Архитектура персонального компьютера

1.

2.

В
основу
архитектуры
персональных
компьютеров
современных
положен
магистрально-модульный принцип построения.
Этот принцип заключается в том, что персональный
компьютер состоит из модулей (плат, звуковых- и
видеокарт,
сетевых
карт,
дисководов,
а
также
периферийных
устройств)
и
магистрали,
которая
соединяет эти модули между собой. Основную роль
магистрали играет материнская плата.
Модульность
позволяет
любому
пользователю самому комплектовать нужную
ему конфигурацию и модернизировать свой
компьютер.

3.

Магистрально-модульный принцип построения компьютера.
Оперативная
память
Процессор
Магистраль (или шина, соединяющая модули)
Устройства
ввода
(клавиатура,
мышь и др.)
ПЗУ (постоянное
запоминающее
устройство –
жесткий диск и др.)
Устройства
вывода (монитор,
принтер,
наушники и др.)

4.

Персональные компьютеры обычно проектируются на
основе принципа открытой архитектуры. Принцип
открытой архитектуры заключается в следующем:
-регламентируются и стандартизируются только описание
принципа действия компьютера и его конфигурация
(определенная
совокупность
аппаратных
средств
и
соединений между ними). Таким образом, компьютер
можно собирать из отдельных узлов и деталей,
разработанных и изготовленных независимыми фирмамиизготовителями.
- компьютер легко расширяется и модернизируется за
счёт наличия внутренних расширительных гнёзд, в которые
пользователь может вставлять разнообразные устройства,
удовлетворяющие заданному стандарту, и тем самым
устанавливать конфигурацию своей машины в соответствии
со своими личными предпочтениями.

5.

Рассмотрим архитектуру персонального компьютера
Монитор,
проектор
процессор
Системная шина
Видеокарта
Жесткие
диски, CD,
DVDдисководы
PCI
Express
SATA
Северный
мост
Южный
мост
Шина
памяти
Оперативная
память
USB
Принтер, Сканер,
Модем,
клавиатура,
мышь,
фотокамера и др.

6.

Чипсет (англ. chip set) — набор микросхем,
спроектированных для совместной работы с целью
выполнения набора каких-либо функций. В
компьютерах чипсет выполняет роль связующего
компонента,
обеспечивающего
совместное
функционирование подсистем памяти, процессора,
устройств ввода-вывода и других. Современные
компьютеры содержат две основных больших
микросхемы чипсета:
MCH — контроллер-концентратор памяти (Memory Controller Hub) —
Северный мост (англ. northbridge) — обеспечивает взаимодействие
процессора с памятью и видеоподсистемой. В новых чипсетах часто имеется
интегрированная видеоподсистема.
ICH — контроллер-концентратор ввода-вывода (I/O Controller Hub) —
Южный мост (англ. southbridge) — обеспечивает взаимодействие между
процессором и жестким диском, картами PCI, интерфейсами IDE, SATA,
USB и пр.

7.

Пропускная способность шины
Быстродействие устройств компьютера зависит от тактовой частоты обработки
данных (измеряется в Гц).
Такт- промежуток времени между подачами последовательных
электрических импульсов, синхронизирующих работу устройств
компьютера. 1 такт - это 1 Герц (1 Гц) в секунду.
Пропускная способность показывает, какое количество информации может
передавать шина за секунду.
Пропускная способность (бит/сек) = разрядность шины в битах * частота
шины

8.

Системная шина
Системная шина (Front Side Bus) — шина, обеспечивающая соединение
между центральным процессором и Северным мостом. В наиболее быстрых
ПК частота системной шины достигает 400 Мгц. Однако передача данных
между Северным мостом и процессором в 4 раза выше и частота достигает
1600 Мгц. Т.к. разрядность системной шины совпадает с разрядностью
процессора, пропускная способность системной шины может достигать:
64 бита*1600 Мгц=102400 Мбит/с=12,5 Гбайт/с
Шина памяти
Обмен данными между Северным мостом и оперативной памятью
производиться по шине памяти, частота которой может быть больше, чем
частота системной шины.
Разрядность шины памяти также равна разрядности процессора,
соответственно пропускная способность шины памяти может достигать
пропускной способности системной шины - 12,5 Гбайт/с.

9.

Шина PCI Express
PCI Express или PCIe или PCI-E – шина, используемая
для подключения видеокарты к Северному мосту.
Пропускная способность данной шины может достигать
32 Гбайт/с.
Шина SATA
SATA (англ. Serial ATA) — последовательная шина
обмена данными с накопителями информации –
дисководами, жесткими дисками, подключаемыми к
Южному мосту.
Скорость передачи данных шины SATA во много раз
меньше и может достигать 300 Мбайт/с

10.

Шина USB
USB (англ. Universal Serial Bus — универсальная
последовательная шина) — последовательный интерфейс
передачи
данных
для
среднескоростных
и
низкоскоростных
периферийных
устройств.
Предназначена для подключения принтеров, сканеров и
других
периферийных
устройств.
Пропускная
способность достигает 60 Мбайт/с.

11. Основная структура ПК

• Системный блок
• Монитор
• Клавиатура
• Мышь
• Колонки, наушники
• Принтер
• Сканер

12. Структура системного блока

• Процессор
• Материнская плата
• Оперативная память (ОЗУ)
• Винчестер (HDD)
• Видеокарта
• Звуковая карта
• Блок питания
• Дисковод 3,5” (FDD)
• Дисковод CD/DVD-ROM
• Сетевая карта
• Внутренний модем

13. Процессор

• Процессор – устройство, выполняющее
обработку данных и управляющее ПК.
• Основные характеристики процессора:
• Тактовая частота – количество тактов в секунду.
• Разрядность – количество двоичных разрядов,
которые могут передаваться или обрабатываться
процессором одновременно.
• Производительность – скорость выполнения
определённых операций в какой-либо
программной среде.

14.

15.

• Последовательность команд для выполнения
некоторого задания в компьютере определяют
как программу.
• Процессор обеспечивает выполнение команд
программы, повторяя следующие действия:
• считать команду из памяти,
• расшифровать команду,
• обеспечить ее выполнение,
• считать следующую команду, и так до тех пор,
пока не закончатся команды программы.
Таким образом, компьютер работает в
соответствии с принципом программного
управления, то есть обеспечивает автоматическое
выполнение программы, хранящейся в памяти
компьютера.

16. Порты

• Связь компьютера с различными внешними
устройствами осуществляется через порты –
специальные разъемы, расположенные на
тыльной стороне системного блока

17. Принцип открытой архитектуры

• В любом системном блоке находятся обязательные узлы,
обеспечивающие работу компьютера: блок питания,
системные часы, аккумулятор, сигнальные индикаторы.
• Любой современный системный блок содержит разъемы
для подключения дополнительных устройств (слоты).
• Наличие слотов расширения позволяет модифицировать
компьютер, подключая к нему новые устройства. Главный
принцип построения современного персонального
компьютера — Принцип открытой архитектуры —
правила построения компьютера, в соответствии с
которыми каждый новый узел (блок) совместим со
старым и легко устанавливается на компьютере.

18. Материнская(системная) плата

• Основным аппаратным компонентом
компьютера является системная плата. На
системной плате реализована магистраль
обмена информацией, имеются разъёмы для
установки процессора и оперативной памяти,
а также слоты для установки контроллеров
внешних устройств.

19. Устройства долговременной памяти (ПЗУ)

20. Устройства ввода информации

• Клавиатура – устройство ввода текстовой и числовой
информации.
• Графический планшет – устройство для рисования и
ввода рукописного текста.
• Сканер – устройство для преобразования
графической информации из аналоговой формы в
цифровую.
• Цифровая камера – устройство для получения фото
и видео непосредственно в цифровом формате.
• Микрофон + звуковая карта – устройство для
перевода звука из аналоговой формы в цифровую.
• Мышь, трекбол, джойстик – манипуляторы

21. Устройства вывода информации

• Монитор – устройство для вывода текстовой,
числовой и графической информации.
• Принтер – устройство для вывода на бумагу
текстовой, числовой и графической
информации.
• Акустические колонки и наушники –
устройства для вывода звука.

22. Сетевые устройства

• Сетевой адаптер – устройство для передачи и
приёма информации по сети.
• Модем – устройство для передачи,
модуляции и демодуляции информации.
• Витая пара – устройство для соединения
компьютеров в ЛС.