Шину данных

Магистрально-модульный
принцип построения
компьютера
Устройство компьютера
Данные и программы
Информация, представленная в цифровой
форме и обрабатываемая на компьютере,
называется данными.
Последовательность
команд,
которую
выполняет
компьютер
в
процессе
обработки
данных,
называется
программой.
2
3

Процессор - центральное устройство
компьютера,
которое
обрабатывает
данные в соответствии с заданной
программой.

Процессор обрабатывает данные в
двоичном
коде
в
форме
последовательностей
электрических
импульсов («0»-нет импульса, «1»-есть
импульс)
4
Обработка данных на компьютере
1.
2.
3.
Пользователь запускает программу, хранящуюся в
долговременной
памяти,
она
загружается
в
оперативную память и начинает выполняться.
Процессор последовательно считывает команды
программы и выполняет их. (Необходимые для
выполнения программы данные также загружаются в
оперативную память из долговременной памяти или
вводятся с помощью устройств ввода.)
Выходные
(полученные)
данные
записываются
процессором в оперативную или долговременную
память, а также предоставляются пользователю с
помощью устройств вывода информации.
5

Устройства
ввода
«переводят»
информацию с языка человека на язык
компьютера (из аналоговой в дискретную
форму)

Устройства
вывода
«переводят»
информацию
с
двоичного
языка
компьютера на язык человека (из
дискретной в аналоговую форму)
6

При выключении ПК все данные и
программы
из
оперативной
памяти
стираются

Для долговременного хранения большого
количества
программ
и
данных
используется долговременная память
7

Пользователь
запускает
программу,
хранящуюся в долговременной памяти ,
она загружается в оперативную память и
начинает выполняться.

Необходимые для выполнения этой
программы данные также загружаются в
оперативную память

В процессе программной обработки
данных
на
компьютере
пересылка
данных и программ между отдельными
устройствами компьютера осуществляется
по магистрали.
8
Магистрально-модульное устройство
компьютера
Процессор
Оперативная память
Обработка данных
Хранение данных и программ
Шина данных
Магистраль
Шина адреса
Шина управления
Устройства ввода
Устройства вывода
Ввод данных
Вывод данных
Долговременная
память
Сетевые
устройства
Хранение данных и программ
Для обеспечения информационного обмена между различными устройствами должна
быть предусмотрена какая-то магистраль для перемещения потоков информации.
9
Магистраль
Магистраль (системная шина) включает в себя:
1.
Шину данных;
2.
Шину адреса;
3.
Шину управления.
Упрощенно системную шину можно представить как группу кабелей и
электрических (токопроводящих) линий на системной плате.
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).
10
Шина данных
По этой шине передаются данные между различными
устройствами. Например, считанные из ОЗУ данные
могут быть переданы процессору для обработки, а
затем могут быть отправлены обратно для хранения.
Таким образом, данные по шине данных могут
передаваться от устройства к устройству в
любом направлении.
Разрядность шины данных определяется процессором, т.е.
количеством
двоичных
разрядов,
которые
могут
обрабатываться
процессором
одновременно.
Разрядность процессоров постоянно увеличивается по
мере развития компьютерной техники.
11
Шина адреса
Выбор устройства или ячейки памяти, куда
посылаются
данные
или
откуда
считываются данные по шине данных,
производит
процессор.
Каждое
устройство или ячейка памяти имеет
свой адрес. Адрес передается по
адресной шине от процессора к памяти
или устройствам.
Разрядность шины адреса
объем адресуемой памяти.
определяет
12
Шина управления
По шине управления передаются сигналы,
определяющие
характер
обмена
информацией по магистрали. Сигналы
показывают,
какую
операцию
–
считывание или запись информации
нужно
производить,
синхронизируют
обмен данными и т.д.
13
Модульный принцип
Модульный
принцип
позволяет
потребителю
самому
комплектовать нужную ему конфигурацию компьютера и
производить при необходимости ее модернизацию.
Каждая отдельная функция компьютера реализуется одним или
несколькими модулями – конструктивно и функционально
законченных электронных блоков в стандартном исполнении.
Организация структуры компьютера на модульной основе
аналогична строительству блочного дома. Основными
модулями компьютера являются память и процессор.
Процессор – это устройство управляющее работой всех блоков
компьютера. Действия процессора определяются командами
программы, хранящейся в памяти.
Благодаря использованию вышеназванного принципа, появляется
возможность создания большого разнообразия товаров из
одного набора основных компонентов. Из набора модулей
возможно создать большое разнообразие компьютеров
(сложных технических систем), отличающихся друг от друга
производительностью, назначением (домашний, офисный,
сервер приложений и т. п.), архитектурой, платформой.
14
Магистрально-модульный принцип
Модульная организация опирается на магистральный
(шинный)
принцип
обмена
информацией
между
устройствами.
Магистрально-модульный принцип имеет ряд достоинств:
 1. для работы с внешними устройствами используются те
же команды процессора, что и для работы с памятью.
 2. подключение к магистрали дополнительных устройств
не требует изменений в уже существующих устройствах,
процессоре, памяти.
 3. меняя состав модулей можно изменять мощность и
назначение компьютера в процессе его эксплуатации.
15
Принцип открытой архитектуры
Принцип открытой архитектуры – правила построения
компьютера, в соответствии с которыми каждый новый блок
должен быть совместим со старым и легко устанавливаться
в том же месте в компьютере.
В компьютере столь же легко можно заменить старые блоки на
новые, где бы они ни располагались, в результате чего
работа компьютера не только не нарушается, но и
становится более производительной.
Этот принцип позволяет не выбрасывать, а модернизировать
ранее купленный компьютер, легко заменяя в нем
устаревшие блоки на более совершенные и удобные, а так
же приобретать и устанавливать новые блоки. Причем во
всех разъемы для их подключения являются стандартными
и не требуют никаких изменений в самой конструкции
компьютера.
16
Процессор (CPU)

Процессор - мозг компьютера
Тактовая частота = количество элементарных
операций (тактов) за 1 секунду [Hz, MHz, GHz]
Основные производители: Intel, AMD
Cooler – вентилятор для охлаждения процессора.
17
17
Поколения процессоров
За 20 лет сменилось 7 поколений процессоров
фирмы Intel: 8088, 286, 386, 486, Pentium, Pentium ll,
Pentium lll и пришло новое Pentium IV.
MHz
Поколения процессоров Intel
3500
3200
3000
2500
2000
1500
1500
1000
833
500
0
20
286
1992 год
18
40
386
100
486
333
166
Pentium
Pentium II
Тактовая частота, MHz
Pentium III
Pentium IV
Pentium IV
2005 год
18
Многоядерные процессоры
Содержат несколько процессорных ядер в одном корпусе (на одном или
нескольких кристаллах).
Двухъядерность процессоров включает такие понятия, как наличие логических и
физических ядер: например двухъядерный процессор Intel Core Duo состоит из
одного физического ядра, которое в свою очередь разделено на два логических.
Процессор Intel Core 2 Quad состоит из четырёх физических ядер, что
существенно влияет на скорость его работы.
19 ноября 2007 года вышел в продажу четырёхъядерный процессор для
домашних компьютеров AMD Phenom.
27 сентября 2006 года Intel продемонстрировала прототип 80-ядерного
процессора.
Предполагается, что массовое производство подобных процессоров станет
возможно не раньше 2010 года.
26 октября 2009 года Tilera анонсировала100-ядерный процессор широкого
назначения серии TILE-Gx.
На данный момент широко доступны только 2-х,4-х,6-ти ядерные процессоры.
19
ПРОЦЕССОР
Процессор Intel 8086 (1978 год)
Четырехядерный процессор
Intel Xeon
Intel Core Duo (4 ядра 2007 год)
20

Процессор аппаратно реализуется на
большой интегральной схеме (БИС),
которая содержит десятки миллионов
микропереключателей и представляет
собой полупроводниковую пластину
(несколько см), заключенную в плоский
корпус с рядами металлических штырьковконтактов
21
ПРОИЗВОДИТЕЛЬНОСТЬ ПРОЦЕССОРА
Производительность процессора характеризует
скорость выполнения приложений.
Производительность ~ зависит от частоты
(количества выполнения базовых операций в секунду) и
разрядности
Разрядность процессора определяется длиной двоичного кода,
который компьютер может обрабатывать одновременно в процессе
выполнения базовых операций.
С момента появления первого процессора 4004 разрядность
процессора увеличилась в 16 раз ( с 4 бит до 64 битов).
Частота соответствует количеству тактов обработки данных,
которые процессор производит за 1 секунду.
С момента появления первого процессора частота процессора
увеличилась в 37 000 раз ( с 0,1 МГц до 3700 МГц).
22
Выделение процессором теплоты Q пропорционально
потребляемой мощности P, которая, в свою очередь
пропорциональна квадрату частоты ν2: Q ~ P ~ ν2
Для отвода тепла от процессора применяют массивные
воздушные системы охлаждения (кулеры).
Кулер для процессора
23

Процессор
устанавливается
в
специальный разъем на системной плате.
socket

Для
различных
типов
процессоров
используются различные типы разъемов.
24
Материнская плата (Motherboard)
Это сердце компьютера, самое большое и
сложное устройство. Именно к "маме"
подключаются все другие устройства,
входящие в состав системного блока.

 Функция:
обеспечивает связь между всеми
устройствами ПК, посредством передачи сигнала
от одного устройства к другому.
На
поверхности материнской платы имеется большое количество
разъемов предназначенных для установки других устройств:
sockets – гнезда для процессоров; slots – разъемы под
оперативную память и платы расширения; контроллеры
портов ввода/ вывода.
25
25
Системная плата
26
Разъемы расширения
Задняя панель
Гнездо
процессора
Слоты для модулей памяти
27
Задняя панель
Подключение КЛАВИАТУРЫ И МЫШИ
Порт PS/2
для
подключен
ия мыши
Порт PS/2
для
подключения
клавиатуры
Порт USB
Клавиатура и мышь
подключаются с
помощью порта PS/2
или шины USB (в том
числе с помощью
беспроводного
адаптера)
28
Звук
С помощью аудиоразъемов к
системной плате могут
подключаться микрофон, колонки
или наушники.
Аудиоразъемы
29
Вопросы

Опишите процесс обработки данных на компьютере?

Для чего нужна материнская плата?

Какое устройство служит для хранения обрабатываемой
информации и команд программы?

Что включает в себя системная шина?

Для чего необходимо иметь слоты расширения?

Возможно ли в вашем компьютере заменить имеющийся
жесткий диск на другой, большего объема?

Какие еще устройства можно заменить в вашем (школьном)
компьютере?

Производили ли вы модернизацию своего компьютера?
Расскажите подробнее.
30