Элементная база современных компьютеров.

Современная классификация ЭВМ

В настоящее время в мире продолжают работать и производятся миллионы вычислительных машин, относящихся к различным поколениям, типам, классам, отличающихся своими областями применения, техническими характеристиками и вычислительными возможностями. Электронную вычислительную технику подразделяют на аналоговую и цифровую (рис. 2.8).

Рис. 2.8. Структура электронной вычислительной техники

В настоящее время цифровая электронная вычислительная техника является наиболее широко используемой в профессиональной и повседневной деятельности.

По назначению выделяют следующие виды компьютеров:

а) универсальные – предназначены для решения различных задач, типы которых не оговариваются. Эти ЭВМ характеризуются:

– разнообразием форм обрабатываемых данных (числовых, символьных и т. д.) при большом диапазоне их изменения и высокой точности представления;

– большой емкостью внутренней памяти;

– развитой системой организации ввода-вывода информации, обеспечивающей подключение разнообразных устройств ввода-вывода;

б) проблемно-ориентированные – служат для решения более узкого круга задач, связанных, как правило, с управлением технологическими объектами, регистрацией, накоплением и обработкой небольших объемов данных, выполнением расчетов по несложным правилам. Они обладают ограниченным набором аппаратных и программных средств;

в) специализированные – применяются для решения очень узкого круга задач. Это позволяет специализировать их структуру, снизить стоимость и сложность при сохранении высокой производительности и надежности. К этому классу ЭВМ относятся компьютеры, управляющие работой устройств ввода-вывода и внешней памятью в современных компьютерах. Такие устройства называются адаптерами, или контроллерами.

Типовая конфигурация ПК типа IBM PC включает (базовый комплект):

● системный блок;

● дисплей;

● клавиатуру.

К базовому комплекту обычно добавляют принтер. Возможности базового комплекта расширяются, если в его состав также включить внешние устройства (см. подразд. 2.5).

Примерная логическая схема ПК как совокупность основных составляющих его элементов представлена на рис. 2.11, а примерная физическая схема ПК – на рис. 2.12.

Рис. 2.11. Логическая схема ПК

Рис. 2.12. Физическая схема ПК

ЭВМ имеет процессор, основную память и внешние устройства.

Арифметико-логическое устройство (АЛУ) обеспечивает выполнение процедур преобразования данных.

Устройство управления (УУ) обеспечивает управление процессом обработки данных. УУ выбирает команды программы из основной памяти, интерпретирует тип команды и запускает нужную схему АЛУ.

Запоминающие устройства процессора обеспечивают промежуточное хранение обрабатываемых процессором данных. Основная память ЭВМ включает оперативную и постоянную память.

Оперативная память – устройство, обеспечивающее временное хранение команд и данных в процессе выполнения программы.

Постоянная память – устройство, обеспечивающее постоянное хранение и возможность считывания критически важной для функционирования ЭВМ информации.

Внешние устройства – устройства, обеспечивающие ввод и вывод данных из основных устройств ЭВМ (устройства ввода-вывода) и долговременное хранение информации, не обрабатываемой процессором в данный момент времени (внешние запоминающие устройства).

В одной ЭВМ может использоваться от единиц до нескольких сотен внешних устройств разных типов. Состав устройств ввода-вывода, как правило, переменный и определяется составом задач, решаемых на конкретной ЭВМ.

Производительность и эффективность использования ЭВМ определяется не только составом и характеристиками ее устройств, но также и способом организации их совместной работы. Связь между устройствами ЭВМ осуществляется с помощью сопряжений, которые в вычислительной технике называются интерфейсами.

Интерфейс представляет собой совокупность стандартизированных аппаратных и программных средств, обеспечивающих обмен информацией между устройствами. В основе построения интерфейса лежат унификация и стандартизация (использование единых способов кодирования данных, форматов данных, стандартизация соединительных элементов – разъемов и т. д.). Наличие стандартных интерфейсов позволяет унифицировать передачу информации между устройствами независимо от их особенностей.

В ПК, как правило, используется структура с шинным интерфейсом.

В этом случае все устройства компьютера обмениваются информацией и управляющими сигналами через шину, которая представляет собой систему функционально объединенных проводов, обеспечивающих передачу трех потоков данных (рис. 2.7):

– непосредственно информации;

– адресов;

– управляющих сигналов.

Количество проводов в системной шине, предназначенных для передачи непосредственно информации, называется разрядностью шины. Разрядность шины определяет число битов информации, которые могут передаваться по шине одновременно. Количество проводов для передачи адресов, или адресных линий, определяет, какой объем оперативной памяти (ОП) может быть адресован.