Архитектура ПК

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

   ПЗУ служит для хранения неизменяемой (постоянной) программной и справочной информации, позволяет оперативно только считывать  хранящуюся в нем информацию (изменить информацию в ПЗУ нельзя)  

   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) . В качестве недостатка ОЗУ следует отменить невозможность сохранения информации в ней после выключения питания  машины ( энергозависимость)  

   Внешняя память. Она относится к внешним устройствам  ПК и используется для долговременного  хранения любой информации, которая  может когда-либо потребоваться  для решения задач. В частности, во внешней памяти хранится все программное  обеспечение компьютера. Внешняя  память содержит разнообразные виды запоминающих устройств, но наиболее распространенными, имеющимися практически на любом  компьютере, являются накопители на жестких (HDD) и гибких (HD) магнитных дисках  

   Назначение  этих накопителей - хранение больших  объемов информации, запись и выдача хранимой информации по запросу в  оперативное запоминающее устройство. В качестве устройств внешней  памяти используются также запоминающие устройства на магнитной дискете, накопители на оптических дисках (CD-ROM-Compact Disk Read Only, DVD, Memory-компакт-диск с памятью, только читаемой) и др  

   Источник  питания. Это блок, содержащий системы  автономного и сетевого энергопитания  ПК  

   Таймер. Это  внутримашинные электронные часы, обеспечивающие при необходимости автоматический съем текущего момента времени (год, месяц, часы, минуты, секунды и доли секунд). Таймер подключается к автономному  источнику питания - аккумулятору и  при отключение машины от сети продолжает работать  

   Внешние устройства (ВУ). Это важнейшая составная  часть любого вычислительного комплекса. Достаточно сказать, что по стоимости  ВУ иногда составляют 50-80% всего ПК. ОТ состава и характеристик ВУ во многом зависят возможность и  эффективность применения ПК в системах управления и в народном хозяйстве  в целом  

   ВУ ПК обеспечивают взаимодействие машины с окружающей средой пользователями, объектами управления и другими ЭВМ. ВУ весьма разнообразны и могут быть классифицированы по ряду признаков. Так, по назначению можно  выделить следующие виды ВУ:  

   - внешние  запоминающие устройства (ВЗУ) или  внешняя память ПК;  

   - диалоговые  средства пользователя;  

   - устройства  ввода информации;  

   - устройства  вывода информации;  

   - средства  связи и телекоммуникации  

   Диалоговые  средства пользователя включают в свой состав видеомониторы (дисплеи), реже пультовые  пишущие машинки (принтеры с клавиатурой) и устройства речевого ввода-вывода информации  

   Видеомонитор (дисплей) - устройство для отображения  вводимой и выводимой из ПК информации  

   Устройства  речевого ввода-вывода относятся к  средствам мультимедиа. Устройства речевого ввода - это различные микрофонные  акустические системы, "звуковые мыши", например, со сложным программным  обеспечением, позволяющим распознавать произносимые человеком буквы и  слова, идентифицировать их и закодировать  

   Устройства  речевого вывода - это различные  синтезаторы звука, выполняющие  преобразования цифровых кодов в  буквы и слова, воспроизводимые  через динамики или звуковые колонки, подсоединенные к компьютеру  

   К устройствам  ввода информации относятся:  

   клавиатура - устройство для ручного ввода  числовой, текстовой и управляющей  информации в ПК;  

   графические планшеты (диджитайзеры) -для ручного  ввода графической информации, изображений  путем перемещения по планшету специального указателя (пера ); при перемещении  пера автоматически выполняются  считывание координат его местоположения и ввод этих координат в ПК;  

   сканеры - для автоматического считывания с бумажных носителей и ввода  в ПК машинописных текстов, графиков, рисунков, чертежей; в устройстве кодирования  сканера в текстовом режиме считанные  символы после сравнения с  эталонными контурами специальными программами преобразуются в  коды ASCII, а в графическом режиме считанные графики и чертежи  преобразуются в последовательности двухмерных координат;  

   манипуляторы (устройства указания): джойстик- рычаг, мышь, трекбол-шар в оправе, световое перо и др. - для ввода графической  информации на экран дисплея путем  управления движением курсора по экрану с последующим кодированием координат курсора и вводом их в ПК;  

   сенсорные экраны - для ввода отдельных элементов  изображения, программ или команд с  полиэкрана дисплея в ПК  

   К устройствам  вывода информации относятся:  

   Принтеры - печатающие устройства для регистрации  информации на бумажный носитель;  

   графопостроители (плоттеры) - для вывода графической  информации (графиков, чертежей, рисунков) из ПК на бумажный носитель; плоттеры бывают векторные с вычерчиванием изображения  с помощью пера и растровые: термографические, электростатические, струйные и лазерные. По конструкции плоттеры подразделяются на планшетные и барабанные. Основные характеристики всех плоттеров примерно одинаковые: скорость вычерчивания-100-1000 мм/с, у лучших моделей возможны цветное  изображение и передача полутонов; наибольшая разрешающая способность  и четкость изображения у лазерных плоттеров, но они самые дорогие  

   Устройства  связи и телекоммуникации для  связи с приборами и другими  средствами автоматизации (согласователи  интерфейсов, адаптеры, цифроаналоговые  и аналого-цифровые преобразователи  и т.п.) и для подключения ПК к каналам связи, к другим ЭВМ  и вычислительным сетям (сетевые  интерфейсные платы, "стыки", мультиплексоры передачи данных, модемы)  

   В частности  сетевой адаптер является внешним  интерфейсом ПК и служит для подключения  его к каналу связи для обмена информацией с другими ЭВМ, для  работы в составе вычислительной сети. В глобальных сетях функции  сетевого адаптера выполняет модулятор- демодулятор  

   Многие  из названных выше устройств относятся  к условно выделенной группе - средствам  мультимедиа  

   Средства  мультимедиа (multimedia- многосредовость) - это комплекс аппаратных и программных  средств, позволяющих человеку общаться с компьютером, используя самые  разные, естественные для себя среды: звук, видео, графику, тексты, анимацию и др  

   К средствам  мультимедиа относятся устройства речевого ввода и вывода информации; широко распространенные уже сейчас сканеры (поскольку они позволяют  автоматически вводить в компьютер  печатные тексты и рисунки); высококачественные видео- (video-) и звуковые (sound-) платы, платы  видеозахвата (videograbber), снимающие изображение  с видеомагнитофона или видеокамеры  и вводящие его в ПК; высококачественные акустические и видеовоспроизводящие системы с усилителями, звуковыми  колонками, большими видеоэкранами. Но, пожалуй, еще с большим основанием к средствам мультимедиа относят  внешние запоминающие устройства большой  емкости на оптических дисках, часто  используемые для записи звуковой и  видеоинформации  

   Стоимость компактных дисков (CD) при их массовом тиражировании невысока, а учитывая их большую емкость (650 – 700 Мбайт, а  новых типов 8 Гбайт и выше), высокие  надежность и долговечность, стоимость  хранения информации на CD для пользователя оказывается несравнимо меньшей, нежели на магнитных дисках. На компакт-дисках организуются обширные базы данных, целые  библиотеки; на CD представлены словари, справочники, энциклопедии; обучающие  и развивающие программы по общеобразовательным  и общим предметам  

   CD широко  используется, например, при изучении  иностранных языков, правил дорожного  движения, бухгалтерского учета,  законодательства вообще и налогового  законодательства в частности.  И все это сопровождается текстами  и рисунками, речевой информацией  и мультипликацией, музыкой и  видео. В чисто бытовом аспекте  CD можно использовать для хранения  аудио- и видеозаписей, т. е.  использовать вместо плейерных  аудиокассет и видеокассет. Следует  упомянуть, конечно, и о большом  количестве программ компьютерных  игр, хранимых на CD  

   Таким образом, CD-ROM открывает доступ к огромным объемам разнообразной и по функциональному  назначению, и по среде воспроизведения  информации, записанной на компакт-дисках  

   Прерывание - временный останов выполнения одной  программы в целях оперативного выполнения другой, а в данный момент более важной (приоритетной) программы  

   Прерывания  возникают при работе компьютеры постоянно. Достаточно сказать, что  все процедуры ввода-вывода информации выполняются по прерываниям, например прерывания от таймера возникают  и обслуживаются контроллером прерываний 18 раз в секунду (естественно, пользователь их не замечает)  

   Контроллер  прерываний обслуживает процедуры  прерывания, принимает запрос на прерывание от внешних устройств, определяет уровень  приоритета этого запроса и выдает сигнал прерывания в МП. МП, получив  этот сигнал, приостанавливает выполнение текущей программы и переходит  к выполнению специальной программы  обслуживания того прерывания, которое  запросило внешнее устройство. После завершения программы обслуживания восстанавливается выполнение прерванной программы. Контроллер прерывания  

   Внутримашинный  системный интерфейс  

   Внутримашинный  системный интерфейс - система связи  и сопряжения узлов и блоков ЭВМ  между собой -представляет собой  совокупность электрических линий  связи (проводов), схем сопряжения с  компонентами компьютера, протоколов (алгоритмов) передачи и преобразования сигналов  

   Существует  два варианта организации внутримашинного  интерфейса  

   1. Многосвязный  интерфейс : каждый блок ПК  связан с прочими блоками своими  локальными проводами; интерфейс  применяется, как правило,только  в простейших бытовых  

   2. Односвязный  интерфейс : все блоки ПК связаны  друг с другом через общую  или системную шину  

   В подавляющем  большинстве современных ПК в  качестве системного интерфейса используется системная шина. Структура и состав системной шины были рассмотрены  ранее. Важнейшими функциональными  характеристиками системной шины являются : количество обслуживаемых ею устройств  и ее пропускная способность , т.е. максимально  возможная скорость передачи информации . Пропускная способность шины зависит  от ее разрядности ( есть шины 8-,16-,32- и 64- разрядные) и тактовой частоты , на которой  шина работает  

   В качестве системной шины в разных ПК использовались и могут использоваться:  

   шины расширений - шины общего назначения, позволяющие  подключать большое число самых  разнообразных устройств;  

   локальные шины , специализирующиеся на обслуживании небольшого количества устройств определенного  класса  

   Шины расширений  

   Шина Multibus 1 имеет две модификации: PC/XT bus (personal Computer eXtended Technology )- ПК с расширенной  техлогией ) и PC/AT bus (PC Advachnology - ПК с усовершенствованной  технологией )  

   Шина PC/XT bus - 8-раазрядная шина данных и 20-разрядная  шина адреса, рассчитанная на тактовую частоту 4,77 МГц; имеет 3 линии для  адаптерных прерываний и 3 канала для  прямого доступа в память ( каналы DMA - Direkt Memory Access). Шина адреса ограничивала адресное пространство микропроцессора  величиной 1 Мбайт . Используется с МП 8086,8088  

   Шина PC/At bus - 16 разрядная шина данных и 24-разрядная  шина адреса, рабочая тактовая частота  до 8 МГц , но может использоваться и  МП с тактовой частотой 16 МГц ,так  как контроллер шины может делить частоту пополам ; имеет 7 линий для  адаптерных прерываний и 4 канала DMA . Используется с МП 80286  

   Шина ISA ( Industry Standard Architecture - архитектура промышленного  стандарта ) - 16-разрядная шина данных и 24-разрядная шина адреса, рабочая  тактовая частота 16 МГц, но может использоваться и МП с тактовой частотой 50 МГц (коэффициент  деления увеличен ); по сравнению  с шинами PC/XT и PC /AT увеличено количество линий аппаратных прерываний с 7 до 15 и каналов прямого доступа  к памяти DMA с 7 до 11. Благодаря 24-разрядной  шине адреса адресное пространство увеличилось с 1 до 16 Мбайт. Теоретическая пропускная способность шины данных равна 16 Мбайт /с, но реально она ниже, около 3-5 Мбайт/с, ввиду ряда особенностей ее использования. С появлением 32-разрядных высокоскоростных МП шина ISA стала существенным препятствием увеличения быстродействия ПК