1 Загальна схема апаратної частини комп'ютера © К.Ю. Поляков, 2007 Переклад і доповнення: Б.В. Ващук, 2011

2 Архітектура компютера Архітектура – принципи дії і взаємозвязку основних пристроїв компютера (процесора, ОЗП, зовнішніх пристроїв). Прінстонська архітектура (фон Неймана): процесор ОЗП (програма і дані) пристрої виводу пристрої вводу дані керування прямий доступ до памяті Гарвардська архітектура – програми і дані зберігаються в різних областях памяті. прямий доступ до памяті швидкість (одночасно читаємо команду і дані) потрібно більше контактів у процесорі

3 Принципи фон Неймана "Попередня доповідь про машину EDVAC" (1945) 1.Принцип двійкового кодування: уся інформація кодується в двійковому виді. 2.Принцип програмного управління: програма складається з набору команд, які виконуються процесором автоматично один за одним в певній послідовності. 3.Принцип однорідності пам'яті: програми і дані зберігаються в одній і тій же пам'яті. 4.Принцип адресності: пам'ять складається з пронумерованих комірок; процесору у будь-який момент часу доступна будь-яка комірка.

4 Архітектури компютерів фон Неймана багатомашинна (незалежні задачі) ОЗП АЛП ПК ОЗП АЛП ПК ОЗП АЛП ПК ОЗП АЛП ПК багатопроцесорна (частини одної задачі, по різним програмам) АЛП ПК ОЗП АЛП ПК АЛП ПК АЛП ОЗП АЛП ПК АЛП паралельні процесори (частини одної задачі, по одній програмі)

5 Персональний компютер (ПК) ПК – це компютер, призначений для особистого використання (доступна ціна, розміри, характерис- тики) Apple-II 1981 IBM PC (personal computer) ЕС-1841 iMac (1999) PowerMac G4 Cube (2000)

6 Магістрально-модульний принцип побудови компютера (загальна схема пк)

7 Дані і програми Інформація, представлена в цифровій формі і оброблювана на комп'ютері, називається даними. Послідовність команд, яку виконує комп'ютер в процесі обробки даних, називається програмою.

8 Обробка даних на комп'ютері Користувач запускає програму, що зберігається в довготривалій пам'яті, вона завантажується в оперативну і починає виконуватися. Виконання: процесор прочитує команди і виконує їх. Необхідні дані завантажуються в оперативну пам'ять з довготривалої пам'яті або вводяться за допомогою пристроїв введення. Вихідні (отримані) дані записуються процесором в оперативну або довготривалу пам'ять, а також надаються користувачеві за допомогою пристроїв виведення інформації.

9 Магістрально-модульний принцип побудови компютера Магістраль Шина даних Шина адреси Шина керування Процесор Обробка даних Оперативна память Збереження даних і програм Пристрої вводу Введення даних Пристрої виводу Виведення даних Довгочасна память Збереження даних і програм Мережеві пристрої Для забезпечення інформаційного обміну між різними пристроями має бути передбачена якась магістраль для переміщення потоків інформації.

10 Взаємозвязок блоків ПК процесор Память шини адреси, даних, керування порти клавіатура, мишка, модем, принтер, сканер відеокарта мережева карта контролери дисководів Магістраль (Шина) – багатожильна лінія зв'язку, доступ до якої мають декілька пристроїв. Контролер – електронна схема, що управляє зовнішнім пристроєм по сигналах процесора. контролери

11 Магістраль Магістраль (системна шина) включає: –Шину даних; –Шину адреси; –Шину керування. Спрощено системну шину можна представити як групу кабелів і електричних (струмопровідних) ліній на системній платі. До магістралі підключаються процесор і оперативна пам'ять, а також периферійні пристрої введення, виводу і зберігання інформації, які обмінюються інформацією на машинній мові (послідовностями нулів і одиниць у формі електричних імпульсів).

12 Шина даних По цій шині передаються дані між різними пристроями. Наприклад, лічені з ОЗП дані можуть бути передані процесору для обробки, а потім можуть бути відправлені назад для зберігання. Таким чином, дані по шині даних можуть передаватися від пристрою до пристрою в будь- якому напрямі. Розрядність шини даних визначається процесором, тобто кількістю двійкових розрядів, які можуть оброблятися процесором одночасно. Розрядність процесорів постійно збільшується у міру розвитку комп'ютерної техніки.

13 Шина адреси Вибір пристрою або елементу пам'яті, куди посилаються дані або звідки прочитуються дані по шині даних, виробляє процесор. Кожен пристрій або елемент пам'яті має свою адресу. Адреса передається по адресній шині від процесора до пам'яті або пристроїв. Розрядність шини адресі визначає об'єм пам'яті, що адресується.

14 Шина керування По шині управління передаються сигнали, що визначають характер обміну інформацією по магістралі. Сигнали показують, яку операцію - прочитування або запис інформації треба виробляти, синхронізують обмін даними і так далі.

15 Модульний принцип Модульний принцип дозволяє споживачеві самому комплектувати потрібну йому конфігурацію комп'ютера і виробляти при необхідності її модернізацію. Кожна окрема функція комп'ютера реалізується одним або декількома модулями - конструктивно і функціонально закінчених електронних блоків в стандартному виконанні. Організація структури комп'ютера на модульній основі аналогічна будівництву блокового будинку. Основними модулями комп'ютера є пам'ять і процесор. Процесор - це пристрій що управляє роботою усіх блоків комп'ютера. Дії процесора визначаються командами програми, що зберігається в пам'яті. Завдяки використанню вищеназваного принципу, з'являється можливість створення великої різноманітності товарів з одного набору основних компонентів. З набору модулів можливо створити велику різноманітність комп'ютерів (складних технічних систем), що відрізняються один від одного продуктивністю, призначенням (домашній, офісний, сервер додатків і тому подібне), архітектурою, платформою.

16 Магістрально-модульний принцип Магістрально-модульний принцип побудови компютерів полягає в тому, що, приєднуючи за допомогою контролерів до магістралі різні набори пристроїв (модулів), можна одержувати різноманітні конфігурації компютерів. Модульна організація спирається на магістральний (шинний) принцип обміну інформацією між пристроями. Магістрально-модульний принцип має ряд достоїнств: 1. для роботи із зовнішніми пристроями використовуються ті ж команди процесора, що і для роботи з пам'яттю. 2. підключення до магістралі додаткових пристроїв не вимагає змін у вже існуючих пристроях, процесорі, пам'яті. 3. міняючи склад модулів можна змінювати потужність і призначення комп'ютера в процесі його експлуатації.

17 Принцип відкритої архітектури Принцип відкритої архітектури - правила побудови комп'ютера, відповідно до яких кожен новий блок має бути сумісний із старим і легко встановлюватися в тому ж місці в комп'ютері. У комп'ютері так же легко можна замінити старі блоки на нові, де б вони не розташовувалися, внаслідок чого робота комп'ютера не лише не порушується, але і стає продуктивнішою. Цей принцип дозволяє не викидати, а модернізувати раніше куплений комп'ютер, легко замінюючи в нім застарілі блоки на досконаліші і зручніші, а так само придбавати і встановлювати нові блоки. Причому в усіх роз'єми для їх підключення є стандартними і не вимагають ніяких змін в самій конструкції комп'ютера.

18 Принцип відкритої архітектури на материнській платі розташовані тільки вузли, які обробляють інформацію (процесор і допоміжні мікросхеми, пам'ять) схеми, що управляють іншими пристроями (монітором і так далі) - це окремі плати, які вставляються в слоти розширення схема стикування нових пристроїв з комп'ютером загальнодоступна (стандарт) конкуренція, здешевлення пристроїв виробники можуть виготовляти нові сумісні пристрої користувач може збирати ПК "з кубиків"

19 Запитання Опишіть процес обробки даних на комп'ютері? Для чого потрібна материнська плата? Який пристрій служить для зберігання оброблюваної інформації і команд програми? Що включає системна шина? Для чого необхідно мати слоти розширення? Чи можливо у вашому комп'ютері замінити наявний жорсткий диск на іншій, більшого об'єму? Які ще пристрої можна замінити у вашому (шкільному) комп'ютері? Чи виробляли ви модернізацію свого комп'ютера? Розкажіть детальніше.

20 Кінець фільму