Want create site? Find Free WordPress Themes and plugins.
Урок: Магистрально-модульный принцип построения компьютера
В основу архитектуры современных персональных компьютеров положен магистрально-модульный принцип. Модульный принцип позволяет потребителю самому комплектовать нужную ему конфигурацию компьютера и производить при необходимости её модернизацию.
Модульная организация компьютера опирается на магистральный (шинный) принцип обмена информацией между устройствами.
Магистраль (системная шина) включает в себя три многоразрядные шины: шину данных, шину адреса и шину управления, которые представляют собой многопроводные линии.
К магистрали подключаются процессор и оперативная память, а также периферийные устройства ввода, вывода и хранения информации, которые обмениваются информацией на машинном языке (последовательностями нулей и единиц в форме электрических импульсов).
Шина данных. По этой шине данные передаются между различными устройствами. Например, считанные из оперативной памяти данные могут быть переданы процессору для обработки, а затем полученные данные могут быть отправлены обратно в оперативную память для хранения. Таким образом, данные по шине данных могут передаваться от устройства к устройству через области оперативной памяти.
Разрядность шины данных определяется разрядностью процессора, то есть количеством двоичных разрядов, которые могут обрабатываться или передаваться процессором одновременно. Разрядность процессоров постоянно увеличивается по мере развития компьютерной техники.
Шина адреса. Выбор устройства или ячейки памяти, куда пересылаются или откуда считываются данные по шине данных, производит процессор. Каждое устройство или ячейка оперативной памяти имеет свой адрес. Адрес передаётся по адресной шине, причем сигналы по ней передаются в одном направлении — от процессора к оперативной памяти и устройствам (однонаправленная шина).
Разрядность шины адреса определяет объём адресуемой памяти (адресное пространство), то есть количество однобайтовых ячеек оперативной памяти, которые могут иметь уникальные адреса.
Количество адресуемых ячеек памяти можно рассчитать по формуле: N=2I, где I — разрядность шины адреса.
Пример:
Разрядность шины адреса постоянно увеличивается и в процессорах Pentium Extreme Edition составляет 64 бита. Таким образом, количество адресуемых ячеек памяти в таких процессорах равно: N=264 ячеек.
Шина управления. По шине управления передаются сигналы, определяющие характер обмена информацией по магистрали. Сигналы управления показывают, какую операцию — считывание или запись информации из памяти — нужно производить, синхронизируют обмен информацией между устройствами и так далее.
Важнейшим аппаратным компонентом компьютера является системная плата. На системной плате реализована магистраль обмена информацией, имеются разъёмы для установки процессора, слоты для установки оперативной памяти, а также контроллеров внешних устройств. Кроме термина «системная плата», используется название «материнская плата» (Motherboard).
Еще 10—15 лет назад системные платы персональных компьютеров строились на основе цифровых микросхем малой и средней степени интеграции (вентилей, триггеров, регистров и т.п.). И если бы тебе пришлось иметь дело с компьютерами ХТ/АТ, тогда ты бы увидел системную плату с полутора-двумя сотнями корпусов интегральных схем.
Пропускная способность. Быстродействие устройства зависит от тактовой частоты тактового генератора (обычно меряется в мегагерцах — МГц) и разрядность, т.е количество битов данных, которые устройство может обрабатывать или передавать одновременно (измеряется в битах). Дополнительно в устройствах используется внутреннее умножение частоты с разными коэффициентами.
Соответственно, скорость передачи данных (пропускная способность шины данных измеряется в бит/с) равна произведению разрядности шины (измеряется в битах) и частоты шины (измеряется в Гц = 1/с): Пропускная способность шины = Разрядность шины ⋅ Частота шины..
Северный и южный мосты. Для согласования тактовой частоты и разрядности устройств на системной плате устанавливают специальные микросхемы, включающие в себя контроллер оперативной памяти и видеопамяти (так называемый северный мост) и контроллер периферийных устройств (южный мост).
Северный мост — это системный контроллер, являющийся одним из элементов чипсета материнской платы, отвечающий за работу с оперативной памятью (RAM), видеоадаптером и процессором (CPU).
Одной из основных функций северного моста является обеспечение взаимодействия системной платы и процессора, а также определение скорости работы. Частью северного моста во многих современных материнских платах является встроенный видеоадаптер. Таким образом, функциональная особенность северного моста являет собой ещё и управление шиной видеоадаптера и её быстродействием. Также северный мост обеспечивает связь всех вышеперечисленных устройств с южным мостом.
Северный мост получил свое название благодаря «географическому» расположению на материнской плате. Внешне это квадратной формы микрочип, расположенный под процессором, но в верхней части системной платы.
Южный мост — это функциональный контроллер, известен как контроллер ввода-вывода.
Как правило, выход из строя южного моста ставит точку в жизни системной платы.
Частота процессора. Северный мост обеспечивает обмен данными с процессором, оперативной памятью и видеопамятью. Частота процессора в несколько раз больше, чем базовая частота магистрали.
Частота процессора — это количество синхронизирующих импульсов в секунду.
Системная шина. Между северным мостом и процессором данные передаются по системной шине с частотой, которая в четыре раза больше частоты FSB. Таким образом, процессор может получать и передавать данные с частотой 266 МГц ⋅ 4=1064 МГц.
Так как разрядность системной шины равна разрядности процессора и составляет 64 бита, то пропускная способность системной шины равна: 64 бит ⋅ 1064 МГц = 68096 Мбит/с ≈66 Гбит/с ≈8 Гбайт/с.
Шина памяти. Обмен данными между процессором и оперативной памятью производится по шине памяти, частота которой может быть меньше, чем частота шины процессора.
Шины AGP и PCI Express. По мере усложнения графики приложений требования к быстродействию шины, связывающей видеопамять с процессором и оперативной памятью, возрастают. Для подключения видеоплаты к северному мосту может использоваться 32-битовая шина AGP. Эта шина первоначально передавала данные с частотой 66 МГц, в настоящее время возможно использование шины AGP⋅8, частота которой 66 МГц⋅8=528 МГц. В этом случае пропускная способность шины видеоданных составляет: 32 бит ⋅ 528 МГц = 16896 Мбит/с = 16,5 Гбит/с ≈2Гбайт/с.
В настоящее время для подключения видеоплаты к северному мосту всё большее распространение получает шина PCI Express (ускоренная шина взаимодействия периферийных устройств). Пропускная способность этой шины значительно выше пропускной способности AGP и PCI.
Шина PCI. К северному мосту подключается по специальной шине южный мост, к которому, в свою очередь, подключаются периферийные устройства. Шина PCI (шина взаимодействия периферийных устройств) обеспечивает обмен информацией с контроллерами периферийных устройств, которые устанавливаются в слоты расширения системной платы.
Наиболее часто эта шина используется для установки устройств доступа по локальной сети, глобальной сети Интернет (встроенный модем) и беспроводной сети (Wi-Fi).
Разрядность шины PCI может составлять 32 бита или 64 бита, а частота – 33 МГц или 66 МГц. Таким образом, максимальная пропускная способность шины PCI составляет: 64 бит ⋅ 66 МГц = 4224 Мбит/с = 528 Мбайт/с.
Шина IEEE 1394 (Fire Wire, i-Link). Последовательная высокоскоростная шина, предназначенная для обмена цифровой информацией между компьютером и цифровыми устройствами без потери качества изображения и звука. Скорость передачи данных по этой шине может достигать 200 Мбайт/с и более.
Шина АТА. Устройства внешней памяти подключается к южному мосту по шине АТА. Ранее использовалась параллельная шина РАТА, скорость передачи данных по которой может достигать 133 Мбайт/с. В настоящее время широкое распространение получила последовательная шина SATA, скорость передачи данных по которой может достигать 300 Мбайт/с.
Шина USB. Для подключения принтеров, сканеров, цифровых камер и других периферийных устройств обычно используется шина USB(универсальная последовательная шина). Эта шина обладает пропускной способностью до 480 Мбайт/с и обеспечивает подключение к компьютеру одновременно нескольких периферийных устройств ( принтер, сканер, цифровая камера, модем и т.д.).
Клавиатура и мышь. Клавиатура и мышь подключается с помощью порта PS/2 или шины USB.
Звук. К южному мосту может подключаться интегрированная в системную плату микросхема, которая обеспечивает обработку цифрового звука. С помощью аудиоразъёмов к системной плате могут подключаться микрофон, колонки или наушники.
Did you find apk for android? You can find new Free Android Games and apps.
