Взаимодействие центральных внешних устройств ЭВМ.Типы интерфейса

Микропроцессор (МП; CPU – Central Processing Unit (центральный

обрабатывающий модуль)) – центральный блок ЭВМ, управляющий работой всех

компонент ЭВМ и выполняющий операции над информацией. Операции производятся в

регистрах, составляющих микропроцессорную память.

Основные функции МП:

- выполнение команд программы, расположенной в ОЗУ; команда состоит из

кода, определяющего, что эта команда делает, и операндов, над которыми эта команда

осуществляется;

- управление пересылкой информации между микропроцессорной памятью, ОЗУ

и периферийными устройствами;

- обработка прерываний;

- управление компонентами ЭВМ.

Микропроцессор (Ошибка!Источник ссылки не найден.) состоит из

следующих блоков:

АЛУ – арифметико-логическое устройство;

ДБ – другие блоки (математический сопроцессор, модуль предсказания

ветвлений);

ДК – дешифратор команд;

ИМП – интерфейс микропроцессора;

Кэш L1 – кэш-память первого уровня;

Кэш L2 – кэш-память второго уровня;

МПП – микропроцессорная память;

РОН – регистры общего назначения;

РС – регистры смещений;

РФ – регистр флагов;

СР – сегментные регистры;

УС – устройство синхронизации;

УУ – устройство управления.

Рассмотрим назначение этих блоков МП.

15Шина. Характеристики и типы.
В основе устройства ЭВМ лежит системная шина, которая служит для обмена командами и данными между компонентами ЭВМ, расположенными на материнской плате.
Системная шина включает в себя:
- кодовую шину данных для параллельной передачи всех разрядов числового кода (машинного слова) операнда из ОЗУ в МПП и обратно (имеет 64 разряда);
- кодовую шину адреса для параллельной передачи всех разрядов адреса ячейки ОЗУ (имеет 32 разряда);
- кодовую шину инструкций для передачи команд (управляющих сигналов, импульсов) во все блоки ЭВМ;
-шину питания для подключения блоков ЭВМ к системе энергопитания.
Системная шина обеспечивает три направления передачи информации:
1) между МП и ОЗУ;
2) между МП и контроллерами устройств;
3) между ОЗУ и внешними устройствами (ВЗУ и ПУ, в режиме прямого доступа к памяти).
Все устройства подключаются к системной шине через контроллеры – устройства, которые обеспечивают взаимодействие внешних устройств

Обобщенная структурная схема персонального компа

Основное утройство ПК - материнская плата, к которой подключаются все устройства с помощью разъемов, расположенных на этой плате. Соединение всех устройств в единую систему обеспечивает системная магистраль (шина), представляющая собой линии передачи данных, адресов и управления.

Ядро ПК образуют центральный процессор и основная память, состоящая из оперативной памяти и постоянно запоминающего устройства (ПЗУ). ПЗУ предназначена для записи и постоянного хранения данных.

Подключение внешних устройств (клавиатуры, монитора, внешних ЗУ, мыши, принтера и тд) обеспечивается через контроллеры, адапетры, карты. Контроллеры, адаптеры или карты имеют свой процессор и свою память, те представляют собой специализированный микропроцессор.

Микропроцессор

Центральный микропроцессор (небольшая микросхема, выполняющая все вычисления и обработку информации) – это ядро ПК.

Компоненты микропроцессора

1. АЛУ (арифметико- логическое устройство) выполняет логические и арифметические операции.

2. Устройство управления управляет всеми устройствами ПК.

3. Регистры используются для хранения данных и адресов.

4. Схема управления шиной и портами- осуществляет подготовку устройств к обмену данными между микропроцессором и портом ввода-вывода, управляет шиной адреса и управления.

Основныехарактерестики микропроцессора

1. Разрядность- число двоичных разрядов одновременно обрабатываемых при выполнении одной команды.(32,64)

2. Тактовая частота- количество циклов работы устройства за еденицу времени. Чем выше тактовая частота, тем выше производительность.

3. Наличие встроенного математического сопроцессора.

4. Наличие и размер Кэш- памяти.

Оперативная память

Оперативное запоминающее утройство (ОЗУ)- область памяти,предназначенная для хранения информации в течение одного сеанса работы с компьютером.Из ОЗУ процессор считывает ппрограммы и исодные данные для обработки в свои регистры, записывает полученные результаты.Быстродействие ОЗУ нижу быстродействия регистров процессора, поэтому перед выполнением команд процессор переписывает данные из ОЗУ в регистры.

Память по принципу действия бывает динамическая и статическая.

Ячейки динамической памяти-микроконденсаторы, накапливающие зарад на своих обкладках.

Ячейки статической памяти-триггеры,которые могут находиться в двух устойчивы состояниях.

Основыне параметры, характеризующие ОЗУ- емкость и время обращения к памяти.

Кэш- память

Кэш-память - это высокоскоростная память произвольного доступа, используемая процессором компьютера для временного хранения информации. При наличии Кэш-памяти данные из ОЗУ сначала переписываются в нее, а затем в регистры процессора. При повторном обращении к памяти сначала производится поиск нужных данных в Кэш-памяти и необходимые данные из Кэш-памяти переносятся в регистры, поэтому повышается быстродействие.

Контроллеры

Устройства, которые осуществляют обмен информацией между оперативной памятью и внешними устройствами называются контроллерами или адаптерами, иногда картами. Контроллеры, адаптеры или карты имеют свой процессор и свою память, т.е. представляют собой специализированный процессор.

Контроллеры или адаптеры (схемы, управляющие внешними устройствами компьютера) находятся на отдельных платах, которые вставляются в унифицированные разъемы (слоты) на материнской плате.

Системная магистраль

Системная магистраль (шина) - это совокупность проводов и разъемов, обеспечивающих объединение всех устройств ПК в единую систему и их взаимодействие.

Для подключения накопителей (жестких дисков и компакт-дисков) используются интерфейсы.

Подключение периферийных устройств (принтеры, мышь, сканеры и т.д.) осуществляется через специальные интерфейсы, которые называются портами. Порты устанавливаются на задней стенке системного блока.

Слоты (разъемы) расширения конфигурации ПК предназначены для подключения дополнительных устройств к основной шине данных компьютера.

К основным платам расширения относятся:

1. Видеоадаптеры (видеокарты).

2. Звуковые платы.

3. Внутренние модемы.

4. Сетевые адаптеры (для подключения к локальной сети).

5. SCSI - адаптеры