Эвм. эвм. Министерство образования калининградской области
 Скачать 0.67 Mb.
|
4. Функциональная структура микропроцессора. Устройство управления, арифметико-логическое устройство, интерфейсная часть микропроцессора.Функциональная структура микропроцессора. Само слово процессор происходит от английского глагола to process, что в переводе на русский будет звучать, как обрабатывать. В общем понимании, под данным термином подразумевается устройство или набор программ, которые используются для совершения вычислительных операций или обработки массива данных или процесса. В персональном компьютере процессор выполняет функцию «мозга», являясь основной микросхемой, которая требуется для бесперебойной и правильной работы ПК. Под управлением CPU находятся все внутренние и периферийные устройства. Центральный процессор - это основной рабочий компонент компьютера, который выполняет арифметические и логические операции, управляет вычислительным процессом и координирует работу всех устройств компьютера. Центральный процессор в общем случае содержит в себе: арифметико-логическое устройство; шины данных и шины адресов; регистры; счетчики команд; кэш - очень быструю память малого объема,  Современные процессоры выполняются в виде микропроцессоров. Физически микропроцессор представляет собой интегральную схему - тонкую пластинку кристаллического кремния прямоугольной формы площадью всего несколько квадратных миллиметров, на которой размещены схемы, реализующие все функции процессора. Кристаллическая пластинка обычно помещается в пластмассовый или керамический плоский корпус и соединяется золотыми проводками с металлическими штырьками, чтобы его можно было присоединить к системной плате компьютера. Существующие в настоящее время центральные процессоры (ЦП) могут различаться по множеству параметров. Существуют различные характеристики процессора, набор которых для каждой модели ЦП уникален. Абсолютно одинаковых микросхем, имеющих полностью совпадающие параметры, практически не существует. Основные характеристики процессоров • Количество ядер. Чем больше число входящих в состав процессора ядер, тем выше его производительность. • Разрядность процессора — означает, какое максимальное количество оперативной памяти можно установить на компьютер. • Технический процесс. Чем этот параметр меньше, тем лучше, поскольку иными словами – это занимаемая кристаллом площадь на процессоре, следовательно, чем размер кристаллов меньше, тем большее их количество уместится, что увеличит тактовую частоту. • Кэш процессора также является немаловажным параметром. Чем показатели его выше, тем больше данных можно сохранить в особой памяти, ускоряющей работу процессора. • Тактовая частота. Тактом условно называется одна операция. Единицей измерения тактовой частоты считается МГц и ГГц. Так, например один МГц означает, что процессору под силу выполнить один миллион команд в секунду. • Socket. Данный параметр позволяет стандартизировать все процессоры по подключаемым к материнской плате разъемам. Функционально МП можно разделить на две части: · операционную, содержащую устройство управления (УУ), арифметикологическое устройство (АЛУ) и микропроцессорную память (МПП) (за исключением нескольких адресных регистров); · интерфейсную, содержащую адресные регистры МПП; блок регистров команд — регистры памяти для хранения кодов команд, выполняемых в ближайшие так ты работы машины; схемы управления шиной и портами. Обе части МП работают параллельно, причем интерфейсная часть опережает операционную, так что выборка очередной команды из памяти (ее запись в блок регистров команд и предварительный анализ) выполняется во время выполнения операционной частью предыдущей команды^ Современные микропроцессоры имеют несколько групп регистров в интерфейсной: части, работающих с различной степенью опережения, что позволяет выполнять операции в конвейерном режиме. Такая организация МП позволяет существенно повысить его эффективное быстродействие. Устройство управления, арифметико-логическое устройство, интерфейсная часть микропроцессора. Устройство управления является функционально наиболее сложным устройством ПК. Оно вырабатывает управляющие сигналы, поступающие по кодовым шинам инструкций во все блоки машины. Арифметико-логическое устройство предназначено для выполнения арифметических и логических операций преобразования информации. Функционально АЛУсостоит обычно из двух регистров, сумматора и схем управления (местного устройства управления). Сумматор — вычислительная схема, выполняющая процедуру сложения поступающих на ее вход двоичных кодов; сумматор имеет разрядность двойного машинного слова. Регистры — быстродействующие ячейки памяти различной длины. Интерфейсная часть МП предназначена для связи и согласования МП с системной шиной ПК, а также для приема, предварительного анализа команд выполняемой программы и формирования полных адресов операндов и команд. 5. Материнская плата. Ее компоненты.Материнская плата (англ. motherboard, MB, также используется название англ. mainboard — главная плата; сленг.мама, мать, материнка) — сложная многослойная печатная плата, на которой устанавливаются основные компоненты персонального компьютера либо сервера начального уровня (центральный процессор, контроллер оперативной памяти и собственно ОЗУ, загрузочное ПЗУ, контроллеры базовых интерфейсов ввода-вывода). Именно материнская плата объединяет и координирует работу таких различных по своей сути и функциональности комплектующих, как процессор, оперативная память, платы расширения и всевозможные накопители. Основные компоненты, устанавливаемые на материнской плате: Центральный процессор (ЦПУ). Набор системной логики (чипсет — англ. chipset) — набор микросхем, обеспечивающих подключение ЦПУ к ОЗУ и контроллерам периферийных устройств. Как правило, современные наборы системной логики строятся на базе двух СБИС: «северного» и «южного мостов». Северный мост (англ. Northbridge), MCH (Memorycontrollerhub), системный контроллер — обеспечивает подключение ЦПУ к узлам, использующим высокопроизводительные шины: ОЗУ, графический контроллер. Для подключения ЦПУ к системному контроллеру могут использоваться такие FSB-шины, как HyperTransport и SCI. Обычно к системному контроллеру подключается ОЗУ. В таком случае он содержит в себе контроллер памяти. Таким образом, от типа применённого системного контроллера обычно зависит максимальный объём ОЗУ, а также пропускная способность шины памяти персонального компьютера. Но в настоящее время имеется тенденция встраивания контроллера ОЗУ непосредственно в ЦПУ (например, контроллер памяти встроен в процессоры в AMD K8 и IntelCore i7), что упрощает функции системного контроллера и снижает тепловыделение. В качестве шины для подключения графического контроллера на современных материнских платах используется PCI Express. Ранее использовались общие шины (ISA, VLB, PCI) и шина AGP. Южный мост (англ. Southbridge), ICH (I/O controllerhub), периферийный контроллер — содержит контроллеры периферийных устройств (жёсткого диска, Ethernet, аудио), контроллеры шин для подключения периферийных устройств (шины PCI, PCI Express и USB), а также контроллеры шин, к которым подключаются устройства, не требующие высокой пропускной способности (LPC — используется для подключения загрузочного ПЗУ; также шина LPC используется для подключения мультиконтроллера (англ. Super I/O) — микросхемы, обеспечивающей поддержку исторических низкопроизводительных интерфейсов передачи данных: последовательного и параллельного интерфейсов, контроллера клавиатуры и мыши). Как правило, северный и южный мосты реализуются в виде отдельных СБИС, однако существуют и одночиповые решения. Именно набор системной логики определяет все ключевые особенности материнской платы и то, какие устройства могут подключаться к ней. Оперативная память (также оперативное запоминающее устройство, ОЗУ). Каждая ячейка оперативной памяти имеет свой индивидуальный адрес. Оперативная память передаёт процессору данные непосредственно, либо через кэш-память. ОЗУ изготавливается как отдельный блок; также может входить в конструкцию однокристальной ЭВМ или микроконтроллера в виде оперативной памяти. Загрузочное ПЗУ. Хранит ПО, которое исполняется сразу после включения питания. Как правило, загрузочное ПЗУ содержит BIOS, однако может содержать и ПО, работающие в рамках EFI Одной из важных характеристик «материнки» является её форм-фактор - стандарт, который определяет её размеры для компьютера, места крепления внутри системного блока, расположение на поверхности сокета CPU, портов ввода/вывода, слотов для оперативной памяти и др. При сборке нового компьютера (или выполняя ремонт компьютеров) обязательно нужно учитывать, что корпус должен поддерживать форм-фактор выбранной системной платы.  Рисунок 1. Форм-фактор материнских плат Разъемы и слоты на материнской плате Разъем процессора. Слоты оперативной памяти (ОЗУ), к которым подключаются модули оперативной памяти подходящего типа. Разъем SATA (Serial Advanced Technology Attachment) - необходим для подключения накопителей информации (оптических приводов или жестких дисков). Скорость передачи данных через разъем зависит от версии SATA: современная версия SATA 3 – позволяет передавать данные на скорости до 6 Гбит/с. Разъем PATA (Parallel ATA) – предшественник SATA. Более распространенное название IDE. PATA используется для подключения к материнской плате старых носителей информации На современных материнских платах практически не встречается. PCI (Peripheral component interconnect) – шина, которая имеет небольшую пропускную способность. В основном используется для подключения звуковых и сетевых карт, модемов, Wi-Fi-модулей, TV-тюнеров, и т.д.). РСI-Express – очень быстрая шина, которая используется для подключения видеокарты. На материнской плате может находиться несколько таких шин (это зависит от чипсета), что позволяет использовать одновременно несколько видеокарт. USB – разъем, который используется при подключении периферийных устройств. Обычно пользователям он знаком как разъем, к которому подключается флешку, телефон, цифровой фотоаппарат и др. Существует нескольких спецификаций: USB 1.0 – все еще можно встретить на старых компьютерах и имеет очень низкую пропускную способность до 12 Мбит/с; более новая версия USB 2.0 – на сегодняшний день наиболее распространенная спецификация, скорость передачи данных может достигать 480 Мбит/с; а вот USB 3.0 – современный разъем со скоростью передачи данных до 4800 Мбит/с. Floppy – разъем, предназначенный для подключения привода дискеты. В настоящее время такие приводы практически не используются, поэтому данный разъем все реже можно встретить на материнских платах. Разъем, к которому подключается блок питания. Этот разъем имеет 24 контакта. Разъем для питания процессора имеет 4 или 8 контактов (это зависит от мощности процессора, который совместим с данной материнской платой). Разъемы задней панели для подключения периферийных устройств. |