Организация персонального компьютера

Аппаратная часть компьютера
Аппаратная часть компьютера состоит из следующих блоков: центрального процессора, памяти, которая делится на постоянную, оперативную и внешнюю, устройств ввода-вывода, тактового генератора (таймера) и периферийного оборудования, для взаимодействия с которым применяют специальные адаптеры.
Необходимый набор внешних устройств, обеспечивающий возможность работы пользователя с компьютером называется базовой конфигурацией компьютера. Базовая конфигурация включает в себя блок питания, жесткий диск для хранения программ и данных, клавиатуру и мышь для управления компьютером.
Когда в компьютер устанавливается какое-либо дополнительное устройство, небольшая дополнительная программа, драйвер, предоставляет операционной системе инструкции по работе с этим устройством. Так, например, существует набор драйверов DirectX,

· Производит инициализацию и начальное тестирование аппаратных средств, т.е. проверяет работу узлов компьютера при его включении, выполняет процедуру тестирования POST (Power On Self Test);

· Отыскивает операционную систему, загружает ее в оперативную память и передает ей управление компьютером;

· После загрузки операционной системы BIOS обеспечивает прикладным программам доступ к отдельным блокам компьютера. Подключаемые внешние устройства могут посылать запросы на обслуживание (это аппаратные прерываний от таймера, клавиатуры, дисков, - BIOS Hardware Interrupts). Программные обращения к системным устройствам обеспечиваются базовыми функциями BIOS(сервисами) -ROM BIOS Services.

Связь между блоками осуществляется при помощи системы шин.
Для выбора определенной ячейки памяти или внешнего устройства служит шина адреса.
Для передачи данных используется шина данных.
Для передачи сигналов управления, например, сигналов чтения из памяти или записи в память, служит шина управления (см. Рис 1.).

На рисунке все эти шины объединены в одну системную шину, при помощи которой осуществляется связь между всеми составляющими компьютера и внешними устройствами.
Каждое устройство, подключаемое к шине, должно обеспечиваться логической схемой (адаптером), адаптирующей это устройство к правилам работы с шиной.
Работой компьютера всегда управляет программа, состоящая из отдельных команд (операторов).
Каждая команда принимается процессором, он расшифровывает содержание команды, выполняет арифметические и логические операции над данными и управляет работой всех устройств компьютера, участвующих в выполнении команды.
Простейшие действия, выполняемые для вас компьютером, преобразуются в сотни и тысячи простейших операций процессора. Для каждой операции, выполняемой процессором, требуется время, определяемое количеством тактов синхронизации.
Для синхронизации работы процессора и всех составляющих компьютера служит специальный генератор - таймер.

Таймер.
Тактирующие синхросигналы, координирующие во времени работу всей системы, создает генератор тактов - системный таймер. Процессор работает на более высокой тактовой частоте, чем частота внешнего генератора тактов. Внутреннюю частоту процессора получают обычно умножением внешней на определенный коэффициент умножения.

Рис 1. Структурная схема компьютера.

Архитектура
Программист, составляющий программу, должен представлять, какие ресурсы компьютера ему доступны, к каким устройствам он может обращаться при помощи операторов программы. Устройство компьютера с точки зрения программиста называют архитектурой компьютера.

Рассматриваемая нами архитектура компьютера называется магистрально-модульной. К общей магистрали подключаются отдельные модули. Такая архитектура является открытой.
Открытая архитектура предназначена для того, чтобы можно было добавлять адаптеры дополнительных устройств и приспосабливать компьютеры к потребностям каждого пользователя. Для подключения дополнительных модулей и расширения функциональных возможностей компьютера служат разъемы (слоты расширения), установленные на системной плате компьютера.
Системную плату называют еще материнской платой, так как на ней размещаются все основные микросхемы, обеспечивающие работу компьютера и его связь с внешним миром.

Видеокарта
Для обработки видео информации и управлением вывода на экран монитора служит видеоадаптер или видеокарта. На современные видеокарты устанавливается видеопроцессор. Видеопроцессор представляет собой сложную схему управления, сравнимую по сложности с центральным процессором. Видеопроцессор, работающий с видеопамятью, обладает высокой производительностью. Пересылка данных между видеопроцессором и видеопамятью производится по внутренней шине, это быстрые передачи. Пересылка из основной памяти в видеопамять обычно происходит значительно медленнее, поскольку блок данных из основной памяти должен пройти по системной шине данных (которая уступает шине видеоданных по разрядности), затем через интерфейс видеошины, попасть на внутреннюю шину видеоадаптера и лишь затем – в видеопамять. При пересылке данных между двумя шинами необходимо синхронизировать работу главного процессора с видеопроцессором. На рис. 1 изображена упрощенная модель работы основных компонентов видеосистемы компьютера.

Поиск по сайту: