Similar presentations:
Архитектура компьютера. Основные характеристики
1.
Архитектуракомпьютера.
Основные
характеристики
2.
Архитектура персональногокомпьютера
1
2
3
Магистральномодульный принцип
построения
компьютера.
Основные логические
узлы компьютера.
Устройства
материнской платы.
3.
Персональный компьютер (ПК)Компьютер —
многофункциональное электронное
устройство, предназначенное для накопления,
обработки и передачи информации.
Основные логические узлы
компьютера:
центральный процессор (ЦП);
основная память;
внешняя память;
периферийные устройства.
4.
Персональный компьютер (ПК)1980-е гг.
Микропроцессор
5.
Архитектура ПКАрхитектура ПК —
логическая организация, структура и ресурсы,
то есть средства вычислительной системы,
которые могут быть выделены процессу
обработки данных на определённый интервал
времени.
6.
Магистрально-модульный принципЦентральный
процессор
Память
Видеопамять
данных
адреса
управления
Шина
К
…
К
К
…
К
К
…
К
Внешнее
Внешнее
Устройство
Устройство
Устройство
Устройство
запоминающее
запоминающее
ввода
ввода
вывода
вывода
устройство
устройство
7.
Магистрально-модульный принципЦентральный
процессор
Память
Видеопамять
Системная шина
данных
адреса
управления
Шина
К
…
К
К
…
К
К
…
К
Внешнее
Внешнее
Устройство
Устройство
Устройство
Устройство
запоминающее
запоминающее
ввода
ввода
вывода
вывода
устройство
устройство
8.
Магистрально-модульный принципЦентральный
процессор
Память
Видеопамять
данных
адреса
управления
Шина
К
…
К
К
…
К
К
…
К
Внешнее
Внешнее
Устройство
Устройство
Устройство
Устройство
запоминающее
запоминающее
ввода
ввода
вывода
вывода
устройство
устройство
9.
Магистрально-модульный принципЦентральный
процессор
Память
Используется для
передачи данных к
функциональным
блокам
Видеопамять
данных
адреса
управления
Шина
К
…
К
К
…
К
К
…
К
Внешнее
Внешнее
Устройство
Устройство
Устройство
Устройство
запоминающее
запоминающее
ввода
ввода
вывода
вывода
устройство
устройство
10.
Магистрально-модульный принципЦентральный
процессор
Память
Предназначена для
передачи адресов
устройств, которым
передаются данные
Видеопамять
данных
адреса
управления
Шина
К
…
К
К
…
К
К
…
К
Внешнее
Внешнее
Устройство
Устройство
Устройство
Устройство
запоминающее
запоминающее
ввода
ввода
вывода
вывода
устройство
устройство
11.
Магистрально-модульный принципЦентральный
процессор
Память
Используется для
передачи управляющих
сигналов, которые
синхронизируют работу
устройств
Видеопамять
данных
адреса
управления
Шина
К
…
К
К
…
К
К
…
К
Внешнее
Внешнее
Устройство
Устройство
Устройство
Устройство
запоминающее
запоминающее
ввода
ввода
вывода
вывода
устройство
устройство
12.
Магистрально-модульный принципЦентральный
процессор
Память
Передаёт все данные
от одного устройства к
другому
Видеопамять
данных
адреса
управления
Шина
К
…
К
К
…
К
К
…
К
Внешнее
Внешнее
Устройство
Устройство
Устройство
Устройство
запоминающее
запоминающее
ввода
ввода
вывода
вывода
устройство
устройство
13.
Магистрально-модульный принципЦентральный
процессор
Память
Видеопамять
данных
адреса
управления
Шина
К
…
К
К
…
К
К
…
К
Внешнее
Внешнее
Устройство
Устройство
Устройство
Устройство
запоминающее
запоминающее
ввода
ввода
вывода
вывода
устройство
устройство
14.
Магистрально-модульный принципнаправление потоков информации
направление управляющих сигналов
Центральный
процессор
Память
Видеопамять
данных
адреса
управления
Шина
К
…
К
К
…
К
К
…
К
Внешнее
Внешнее
Устройство
Устройство
Устройство
Устройство
запоминающее
запоминающее
ввода
ввода
вывода
вывода
устройство
устройство
15.
Магистрально-модульный принципЦентральный
процессор
Память
Принцип открытой
архитектуры –
подключение новых или
замена старых устройств.
Видеопамять
данных
адреса
управления
Шина
К
…
К
К
…
К
К
…
К
Внешнее
Внешнее
Устройство
Устройство
Устройство
Устройство
запоминающее
запоминающее
ввода
ввода
вывода
вывода
устройство
устройство
16.
Принцип открытой архитектурыДрайвер —
Открытая архитектура ПК —
специальная программа ОС для управления
подключаемыми устройствами.
архитектура, предусматривающая модульное
построение компьютера с возможностью
добавления и замены отдельных устройств.
17.
Материнская платаМатеринская плата —
Дополнительные устройства
сложная многослойная печатная плата,
являющаяся основой построения
вычислительной системы.
В наше время такая необходимость отпала,
т. к. большинство дополнительных
устройств уже встроены в современные
материнские (системные) платы.
18.
Материнская платаМатеринская плата —
Основные (несъёмные) части:
сложная многослойная печатная плата,
являющаяся основой построения
вычислительной системы.
разъём процессора;
разъёмы оперативной памяти;
микросхемы чипсета;
загрузочное ПЗУ;
контроллеры шин и их слоты
расширения;
контроллеры и интерфейсы
периферийных устройств.
19.
ЧипсетЧипсет —
набор микросхем, который связывает память,
процессор, видеоадаптер, устройства
ввода/вывода и другие элементы ПК для
выполнения совместных функций.
Что это?
И где
находится?
Контроллерконцентратор
памяти (северный
мост)
Контроллерконцентратор
ввода/вывода
(южный мост)
20.
Схема архитектуры ПКПроцессор
Монитор
Проектор
Системная шина
Видеоплата
PCI Express
Жёсткие диски
CD-дисководы
DVD-дисководы
SATA
Северный
мост
Южный
мост
От параметров северного моста (тип,
частота, пропускная способность) зависят
параметры подключённых к нему
устройств.
Шина памяти
Оперативная память
USB
Принтер
Сканер
Цифровая фотокамера
Web-камера
Модем
Клавиатура
Мышь
21.
Схема архитектуры ПКПроцессор
Монитор
Проектор
Видеоплата
PCI Express
Северный
мост
Шина памяти
Оперативная память
USB
Принтер
Сканер
Цифровая фотокамера
Web-камера
Модем
Клавиатура
Мышь
Внутренняя шина
Жёсткие диски
CD-дисководы
DVD-дисководы
SATA
Южный
мост
22.
Схема архитектуры ПКПроцессор
Монитор
Проектор
Видеоплата
PCI Express
Жёсткие диски
CD-дисководы
DVD-дисководы
SATA
Северный
мост
Южный
мост
Шина памяти
Оперативная память
USB
Принтер
Сканер
Цифровая фотокамера
Web-камера
Модем
Клавиатура
Мышь
23.
Быстродействие устройствБыстродействие устройства
Разрядность —
зависит от тактовой частоты обработки
данных (обычно измеряется в МГц) и
разрядности.
количество битов данных, обрабатываемых
за один такт.
Такт —
промежуток времени между подачами
электрических импульсов, которые
синхронизируют работу устройств
компьютера.
24.
Пропускная способностьВывод:
Пропускная способность шины —
скорость передачи данных различных шин
будет также отличаться.
скорость передачи данных между
устройствами, которые она соединяет.
Формула вычисления пропускной способности (бит/с):
пропускная способность шины =
разрядность шины · частота шины
(бит)
(Гц, 1 ГЦ = 1 такт в секунду)
Процессор
Северный мост
Шина памяти
Оперативная память
25.
ПримерПусть разрядность системной шины составляет 64 бита, а частота – 1 066 МГц.
Пропускная способность:
64 · 1 066 = 68 224 Мбит/с ≈ 66,6 Гбит/с ≈ 8 Гбайт/с
Процессор
Системная шина
Северный
мост
26.
Частота процессораТактовая частота процессора
Вывод:
показывает, сколько процессор может
произвести вычислений в единицу времени.
чем больше частота, тем больше операций в
единицу времени может выполнить
процессор.
Формула вычисления тактовой частоты:
тактовая частота = внешняя (базовая) частота · коэффициент
от 1 до 4 ГГц
Зависит от
характеристик
процессора
27.
ПримерПроцессор Intel Core i7 920 использует частоту шины 133 МГц и множитель 20.
Найти тактовую частоту.
Тактовая частота:
133 · 20 = 2 660 МГц
28.
Схема архитектуры ПКПроцессор
Монитор
Частота шины памяти может быть
больше частоты системной шины.
Проектор
Видеоплата
PCI Express
Жёсткие диски
CD-дисководы
DVD-дисководы
SATA
Северный
мост
Южный
мост
Шина памяти
Оперативная память
USB
Принтер
Сканер
Цифровая фотокамера
Web-камера
Модем
Клавиатура
Мышь
29.
Схема архитектуры ПКПроцессор
Монитор
Проектор
Видеоплата
PCI Express
Жёсткие диски
CD-дисководы
DVD-дисководы
SATA
Северный
мост
Южный
мост
Шина памяти
Оперативная память
USB
Принтер
Сканер
Цифровая фотокамера
Web-камера
Модем
Клавиатура
Мышь
30.
Схема архитектуры ПКМонитор
Проектор
Ускоренная шина
взаимодействия
периферийных устройств
Видеоплата
PCI Express
Жёсткие диски
CD-дисководы
DVD-дисководы
SATA
Процессор
Северный
мост
Южный
мост
Возрастает потребность в скорости
передачи данных от видеоплаты к
оперативной памяти.
Шина памяти
Оперативная память
USB
Принтер
Сканер
Цифровая фотокамера
Web-камера
Модем
Клавиатура
Мышь
31.
Схема архитектуры ПКПроцессор
Монитор
Проектор
Видеоплата
Аналоговый разъём VGA
или
цифровой разъём DVI
PCI Express
Жёсткие диски
CD-дисководы
DVD-дисководы
SATA
Северный
мост
Южный
мост
Шина памяти
Оперативная память
USB
Принтер
Сканер
Цифровая фотокамера
Web-камера
Модем
Клавиатура
Мышь
32.
Схема архитектуры ПКПроцессор
Монитор
Проектор
Видеоплата
PCI Express
Северный
мост
Шина памяти
Оперативная память
USB
Принтер
Сканер
Цифровая фотокамера
Web-камера
Модем
Клавиатура
Мышь
Последовательная
шина подключения
накопителей
Жёсткие диски
CD-дисководы
DVD-дисководы
SATA
Южный
мост
33.
Схема архитектуры ПКПроцессор
Монитор
Проектор
Видеоплата
PCI Express
Северный
мост
Шина памяти
Универсальная
последовательная
шина
Жёсткие диски
CD-дисководы
DVD-дисководы
SATA
Южный
мост
USB
Оперативная память
Принтер
Сканер
Цифровая фотокамера
Web-камера
Модем
Клавиатура
Мышь
34.
Схема архитектуры ПКПроцессор
Монитор
Проектор
Видеоплата
PCI Express
Северный
мост
Шина памяти
Оперативная память
Возможность подключения
до 127 периферийных
устройств одновременно
Жёсткие диски
CD-дисководы
DVD-дисководы
SATA
Южный
мост
USB
Принтер
Сканер
Цифровая фотокамера
Web-камера
Модем
Клавиатура
Мышь
35.
ПроцессорПри увеличении производительности процессора происходит увеличение
производительности компьютера.
Q ~ P ~ v2
Q – теплота, выделяемая процессором;
P – потребляемая мощность;
v2 – квадрат частоты.
Для увеличения производительности
процессора начали увеличивать количество
ядер процессора (арифметических логических
устройств).
36.
Двухъядерный микропроцессор2005 г.
Такая архитектура позволяет производить на ПК параллельную обработку данных, что
существенно увеличивает его производительность.
Центральный
процессор
К
Центральный
процессор
Данные
37.
Многоядерные микропроцессоры2
ядра
3
ядра
4
ядра
5
ядер
6
ядер
7
ядер
8
ядер
38.
Архитектура персональногокомпьютера
Магистрально-модульный принцип
39.
Архитектура персональногокомпьютера
Материнская плата —
Основные (несъёмные) части:
сложная многослойная печатная плата,
являющаяся основой построения
вычислительной системы.
разъём процессора;
разъёмы оперативной памяти;
микросхемы чипсета;
загрузочное ПЗУ;
контроллеры шин и их слоты
расширения;
контроллеры и интерфейсы
периферийных устройств.
40.
Архитектура персональногокомпьютера
Схема архитектуры ПК