacprocesorové počítačové architektúry.

V roku 1941 John von Neumann načrtol princípy fungovania a zdôvodnil schematický diagram počítača s klasickou jednoprocesorovou architektúrou, podľa ktorého musí mať počítač tieto zariadenia:

aritmetická logická jednotka (ALU), ktorá vykonáva aritmetické a logické operácie;

riadiaca jednotka (CU), ktorá organizuje proces vykonávania programu;

pamäťové zariadenie (pamäť s náhodným prístupom (RAM)) na ukladanie programov a údajov;

externé zariadenie (VU) pre vstup a výstup informácií.

Schematický diagram počítača s klasickou architektúrou je na obr. 2.1.

Ryža. 2.1 Schematický diagram počítača s klasickou architektúrou:

ovládacie odkazy

informačné odkazy

Jednoprocesorová architektúra zahŕňa aj architektúru osobného počítača so spoločnou zbernicou (obr. 2.2). Všetky funkčné bloky sú tu prepojené spoločnou zbernicou, nazývanou aj systémová zbernica alebo systémová zbernica.

Základ počítača CPU, obsahuje ALU a CU. ALU vykonáva priame spracovanie údajov a CU koordinuje interakciu rôznych častí počítača. v úložnom zariadení ( Pamäť ) informácie sú uložené v zakódovanej forme (v tej, ktorá sa zadáva do počítača, a v tej, ktorá sa vyskytuje v procese práce). Počítač má externé úložné zariadenie (externá pamäť).

Počas prevádzky procesor a pamäť navzájom spolupracujú, ale procesor okrem toho organizuje prácu iných počítačových zariadení: klávesnica, displej, diskové jednotky atď. Tieto zariadenia komunikujú počítač s vonkajším svetom, preto sa nazývajú externé.

Procesor, ktorý vykonáva určitý program, koordinuje prácu externých zariadení, odosiela ich a prijíma z nich informácie. Informácie sa prenášajú vo forme elektrických impulzov dvoch typov - nízkeho a vysokého napätia. Informácie v počítači sú teda zakódované dvoma znakmi: 0 a 1.

Procesor je pripojený k externým zariadeniam cez zbernicu ( systémová zbernica ). V podstate je to zväzok drôtov. Všetky externé zariadenia sú pripojené k zbernici paralelne, ako telefónny kábel. Volanie procesora na externé zariadenie je podobné volaniu účastníka na telefóne. Všetky zariadenia sú očíslované. Keď potrebujete získať prístup k externému zariadeniu, jeho číslo sa odošle na zbernicu.

Každé externé zariadenie je vybavené špeciálny prijímač signálov - ovládač. Ovládač plní úlohu telefónu – prijíma signál z procesora a dešifruje ho.

Procesor vydá príkaz, ale je mu jedno, ako bude vykonaný, pretože za to zodpovedá ovládač príslušného externého zariadenia. Ak teda máte príslušné ovládače, niektoré externé zariadenia možno nahradiť inými.

Architektúra moderných osobných počítačov je založená na kmeňovo-modulárnom princípe konštrukcie.

Osobný počítač pripomína bežného dizajnéra. Obvody, ktoré ovládajú všetky zariadenia (monitor, disky, tlačiareň, modem atď.) sú implementované na samostatných doskách, ktoré sa vkladajú do slotov - štandardných konektorov základnej dosky. Celý počítač je napájaný jediným zdrojom. Tento princíp, nazývaný princípom otvorenej architektúry, spolu s ďalšími výhodami zabezpečil veľký dopyt po osobných počítačoch.

Ryža. 3. Umiestnenie hlavných zariadení, ktoré tvoria PC.

ESAY
o organizácii samostatnej práce na tému:
Architektúra osobného počítača

Voronež 2011
OBSAH
Úvod ……………………………………………………………………………… 3

Externá architektúra PC………………………………………..4
Vnútorná architektúra………………………………………………8

ÚVOD
Počítačová architektúra- logická organizácia a štruktúra hardvérových a softvérových prostriedkov výpočtového systému. Architektúra zahŕňa požiadavky na funkčnosť a princípy organizácie hlavných komponentov počítača.
V súčasnosti sú v počítačoch najrozšírenejšie 2 typy architektúry: Princeton a Harvard. Oba rozlišujú 2 hlavné počítačové uzly: centrálnu procesorovú jednotku a počítačovú pamäť. Rozdiel spočíva v štruktúre pamäte: v architektúre Princeton sú programy a dáta uložené v rovnakom pamäťovom poli a prenášané do procesora cez jeden kanál, zatiaľ čo architektúra Harvard poskytuje oddelené ukladanie a prenosové toky pre inštrukcie a dáta.
Podrobnejší popis, ktorý definuje konkrétnu architektúru obsahuje aj: blokovú schému počítača, prostriedky a spôsoby prístupu k prvkom tejto blokovej schémy, organizáciu a bitovú hĺbku počítačových rozhraní, množinu a dostupnosť registrov, organizáciu pamäte a spôsoby ich adresovania, množina a formát strojových inštrukcií procesora, metódy a formáty reprezentácie dát, pravidlá obsluhy prerušenia.
Podľa uvedených funkcií a ich kombinácií medzi architektúrami existujú:
Podľa bitovej bitovosti rozhraní a strojových slov: 8-, 16-, 32-, 64-, 86-bitové (niekoľko počítačov má iné bitové veľkosti);
Podľa vlastností sady registrov, formátu príkazov a údajov: CISC, RISC, VLIW;
Podľa počtu centrálnych procesorov: jednoprocesorový, multiprocesorový, superskalárny.

1. EXTERNÉ ARCHITEKTÚRA PC

Systémová jednotka - funkčný prvok, ktorý chráni vnútorné komponenty PC pred vonkajšími vplyvmi a mechanickým poškodením, udržiava potrebné teplotné podmienky vo vnútri systémovej jednotky, tieni elektromagnetické žiarenie generované vnútornými komponentmi a je základom pre ďalšie rozširovanie systému. Systémové bloky sa najčastejšie vyrábajú z dielov na báze ocele, hliníka a plastu, niekedy sa používajú aj materiály ako drevo alebo organické sklo.
Systémový blok obsahuje:
Základná doska s nainštalovaným procesorom, RAM, rozširujúce karty (video adaptér, zvuková karta).
Pozície pre pevné disky, jednotky CD-ROM atď.
Monitor, displej - univerzálne zariadenie na vizuálne zobrazenie všetkých druhov informácií. Existujú alfanumerické a grafické monitory, ako aj monochromatické monitory a monitory s farebným obrazom – LCD s aktívnou a pasívnou maticou.
Podľa stavby:
CRT - založená na katódovej trubici (CRT)
LCD - monitory z tekutých kryštálov (anglický displej z tekutých kryštálov, LCD)
Plazma - založená na plazmovom paneli
Projekcia - videoprojektor a plátno umiestnené samostatne alebo kombinované v jednom kryte (voliteľne - cez zrkadlo alebo sústavu zrkadiel)
OLED monitor - na technológii OLED (organic light-emitting diode - organic light-emitting diode).
počítačová klávesnica - jedno z hlavných vstupných zariadení od užívateľa k počítaču. Štandardná počítačová klávesnica, nazývaná aj klávesnica PC/AT alebo klávesnica AT (pretože sa začala dodávať so sériou IBM PC/AT), má 101 alebo 102 kláves. Klávesnice, ktoré sa dodávali s predchádzajúcimi sériami, IBM PC a IBM PC/XT, mali 86 kláves. Rozloženie kláves na klávesnici AT podlieha jedinej všeobecne akceptovanej schéme navrhnutej na základe anglickej abecedy.
Podľa účelu sú klávesy na klávesnici rozdelené do šiestich skupín:
funkčné;
alfanumerické;
ovládanie kurzora;
digitálny panel;
špecializovaný;
modifikátory.
Dvanásť funkčných kláves je umiestnených v najvrchnejšom rade klávesnice. Nižšie je blok alfanumerických kláves. Napravo od tohto bloku sú kurzorové klávesy a úplne vpravo od klávesnice je numerická klávesnica.
Manipulátor myši - jedno z ukazovacích vstupných zariadení, ktoré poskytuje používateľské rozhranie s počítačom.
Tlačiareň (anglicky printer - printer) - zariadenie na tlač digitálnych informácií na pevné médium, spravidla na papier. Vzťahuje sa na počítačové koncové zariadenia.
Proces tlače sa nazýva tlač a výsledný dokument je výtlačok alebo tlačená kópia.
Tlačiarne sú atramentové, laserové, ihličkové a sublimačné a farba tlače - čiernobiela (monochromatická) a farebná. Niekedy sa LED tlačiarne odlišujú od laserových tlačiarní ako samostatný typ.
Monochromatické tlačiarne majú niekoľko stupňov, zvyčajne 2-5, napr.: čierno - biela, jednofarebná (alebo červená, alebo modrá, alebo zelená) - biela, viacfarebná (čierna, červená, modrá, zelená) - biela.
Monochromatické tlačiarne majú svoje vlastné miesto a je nepravdepodobné (v dohľadnej budúcnosti) úplne nahradiť farebnými.
Skener (anglický skener) - zariadenie, ktoré analýzou objektu (zvyčajne obrázku, textu) vytvorí digitálnu kópiu obrázku predmetu. Proces získania tejto kópie sa nazýva skenovanie. Väčšina skenerov používa na prevod obrázkov do digitálnej podoby fotosenzitívne prvky založené na CCD.
Podľa spôsobu vzájomného pohybu čítacej hlavy a obrazu sa skenery delia na manuálne (anglicky Handheld), rolovacie (anglicky Sheet-Feed), ploché (anglicky Flatbed) a projekčné.
Akustický systém - zariadenie na reprodukciu zvuku.
Akustický systém môže byť jednopásmový (jeden širokopásmový žiarič, napr. dynamická hlava) a viacpásmový (dve alebo viac hláv, z ktorých každá vytvára akustický tlak vo vlastnom frekvenčnom pásme). Akustický systém pozostáva z akustického dizajnu (napríklad „uzavretý box“ alebo „systém s fázovým meničom“ atď.) a v ňom namontovaných vyžarovacích hláv (zvyčajne dynamických).
Systémy s jedným postranným pásmom nie sú široko používané kvôli ťažkostiam pri vytváraní žiariča, ktorý rovnako dobre reprodukuje signály rôznych frekvencií. Vysoké intermodulačné skreslenie s výrazným zdvihom jedného žiariča je spôsobené Dopplerovým javom.
Vo viacpásmových akustických systémoch je spektrum pre človeka počuteľných zvukových frekvencií rozdelené do niekoľkých prekrývajúcich sa rozsahov pomocou filtrov (kombinácií rezistorov, kondenzátorov a tlmiviek alebo pomocou digitálnej výhybky). Každý rozsah je napájaný vlastnou dynamickou hlavou, ktorá má najlepšie vlastnosti v tomto rozsahu. Týmto spôsobom je dosiahnutá najkvalitnejšia reprodukcia zvukových frekvencií počuteľných pre človeka (20-20 000 Hz).

2. VNÚTORNÁ ARCHITEKTÚRA PC
Vnútorná architektúra moderného osobného počítača je určená schémou jeho čipovej sady, ktorú nájdete na stránkach výrobcov – Intel a AMD.
Čipová súprava (anglická súprava čipov) - súprava čipov navrhnutá tak, aby spolupracovali s cieľom vykonávať sadu akýchkoľvek funkcií. Čipová súprava teda v počítačoch zohráva úlohu spojovacieho komponentu, ktorý zabezpečuje spoločné fungovanie pamäte, CPU, vstupno-výstupných a iných subsystémov. Čipové sady sa nachádzajú aj v iných zariadeniach, ako sú rádiá mobilných telefónov.
Výber typu čipovej sady závisí od procesora, s ktorým pracuje, a určuje typy externých zariadení (grafické karty, pevné disky atď.).
V charakteristike každého procesora nájdete, s ktorými čipsetmi dokáže pracovať.
Napríklad pre procesory Core 2 Duo sa odporúča použiť čipset Intel® P965 Express a základné dosky na ňom založené.
Základná doska (angl. motherboard, MB, názov sa používa aj v angl. mainboard) je komplexná viacvrstvová doska plošných spojov, na ktorej sú osadené hlavné komponenty osobného počítača (centrálny procesor, radič RAM a samotná RAM, boot ROM, radiče pre základné I/O rozhrania). Základná doska spravidla obsahuje konektory (sloty) na pripojenie ďalších radičov, pre ktoré sa zvyčajne používajú zbernice USB, PCI a PCI-Express.
RAM (aj pamäť s náhodným prístupom, RAM) - v informatike pamäť, časť pamäťového systému počítača, do ktorej môže procesor pristupovať jednou operáciou (skok, presun a pod.). Je určený na dočasné ukladanie údajov a príkazov potrebných na to, aby procesor vykonával operácie. RAM prenáša dáta do procesora priamo alebo cez vyrovnávaciu pamäť. Každá bunka RAM má svoju vlastnú individuálnu adresu.
RAM môže byť vyrobená ako samostatná jednotka alebo zahrnutá do návrhu jednočipového počítača alebo mikrokontroléra.
Boot ROM – ukladá softvér, ktorý sa spustí ihneď po zapnutí napájania. Boot ROM spravidla obsahuje BIOS, ale môže obsahovať aj softvér, ktorý beží v rámci EFI.
CPU (CPU; anglicky centrálna procesorová jednotka, CPU, doslova - centrálne výpočtové zariadenie) - vykonávateľ strojových inštrukcií, časť počítačového hardvéru alebo programovateľný logický radič zodpovedný za vykonávanie operácií špecifikovaných programami.
Moderné CPU, vykonávané vo forme samostatných mikroobvodov (čipov), ktoré realizujú všetky vlastnosti obsiahnuté v tomto druhu zariadení, sa nazývajú mikroprocesory. Tie od polovice 80. rokov 20. storočia prakticky vytlačili iné typy CPU, v dôsledku čoho sa tento pojem čoraz častejšie stáva bežným synonymom slova „mikroprocesor“. Nie je to však tak: centrálne procesorové jednotky niektorých superpočítačov sú aj dnes zložité komplexy veľkých rozmerov (LSI) a veľmi veľkých integrovaných obvodov (VLSI).
Prvé CPU boli navrhnuté ako jedinečné stavebné bloky pre jedinečné a dokonca jedinečné počítačové systémy. Neskôr, z nákladnej metódy vývoja procesorov určených na vykonávanie jedného alebo niekoľkých vysoko špecializovaných programov, výrobcovia počítačov prešli na sériovú výrobu typických tried viacúčelových procesorových zariadení. Trend štandardizácie počítačových komponentov vznikol v ére prudkého rozvoja polovodičov, sálových počítačov a minipočítačov a s príchodom integrovaných obvodov sa stal ešte populárnejším. Vytvorenie mikroobvodov umožnilo ďalšie zvýšenie zložitosti CPU a zároveň zníženie ich fyzickej veľkosti. Štandardizácia a miniaturizácia procesorov viedla k hlbokému prenikaniu digitálnych zariadení na nich založených do každodenného života. Moderné procesory nájdeme nielen v high-tech zariadeniach, akými sú počítače, ale aj v autách, kalkulačkách, mobilných telefónoch a dokonca aj v detských hračkách. Najčastejšie sú to mikrokontroléry, kde sú na čipe okrem výpočtového zariadenia umiestnené aj ďalšie komponenty (programová a dátová pamäť, rozhrania, vstupné/výstupné porty, časovače atď.). Moderné výpočtové možnosti mikrokontroléra sú porovnateľné s procesormi osobných počítačov spred desiatich rokov a častejšie dokonca výrazne prevyšujú ich výkon.
grafická karta (známy aj ako grafická karta, grafický akcelerátor, grafická karta, video adaptér) (anglicky videocard) - zariadenie, ktoré premieňa obraz v pamäti počítača na video signál pre monitor.
Grafická karta je zvyčajne rozširujúca doska a vkladá sa do rozširujúceho slotu, univerzálneho (PCI-Express, PCI, ISA, VLB, EISA, MCA) alebo špecializovaného (AGP), ale môže byť aj vstavaná (integrovaná) do systémovej dosky (ako vo forme samostatného čipu, alebo ako súčasť chipsetu northbridge alebo CPU).
Moderné grafické karty sa neobmedzujú len na jednoduchý obrazový výstup, ale majú integrovaný grafický mikroprocesor, ktorý môže vykonávať dodatočné spracovanie, čím odbremeňuje centrálny procesor počítača od týchto úloh. Napríklad všetky moderné grafické karty NVIDIA a AMD (ATi) podporujú aplikácie OpenGL na hardvérovej úrovni. V poslednej dobe je trendom využívať výpočtový výkon GPU aj na negrafické úlohy.
Zvuková karta (nazývaná aj zvuková karta alebo hudobná karta) (anglicky zvuková karta) je doska, ktorá umožňuje prácu so zvukom na počítači. V súčasnosti sú zvukové karty zabudované do základnej dosky a samostatné rozširujúce karty alebo externé zariadenia. HD Audio je evolučným pokračovaním špecifikácie AC'97 navrhnutej spoločnosťou Intel v roku 2004 a poskytuje prehrávanie väčšieho počtu kanálov s vyššou kvalitou zvuku, než akú poskytovali integrované zvukové kodeky ako AC "97. Hardvér založený na HD Audio podporuje 192 kHz/24- bitová kvalita zvuku v 2-kanálovom režime a 96 kHz/24-bit v multikanálovom režime (až 8 kanálov).
Pevný disk alebo HDD (angl. Hard (Magnetic) Disk Drive, HDD, HMDD) je zariadenie na ukladanie informácií založené na princípe magnetického záznamu. Je to hlavné pamäťové médium vo väčšine počítačov.
Na rozdiel od „flexibilného“ disku (diskety) sa informácie v jednotke pevného disku zaznamenávajú na tvrdé (hliníkové alebo keramické) platne potiahnuté vrstvou ferimagnetického materiálu, najčastejšie oxidu chromitého. HDD používa jednu až niekoľko platní na rovnakej osi. Čítacie hlavy v prevádzkovom režime sa nedotýkajú povrchu dosiek kvôli vrstve prichádzajúceho prúdu vzduchu vytvorenej blízko povrchu pri rýchlej rotácii. Vzdialenosť medzi hlavou a diskom je niekoľko nanometrov (u moderných diskov asi 10 nm) a absencia mechanického kontaktu zaisťuje dlhú životnosť zariadenia. Pri absencii rotácie diskov sú hlavy umiestnené pri vretene alebo mimo disku v bezpečnej zóne, kde je vylúčený ich abnormálny kontakt s povrchom diskov.
Rozhranie(anglické rozhranie) - súbor komunikačných liniek, signálov odosielaných cez tieto linky, technických prostriedkov, ktoré tieto linky podporujú, a pravidiel výmeny (protokol). Komerčné pevné disky môžu využívať rozhrania ATA (známe ako IDE a PATA), SATA, SCSI, SAS, FireWire, USB, SDIO a Fibre Channel.
Kapacita(anglická kapacita) – množstvo dát, ktoré môže disk uložiť. Kapacita moderných zariadení dosahuje 2000 GB (2 TB). Na rozdiel od systému predpôn prijatých v informatike, ktoré označujú násobok 1024, výrobcovia pri označovaní kapacity pevných diskov používajú hodnoty, ktoré sú násobkami 1000. Teda kapacita pevného disku označená ako „200 GB“ je 186,2 GiB.
Fyzická veľkosť(formátový faktor) (anglický rozmer). Takmer všetky moderné (2001-2010) disky pre osobné počítače a servery majú šírku 3,5 alebo 2,5 palca – veľkosť štandardných držiakov pre ne v stolných počítačoch a prenosných počítačoch. Rozšírili sa aj 1,8-palcový, 1,3-palcový, 1-palcový a 0,85-palcový formát. Výroba pohonov vo formáte 8 a 5,25 palca bola ukončená.
Čas náhodného prístupu(anglický čas náhodného prístupu) - čas, počas ktorého pevný disk zaručene vykoná operáciu čítania alebo zápisu na ktorúkoľvek časť magnetického disku. Rozsah tohto parametra je malý - od 2,5 do 16 ms. Serverové disky majú spravidla minimálny čas (napríklad Hitachi Ultrastar 15K147 - 3,7 ms), najväčšie zo súčasných sú disky pre prenosné zariadenia (Seagate Momentus 5400.3 - 12.5).
Rýchlosť vretena(anglická rýchlosť vretena) - počet otáčok vretena za minútu. Čas prístupu a priemerná rýchlosť prenosu dát do značnej miery závisia od tohto parametra. V súčasnosti sa pevné disky vyrábajú s týmito štandardnými rýchlosťami otáčania: 4200, 5400 a 7200 (notebooky), 5400, 7200 a 10 000 (osobné počítače), 10 000 a 15 000 ot./min (servery a vysokovýkonné pracovné stanice).
Spoľahlivosť(anglická spoľahlivosť) - je definovaná ako stredná doba medzi poruchami (MTBF). Taktiež veľká väčšina moderných diskov podporuje S.M.A.R.T.
Počet IOPS- pre moderné disky je to asi 50 ops / s s náhodným prístupom k jednotke a asi 100 ops / s so sekvenčným prístupom.
Spotreba energie je dôležitým faktorom pre mobilné zariadenia.
Úroveň hluku- hluk, ktorý vytvára mechanika pohonu počas jeho prevádzky. Udáva sa v decibeloch. Tiché disky sú zariadenia s hlučnosťou okolo 26 dB alebo menej. Hluk pozostáva z hluku otáčania vretena (vrátane aerodynamického hluku) a hluku z polohy.
Odolnosť proti nárazu(angl. G-shock rating) - odolnosť pohonu voči náhlym tlakovým rázom alebo rázom, meraná v jednotkách povoleného preťaženia v zapnutom a vypnutom stave.
Rýchlosť prenosu(Prenosová rýchlosť v angličtine) pre sekvenčný prístup:
vnútorná disková zóna: od 44,2 do 74,5 Mb / s;
Vonkajšia disková zóna: 60,0 až 111,4 MB/s.
Objem vyrovnávacej pamäte- Vyrovnávacia pamäť je medzipamäť navrhnutá na vyrovnávanie rozdielov v rýchlosti čítania/zápisu a prenose rozhrania. Na diskoch z roku 2009 sa zvyčajne pohybuje od 8 do 64 MB.
Sieťová karta, sieťová karta, sieťový adaptér, ethernetový adaptér, NIC (anglický ovládač sieťového rozhrania – periférne zariadenie, ktoré umožňuje počítaču komunikovať s inými sieťovými zariadeniami.
Modem (skratka tvorená slovami modulátor-demodulátor) je zariadenie používané v komunikačných systémoch a vykonávajúce funkciu modulácie a demodulácie. Modulátor moduluje nosný signál, to znamená, že mení jeho charakteristiky v súlade so zmenami vstupného informačného signálu, demodulátor vykonáva opačný proces. Špeciálnym prípadom modemu je široko používané periférne zariadenie počítača, ktoré mu umožňuje komunikovať s iným počítačom vybaveným modemom prostredníctvom telefónnej siete (telefónny modem) alebo káblovej siete (káblový modem).
Modem plní funkciu koncového zariadenia komunikačnej linky. V tomto prípade vytváranie údajov na prenos a spracovanie prijatých údajov vykonáva koncové zariadenie, v najjednoduchšom prípade osobný počítač.
Napájanie počítača - napájacia jednotka určená na napájanie komponentov počítača elektrickou energiou. Jeho úlohou je prevod sieťového napätia na stanovené hodnoty, ich stabilizácia a ochrana pred drobným rušením napájacieho napätia. Keďže je vybavený ventilátorom, podieľa sa na chladení systémovej jednotky.
Hlavným parametrom napájacieho zdroja počítača je maximálny výkon spotrebovaný zo siete. V súčasnosti existujú zdroje s výkonom deklarovaným výrobcom od 50 do 1600 wattov.
Počítačový zdroj pre dnešnú platformu PC poskytuje výstupné napätie ±5 ±12 +3,3V Voltov. Vo väčšine prípadov sa používa spínaný zdroj. Hoci drvivá väčšina čipov nepoužíva viac ako 5 voltov, zavedenie 12 voltového vedenia umožňuje použiť viac energie (spínaný zdroj bez 12 voltov nedokáže vyprodukovať viac ako 210 wattov), ​​ktorý je potrebný na napájanie pevných diskov. , optické mechaniky, ventilátory a v poslednom čase aj základné dosky, procesory, grafické adaptéry, zvukové karty.
Drive - elektromechanické zariadenie, ktoré umožňuje čítanie / zapisovanie informácií na digitálne médium vo forme disku. V tomto prípade môžu byť médiá vymeniteľné alebo zabudované do zariadenia. Vymeniteľné médiá sa často kvôli ochrane vkladajú do kazety, obálky, puzdra atď.
Existuje niekoľko typov pohonov:
Pevné disky (HDD);
Disketové mechaniky;
Mechaniky magnetooptických diskov;
Mechaniky pre ZIP diskety;
CD-ROM/R/RW mechaniky;
Jednotky DVD-ROM/R/RW, DVD-RAM.
Počítačový chladiaci systém - súbor nástrojov na odvod tepla (v podstate chladenie) v počítači.
Na stiahnutie sa používa najmä:
Radiátor (hliník alebo meď)
Zväzok "radiátor + ventilátor" - chladič
Kvapalinový chladiaci systém
Inštalácia freónu
Chladiace jednotky, kde sa ako chladivo používa tekutý dusík alebo tekuté hélium.
počítačová zbernica (z angl. computer bus, bidirectional universal switch - bidirectional universal switch) - v architektúre počítača podsystém, ktorý prenáša dáta medzi funkčnými blokmi počítača. Zvyčajne autobus riadi vodič. Na rozdiel od komunikácie bod-bod je možné k zbernici pripojiť viacero zariadení prostredníctvom jednej sady vodičov. Každá zbernica definuje vlastnú sadu konektorov (prepojení) pre fyzické pripojenie zariadení, kariet a káblov.
Prvé počítačové zbernice boli paralelné elektrické zbernice s viacerými pripojeniami, ale tento termín sa teraz používa pre akýkoľvek fyzický mechanizmus, ktorý poskytuje rovnakú logickú funkčnosť ako paralelné počítačové zbernice. Moderné počítačové zbernice používajú paralelné aj sériové pripojenia a môžu mať paralelné (multidrop) a reťazové (daisy chain) topológie. V prípade USB a niektorých ďalších zberníc možno použiť aj rozbočovače (huby).
ATA (angl. Advanced Technology Attachment - pripojenie pomocou pokročilej technológie) - paralelné rozhranie na pripojenie jednotiek (pevných diskov a optických jednotiek) k počítaču. Bol štandardom na platforme IBM PC v 90. rokoch; je v súčasnosti vytláčaný svojim nástupcom - SATA a svojim vzhľadom dostal názov PATA (Parallel ATA).
SATA (Angl. Serial ATA) - sériové rozhranie na výmenu údajov so zariadeniami na ukladanie informácií. SATA je evolúciou paralelného rozhrania ATA (IDE), ktoré bolo po príchode SATA premenované na PATA (Parallel ATA). SATA používa 7-kolíkový konektor namiesto 40-kolíkového konektora PATA. Kábel SATA má menšiu plochu, vďaka čomu sa znižuje odpor vzduchu prefukujúci komponenty počítača a zjednodušuje sa zapojenie vo vnútri systémovej jednotky.
SATA kábel je vďaka svojmu tvaru odolnejší voči viacerým zapojeniam. SATA napájací kábel je tiež navrhnutý s ohľadom na viaceré pripojenia. Napájací konektor SATA dodáva 3 napájacie napätia: +12 V, +5 V a +3,3 V; moderné zariadenia však dokážu fungovať aj bez +3,3 V, čo umožňuje použiť pasívny adaptér zo štandardného napájacieho konektora IDE na SATA. Množstvo zariadení SATA sa dodáva s dvoma napájacími konektormi: SATA a Molex.
Štandard SATA opustil tradičné pripojenie PATA dvoch zariadení na kábel; každé zariadenie sa spolieha na samostatný kábel, čo eliminuje problém nemožnosti súčasnej prevádzky zariadení umiestnených na rovnakom kábli (a z toho vyplývajúce oneskorenia), znižuje možné problémy s montážou (neexistuje problém konfliktných zariadení Slave / Master pre SATA), eliminuje možnosť chýb pri použití neukončených PATA slučiek.
Štandard SATA podporuje funkciu radenia príkazov (NCQ od SATA Revízie 2.x). Štandard SATA neposkytuje zariadenia s možnosťou výmeny za chodu (až do SATA revízie 3.x).

ZÁVER
Architektúra počítača je logická organizácia a štruktúra hardvérových a softvérových prostriedkov výpočtového systému. Architektúra zahŕňa požiadavky na funkčnosť a princípy organizácie hlavných komponentov počítača.
Vonkajšia architektúra moderného osobného počítača je pripojenie monitora, klávesnice, myši a reproduktorového systému k systémovej jednotke.
Vnútorná architektúra moderného osobného počítača je definovaná jeho dizajnom čipovej sady, sady čipov navrhnutých tak, aby spolupracovali pri vykonávaní súboru funkcií. počítače Čipová súprava v počítači funguje ako spojovací komponent, ktorý zabezpečuje spoločné fungovanie pamäťových subsystémov, CPU, vstup-výstup a iné. Výber typu čipovej sady závisí od procesora, s ktorým pracuje, a určuje typy externých zariadení (grafické karty, pevné disky atď.).
Dôležitým smerom vo vývoji výpočtových nástrojov piatej a nasledujúcich generácií je intelektualizácia počítačov, spojená s ich vybavením prvkami inteligencie, intelektualizáciou používateľského rozhrania atď. Práca v tomto smere ovplyvňuje predovšetkým softvér , bude vyžadovať aj vytvorenie počítačov určitej architektúry používaných v systémoch riadenia bázy znalostí, - počítače s bázou znalostí, ako aj iných podtried počítačov. V tomto prípade musí mať počítač schopnosť učiť sa, produkovať asociatívne spracovanie informácií a viesť intelektuálny dialóg pri riešení konkrétnych problémov.

BIBLIOGRAFIA

Baldin K.V., Utkin V.B. Informatika: Učebnica pre študentov. univerzity. - M.: PROJEKT, 2003.
Banka abstraktov. Copyright © 2005-2009.http://referat2000.bizforum.ru
Wikipedia, slobodná encyklopédia. http://ru.wikipedia.org/wiki/ Architecture_of a personal_computer.
informatika. Základný kurz. Pre univerzity 2. vydanie / Ed. S. V. Simonovič. SPb.: Piter, 2007. -640. roky: chor.
Leontiev V.P. Osobný počítač. Vreckový sprievodca. - M.: OLMA-PRESS, 2004.
Leontiev V.P. Najnovšia encyklopédia osobného počítača 2005. - M.: OLMA-PRESS Education, 2005. - 800. roky: chor.
Výrobné združenie ARAGOR, pohodlná banka abstraktov.http://www.aragor. su/info
Rudometov E., Rudometov V. Architektúra PC, komponenty, multimédiá. - Petrohrad, 2000.
atď.................

Architektúra osobného počítača (PC) zahŕňa štruktúru, ktorá odráža zloženie PC a softvéru.

Štruktúra PC je súbor jeho funkčných prvkov (od hlavných logických uzlov až po najjednoduchšie obvody) a prepojenia medzi nimi.

Architektúra definuje princípy fungovania, informačné väzby a prepojenie hlavných logických uzlov PC, medzi ktoré patrí procesor, pamäť s priamym prístupom, externé úložné zariadenia a periférne zariadenia.

Základným princípom konštrukcie všetkých moderných PC je softvérové ​​ovládanie.

Klasická von Neumannova architektúra

Americkí matematici John von Neumann, Herman Goldstein a Arthur Burks v roku 1946 $ v spoločnom článku načrtli nové princípy konštrukcie a prevádzky počítačov. Na základe týchto princípov bola vyrobená $1$-th a $2$-th generácia počítačov. V nasledujúcich generáciách došlo k určitým zmenám, ale princípy von Neumanna (ako ich nazývali) zostali.

Von Neumannove základné princípy:

1. Použitie binárneho číselného systému v PC, v ktorom je pre zariadenia oveľa jednoduchšie vykonávať aritmecko-logické operácie ako v desiatkovej sústave.
2. Ovládanie PC softvérom. Činnosť PC je riadená programom, ktorý pozostáva zo sady príkazov, ktoré sa vykonávajú postupne jeden po druhom. Vytvorenie stroja s uloženým programom v pamäti znamenalo začiatok programovania.
3. Dáta a programy sú uložené v pamäti PC. Príkazy a dáta sú zakódované rovnakým spôsobom v binárnom kóde.
4. Pamäťové bunky PC majú postupne očíslované adresy. Možnosť prístupu k ľubovoľnému pamäťovému miestu podľa jeho adresy umožnila použiť pri programovaní premenné.
5. Možnosť podmieneného skoku počas vykonávania programu. Príkazy v PC sa vykonávajú postupne, ale v prípade potreby môžete implementovať prechod na ľubovoľnú časť kódu.

Základným princípom bolo, že program už nebol trvalou súčasťou stroja, ale variabilnou, na rozdiel od hardvéru, ktorý zostáva nezmenený a veľmi jednoduchý.

Von Neumann tiež navrhol štruktúru PC (obr. 1).

Obrázok 1. Štruktúra PC

Zloženie von Neumannovho stroja zahŕňalo:

• pamäťové zariadenie (pamäť);
• aritmetická logická jednotka (ALU), ktorá vykonávala všetky aritmetické a logické operácie;
• riadiace zariadenie (CU), ktoré koordinuje činnosti všetkých uzlov stroja v súlade s programom;
• I/O zariadenia.

Programy a dáta boli do pamäte zadávané zo vstupného zariadenia cez ALU. Všetky príkazy programu boli zapísané do pamäťových buniek postupne a dáta na spracovanie boli zapísané do ľubovoľných buniek.

Príkaz pozostával zo špecifikácie operácie, ktorá sa má vykonať, a adries pamäťových buniek, v ktorých sú dáta uložené a na ktorých je potrebné vykonať potrebnú operáciu, ako aj adresy bunky, do ktorej sa má zapísať výsledok ( na uloženie do pamäte).

Z ALU sú výsledky odosielané do pamäte alebo výstupného zariadenia. V zásade sa tieto zariadenia líšia tým, že dáta sú uložené v pamäti vo forme vhodnej na spracovanie PC a na výstupných zariadeniach (monitor, tlačiareň atď.) vo forme vhodnej pre človeka.

Signály s príkazmi sú prijímané z CU do iných zariadení a z iných zariadení CU dostáva informáciu o výsledku ich vykonania.

CU obsahuje špeciálny register (bunku) - počítadlo programu, do ktorého sa zapisuje adresa prvej inštrukcie programu. CU načíta obsah príslušnej pamäťovej bunky z pamäte a umiestni ju do špeciálneho zariadenia - príkazového registra. CU určuje činnosť príkazu, „označuje“ v pamäti údaje, ktorých adresy sú uvedené v príkaze, a riadi vykonávanie príkazu. Operáciu vykonáva ALU alebo hardvér počítača.

Po vykonaní príkazu sa počítadlo programu zvýši o $1$ a ukazuje na nasledujúci príkaz programu. Ak je potrebné vykonať príkaz, ktorý nenasleduje v poradí za aktuálnym, špeciálny skokový príkaz obsahuje adresu bunky, na ktorú je potrebné preniesť riadenie.

Moderná architektúra PC

Architektúra moderných počítačov je založená na kmeňovom modulárnom princípe. PC sa skladá zo samostatných častí - modulov, ktoré sú relatívne nezávislými PC zariadeniami (napríklad procesor, RAM, radič, displej, tlačiareň, skener atď.).

Modulárny princíp umožňuje užívateľovi samostatne dokončiť potrebnú konfiguráciu PC a v prípade potreby ju aktualizovať. Modulárna organizácia systému je založená na hlavnom princípe výmeny informácií. Aby PC fungovalo ako jednotný mechanizmus, je potrebná výmena dát medzi rôznymi zariadeniami, za čo je zodpovedná systémová (hlavná) zbernica, ktorá sa vykonáva vo forme vytlačeného mostíka na základnej doske.

Hlavné vlastnosti architektúry PC sú redukované na princípy rozloženia hardvéru, ako aj na vybranú sadu hardvéru systému.

Táto architektúra sa vyznačuje svojou otvorenosťou – schopnosťou zahrnúť do PC prídavné zariadenia (systémové a periférne zariadenia), ako aj možnosťou jednoduchého zabudovania užívateľských programov na ľubovoľnej úrovni PC softvéru.

Poznámka 1

Taktiež zlepšenie architektúry PC je spojené s maximálnym zrýchlením výmeny informácií so systémovou pamäťou. Zo systémovej pamäte, v ktorej sú uložené dáta, PC číta všetky spustiteľné príkazy. CPU teda robí väčšinu hovorov do pamäte a zrýchlenie výmeny s pamäťou povedie k výraznému zrýchleniu celého systému ako celku.

Pretože Pri použití systémovej zbernice na výmenu procesora s pamäťou je potrebné brať do úvahy rýchlostné limity samotnej zbernice, potom nie je možné dosiahnuť výrazné zrýchlenie výmeny dát pomocou zbernice.

Na vyriešenie tohto problému bol navrhnutý nasledujúci prístup. Systémová pamäť namiesto systémovej chrbtice je napojená na špeciálnu vysokorýchlostnú zbernicu, ktorá je vzdialene umiestnená bližšie k procesoru a nevyžaduje zložité vyrovnávacie pamäte a veľké vzdialenosti. Pamäť sa v tomto prípade vymieňa maximálnou možnou rýchlosťou za procesor a systémová diaľnica ho nespomalí. Toto rozhodnutie sa stalo obzvlášť dôležitým so zvýšením rýchlosti procesora.

Tým sa štruktúra PC z jednozbernice, ktorá sa používala len v prvých počítačoch, stáva trojzbernicovou.

Obrázok 2. Trojzbernicová štruktúra PC

ALU a CU v moderných PC tvoria procesor. Procesor, ktorý pozostáva z jedného alebo viacerých veľkých integrovaných obvodov, sa nazýva mikroprocesor alebo mikroprocesorový balík.

Viacprocesorová architektúra PC

Prítomnosť niekoľkých procesorov v PC znamená, že mnoho dátových a príkazových tokov je možné organizovať paralelne, t.j. Súčasne je možné vykonať niekoľko častí tej istej úlohy.

Obrázok 3. Architektúra viacprocesorového PC

Viacstrojový výpočtový systém

V architektúre viacstrojového výpočtového systému má každý procesor svoju vlastnú RAM. Použitie viacstrojového výpočtového systému je efektívne pri riešení problémov, ktoré majú veľmi špeciálnu štruktúru, ktorá by mala pozostávať z takého počtu počítačov, koľko je systém rozdelený na voľne spojené čiastkové úlohy.

Viacprocesorové a viacstrojové výpočtové systémy majú oproti jednoprocesorovým z hľadiska rýchlosti výhodu.

Architektúra paralelného procesora

V tejto architektúre funguje niekoľko ALU pod kontrolou jednej riadiacej jednotky. To znamená, že veľké množstvo údajov dokáže spracovať jeden program, teda jeden príkazový tok. Vysoký výkon takejto architektúry možno dosiahnuť len pri úlohách, v ktorých sa rovnaké výpočtové operácie vykonávajú súčasne na rôznych súboroch údajov rovnakého typu.

Obrázok 4. Architektúra s paralelným procesorom

Moderné stroje často obsahujú prvky rôznych typov architektonických riešení. Existujú aj iné architektonické riešenia, ktoré sa líšia od tých, ktoré sú uvedené vyššie.

Author24.ru

Architektúra počítačového systému: klasifikácia a definícia

Moderné počítačové riešenia možno klasifikovať na základe ich priradenia ku konkrétnej architektúre. Ale čo by to mohlo byť? Aké sú hlavné prístupy k pochopeniu tohto pojmu?

Architektúra počítačových systémov ako súbor hardvérových komponentov

Čo je podstatou pojmu „architektúra počítačového systému“? Zodpovedajúci pojem možno v prvom rade chápať ako súbor elektronických komponentov, ktoré tvoria PC, ktoré interagujú v rámci určitého algoritmu pomocou rôznych typov rozhraní.

Hlavnými komponentmi, ktoré tvoria počítačový systém, sú:

• vstupné zariadenie;
• hlavný výpočtový čipset;
• Zariadenia na ukladanie údajov;
• komponenty na zobrazovanie informácií.

Na druhej strane, každý z označených komponentov môže obsahovať veľký počet jednotlivých zariadení. Napríklad hlavná výpočtová čipová sada môže obsahovať procesor, čipovú súpravu na základnej doske, modul grafického spracovania. V tomto prípade môže rovnaký procesor pozostávať z iných komponentov: napríklad z jadra, vyrovnávacej pamäte, registrov.

Na základe štruktúry konkrétnych hardvérových komponentov počítača sa v skutočnosti určí, aká architektúra počítačového systému je postavená. Pozrime sa na hlavné kritériá, podľa ktorých možno klasifikovať určité výpočtové riešenia.

Klasifikácia počítačových systémov

V súlade s prístupom bežným medzi odborníkmi môžu počítačové systémy svojou architektúrou zahŕňať:

• do sálových počítačov;
• do minipočítača;
• k osobným počítačom.

Je potrebné poznamenať, že túto klasifikáciu výpočtových riešení, podľa ktorej možno určiť architektúru počítačového systému, mnohí odborníci považujú za zastaranú. Najmä tie isté osobné počítače dnes možno rozdeliť do veľkého počtu odrôd, ktoré sú veľmi odlišné z hľadiska účelu a vlastností.

Ako sa teda počítačové systémy vyvíjajú, architektúru počítačov možno klasifikovať pomocou meniacich sa kritérií. Napriek tomu sa uvedená schéma považuje za tradičnú. Bude užitočné zvážiť to podrobnejšie. V súlade s ním prvý typ počítačov - tie, ktoré sa týkajú architektúry veľkých strojov.

Sálové počítače

Veľké počítače, čiže sálové počítače, sa najčastejšie využívajú v priemysle – ako centrá na spracovanie dát pre rôzne výrobné procesy. Je možné do nich osadiť výkonné, mimoriadne výkonné čipy.

Uvažovaná architektúra počítačového systému môže vykonávať až niekoľko desiatok miliárd výpočtov za sekundu. Veľké počítače sú neporovnateľne drahšie ako iné systémy. Ich údržba si spravidla vyžaduje účasť pomerne veľkého počtu ľudí s potrebnou kvalifikáciou. V mnohých prípadoch sa ich práca vykonáva v rámci oddelení organizovaných ako podnikové výpočtové centrum.

minipočítač

Architektúru výpočtových systémov a na nich založených počítačových sietí možno reprezentovať riešeniami klasifikovanými ako minipočítače. Vo všeobecnosti môže byť ich účel podobný ako v prípade sálových počítačov: použitie tohto typu počítačov v priemysle je celkom bežné. Ich použitie je však spravidla typické pre relatívne malé podniky, stredné podniky, vedecké organizácie.

Moderné minipočítače: príležitosti

V mnohých prípadoch sa tieto počítače využívajú práve na efektívne riadenie intranetov. Uvažované riešenia je teda možné použiť najmä ako vysokovýkonné servery. Sú tiež vybavené veľmi výkonnými procesormi, ako napríklad Xeon Phi od Intelu. Tento čip môže pracovať rýchlosťou viac ako 1 teraflop. Príslušný procesor je určený na výrobu na 22 nm procesnej technológii a má šírku pásma pamäte 240 GB/s5.

Osobné počítače

Ďalším typom počítačovej architektúry je PC. Je to asi najbežnejšie. Počítače nie sú také výkonné a výkonné ako sálové počítače a mikropočítače, no v mnohých prípadoch sú schopné riešiť priemyselné aj vedecké úlohy, nehovoriac o typických používateľských úlohách, akými sú spúšťanie aplikácií a hier.

Ďalšou pozoruhodnou vlastnosťou, ktorá charakterizuje osobné počítače, je to, že ich zdroje môžu byť združené. Výpočtový výkon dostatočne veľkého počtu PC je teda porovnateľný s výkonom počítačových architektúr vyššej triedy, no, samozrejme, je veľmi problematické dosiahnuť ich úrovne nominálne pomocou PC.

Napriek tomu sa architektúra počítačových systémov a sietí na báze osobných počítačov vyznačuje všestrannosťou z hľadiska implementácie v rôznych odvetviach, dostupnosťou a škálovateľnosťou.

Osobné počítače: klasifikácia

Ako sme uviedli vyššie, PC možno klasifikovať do veľkého počtu odrôd. Medzi nimi: stolné počítače, notebooky, tablety, PDA, smartfóny - kombinujú počítače a telefóny.

Stolné počítače majú spravidla najvýkonnejšie a najproduktívnejšie architektúry; najmenej výkonné sú smartfóny a tablety pre ich malé rozmery a nutnosť výrazne znížiť zdroje hardvérových komponentov. Ale mnohé z príslušných zariadení, najmä top modely, sú v princípe porovnateľné v rýchlosti s poprednými notebookmi a lacnými stolnými počítačmi.

Známa klasifikácia PC svedčí o ich všestrannosti: v rôznych variantoch dokážu riešiť typické užívateľské úlohy, priemyselné, vedecké, laboratórne. Softvér, architektúra počítačových systémov príslušného typu, sú v mnohých prípadoch prispôsobené na používanie bežným občanom, ktorý nemá špeciálne vzdelanie, ktoré môže vyžadovať osoba pracujúca so sálovým počítačom alebo minipočítačom.

Ako priradiť výpočtové riešenie k PC?

Hlavným kritériom pre klasifikáciu výpočtového riešenia ako PC je fakt jeho osobnej orientácie. To znamená, že príslušný typ počítača je určený predovšetkým na používanie jedným používateľom. Mnohé z infraštruktúrnych zdrojov, o ktorých hovorí, sú však nepopierateľne sociálneho charakteru: možno to vidieť na používaní internetu. Aj keď je výpočtové riešenie osobné, praktickú efektívnosť jeho používania možno zaznamenať iba vtedy, ak osoba získa prístup k zdrojom údajov generovaným inými ľuďmi.

Klasifikácia softvéru pre počítačové architektúry: sálové počítače a minipočítače

Spolu s klasifikáciou počítačov diskutovanou vyššie existujú aj kritériá na klasifikáciu programov, ktoré sú nainštalované na zodpovedajúcich typoch počítačových zariadení, do jednej alebo druhej kategórie. Čo sa týka sálových počítačov a tých, ktoré sú im blízke účelovo a v niektorých prípadoch aj výkonom minipočítačov, majú spravidla schopnosť používať niekoľko operačných systémov prispôsobených na riešenie špecifických produkčných problémov. Najmä tieto OS môžu byť prispôsobené na spustenie rôznych automatizačných nástrojov, virtualizácie, implementácie priemyselných štandardov, integrácie s rôznymi typmi aplikačného softvéru.

Klasifikácia softvéru: osobné počítače

Programy pre konvenčné počítače môžu byť prezentované v rôznych variantoch optimalizovaných na riešenie používateľských úloh, ako aj tých produkčných, ktoré nevyžadujú úroveň výkonu, ktorá je charakteristická pre sálové počítače a minipočítače. Existujú teda programy pre PC priemyselné, vedecké, laboratórne. Softvér, architektúra počítačových systémov príslušného typu závisí od konkrétneho odvetvia, v ktorom sa používajú, od predpokladanej úrovne používateľskej zručnosti: je zrejmé, že profesionálne riešenia priemyselného dizajnu nemusia byť navrhnuté pre človeka, ktorý má len základné znalosti v oblasti počítačových programov.

Programy pre PC v rôznych variantoch majú v mnohých prípadoch intuitívne rozhranie, rôznu referenčnú dokumentáciu. Sila sálových počítačov a minipočítačov sa môže plne využiť za predpokladu, že sa nielen dodržiavajú pokyny, ale tiež, že používateľ pravidelne mení štruktúru spúšťaných programov: to si môže vyžadovať ďalšie znalosti, napr. k používaniu jazykov.programovanie.

Úrovne architektúry softvéru PC

Pojem „architektúra počítačových systémov“ učebnice informatiky, v závislosti od názorov jej autora, možno interpretovať rôznymi spôsobmi. Ďalšou bežnou interpretáciou termínu je odkaz na softvérové ​​vrstvy. Zároveň nezáleží na tom, v ktorom konkrétnom počítačovom systéme sú príslušné softvérové ​​úrovne implementované.

V súlade s týmto prístupom by sa architektúra počítača mala chápať ako súbor rôznych typov údajov, operácií, charakteristík softvéru používaného na udržanie funkčnosti hardvérových komponentov počítača, ako aj vytváranie podmienok, za ktorých používateľ získa možnosť využívať tieto zdroje v praxi.

Architektúra softvérových vrstiev

Odborníci rozlišujú tieto hlavné architektúry počítačových systémov v kontexte uvažovaného prístupu k pochopeniu zodpovedajúceho pojmu:

• digitálna logická architektúra výpočtového riešenia - v skutočnosti hardvér PC vo forme rôznych modulov, buniek, registrov - umiestnených napríklad v štruktúre procesora;
• mikroarchitektúra na úrovni interpretácie rôznych mikroprogramov;
• architektúra prekladu špeciálnych príkazov - na úrovni assemblera;
• architektúru na interpretáciu zodpovedajúcich príkazov a ich implementáciu do programového kódu zrozumiteľného pre operačný systém;
• architektúra kompilácie, ktorá vám umožňuje vykonávať zmeny v programových kódoch určitých typov softvéru;
• architektúra jazykov na vysokej úrovni, ktorá vám umožňuje prispôsobiť programové kódy na riešenie špecifických problémov používateľov.

Význam klasifikácie softvérovej architektúry

Samozrejme, táto klasifikácia môže byť v kontexte posudzovania tohto pojmu ako zodpovedajúceho softvérovým úrovniam veľmi podmienená. Počítačová architektúra a dizajn počítačových systémov, v závislosti od ich vyrobiteľnosti a účelu, môžu vyžadovať rôzne prístupy vývojárov pri klasifikácii softvérových úrovní, ako aj v skutočnosti k pochopeniu podstaty daného pojmu.

Napriek tomu, že tieto reprezentácie sú teoretické, ich adekvátne pochopenie je veľmi dôležité, pretože prispieva k rozvoju efektívnejších koncepčných prístupov k budovaniu určitých typov výpočtovej infraštruktúry, umožňuje vývojárom optimalizovať ich riešenia pre potreby používateľov, ktorí riešia špecifické problémy.

Zhrnutie

Takže sme definovali podstatu pojmu „architektúra počítačového systému“, ako ho možno považovať v závislosti od konkrétneho kontextu. V súlade s jednou z tradičných definícií možno vhodnou architektúrou chápať hardvérovú štruktúru PC, ktorá určuje úroveň jeho výkonu, špecializáciu a požiadavky na užívateľskú kvalifikáciu. Tento prístup zahŕňa klasifikáciu moderných počítačových architektúr do 3 hlavných kategórií - sálové počítače, minipočítače a počítače (ktoré môžu byť tiež reprezentované rôznymi typmi výpočtových riešení).

Každý typ týchto architektúr je spravidla navrhnutý tak, aby riešil určité problémy. V priemysle sa najčastejšie používajú sálové počítače a minipočítače. Pomocou PC je možné riešiť aj široké spektrum výrobných úloh, realizovať inžiniersky vývoj - tomu je prispôsobená aj zodpovedajúca architektúra počítačových systémov. Laboratórne práce, vedecké experimenty s takýmto zariadením sa stávajú prehľadnejšími a efektívnejšími.

Iný výklad predmetného termínu zahŕňa jeho koreláciu so špecifickými úrovňami softvéru. Architektúra počítačových systémov je v tomto zmysle pracovným programom, ktorý zabezpečuje fungovanie PC, ako aj vytvára podmienky na využitie jeho výpočtového výkonu v praxi za účelom riešenia určitých užívateľských problémov.

fb.ru

Čo je architektúra PC

Architektúra moderného PC je logická organizácia, štruktúra a zdroje, teda mechanizmy výpočtového systému. Ten môže byť pridelený na určitý časový interval pre proces spracovania informácií.

Pravidlá pre zostavenie osobného počítača

Základom moderného počítača sú princípy architektúry PC formulované Johnom Neumannom:

1. Ovládanie softvéru. Pozostáva zo skupiny inštrukcií, ktoré procesor vykonáva automaticky (jeden po druhom v určitom poradí).

2. Homogenita pamäti. Programy a ďalšie údaje sú uložené v jednej časti pamäte. Rovnaké akcie sa vykonávajú s údajmi aj príkazmi.

3. Zacielenie. Hlavná pamäť pozostáva z očíslovaných sektorov (buniek).

Zostavenie osobného počítača

Klasická architektúra PC je založená na vyššie uvedených princípoch. Určuje pracovné podmienky, informačné prepojenia, prepojenie hlavných logických uzlov osobného počítača. Patria sem externá a hlavná pamäť, centrálna procesorová jednotka a periférne zariadenia.

Osobný počítač je konštrukčne vyrobený vo forme hlavnej systémovej jednotky. Periférne zariadenia sa k nemu pripájajú cez špecializované konektory. Architektúra PC obsahuje tieto hlavné komponenty: základná doska, napájací zdroj, pevné magnetické a optické mechaniky, rozhrania pre prídavné a externé zariadenia. Na základnej doske (systémovej) doske sú zasa umiestnené mikroprocesor, generátor hodinových impulzov, matematický koprocesor a pamäťové čipy. Rovnako ako časovač, ovládače pre periférne zariadenia, video a zvuková karta.

Architektúra PC je založená na princípe modulárnej chrbtice. Toto pravidlo umožňuje používateľovi nezávisle dokončiť požadovanú konfiguráciu osobného počítača a tiež (ak je to potrebné) aktualizovať ho. Pohodlie modulárnej organizácie systému spočíva v hlavnom princípe výmeny dát. Ovládače všetkých zariadení interagujú s pamäťou RAM a mikroprocesorom prostredníctvom hlavnej linky na prenos informácií, ktorá sa nazýva „systémová zbernica“. Vyrába sa vo forme tlačeného mostíka na základnej doske. Systémová zbernica je hlavným rozhraním počítača a okolo nej je postavená celá architektúra PC. Práve tento prvok zabezpečuje komunikáciu a spárovanie všetkých zariadení medzi sebou. Systémová zbernica vytvára tri smery prenosu údajov:

Medzi hlavnou pamäťou a mikroprocesorom;

Medzi vstupnými a výstupnými portami externých zariadení a procesorom;

Medzi portami a hlavnou pamäťou.

Externé zariadenia osobného počítača zabezpečujú jeho spojenie s prostredím: riadiacimi objektmi, používateľmi a inými počítačmi.

Hlavné funkčné vlastnosti PC:

1. Rýchlosť, výkon, frekvencia hodín.

2. Šírka kódových zberníc rozhraní a mikroprocesora.

3. Typy lokálnych a systémových ovládačov.

4. Veľkosť pamäte RAM.

5. Kapacita pevného disku.

6. Dostupnosť, veľkosť a typy vyrovnávacej pamäte.

7. Typ grafického adaptéra.

8. Druh multimediálneho zvuku.

9. Softvér.

10. Hardvérová kompatibilita s inými osobnými počítačmi.

11. Schopnosť prevádzkovať stroj v počítačovej sieti, ako aj v režime multitaskingu.

Výpočtové systémy a ich klasifikácia

Prednáška č.2

1. Výpočtové systémy a ich klasifikácia. jeden

2. Architektúra osobného počítača. 6

3. Druhy a účel počítačových sietí. štrnásť

4. Architektúra počítačovej siete. 20

5. Spôsoby vzájomného prepojenia sieťových zariadení. 23

6. Klasifikácia počítačových sietí. 24

7. Hierarchické siete. 26

V dnešnej informačnej spoločnosti nie je počítač luxusom, ale prostriedkom na riešenie určitých problémov. A keďže úlohy majú rôznu zložitosť a môžu sa týkať rôznych oblastí činnosti, počítače by mali byť odlišné. To však neznamená, že na riešenie každej úlohy si musíme kúpiť nový počítač, ale musíme jasne pochopiť pomer úrovne úlohy a výkonu počítača.

Počítač je nejednoznačný pojem, najčastejšie používaný ako označenie programom riadeného zariadenia na elektronické spracovanie informácií. Aj keď dnes, keď hovoríme o spracovaní, ukladaní a prijímaní informácií, je správnejšie používať výraz počítačový systém (CS).

Na posúdenie schopností výpočtových systémov sa zvyčajne delia do skupín podľa určitých charakteristík, t.j. klasifikovať. Existuje pomerne veľa klasifikačných systémov. Pozrieme sa len na niektoré z nich, pričom sa zameriame na tie, ktoré sa v dostupnej odbornej literatúre a médiách spomínajú najčastejšie.

Podľa štádií tvorby a základňa použitých prvkov počítača sú podmienene rozdelené do generácií:

Prvá generácia, 50. roky; Počítač na elektronických vákuových trubiciach.

Druhá generácia, 60. roky; Počítače na diskrétnych polovodičových zariadeniach (tranzistoroch).

Tretia generácia, 70. roky; Počítače na báze polovodičových integrovaných obvodov s nízkym a stredným stupňom integrácie (stovky - tisíce tranzistorov v jednom balení).

· Štvrtá generácia, 80. roky; Počítače na veľkých a ultraveľkých integrovaných obvodoch - mikroprocesory (desaťtisíce - milióny tranzistorov v jednom.

· Piata generácia, 90. roky; Počítače s mnohými desiatkami paralelne pracujúcich mikroprocesorov, ktoré umožňujú budovať efektívne systémy spracovania znalostí; Počítače na ultrakomplexných mikroprocesoroch s paralelnou vektorovou štruktúrou, ktoré súčasne vykonávajú desiatky sekvenčných programových inštrukcií;

Šiesta a nasledujúce generácie; optoelektronické počítače s hromadným paralelizmom a neutrónovou štruktúrou - s distribuovanou sieťou veľkého počtu (desiatok tisíc) jednoduchých mikroprocesorov simulujúcich architektúru neutrónových biologických systémov.

Každá ďalšia generácia počítačov má v porovnaní s predchádzajúcimi výrazne lepšie vlastnosti. Zvyšuje sa výkon počítačov a kapacita všetkých úložných zariadení, pričom sa zmenšujú rozmery.

Podľa dohody:

Univerzálne sú určené na riešenie širokej triedy problémov (od matematických výpočtov až po multimediálne spracovanie), t.j. takéto lietadlá musia slúžiť softvérovým aplikáciám navrhnutým pre veľmi odlišné a široko oddelené oblasti vedeckého výskumu.

Problémovo orientované počítače slúžia na riešenie užšieho okruhu problémov spojených spravidla so správou technologických objektov; registrácia, zhromažďovanie a spracovanie relatívne malého množstva údajov; vykonávanie výpočtov pomocou relatívne jednoduchých algoritmov; majú obmedzené hardvérové ​​a softvérové ​​zdroje v porovnaní so sálovými počítačmi.

Problémovo orientované počítače zahŕňajú najmä všetky druhy riadiacich výpočtových systémov.

Špecializované sú zamerané na riešenie úzkej triedy problémov. Úzka orientácia týchto lietadiel umožňuje jednoznačne ozvláštniť ich konštrukciu, výrazne znížiť ich zložitosť a cenu pri zachovaní vysokého výkonu a spoľahlivosti ich prevádzky.

Klasifikácia počítačov podľa takých ukazovateľov, ako sú rozmery a výkon, môže byť znázornená nasledovne.

Podľa veľkosti:

super-veľký (superpočítač)

veľký

ultra malý (mikropočítač)

Funkčnosť počítača určuje najdôležitejšie technické a prevádzkové vlastnosti:

rýchlosť meraná priemerným počtom operácií vykonaných strojom za jednotku času;

Bitová hĺbka a formy reprezentácie čísel, s ktorými počítač pracuje;

nomenklatúra, kapacita a rýchlosť všetkých pamäťových zariadení;

· nomenklatúra a technické a ekonomické charakteristiky externých zariadení na uchovávanie, výmenu a vstup-výstup informácií;

Typy a kapacita komunikačných zariadení a vzájomné prepojenie počítačových uzlov (in-machine interface);

Schopnosť počítača súčasne pracovať s viacerými používateľmi a vykonávať niekoľko programov súčasne (multiprogramovanie);

typy a technické a prevádzkové charakteristiky operačných systémov používaných v stroji;

Dostupnosť a funkčnosť softvéru;

schopnosť spúšťať programy napísané pre iné typy počítačov (softvérová kompatibilita s inými typmi počítačov);

systém a štruktúra strojových inštrukcií;

schopnosť pripojiť sa ku komunikačným kanálom a počítačovej sieti;

prevádzková spoľahlivosť počítačov;

· koeficient užitočného využitia počítačov v čase, určený pomerom času užitočnej práce a času prevencie.

Komu superpočítač zahŕňajú výkonné viacprocesorové počítače s rýchlosťou stoviek miliónov – desiatok miliárd operácií za sekundu. Superpočítače sa používajú na riešenie zložitých a veľkých vedeckých problémov (meteorológia, hydrodynamika atď.), v manažmente, spravodajstve, ako centralizované úložisko informácií atď.

Sálové počítače v zahraničí sa najčastejšie nazývajú sálové počítače (Mainframe). Dodnes zostávajú najvýkonnejšími univerzálnymi výpočtovými systémami (nepočítajúc superpočítače), ktoré poskytujú nepretržitú nepretržitú prevádzku.

Server - výkonný počítač v počítačových sieťach, ktorý poskytuje služby počítačom k nemu pripojeným a prístup do iných sietí. Serverom sa môže stať každý počítač, ak naň nainštalujete príslušný sieťový softvér.

Malé počítače(mini počítače) - spoľahlivé, lacné a ľahko použiteľné počítače s mierne nižšími schopnosťami ako sálové počítače.

Mikropočítače- Ide o počítače, v ktorých je centrálna procesorová jednotka vyrobená vo forme mikroprocesora. Pokročilé modely mikropočítačov majú niekoľko mikroprocesorov. Výkon počítača je určený nielen vlastnosťami použitého mikroprocesora, ale aj kapacitou RAM, typmi periférnych zariadení, kvalitou konštrukčných riešení atď.

Mikropočítače sú nástroje na riešenie rôznych zložitých problémov. Ich mikroprocesory každým rokom zvyšujú výkon a periférne zariadenia zvyšujú efektivitu.

Osobné počítače(PC) sú univerzálne mikropočítače určené pre jedného používateľa a ovládané jednou osobou.

Trieda osobných počítačov zahŕňa rôzne stroje – od lacných domácich PC a herných konzol pripojených k televízoru, až po ultrakomplexné stroje s výkonným procesorom, desiatkami gigabajtov pamäte, farebnou grafikou s vysokým rozlíšením, multimediálnymi a ďalšími doplnkovými zariadení.

Požiadavky na osobný počítač:

náklady od niekoľkých stoviek do 5-10 tisíc dolárov;

Dostupnosť externých pamäťových zariadení na magnetických a optických médiách;

Množstvo pamäte RAM nie je menšie ako 4 MB;

prítomnosť operačného systému;

schopnosť pracovať s programami v jazykoch vysokej úrovne;

Orientácia na užívateľa - neprofesionálna (v jednoduchých modeloch).

Prenosné počítače sa teraz stala veľmi módnym zariadením. Teraz si ho vyberajú nielen obchodní lídri, manažéri, vedci, novinári, ktorí musia pracovať mimo kancelárie – doma, na prezentáciách či služobných cestách, ale aj študenti, ako aj tí, ktorí chcú doma ušetriť miesto.

Hlavné typy prenosných počítačov:

Laptop(Angličtina) notebook – poznámkový blok, poznámkový blok PC). Jedna z najobľúbenejších odrôd. Hlavný konkurent stolných počítačov z hľadiska dopytu. Vie o tom takmer každý. V mnohých ohľadoch nie je horší ako bežný počítač z hľadiska výkonu a ešte viac v oblasti mobility. Vznikol len ako mobilný. Aby ste si ho mohli vziať so sebou, prejsť sa v parku, sadnúť si na lavičku a pracovať pod holým nebom. A môžete s ním vyraziť aj do zahraničia, pretože sa zmestí do malej tašky.

Notebook sa ovláda klávesnicou a touchpadom, ktorý funguje ako bežná stolná myš. Obe zariadenia sú vstavané, rovnako ako obrazovka notebooku. Puzdro je ako kniha, ktorej obsah je možné prečítať iba otvorením. V otvorenej polohe ho držia pánty, umiestnené najčastejšie na bokoch. V zatvorenom stave ide o plastovú knihu, zvyčajne vážiacu tri kilogramy a viac. Niekedy existujú kovové vzorky.

netbook(Angličtina) netbook). Zmenšená kópia obyčajného notebooku, ktorá umožnila špekulantom – výrobcom výrazne dumpingové ceny na trhu notebookov. Na rozdiel od svojich starších bratov a sestier sú oveľa lacnejší, no musia sa uspokojiť aj s výrazne menšími rozmermi, výkonom, klávesnicou, touchpadom, obrazovkou a všetkým ostatným, čo sa dá na notebooku vidieť.

Tablet PC(tablet pc, tablet PC) – najmenšie moderné osobné počítače. Zmestí sa do dlane. Vybavený dotykovou obrazovkou a umožňuje vám pracovať s dotykovým perom alebo prstami, a to s použitím klávesnice a myši aj bez nich.

Rozlišujú sa teda tieto klasifikácie počítačového vybavenia:

podľa štádií vývoja (podľa generácií);

v architektúre;

z hľadiska výkonu

podľa prevádzkových podmienok;

Podľa počtu procesorov

· podľa spotrebiteľských vlastností a pod.

V modernej výpočtovej technike však neexistujú jasné hranice. Ako sa zlepšujú štruktúry a výrobné technológie, objavujú sa nové triedy počítačov, výrazne sa menia hranice existujúcich tried.

Počítač je univerzálny technický systém na zhromažďovanie, spracovanie a prenos informácií. Pri zvažovaní počítačových zariadení je zvykom rozlišovať medzi ich architektúrou a štruktúrou.

V rokoch 1946-1948 na Princetonskej univerzite (USA) tím výskumníkov pod vedením John von Neumann vyvinul počítačový projekt, ktorý nebol nikdy realizovaný, ale myšlienky tohto sa používajú dodnes. Tento projekt sa nazýval von Neumannov stroj alebo stroj Princeton. Princípy výpočtového stroja formulované von Neumannom sú nasledovné:

1. Princíp riadenia programu(program pozostáva zo sady inštrukcií, ktoré procesor automaticky vykonáva jednu po druhej v určitom poradí).

2. Princíp homogenity pamäte(programy a údaje sú uložené v rovnakej pamäti; s príkazmi môžete vykonávať rovnaké akcie ako s údajmi).

3. Princíp cielenia(hlavná pamäť štrukturálne pozostáva z očíslovaných buniek).

Architektúra moderných osobných počítačov je založená na kmeňovo-modulárnom princípe. Modulárny princíp umožňuje spotrebiteľovi dokončiť konfiguráciu počítača, ktorý potrebuje, a aktualizovať ho.

Modulárna organizácia systému je založená na hlavnom (zbernicovom) princípe výmeny informácií. Chrbtica (systémová zbernica) je súbor elektronických liniek spájajúcich centrálny procesor, systémovú pamäť a periférne zariadenia.

Ryža. 1.5. Počítačová architektúra kmeňového modulárneho princípu

Súpravu vodičov obsiahnutých v systémovej zbernici je možné rozdeliť do samostatných skupín: adresová zbernica, dátová zbernica a riadiaca zbernica.

Dátová zbernica. Táto zbernica prenáša dáta medzi rôznymi zariadeniami. Bitovosť dátovej zbernice je určená bitovosťou procesora, t.j. počet bitov, ktoré procesor spracuje za jeden hodinový cyklus.

Adresný autobus. Každá bunka RAM má svoju vlastnú adresu. Adresa sa prenáša cez adresovú zbernicu. Šírka adresovej zbernice určuje adresný priestor procesora, t.j. počet buniek RAM, ktoré môžu mať jedinečné adresy.

Riadiaca zbernica. Riadiaca zbernica prenáša signály, ktoré určujú charakter výmeny informácií na diaľnici. Riadiace signály určujú, akú operáciu – čítanie alebo zápis informácií z pamäte – je potrebné vykonať, synchronizujú výmenu informácií medzi zariadeniami atď.

Na zbernicu sú pripojené všetky zariadenia (moduly) počítača. Priamo na zbernicu je však možné pripojiť iba procesor a RAM, ostatné zariadenia sa pripájajú pomocou špeciálnych zodpovedajúcich zariadení - ovládačov (ovládač klávesnice, ovládač videopamäte, atď.)

Zvážte zloženie a účel hlavných blokov počítača. V súčasnosti sa v základnej konfigurácii zvažujú štyri zariadenia:

· systémová jednotka;

Monitor

klávesnica;

Systémová jednotka. Všetky hlavné komponenty stolného počítača sú umiestnené vo vnútri systémovej jednotky. Zariadenia, ktoré sú vo vnútri systémovej jednotky, sa nazývajú interné a zariadenia, ktoré sú k nej pripojené zvonku, sa nazývajú externé. Externé prídavné zariadenia určené na vstup, výstup a dlhodobé ukladanie dát sa nazývajú aj periférne.

Architektúra PC určuje princíp fungovania, informačné prepojenia a prepojenie hlavných logických uzlov počítača:

centrálny mikroprocesor;

hlavná pamäť

Externá pamäť

periférne zariadenia.

Mikroprocesor (MP). Toto je centrálna jednotka PC, určená na riadenie prevádzky všetkých jednotiek stroja a na vykonávanie aritmetických a logických operácií s informáciami.

Účel procesora:

1. riadiť chod počítača podľa daného programu;

2. vykonávať operácie spracovania informácií.

Mikroprocesor je vyrobený vo forme ultra veľkého integrovaného obvodu. Pojem "veľký" sa nevzťahuje na veľkosť, ale na počet elektronických komponentov umiestnených na malom kremíkovom plátku. Ich počet dosahuje niekoľko miliónov. Čím viac komponentov mikroprocesor obsahuje, tým vyšší je výkon počítača. Najmenší prvok mikroprocesora je 100-krát menší ako priemer ľudského vlasu. Mikroprocesor sa vkladá pomocou pinov do špeciálnej pätice na systémovej doske, ktorá má tvar štvorca s niekoľkými radmi otvorov po obvode.

Schopnosti počítača ako univerzálneho vykonávateľa pre prácu s informáciami určuje príkazový systém procesora. Tento systém inštrukcií je jazyk strojových inštrukcií (MIL). Príkazy NML sa používajú na zostavovanie počítačových riadiacich programov. Jediný príkaz definuje jednu operáciu (akciu) počítača. V NML sú príkazy, ktorými sa vykonávajú aritmetické a logické operácie, operácie na riadenie postupnosti vykonávania príkazov, operácie na prenos dát z jedného pamäťového zariadenia na druhé atď.

AT Zloženie mikroprocesora zahŕňa:

Riadiace zariadenie (CU) - generuje a dodáva určité riadiace signály (riadiace impulzy) do všetkých blokov stroja v správnom čase, vzhľadom na špecifiká vykonávanej operácie a výsledky predchádzajúcich operácií; vytvára adresy pamäťových buniek používaných pri vykonávanej operácii a prenáša tieto adresy do zodpovedajúcich počítačových jednotiek; riadiace zariadenie prijíma sekvenciu referenčných impulzov z generátora hodinových impulzov;

aritmetická logická jednotka (ALU) - určená na vykonávanie všetkých aritmetických a logických operácií s číselnými a symbolickými informáciami (v niektorých modeloch PC je k ALU pripojený ďalší matematický koprocesor na urýchlenie vykonávania operácií);

Mikroprocesorová pamäť (MPM) - slúži na krátkodobý charakter zaznamenávania a vydávania informácií priamo využívaných pri výpočtoch v ďalších cykloch stroja, pretože hlavná pamäť (OP) nie vždy zabezpečuje rýchlosť zápisu, vyhľadávania a čítania informácií. nevyhnutné pre efektívnu prevádzku vysokorýchlostného mikroprocesora. Registre - vysokorýchlostné pamäťové bunky rôznych dĺžok (na rozdiel od OP buniek, ktoré majú štandardnú dĺžku 1 bajt a nižšiu rýchlosť);

systém rozhrania mikroprocesora – implementuje párovanie a komunikáciu s inými PC zariadeniami; obsahuje interné MP rozhranie, vyrovnávacie pamäťové registre a riadiace obvody pre vstupno-výstupné porty (IOP) a systémovú zbernicu. Rozhranie (interface) - súbor prostriedkov rozhrania a komunikácie počítačových zariadení, ktoré zabezpečujú ich efektívnu interakciu. I/O - Input/Output port - zariadenie rozhrania, ktoré umožňuje pripojiť k mikroprocesoru ďalšie PC zariadenie.

Najdôležitejšou vlastnosťou procesora je frekvencia hodín- počet operácií, ktoré vykoná za 1 sekundu (Hz). Procesor 8086, vyrobený spoločnosťou Intel pre osobné počítače IBM, nedokázal vykonať viac ako 10 miliónov operácií za sekundu, t.j. jeho frekvencia bola 10 MHz. Taktovacia frekvencia procesora 80386 bola už 33 MHz a procesor Pentium vykoná v priemere 100 miliónov operácií za sekundu.

okrem toho každý konkrétny procesor môže pracovať s nie viac ako určitým množstvom pamäte RAM. Pri procesore 8086 bola táto suma iba 1 MB, pri procesore 80286 narástla na 16 MB a pri Pentiu je to 1 GB. Mimochodom, v počítači je spravidla oveľa menšie množstvo pamäte RAM, ako je maximum možné pre jeho procesor.

Procesor a hlavná pamäť sú na veľkej doske tzv materská. Na pripojenie rôznych prídavných zariadení (mechaniky, manipulátory typu myši, tlačiarne atď.) sa používajú špeciálne dosky - ovládače. Zapájajú sa do zásuviek. (sloty) na základnej doske a smerom k ich koncu (prístav), mimo počítača je pripojené voliteľné zariadenie.

Príklady charakteristík mikroprocesorov:

1. MP Intel-80386: adresný priestor - 232 bajtov = 4 GB, bitová hĺbka 32, hodinová frekvencia - od 25 do 40 MHz

2. MP Pentium: adresný priestor - 232 bajtov = 4 GB, kapacita - 64 TB, frekvencia hodín - od 60 do 100 MHz.

Pamäť počítača. Pamäť PC sa delí na internú a externú.

Vnútorná pamäť počítača obsahuje pamäť s náhodným prístupom (RAM) a pamäť iba na čítanie (ROM).

RAM je rýchla, polovodičová, volatilná pamäť. RAM ukladá aktuálne spustený program a dáta, s ktorými priamo pracuje. To znamená, že keď spustíte počítačový program, ktorý je na disku, skopíruje sa do pamäte RAM, po čom procesor začne vykonávať pokyny uvedené v tomto programe. Časť pamäte RAM, nazývaná „video pamäť“, obsahuje údaje zodpovedajúce aktuálnemu obrazu na obrazovke. Po vypnutí napájania sa obsah pamäte RAM vymaže. Rýchlosť (rýchlosť) počítača priamo závisí od veľkosti jeho pamäte RAM, ktorá v moderných počítačoch môže dosiahnuť až 4 GB. V prvých modeloch počítačov nebola RAM väčšia ako 1 MB. Moderné aplikačné programy často vyžadujú na spustenie aspoň 4 MB RAM; inak jednoducho nepobežia.

RAM je pamäť používaná na čítanie aj zápis informácií. Po vypnutí napájania informácie v pamäti RAM zmiznú (volatilita).

ROM je rýchla, energeticky nezávislá pamäť. ROM je pamäť určená len na čítanie. Informácie sa do nej zadávajú jednorazovo (zvyčajne vo výrobe) a ukladajú sa natrvalo (pri zapnutí a vypnutí počítača). ROM ukladá informácie, ktorých prítomnosť je v počítači neustále potrebná.

ROM obsahuje:

testovacie programy, ktoré kontrolujú správnu činnosť jeho blokov pri každom zapnutí počítača;

· programy na správu hlavných periférnych zariadení - mechanika, monitor, klávesnica;

informácie o umiestnení operačného systému na disku.

Hlavná pamäť pozostáva z registrov. Register je zariadenie na dočasné uchovávanie informácií v digitalizovanej (binárnej) forme. Úložným prvkom v registri je spúšťač - zariadenie, ktoré môže byť v jednom z dvoch stavov, z ktorých jeden zodpovedá uloženiu binárnej nuly, druhý uloženiu binárnej jedničky. Spúšťač je malý batériový kondenzátor, ktorý je možné niekoľkokrát dobiť. Ak je takýto kondenzátor nabitý, zdá sa, že si pamätá hodnotu "1", ak nie je žiadny náboj, hodnotu "O". Register obsahuje niekoľko vzájomne súvisiacich klopných obvodov. Počet klopných obvodov v registri sa nazýva bitová hĺbka počítača. Výkon počítača priamo súvisí s bitovou hĺbkou, ktorá sa môže rovnať 8, 16, 32 a 64.

Základná doska. Najväčšou elektronickou doskou v počítači je systémová doska alebo základná doska. Nachádza sa v ňom mikroprocesor, RAM, zbernica (alebo pneumatiky), BIOS. Okrem toho existujú elektronické obvody (ovládače), ktoré ovládajú niektoré počítačové zariadenia. Takže ovládač klávesnice je vždy na základnej doske. Často sa vyskytujú aj radiče pre iné zariadenia (pevné disky, disketové mechaniky atď.).

Ovládače. Elektronické obvody, ktoré riadia rôzne počítačové zariadenia, sa nazývajú ovládače. Všetky počítače majú ovládače na ovládanie klávesnice, monitora, disketových jednotiek, pevného disku atď. Vo väčšine počítačov sú niektoré ovládače umiestnené na samostatných elektronických doskách - doskách ovládačov. Tieto dosky sa vkladajú do špeciálnych konektorov (slotov) na základnej doske. Po zasunutí do konektora základnej dosky je ovládač pripojený na zbernicu - chrbticu.

Zdroj energie. Jedná sa o blok obsahujúci autonómne a sieťové napájacie systémy pre PC.

externá pamäť. Vzťahuje sa na externé zariadenia počítača a používa sa na dlhodobé ukladanie akýchkoľvek informácií, ktoré môžu byť niekedy potrebné na riešenie problémov. Najmä všetok počítačový softvér je uložený v externej pamäti. Externá pamäť obsahuje rôzne typy úložných zariadení, ale najbežnejšie, dostupné takmer na každom počítači, sú pevné disky (HDD), optické mechaniky (CD-ROM, CD-R, CR-W, DVD) atď.