Считанные из оперативной памяти данные могут быть переданы процессору для хранения

Обновлено: 06.07.2024

Магистрально-модульный принцип построения компьютера Модульный принцип позволяет потребителю самому комплектовать нужную ему конфигурацию компьютера и производить ее модернизацию. Модульная организация компьютера опирается на магистральный (шинный) принцип обмена информацией между устройствами. 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).

Магистраль включает в себя три многоразрядные шины: шину данных, шину адреса, шину управления, которые представляют собой многопроводные линии. Шина данных. По этой шине данные передаются между различными устройствами. Например, считанные из оперативной памяти данные могут быть переданы процессору для обработки, а затем полученные данные могут быть отправлены обратно в оперативную память для хранения. Таким образом, данные по шине данных могут передаваться от устройства к устройству в любом направлении. Разрядность шины данных определяется разрядностью процессора, т.е. количеством двоичных разрядов, которые процессор обрабатывает за один такт. Разрядность процессоров увеличивается по мере развития компьютерной техники и на сегодня составляет 64 бита.

Шина управления. По шине управления передаются сигналы, определяющие характер обмена информацией по магистрали. Сигналы управления определяют, какую операцию - считывание или запись информации из памяти нужно производить, синхронизируют обмен информацией между устройствами и т.д. Процессор. Реализуется на большой интегральной схеме (БИС), представляющая собой плоскую полупроводниковую пластину размерами 20х20мм. БИС является «большой» по количеству элементов.

Характеристики процессора: Тактовая частота – кол-во тактов в секунду (такт – промежуток времени между началами подачи 2-х последовательных импульсов специальной микросхемы - генератором тактовой частоты). Разрядность – количество двоичных разрядов, которые могут передаваться и обрабатывается процессором одновременно (64/36 – процессор имеет 64-разрядную шину данных и 36-разрядную шину адреса). Производительность – интегральная характеристика, определяемая в процессе тестирования (скорость выполнения процессором определенных операций в какой-либо программной среде).

Процессоры Тип Год выпуска Частота, МГц Шина данных Шина адреса Адресуемая память 8086 1978 5-10 16 20 1 Мб 80286 1982 6-12?5 16 24 16Мб 80386 1985 16-33 32 32 4Гб 80486 1989 25-50 32 32 4Гб Pentium 1993 60-166 64 32 4Гб Pentium II 1997 200-300 64 36 64Гб Pentium III 1999 450-1000 64 36 64Гб Pentium IV 2000 1000-2400 64 36 64Гб

Оперативная память Предназначена для харения информации, производится в виде модулей памяти, представляющие собой пластины с рядами контактов, на которых размещаются БИС памяти. Модули памяти различаются между собой по размеру и количеству контактов (DIMM, RIMM, DDR). Важной характеристикой моделей памяти является быстродействие. Современные модули памяти – частота 800МГц, информационная емкость 512 Мбайт.

Аппаратная реализация компьютера Современный ПК - настольный (desktop), портативный (notebook) и карманный (handheld).

Системный блок: системная плата с процессором и оперативной памятью, накопители на жестких и гибких дисках, CD-ROM , блок питания и др.

Системная плата. Основным аппаратным компонентом компьютера является системная плата. На системной плате реализована магистраль обмена информацией, имеются разъемы для установки процессора и оперативной памяти, а также слоты для установки контроллеров внешних устройств.

Пропускная способность. Быстродействие процессора, оперативной памяти и периферийных устройств существенно различается. Быстродействие устройства зависит от тактовой частотой обработки данных (обычно измеряется в МГц) и разрядности, т.е. количества бит данных, обрабатываемых за один такт (измеряется в битах). Соответственно, скорость передачи данных (пропускная способность) соединяющих эти устройства шин также должна различаться. Пропускная способность шины данных (измеряется в бит/с) равна произведению разрядности шины (измеряется в битах) и частоты шины (измеряется в Гц = 1/с): Пропускная способность шины = Разрядность шины × Частота шины

Северный и южный мосты. Для согласования тактовой частоты и разрядности устройств на системной плате устанавливаются специальные микросхемы (чипсеты), включающие в себя контроллер оперативной памяти и видеопамяти (так называемый северный мост) и контроллер периферийных устройств (южный мост). Частота процессора. Северный мост обеспечивает обмен данными с процессором, оперативной памятью и видеопамятью. В процессоре используется внутреннее умножение частоты, поэтому частота процессора в несколько раз больше, чем базовая частота магистрали (иногда ее называют шиной FSB от англ. FrontSide Bus). Например, в наиболее быстрых компьютерах (2006 год) частота шины FSB составляет 266 МГц, коэффициент умножения частоты 14 и, следовательно, частота процессора 266 МГц ´ 14 = 3,7 ГГц.

Системная шина. Между северным мостом и процессором данные передаются по системной шине с частотой, которая в четыре раза больше частоты шины FSB. Таким образом, процессор может получать и передавать данные с частотой 266 МГц ´ 4 = 1066 МГц. Так как разрядность системной шины равна разрядности процессора и составляет 64 бита, то пропускная способность системной шины равна: 64 бит × 1066 МГц = 68224 Мбит/сек » 66 Гбит/с » 8 Гбайт/с. Шина памяти. Обмен данными между процессором и оперативной памятью производится по шине памяти, частота которой может быть меньше, чем частота шины процессора. Например, частота шины памяти может составлять 533 МГц, т.е. оперативная память получает данные в два раза реже, чем процессор. Так как разрядность шины памяти равна разрядности процессора и составляет 64 бита, то пропускная способность шины памяти в этом случае равна: 64 бит × 533 МГц = 24112 Мбит/сек » 33 Гбит/с » 4 Гбайт/с.

Шины AGP и PCI Express. По мере усложнения графики приложений требования к быстродействию шины, связывающей видеопамять с процессором и оперативной памятью, возрастают. Для подключения видеоплаты к северному мосту может использоваться 32-битная шина AGP (Accelerated Graphic Port – ускоренный графический порт). Эта шина первоначально передавала данные с частотой 66 МГц, в настоящее время возможно использования шины AGP×8, частота которой 66 МГц × 8 = 528 МГц. В этом случае пропускная способность шины видеоданных составляет: 32 бит × 528 МГц = 16896 Мбит/сек = 16,5 Гбит/с » 2 Гбайт/с. В настоящее время для подключения видеоплаты к северному мосту все большее распространение получает шина PCI Express (Peripherial Component Interconnect bus Express – ускоренная шина взаимодействия периферийных устройств). Пропускная способность этой шины может в 2 или более раз превышать пропускную способность шины AGP. К видеоплате с помощью аналогового разъема VGA (Video Graphics Array - графический видеоадаптер) или цифрового разъема DVI (Digital Visual Interface - цифровой видеоинтерфейс) подключается электронно-лучевой или жидкокристаллический монитор или проектор.

Шина PCI. К северному мосту подключается по специальной шине южный мост, к которому, в свою очередь, подключаются периферийные устройства. Шина PCI (Peripherial Component Interconnect bus – шина взаимодействия периферийных устройств) обеспечивает обмен информацией с контроллерами периферийных устройств, которые устанавливаются в слоты расширения системной платы. Часто, эта шина используется для установки устройств доступа к локальной сети (сетевая карта), глобальной сети Интернет (встроенный модем) и беспроводной сети (сетевой адаптер Wi-Fi произносится, сокр. от англ. Wireless Fidelity — протокол и стандарт на оборудование для широкополосной радиосвязи). Разрядность шины PCI может составлять 32 бита или 64 бита, а частота 33 МГц или 66 МГц. Таким образом, максимальная пропускная способность шины PCI составляет: 64 бит × 66 МГц = 4224 Мбит/сек = 528 Мбайт/с.

Шина IEEE 1394 (другие названия FireWire, i-Link). Последовательная высокоскоростная шина, предназначенная для обмена цифровой информацией между компьютером и цифровыми видео устройствами (цифровыми видеокамерами, DVD-плеерами и др.) без потери качества изображения и звука. (Эту функцию может выполнять также контроллер IEEE 1394, который подключается к шине PCI). Скорость передачи данных по этой шине может достигать 200 Мбайт/с. Шина ATA. Устройства внешней памяти (жесткие диски, CD- и DVD-дисководы) подключаются к южному мосту по шине ATA (англ. Advanced Technology Attachment — шина подключения накопителей). Ранее использовалась параллельная шина PATA (англ. Parallel ATA), скорость передачи данных по которой может достигать 133 Мбайт/с. В настоящее время широкое распространение получила последовательная шина SATA (англ. Serial ATA), скорость передачи данных по которой может достигать 300 Мбайт/с.

Шина USB. Для подключения принтеров, сканеров, цифровые 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 несколько периферийных устройств (принтер, сканер, цифровая камера, Web-камера, модем и др.). Клавиатура и мышь. Клавиатура и мышь подключается с помощью порта PS/2 или шины USB (в том числе с помощью беспроводного адаптера). Звук. К южному мосту может подключаться интегрированная в системную плату микросхема, которая обеспечивает обработку цифрового звука (эту функцию может выполнять также звуковая плата, которая подключается к шине PCI). С помощью аудио- разъемов к системной плате могут подключаться микрофон, колонки или наушники.

Внешняя (долговременная память) Магнитный принцип записи и считывания информации (НГМД, НЖМД), Гибкие магнитные диски, Жесткие магнитные диски, Оптический принцип записи и считывания информации, Лазерные дисководы и диски, Flash-память. Заполнить таблицу: Устройство хранения информации Емкость Скорость обмена Надежность хранения информации Время хранения информации Меры предосторож-ности … … …

В основу архитектуры современных ПК положен магистрально-модульный принцип . Модульный принцип позволяет потребителю самому комплектовать нужную ему конфигурацию компьютера и производить при необходимости ее модернизацию. Модульная организация компьютера опирается на магистральный (шинный) принцип обмена информацией между устройствами.

Магистраль (системная шина) включает в себя три многоразрядные шины: шину данных, шину адреса и шину управления, которые представляют собой многопроводные линии (рис.). 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).

Шина данных. По этой шине данные передаются между различными устройствами. Например, считанные из оперативной памяти данные могут быть переданы процессору для обработки, а затем полученные данные могут быть отправлены обратно в оперативную память для хранения. Таким образом, данные по шине данных могут передаваться от устройства к устройству в любом направлении.

Разрядность шины данных определяется разрядностью процессора, то есть количеством двоичных разрядов, которые могут обрабатываться или передаваться процессором одновременно. Разрядность процессоров постоянно увеличивается по мере развития компьютерной техники.

Шина адреса. Выбор устройства или ячейки памяти, куда пересылаются или откуда считываются данные по шине данных, производит процессор. Каждое устройство или ячейка оперативной памяти имеет свой адрес. Адрес передается по адресной шине, причем сигналы по ней передаются в одном направлении - от процессора к оперативной памяти и устройствам (однонаправленная шина).

Разрядность шины адреса определяет объем адресуемой памяти (адресное пространство), то есть количество однобайтовых ячеек оперативной памяти, которые могут иметь уникальные адреса. Количество адресуемых ячеек памяти можно рассчитать по формуле: N = 2 I , где I - разрядность шины адреса.

Разрядность шины адреса постоянно увеличивалась и в современных персональных компьютерах составляет 36 бит. Таким образом, максимально возможное количество адресуемых ячеек памяти равно: N = 236 = 68 719 476 736.

Шина управления. По шине управления передаются сигналы, определяющие характер обмена информацией по магистрали. Сигналы управления показывают, какую операцию - считывание или запись информации из памяти - нужно производить, синхронизируют обмен информацией между устройствами и так далее. Аппаратно на системных платах реализуются шины различных типов. В компьютерах РС/286 использовалась шина ISA (Industry Standard Architecture), имевшая 16-разрядную шину данных и 24-разрядную шину адреса. В компьютерах РС/386 и РС/486 используется шина EISA (Extended Industry Standard Architecture), имеющая 32-разрядные шины данных и адреса. В компьютерах PC/ Pentium используется шина PCI (Peripheral Component Interconnect), имеющая 64-разрядную шину данных и 32-разрядную шину адреса.

Подключение отдельных модулей компьютера к магистрали на физическом уровне осуществляется с помощью контроллеров , адаптеров устройств (видеоадаптер, контроллер жестких дисков и т. д.), а на программном уровне обеспечивается загрузкой в оперативную память драйверов устройств, которые обычно входят в состав операционной системы.

Контроллер жестких дисков обычно находится на системной плате. Существуют различные типы контроллеров жестких дисков, которые различаются по количеству подключаемых дисков, скорости обмена информацией, максимальной емкости диска и др.

IDE — Integrated Device Electronics EIDE — Enhanced Integrated Device Electronics SCSI — Small Computers System Interface В стандартный набор контроллеров, разъемы которых имеются на* системном блоке компьютера, обычно входят:
— видеоадаптер (с помощью него обычно подключается дисплей);

— последовательный порт СОМ1 (с помощью него обычно подключается мышь);
— последовательный порт COM2 (с помощью него обычно подключается модем);
— параллельный порт (с помощью него обычно подключается принтер);
— контроллер клавиатуры.

Через последовательный порт единовременно может передаваться 1 бит данных в одном направлении, причем данные от процессора к периферийному устройству и в обратную сторону, от периферийного устройства к процессору, передаются по разным проводам. Максимальная дальность передачи составляет обычно несколько десятков метров, а скорость до 115 200 бод. Устройства подключаются к этому порту через стандартный разъем RS-232.

Через параллельный порт может передаваться в одном направлении одновременно 8 бит данных. К этому порту устройства подключаются через разъем Centronics. Максимальное удаление принимающего устройства обычно не должно превышать 3 м.

Подключение других периферийных устройств требует установки в компьютер дополнительных адаптеров (плат).

Магистрально-модульный принцип имеет ряд достоинств :

1. для работы с внешними устройствами используются те же команды процессора, что и дл 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.

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.

Магистрально-модульный принцип построения компьютера.pptx

В основу построения подавляющего большинства компьютеров положены следующие общие принципы, сформулированные в 1945 г. американским ученым Джоном фон Нейманом.

В основу архитектуры современных персональных компьютеров положен магистрально-модульный принцип. Модульный принцип позволяет потребителю самому комплектовать нужную ему конфигурацию компьютера и производить при необходимости ее модернизацию. Модульная организация компьютера опирается на магистральный (шинный) принцип обмена информацией между устройствами.
Магистраль

Магистраль (системная шина) включает в себя три многоразрядные шины: шину данных, шину адреса и шину управления, которые представляют собой многопроводные линии (рис. 4.1). 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) .

Рис. 4.1. Магистрально-модульное устройство компьютера

Разрядность шины адреса определяет объем адресуемой памяти (адресное пространство) , то есть количество однобайтовых ячеек оперативной памяти, которые могут иметь уникальные адреса. Количество адресуемых ячеек памяти можно рассчитать по формуле:

N = 2I, где I - разрядность шины адреса.

N = 236 = 68 719 476 736.

Информатика и информационно-коммуникационные технологии в школе

Урок №8.
Тема: «Магистрально-модульный принцип построения компьютера».
Цели урока:
- помочь учащимся усвоить магистрально-модульный принцип построения компьютера, дать основные понятия, необходимые для начала работы на компьютере.
- воспитание информационной культуры учащихся, внимательности, аккуратности, дисциплинированности, усидчивости.
- развитие познавательных интересов, навыков работы с мышью и клавиатурой, самоконтроля, умения конспектировать.

Оборудование:
доска, компьютер, компьютерная презентация.

План урока:
I. Орг. момент. (1 мин)
II. Актуализация знаний. (5 мин)
III. Теоретическая часть. (10 мин)
IV. Практическая часть. (17 мин)
V. Д/з (2 мин)
VI. Вопросы учеников. (5 мин)
VII. Итог урока. (2 мин)

Ход урока:
I. Орг. момент.
Приветствие, проверка присутствующих. Объяснение хода урока.

II. Актуализация знаний.
На прошлых уроках вы познакомились с назначением и характеристиками основных устройств компьютера. Очевидно, что все эти устройства не могут работать по отдельности, а только в составе всего компьютера. Поэтому для понимания того, как компьютер обрабатывает информацию, необходимо рассмотреть структуру компьютера и основные принципы взаимодействия его устройств.
В соответствии с назначением компьютера как инструмента для обработки информации взаимодействие входящих в него устройств должно быть организованно таким образом, чтобы обеспечить основные этапы обработки информации. (Какие?) Схему устройства компьютера мы рассмотрели на 5 уроке. (Вспоминаем.)

III. Теоретическая часть.
Информация, представленная в цифровой форме и обрабатываемая на компьютере, называется данными.
Последовательность команд, которую выполняет компьютер в процессе обработки данных, называется программой.

Обработка данных на компьютере:
1. Пользователь запускает программу, хранящуюся в долговременной памяти, она загружается в оперативную и начинает выполняться.
2. Выполнение: процессор считывает команды и выполняет их. Необходимые данные загружаются в оперативную память из долговременной памяти или вводятся с помощью устройств ввода.
3. Выходные (полученные) данные записываются процессором в оперативную или долговременную память, а также предоставляются пользователю с помощью устройств вывода информации.

Для обеспечения информационного обмена между различными устройствами должна быть предусмотрена какая-то магистраль для перемещения потоков информации.

Магистраль (системная шина) включает в себя три многоразрядные шины: шину данных, шину адреса и шину управления, которые представляют собой многопроводные линии. 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).

Шина данных. По этой шине данные передаются между различными устройствами. Например, считанные из оперативной памяти данные могут быть переданы процессору для обработки, а затем полученные данные могут быть отправлены обратно в оперативную память для хранения. Таким образом, данные по шине данных могут передаваться от устройства к устройству в любом направлении.

Шина адреса. Выбор устройства или ячейки памяти, куда пересылаются или откуда считываются данные по шине данных, производит процессор. Каждое устройство или ячейка оперативной памяти имеет свой адрес. Адрес передается по адресной шине, причем сигналы по ней передаются в одном направлении — от процессора к оперативной памяти и устройствам (однонаправленная шина).

Шина управления. По шине управления передаются сигналы, определяющие характер обмена информацией по магистрали. Сигналы управления показывают, какую операцию — считывание или запись информации из памяти — нужно производить, синхронизируют обмен информацией между устройствами и так далее.

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.

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 дл 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.

Вопросы:
• Для чего нужна материнская плата?
• Каково назначение системной шины в компьютере?
• С чем можно сравнить системную шину компьютера?
• Для чего необходимо иметь слоты расширения?

III. Практическая часть.

На прошлых уроках вы набирали текст, рисовали рисунки, но все, что вы делали, после закрытия программы бесследно исчезало. Сегодня на практической части мы научимся сохранять свои работы.

Документы (тексты, рисунки и т.д.) сохраняются в виде файлов. Каждый файл хранится в какой-либо папке. При сохранении следует указать:
• Папку, в которой он будет храниться;
• Имя файла, по которому его можно потом разыскать;
• Тип файла, определяющий формат данных.

Все эти данные вводятся в специальном стандартном диалоговом окне сохранения. За сохранение документа отвечает программа, а операционная система ей помогает.

Первое сохранение файла – самое трудное, поскольку у файла еще нет ни имени, ни расширения, ни места хранения. Когда все это будет задано, последующее сохранения будут выполнятся намного проще.

И на последок самое интересное. Запустите Internet Explorer найдите ссылку «Тест рисунок-дерево» и узнайте что-нибудь новое о своем характере.

IV. Д/з
Знать магистрально-модульный принцип построения компьютера. Учащимся, имеющим компьютеры дома, продолжить осваивать «слепой десятипальцевый метод печати».
Дополнительное задание: узнать, какие из блоков модернизировались или добавлены в ваш домашний компьютер.

V. Вопросы учеников.
Ответы на вопросы учащихся.

VI. Итог урока.
Подведение итога урока. Выставление оценок.
На уроке мы узнали, что такое магистрально-модульный принцип построения компьютера. Так же мы научились открывать файлы и продолжили изучать работу в графическом редакторе. Узнали что-то новое о своем характере, анализируя свой рисунок.

Это универсальное электронное программно-управляемое устройство, предназначенное для автоматической обработки, хранения и передачи информации.

арифмометр
счетная машина
компьютер
калькулятор

Вопрос 2

Принцип программного управления компьютером состоит в том, что

алгоритм управления строится только на основе заданного алгоритма функционирования и не контролируется по фактическому значению управляемой величины
состоит в выделении принципов статического и динамического состояния организации, а также общих принципов организации
состоит в оперативном вводе системы в эксплуатацию, а также в развитии информационных систем
программа состоящая из набора команд, записывается в память компьютера, а компьютер автоматически исполняет эту программу

Вопрос 3

Заранее заданная, четко определённая последовательность арифметических, логических и других операций

программа
инструкция
приказ
приказ

Вопрос 4

Принцип построения компьютера бывает:

шинно - модульный
магистральный
магистрально - модульный
системно - модульный

Вопрос 5

Магистраль включает в себя следующие многоразрядные шины: (выберите)

шина данных
шина регистрации
шину управления
шина адреса

Вопрос 6

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

шина воспроизведения
шина данных
шина адреса
шина управления

Вопрос 7

По этой шине адрес передается от процессора к памяти или устройствам

шина адреса
шина данных
шина управления
шина устройства

Вопрос 8

Количество адресуемых ячеек можно рассчитать по формуле:

N = 2*I
N = 2/I
N =2^i
N = I/2

Вопрос 9

По этой шине передаются сигналы, определяющие характер обмена информацией по магистрали

Читайте также: