Архитектура ПК

Компьютер  – это программируемое электронное устройство,предназначенное для накопления, обработки и передачи информации.

В основу архитектуры современных ПК положен магистрально-модульный принцип.

Многие необходимые дополнительные устройства интегрированы в современные материнские платы:

сетевая карта,

внутренний модем,

сетевой адаптер беспроводной связи Wi-Fi,

контроллер IEEE 1394 для подключения цифровой видеокамеры,

звуковая плата и др. 

Архитектура компьютера – его описание на некотором общем уровне, включающее логическую организацию структуры и ресурсы компьютера.

Чипсет - набор микросхем, спроектированных для совместной работы по выполнению каких-либо задач.

Чипсет на материнской плате состоит из двух больших микросхем:

северный мост (северный мост)

южный мост (южный мост).

Архитектура ПК

11 класс

Компьютер

Компьютер (от анг. Computer – вычислитель) – это программируемое электронное устройство, предназначенное для накопления, обработки и передачи информации.

Архитектура ПК

Архитектура компьютера – его описание на некотором общем уровне, включающее логическую организацию структуры и ресурсы компьютера.

Магистрально-модульный принцип

В основу архитектуры современных ПК положен магистрально-модульный принцип .

Процессор

Оперативная память

Шина данных (8,16,32,64 бит)

Шина адреса (16, 20, 24, 32 бит)

Шина управления

Магистраль

Устройства вывода

Долговременная память

Устройства ввода

Магистрально-модульный принцип

Многие необходимые дополнительные устройства интегрированы в современные материнские платы:

• сетевая карта,
• внутренний модем,
• сетевой адаптер беспроводной связи Wi-Fi,
• контроллер IEEE 1394 для подключения цифровой видеокамеры,
• звуковая плата и др.

Чипсет

Важнейшей частью материнской платы является чипсет .

Чипсет  - набор микросхем, спроектированных для совместной работы по выполнению каких-либо задач.

Чипсет на материнской плате состоит из двух больших микросхем:

• северный мост (северный мост)
• южный мост (южный мост)

Материнская плата

Северный мост

Южный

мост

Архитектура ПК

Монитор

Процессор

Оперативная память

Видеоплата

Северный мост

Шина памяти

PCI Express

Принтер, сканер

цифровая камера, модем

клавиатура, мышь

Жесткие диски

CD дисководы

DVD дисководы

Южный мост

USB

SATA

Северный мост

Контроллер-концентратор памяти, или Северный мост , который обеспечивает работу процессора с оперативной памятью и с видеоподсистемой.

Обычно северный мост использует дополнительное охлаждение в виде радиатора, потому что его температура превышает ЮМ примерно на 35 градусов, так как он отвечает за такие компоненты, как: память, графика и процессор.

Южный мост

Контроллер-концентратор ввода/вывода, или Южный мост , обеспечивающий работу с внешними устройствами.

Южный мост включает:

• IDE и SATA контроллеры;
• Память BIOS;
• Звуковой контроллер;
• USB;
• Ethernet.

Пропускная способность шины

Быстродействие процессора, оперативной памяти и периферийных устройств существенно различается.

Быстродействие устройства зависит от тактовой частоты обработки данных (измеряется в МГц) и разрядности , т. е. количества битов данных, обрабатываемых за один такт.

(Такт — это промежуток времени между подачами электрических импульсов, синхронизирующих работу устройств компьютера.)

пропускная способность шины =

=разрядность шины × частота шины.

Системная шина

Между Северным мостом и процессором данные передаются по системной шине (FSB от англ. FrontSide Bus).

Однако между Северным мостом и процессором эффективная частота передачи данных в 4 раза выше. Если частота системной шины 400 МГц, то процессор может получать и передавать данные с частотой

400 МГц • 4 = 1600 МГц.

пропускная способность системной шины равна:

64 бита • 1600 МГц = 102400 Мбит/с = 100 Гбит/с =

12,5 Гбайт/с.

Частота процессора

В процессоре используется внутреннее умножение частоты, поэтому частота процессора в несколько раз больше, чем частота системной шины.

Например, в современных процессорах используется коэффициент умножения частоты 8.

Частота процессора составляет

400 МГц • 8 = 3200 МГц = 3,2 ГГц.

Шина памяти

Обмен данными между северным мостом и оперативной памятью производится по шине памяти, частота которой может быть больше (например, в 4 раза), чем частота системной шины. У современных модулей памяти частота шины памяти может составлять 400 МГц • 4 = 1600 МГц,

Т. е. оперативная память получает данные с такой же частотой, что и процессор.

Пропускная способность шины памяти также равна:

64 бита • 1600 МГц = 102 400 Мбит/с = 100 Гбит/с =

= 12,5 Гбайт/с = 12 800 Мбайт/с.

Шина PCI Express

Cвязывает видеопамять с процессором и оперативной памятью.

Пропускная способность этой шины может достигать 32 Гбайт/с.

К видеоплате с помощью аналогового разъема VGA или цифрового разъема DVI подключается монитор или проектор.

Шина SATA

Устройства внешней памяти (жесткие диски, CD- и DVD-дисководы) подключаются к южному мосту по шине SATA (англ. Serial Advanced Technology Attachment — последовательная шина подключения накопителей), скорость передачи данных по которой может достигать 300 Мбайт/с.

Шина USB

Для подключения принтеров, сканеров, цифровых камер и других периферийных устройств обычно используется шина USB (Universal Serial Bus — универсальная последовательная шина).

Эта шина обладает пропускной способностью до 60 Мбайт/с и обеспечивает подключение к компьютеру одновременно до 127 периферийных устройств.

Увеличение производительности процессора

Выделение процессором теплоты Q пропорционально потребляемой мощности Р, которая, в свою очередь, пропорциональна квадрату частоты v :

Q ~ Р ~ v 2

Увеличение производительности процессора, достигается за счет увеличения количества ядер процессора (арифметических логических устройств).

Вопросы:

• В чем состоит магистрально-модульный принцип построения компьютера?
• Какие устройства обмениваются информацией через Северный мост?
• Какие устройства обмениваются информацией через Южный мост?
• В каком направлении развивается архитектура процессоров?