Структура и основные устройства персонального компьютера 1.

Структура и основные устройства персонального компьютера 1. Общая схема ПК 2. Микропроцессор. Характеристики и устройство 3. Основные семейства современных МП (самопроработка) 4. Устройства основной памяти

Общая схема ПК Основная память Монитор Устройства хранения данных ПЗУ ОЗУ НЖМД НГМД НОД Видео- адаптер Процессор Системная шина (магистраль) Клавиатура, COM USB Сетевая карта мышь Звуковая карта Firewire LPT Модем Принтер Сканер Порты ввода/вывода Карты расширения

Системная шина Устройство, предназначенное для организации интерфейса (связи) между всеми устройствами ЭВМ. Основные характеристики n способ передачи сигнала (последовательные или параллельные); n Разрядность; n рабочая частота; n пропускная способность, количество и тип поддерживаемых устройств; n протокол работы.

Микропроцессор (CPU, Central Processing Unit), МП – функционально законченное программно-управляемое устройство обработки информации, выполненное в виде одной или нескольких сверхбольших (СБИС) интегральных схем. Основной функцией МП является исполнение инструкций программ и управление и координация работы остальных компонентов ЭВМ. Эту функцию можно разделить на следующие подфункции.

Подфункции микропроцессора • чтение и дешифрация команд из основной памяти; • чтение данных из ОП и регистров адаптеров внешних устройств; • прием и обработка запросов и команд от адаптеров на обслуживание ВУ; • обработка данных и их запись в ОП и регистры адаптеров ВУ; • выработка управляющих сигналов для всех прочих узлов и блоков ЭВМ.

Характеристики микропроцессоров 1. Архитектура. CISC (Complex Instruction Set Computing) с полным набором команд; RISC (Reduced Instruction Set Computing) с сокращенным набором команд; MISC (Minimum Instruction Set Computing) с минимальным набором команд.

Архитектура МП Для ПК наиболее распространены процессоры CISC. Архитектура реализуется типом ядра МП. Выделяют понятия микроархитектуры и макроархитектуры. Микроархитектура МП – это аппаратная организация и логическая структура микропроцессора, регистры, управляющие схемы, арифметико-логические устройства, запоминающие устройства и связывающие их информационные магистрали. Макроархитектура – это система команд, типы обрабатываемых данных, режимы адресации и принципы работы микропроцессора.

Характеристики МП 2. Разрядность шины данных микропроцессора определяет разрядность ЭВМ в целом; разрядность шины адреса МП – его адресное пространство. Адресное пространство – это максимальное количество ячеек основной памяти, которое может быть непосредственно адресовано микропроцессором.

Характеристики МП 3. Система команд. Представляет собой набор основных и дополнительных команд МП. 4. Тактовая частота. Измеряется в мега- или гигагерцах и показывает число рабочих тактов МП в секунду. Например, 2 ГГц = 2*109 рабочих тактов в секунду. 5. Количество ядер 6. Объем и структура кэш-памяти. Показывает объем (кб или Мб) и структуру (уровни) кэш-памяти, используемой для команд и данных.

Характеристики МП 7. Частота системной шины и памяти. Измеряется в МГц. 8. Технологический процесс. Определяется разрешающую способность процесса фотолитографии, лежащего в основе производства микросхем. Фактически показывает минимальный размер элементов, которые могут быть сформированы на пластине. Измеряется в нм.

Характеристики МП 9. Тип разъема (сокет). Определяет количество выводов микросхемы МП, тип и характеристики используемого контактного устройства. 10. Область применения. Вид ЭВМ, в которых применяется МП – настольные системы, мобильные компьютеры, КПК и пр. 11. Напряжение питания, потребляемая мощность и тепловыделение. Технологические параметры МП.

Устройство микропроцессора семейства x 86 Целочисленные Операции с операции плавающей точкой Команды расширения АЛУ Устройство управления Микропроцессорная память Регистры Кэш L 1/L 2 Устройство Регистр выборки/ команд декодирования Интерфейсная часть Устройство микропрограммного Устройство шинного интерфейса управления Системная шина

Устройство микропроцессора 1. Устройство управления. Наиболее сложная часть МП. Включает следующие устройства. Регистр команд – запоминающий регистр, в котором хранится код команды, код выполняемой операции и адреса операндов, участвующих в операции. Устройство выборки/декодирования – блок, выбирающий в соответствии с поступающим из регистра команд кодом операции один из множества имеющихся у него выходов.

Устройство микропроцессора Устройство микропрограммного управления хранит в своих ячейках управляющие сигналы (импульсы), необходимые для выполнения операций обработки информации.

Устройство микропроцессора 2. Арифметико-логическое устройство. Включает блоки для выполнения целочисленных операций, операций с плавающей точкой, устройства выполнения команд расширения и другие. 3. Интерфейсная часть. Содержит устройства, обеспечивающие связь между различными устройствами МП и внешними устройствами, кодовые шины данных, адреса и инструкций. 4. Микропроцессорная память. Включает регистры общего назначения и специальные регистры, кэш память первого и, возможно, второго и третьего уровней.

Основная память (ОП) - предназначена для хранения и оперативного обмена информацией с прочими блоками машины. ОП содержит два вида запоминающих устройств: n постоянное запоминающее устройство (ПЗУ); n оперативное запоминающее устройство (ОЗУ).

ПЗУ служит для хранения неизменяемой (постоянной) программной и справочной информации, позволяет оперативно считывать хранящуюся в нем информацию. Основное достоинство – энергонезависимость. Недостаток – сравнительно низкое быстродействие и более высокая стоимость (в сравнении с ОЗУ). Типичный объем в современных ПК 2 -4 Мб.

ПЗУ В ПК ПЗУ используется для хранения BIOS – базовой системы ввода-вывода, включающей n микропрограммы для обеспечения доступа к оборудованию; n программы тестирования и начальнйо загрузки; n конфигурацию

ОЗУ предназначено для оперативной записи, хранения и считывания информации (программ и данных), непосредственно участвующей в информационно-вычислительном процессе, выполняемом ПК в текущий период времени. Главными достоинствами оперативной памяти являются ее высокое быстродействие и возможность обращения к каждой ячейке памяти отдельно (прямой адресный доступ к ячейке). Недостаток ОЗУ - невозможность сохранения информации в ней после выключения питания машины (энергозависимость). Типичный объем ОЗУ в ПК – 1024 -4096 Мб

Характеристики ОЗУ 1. Тип памяти n SDRAM n DDR (DDR-2, DDR-3) – основной вид n RDRAM 2. Тактовая частота памяти: 100 -300 Мгц 3. Время доступа, нс 4. Объем, Гб