Архитектура ПК Архитектура описание устройства и принципов

Архитектура ПК

Архитектура описание устройства и принципов работы компьютера, достаточное для пользователя и программиста.

Джон фон Нейман Схема устройства компьютера впервые была предложена в 1946 году американским ученым Джоном фон Нейманом. Дж. фон Нейман сформулировал основные принципы работы ЭВМ, которые во многом сохранились и в современных компьютерах.

Принципы построения ЭВМ Дж. фон Неймана • Принцип минимальной конфигурации • Наличие хранимой в памяти программы • Принцип адресуемости и дискретности памяти • Принцип программного управления • Принцип двоичного кодирования

Принцип минимальной конфигурации Для работы компьютера необходимы основные устройства: Устройства ü устройство управления (УУ) ввода Внешняя Внутренняя память ü арифметиико-логическое устройство (АЛУ) память Устройства ü запоминающее устройство для хранения программ и данных вывода (ЗУ) ü устройства ввода-вывода (УВВ) Процессор

Принцип адресуемости памяти • Память имеет дискретную структуру (состоит из отдельных ячеек) • Каждая ячейка имеет уникальный адрес (адресом ячейки является её порядковый номер) • Вся информация заносится в память и извлекается из памяти по адресам.

Принцип программного управления • Работа компьютера управляется программой, которая во время своего выполнения должна находиться во внутренней памяти.

Принцип двоичного кодирования Вся информация (программы и данные) хранится в памяти компьютера в двоичном коде.

Магистрально-модульный принцип построения ПК Модульность позволяет потребителю самому комплектовать нужную ему конфигурацию компьютера и производить при необходимости ее модернизацию.

СТРУКТУРА ПЕРСОНАЛЬНОГО КОМПЬЮТЕРА Каждое подключаемое к ПК устройство получает номер, который выполняет роль адреса этого устройства. Информация, передаваемая внешнему устройству, сопровождается его адресом и подается на контроллер. Шина данных Информационная магистраль (шина) Шина адреса Шина управления Контроллеры Устройства ввода Внешняя память Устройства вывода

Сетевая карта, контроллер для подключения видеокамеры, звуковая плата и пр. интегрированы в материнские (системные) платы

Чипсет – содержит две большие микросхемы. ü Контроллер-концентратор памяти (Северный мост), обеспечивает работу процессора с ОП и с видеоподсистемой; üКонтроллер-концентратор ввода/вывода (Южный мост), обеспечивает работу с внешними устройствами

Архитектура ПК

Пропускная способность шины (скорость передачи данных) - зависит от быстродействия шин, которые соединяют устройства (процессор, ОП, периферийные устройства). Пропускная способность шины (бит/сек) = разрядность шины (бит) * частоту шины (Гц)

Системная шина Передает данные между процессором и Северным мостом. Частота передачи данных между Северным мостом и процессоров в 4 раза выше, чем частота самой системной шины. Разрядность системной шины равна разрядности процессора.

Пропускная способность системной шины Частота системной шины – 400 МГц Частота процессора 400 МГц * 4 = 1600 МГЦ Пропускная способность системной шины 64 бита * 1600 МГц = 102 400 Мбит/с = 100 Гбит/с = 12, 5 Гбайт/с

Частота процессора В процессоре используется внутреннее умножение частоты, поэтому частота процессора в несколько раз больше, чем частота системной шины

Шина памяти По ней производится обмен данными между Северным мостом и ОП. Ее частота больше, чем частота системной шины.

Увеличение производительности процессора Достигается за счет увеличения количества ядер процессора (арифметических логических устройств). Это позволяет распараллелить вычисления и повысить производительность процессора.