А р х и т е к т у р а с о в р е м е н н о г о к о м п ь ю т е р а

Значительные успехи в микроэлектронике, применение современных технологий привело не только к уменьшению размеров функциональных узлов компьютера, но и создали заметные предпосылки для повышения быстродействия процессора. Возникло существенное противоречие между высокой скоростью обработки информации внутри компьютера и медленной работой устройств ввода и вывода, содержащих в большинстве своем механические движущие части. Если бы устройство управления (УУ) центрального процессора (ЦП) руководило бы работой внешних устройств, как это было в машинах второго и третьего поколения, работавших по классической схеме, то значительную часть времени процессор был бы вынужден простаивать в ожидании информации из «внешнего мира». Это существенно снизило бы эффективность работы компьютера. Для решения этой проблемы появилась тенденция освобождения центрального процессора от функций обмена информацией и передачи их специальным электронным схемам управления работой внешних устройств (клавиатура, дисплей, принтер, винчестер и др.). Микросхемы, работающие по специальным программам, ориентированным на связь с тем или иным внешним устройством, называют к о н т р о л л е р а м и в н е ш н и х у с т р о й с т в. Наличие «интеллектуальных» контроллеров внешних устройств стало отличительной особенностью компьютеров четвертого поколения. Каждый контроллер имеет свою систему команд, обеспечивающую его «общение» со «своим» внешним устройством. При такой организации работы центральный процессор занимается только своими прямыми обязанностями, а операции обмена данными с внешним устройством передает соответствующему контроллеру. Тот и устанавливает связь между оперативной памятью и внешним устройством. Дальнейший процесс перемещения информации осуществляется под управлением этого контроллера. Такие нововведения привели к корректировке связей между функциональными узлами компьютеров четвертого поколения. Появилось принципиально новое устройство, получившее название

о б щ а я ш и н а или о б щ а я м а г и с т р а л ь, через которую и сталаосуществляться связь между функциональными узлами. Структурная схема такого компьютера представлена на рис. 2.2

Шина состоит из трех частей:

– ш и н а д а н н ы х, по которой передается информация,

– ш и н а а д р е с а, определяющая, куда именно передаются данные,

– ш и н а у п р а в л е н и я, регулирующая процесс обмена информацией.

Специализированные контроллеры обозначены на схеме треугольником с буквой К внутри. Схема приведена в обобщенном виде. Реально на схеме должны представляться различные внешние устройства (клавиатура, принтер, винчестер, дисковод и др.) со своими контроллерами.

Описанную структуру можно легко пополнять новыми устройствами, подсоединяя их к общей шине. Это свойство называют о т к р ы т о й а р х и т е к т у р о й. Для ее реализации в компьютере

предусматриваются дополнительные разъемы, позволяющие подсоединять новые внешние устройства. Приведенный на схеме элемент видеоОЗУ, обозначает дисплей, чего не было в машинах первого и второго поколения.

Шина адреса

Шина данных

Шина управления

к к к

Рис. 2.2 Структурная схема компьютера четвертого поколения

На рис. 2.2 приведена упрощенная магистральная структура с одной шиной. При увеличении потока информации магистраль перегружается, что существенно тормозит работу компьютера. Поэтому в состав современных компьютеров может вводиться несколько дополнительных шин. Например, одна шина может вводиться для обмена с памятью, вторая – для связи с «быстрым», а третья – с «медленным» внешними устройствами.

Поиск по сайту: