Устройство ПЭВМ

1.

ОП.02 АРХИТЕКТУРА КОМПЬЮТЕРНЫХ СИСТЕМ
ЗАНЯТИЕ №
Особенности архитектуры
современных ЭВМ. Состав и
назначение основных
устройств ПЭВМ.

2.

Архитектура современных ЭВМ основана на магистрально-модульном
принципе.

3.

Модульный принцип позволяет потребителю самому подобрать
нужную ему конфигурацию ЭВМ и производить при необходимости
его модернизацию.
Модульная организация системы опирается на магистральный
(шинный) принцип обмена информации.
Обмен информацией между отдельными устройствами ЭВМ
производится по трем многоразрядным шинам, соединяющим все
модули, - шине данных, шине адресов и шине управления.
Шина данных. По этой шине данные передаются между устройствами.
Например, считанные из оперативной памяти данные могут быть переданы
процессору для обработки, а затем полученные данные могут быть отправлены в
оперативную память, или в устройство вывода. Данные могут передаваться от
устройства к устройству в любом направлении.
Разрядность ШД определяется разрядностью процессора, т.е. количеством
двоичных разрядов, которые процессор обрабатывает за такт.

4.

Шина адреса. Выбор устройств или ячейки памяти, куда пересылаются или
откуда считываются данные по шине данных, производит процессор. Каждое
устройство или ячейка памяти имеют свой адрес. Адрес передается по
адресной шине, причем сигналы по ней передаются в одном направлении от
процессора к памяти или устройству.
Разрядность шины адреса определяет размер адресного поля процессора. Количество
адресуемых ячеек памяти определяется
выражением:
N = 2I
где I – разрядность ША.
Для 32-разрядного компьютера адресное пространство составляет:
N = 232 = 4 294 967 296
Шина управления. По шине управления передаются управляющие сигналы,
которые определяют, какую операцию нужно производить: записи или
считывания информации, синхронизации обмена между устройствами и т.д.

5.

Рис. Структурная схема ПК

6.

Рис. Системный блок ПЭВМ

7.

Микропроцессор (CPU-Central Processing Unit) – центральное
устройство ПК, предназначенное для управления работой всех блоков
ПК и для выполнения арифметических и логических операций.
Состав:
1. Арифметико-логическое устройство (АЛУ).Выполняет арифметические и
логические операции над информацией.
2. Устройство управления (УУ). Формирует и подает во все блоки ЭВМ в
нужные моменты времени определенные сигналы управления
(управляющие импульсы).
3. Микропроцессорная память (МПП). Хранит результаты, которые на
следующем или ближайшем шаге вычислений должны участвовать в
операциях.

8.

Микропроцессор (CPU-Central Processing Unit)
Состав:
4. Интерфейсная система микропроцессора — реализует сопряжение и
связь с другими устройствами ПК (включает в себя внутренний
интерфейс МП, буферные запоминающие регистры и схемы
управления портами ввода-вывода (ПВВ) и системной шиной).
Интерфейс (interface) — совокупность средств сопряжения и связи
устройств компьютера, обеспечивающая их эффективное взаимодействие.
Порт ввода-вывода (I/O — Input/Output port) — аппаратура сопряжения,
позволяющая подключить к микропроцессору другое устройство ПК.

9.

Генератор тактовых импульсов генерирует последовательность
электрических импульсов, частота которых определяет тактовую
частоту ЭВМ. Промежуток времени между соседними импульсами
определяет время одного такта работы ЭВМ, или просто такт работы
ЭВМ. Частота генератора тактовых импульсов является одной из
основных характеристик компьютера и во многом определяет скорость
его работы, так как каждая операция в ЭВМ выполняется за
определенное количество тактов.

10.

Системная шина — основная интерфейсная система компьютера,
обеспечивающая сопряжение и связь всех его устройств между собой.
Системная шина включает в себя:
□ кодовую шину данных (КШД), содержащую провода и схемы сопряжения для
параллельной передачи всех разрядов числового кода (машинного слова)
операнда;
□ кодовую шину адреса (КША), содержащую провода и схемы сопряжения для
параллельной передачи всех разрядов кода адреса ячейки основной памяти
или порта ввода-вывода внешнего устройства;
□ кодовую шину инструкций (КШИ), содержащую провода и схемы сопряжения
для передачи инструкций (управляющих сигналов, импульсов) во все блоки
машины;
□ шину питания, содержащую провода и схемы сопряжения для подключения
блоков ПК к системе энергопитания.
Системная шина обеспечивает:
□ передачу информации между микропроцессором и основной памятью;
□ передачу информации между микропроцессором и портами ввода-вывода
внешних устройств;

11.

Основная память (ОП) - предназначена для хранения и оперативного
обмена информацией с прочими блоками машины. ОП содержит
постоянное запоминающее устройство (ПЗУ) и оперативное
запоминающее устройство (ОЗУ).
• ПЗУ (ROM — read-only memory) служит для хранения неизменяемой
(постоянной) программной и справочной информации, позволяет
оперативно только считывать хранящуюся в нем информацию
(изменить информацию в ПЗУ нельзя).
• ОЗУ (RAM — Random Access Memory) предназначено для
оперативной записи, хранения и считывания информации (программ
и данных), непосредственно участвующей в информационновычислительном 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 отметить невозможность сохранения
информации в ней после выключения питания машины
(энергозависимость).

12.

Внешняя память
Источник питания
Таймер
Внешние устройства
Дополнительные интегральные микросхемы:
□ математический сопроцессор;
□ контроллер прямого доступа к памяти;
□ сопроцессор ввода-вывода;
□ контроллер прерываний.

13.

Рис. Материнская (системная) плата

14.

Рис. Материнская (системная) плата

15.

Рис. Материнская (системная) плата

16.

Рис. Материнская (системная) плата

17.

Задание на самостоятельную
подготовку:
Изучить материал занятия и быть готовым к ответу
на следующие вопросы:
- Изучить особенности архитектуры современных ЭВМ построенных на
магистрально-модульном принципе;
- Изучить основные устройства входящие в состав ПЭВМ и их характеристики;
- Знать состав системного блока ПЭВМ, назначение и характеристики основных
устройств, входящих в системный блок;
- Знать соединения (внешние разъемы системного блока ПЭВМ) и их
характеристики;
- Изучить структурную схему системной платы (основные устройства
размещенные на плате), микропроцессорный комплект, внутренние
интерфейсы (шины, слоты, сокеты), внешние разъемы, интегрированные
компоненты системной платы и их характеристики.
- Основные типы и характеристики ОЗУ и ПЗУ.
- Накопители на жестких магнитных дисках (НЖМД). Логическая структура диска,
размещение информации на дисках. Таблица размещения файлов (FAT — File
Allocation Table).
Подготовить отчет по практической работе.

18.

Новожилов, О. П. Архитектура компьютерных систем в 2
ч. Часть 1 : учебное пособие для среднего
профессионального образования / О. П. Новожилов. —
Москва : Издательство Юрайт, 2022. — 276 с. —
(Профессиональное образование). — ISBN 978-5-534-102994. — Текст : электронный // Образовательная платформа
Юрайт [сайт]. — URL: https://urait.ru/bcode/495226 (дата
обращения: 01.09.2022).
Новожилов, О. П. Архитектура компьютерных систем в 2
ч. Часть 2 : учебное пособие для среднего
профессионального образования / О. П. Новожилов. —
Москва : Издательство Юрайт, 2022. — 246 с. —
(Профессиональное образование). — ISBN 978-5-534-103014. — Текст : электронный // Образовательная платформа
Юрайт [сайт]. — URL: https://urait.ru/bcode/495227 (дата
обращения: 01.09.2022).