🗊Презентация Компьютерные системы

Компьютерные системы

Базовая структура персонального компьютера

Системный блок

Входные и выходные устройства

Материнская плата  Материнская плата. Или системная плата, элемент внутреннего устройства компьютера, который объединяет все комплектующие между собой. Имеет разъёмы для установки дополнительных плат расширения и служащая механической основой всей электронной схемы компьютера. Благодаря материнской плате обеспечивается полное взаимодействие компонентов компьютерной системы. 

Шины и слоты компьютера Компьютерная ши́на (англ. computer bus) в архитектуре компьютера — подсистема, служащая для передачи данных между функциональными блоками компьютера. В устройстве шины можно различить механический, электрический (физический) и логический (управляющий) уровни. В отличие от соединения точка-точка, к шине обычно можно подключить несколько устройств по одному набору проводников. Каждая шина определяет свой набор коннекторов (соединений) для физического подключения устройств, карт и кабелей.

Структура материнской платы

Основные разъемы материнской платы Кроме разъема центрального процессора (сокета), системная плата содержит другие разъемы: • Слоты модулей ОЗУ, к которым подсоединяются модули оперативной памяти соответствующего типа (DIMM, DDR, DDR2, DDR3, DDR4 и т.д.); • ISA устаревшая на данный момент 16ти битная шина с частотой 8,33 МГц для подключения перефирии • PCI (Peripheral component interconnect - взаимосвязь периферийных компонентов) - это шина с небольшой пропускной способностью, которой, однако, достаточно для подключения многих устройств (TV-тюнеров, звуковых карт, карт для захвата видео, сетевых карт, Wi-Fi-модулей и др.); Разрядность простейшей шины PCI – 8 бит и ее частота 33МГц. Пропускная способность шины PCI зависит от разрядности и частоты. Например при розрядности 32 бита и частоте 33 МГц она составляет 133Мбайта/с. А при розрядности 32 бита и частоте 66 МГц она составит 266Мбайт/с. Шина AGP разработанная разрядностью 32 бита на основании шины PCI до недавного времени активно использовалась для подключения видеокарты • РСI-Express - быстрая шина для видеокарты, создана с использованием программной модели PCI. В зависимости от чипсета, таких шин на материнской плате может быть несколько, и они могут иметь разную пропускную способность (x16 или меньше). Пропускная способность шины 2,5ГБайт/с. • USB - разъем для подключения периферийных устройств. Известен всем в первую очередь как разъем, к которому можно подключить флешку, цифровой фотоаппарат, видеокамеру, телефон и др. Он бывает нескольких спецификаций: USB 1.0 (пропускная способность до 12 Мбит/с), USB 2.0 (до 480 Мбит/с) и самый новый USB 3.0 (до 4800 Мбит/с). USB 1.0 и 2.0 внешне одинаковы, имеют 4 контакта. USB 3.0 имеет вдвое больше контактов, хотя и поддерживает возможность подключения более старых устройств (рассчитанных на USB 1.0 и 2.0). • SATA (Serial Advanced Technology Attachment - цифровое подсоединение по передовой технологии) - служит для подсоединения накопителей информации (жестких дисков или SSD, оптических приводов). Скорость передачи данных зависит от ревизии SATA: 1.x - до 1,5 Гбит/с; 2.x - до 3 Гбит/с; 3.x - до 6 Гбит/с. • PATA (Parallel ATA) - является предшественником SATA и до его появления назывался IDE (название можно встретить до сих пор). PATA предназначен для подключения старых носителей информации и поскольку последние еще продолжают служить своим владельцам, этот интерфейс сохраняется на новых материнских платах для обеспечения совместимости; • Floppy - разъем для подключения привода дискеты 3,5. Как ни странно, эти носители все еще не полностью вышли из употребления; • Разъемы для подключения блока питания. Основной разъем, питающий все компоненты (ATX) имеет 24 контакта.

USB USB (ю-эс-би, англ. Universal Serial Bus — «универсальная последовательная шина») — последовательный интерфейс для подключения периферийных устройств к вычислительной технике. Получил широчайшее распространение и фактически стал основным интерфейсом подключения периферии к бытовой цифровой технике. Интерфейс позволяет не только обмениваться данными, но и обеспечивать электропитание периферийного устройства. Сетевая архитектура позволяет подключать большое количество периферии даже к устройству с одним разъёмом USB. Каналы передачи данных по USB делятся на потоки и сообщения

Хранение данных

Виды памяти

КЭШ процессора Кэш микропроцессора — кэш (сверхоперативная память), используемый микропроцессором компьютера для уменьшения среднего времени доступа к компьютерной памяти. Является одним из верхних уровней иерархии памяти. Кэш использует небольшую, очень быструю память (обычно типа SRAM статическое ОЗУ), которая хранит копии часто используемых данных из основной памяти. Если большая часть запросов в память будет обрабатываться кэшем, средняя задержка обращения к памяти будет приближаться к задержкам работы кэша. Как правило в кэш заносится очередь команд для выполнения их процессором. Кэш память располагается на кристалле процессора. Кэш использует ассоциативный способ организации памяти.

Архитектуры вычислительных систем

Процессор. Состав и функции.

Работа инструкций процессора

Система прерываний процессора

Режимы прерываний Выделяют 5 основных режимов работы контроллера прерываний: 1) Режим фиксированных приоритетов (режим полного вложения подпрограммы обслуживания прерываний); 2) Режим циклического сдвига приоритетов «А»; 3) Режим циклического сдвига приоритетов «В»; 4) Режим специального маскирования; 5) Режим последовательного программного опроса

Контроллер прямого доступа к памяти DMA - Direct Memory Access, механизм, использующийся для непосредственного обмена данными между устройством и оперативной памятью компьютера, минуя центральный процессор. Контроллер DMA - Используется для уменьшения нагрузки на центральный процессор в случае длительного обмена большим потоком данных с устройствами. К таким устройствам могут быть причислены: Жёсткие диски (IDE, ATA, SCSI). Приводы для гибких магнитных накопителей (FDD). Оптические приводы (CD, DVD). Звуковые карты (DSP, MIDI). Различные мультимедиа-устройства. Контролер ПДП управляет инициированной процессором или периферийным устройством передачей данных; задает размер блока данных для передачи; формирует адреса ячеек памяти используемых при передаче; определяет количество передаваемых данных.

Структурная схема работы прямого доступа к памяти

Контроллер DMA I8237A

Системный таймер i8254 Данная микросхема широко применяется в системах на основе МП фирмы Intel для организации временных задержек, организации службы системного времени и т.д. Таймер содержит три независимых канала, соответственно канал 0, канал 1 и канал 2. Внутри каждого канала стоит шестнадцатиразрядный счетчик, работающий на вычитание. Счетчик можно программным образом настроить на счет в двоичной или двоично-десятичной системе счисления. Любой канал таймера можно запрограммировать на работу в одном из шести режимов, соответственно режим 0, режим 1, ..., режим 5.

Структурная схема таймера счетчика