Принцип устройства компьютера. Микропроцессор. Оперативная память, кэш-память

Основным
устройством ПК является материнская плата, которая определяет его конфигурацию.
Все устройства ПК подключаются к этой плате с помощью разъемов расположенных на
этой плате. Соединение всех устройств в единую систему обеспечивается с помощью
системной магистрали (шины), представляющей собой линии передачи данных,
адресов и управления.

Ядро
ПК образуют процессор (центральный микропроцессор) и основная память, состоящая
из оперативной памяти и постоянного запоминающего устройства (ПЗУ) или
перепрограммируемого постоянного запоминающего устройства ППЗУ. ПЗУ
предназначается для записи и постоянного хранения данных.

Подключение
всех внешних устройств: клавиатуры, монитора, внешних ЗУ, мыши, принтера и т.д.
обеспечивается через контроллеры, адаптеры, карты.

Контроллеры,
адаптеры или карты имеют свой процессор и свою память, т.е. представляют собой
специализированный процессор.

Микропроцессор

Центральный микропроцессор (небольшая микросхема,
выполняющая все вычисления и обработку информации) – это ядро ПК. В компьютерах
типа IBM PC используются микропроцессоры фирмы Intel и совместимые с ними
микропроцессоры других фирм.

Компоненты микропроцессора:

-АЛУ выполняет логические и арифметические операции

-Устройство управления управляет всеми устройствами ПК

-Регистры используются для хранения данных и адресов

-Схема управления шиной и портами – осуществляет
подготовку устройств к обмену данными между микропроцессором и портом ввода –
вывода, а также управляет шиной адреса и управления.

Основные характеристики процессора:

-Разрядность – число двоичных разрядов, одновременно
обрабатываемых при выполнении одной команды. Большинство современных
процессоров – это 32 – разрядные процессоры, но выпускаются и 64 — разрядные
процессоры.

-Тактовая частота – количество циклов работы устройства
за единицу времени. Чем выше тактовая частота, тем выше производительность.

-Наличие встроенного математического сопроцессора

-Наличие и размер Кэш- памяти.

Оперативная память

Оперативное запоминающее устройство (ОЗУ или RAM) —
область памяти, предназначенная для хранения информации в течение одного сеанса
работы с компьютером. Конструктивно ОЗУ выполнено в виде интегральных
микросхем.

Из нее процессор считывает программы и исходные данные
для обработки в свои регистры, в нее записывает полученные результаты. Название
«оперативная” эта память получила потому, что она работает очень быстро, в
результате процессору не приходится ждать при чтении или записи данных в
память.

Однако быстродействие ОЗУ ниже быстродействия
регистров процессора, поэтому перед выполнением команд процессор переписывает
данные из ОЗУ в регистры. По принципу действия различают динамическую память и
статическую.

Ячейки динамической памяти представляют собой
микроконденсаторы, которые накапливают заряд на своих обкладках. Ячейки
статической памяти представляют собой триггеры, которые могут находиться в двух
устойчивых состояниях.

Основные параметры, которые характеризуют ОЗУ – это
емкость и время обращения к памяти. ОЗУ типа DDR SDRAM (синхронная память с
двойной скорость передачи данных) считается наиболее перспективной для ПК.

Кэш-память

Компьютеру необходимо обеспечить быстрый доступ к
оперативной памяти, иначе микропроцессор будет простаивать, и быстродействие
компьютера уменьшится. Поэтому современные компьютеры оснащаются Кэш-памятью
или сверхоперативной памятью.

При наличии Кэш-памяти данные из ОЗУ сначала переписываются в нее, а
затем в регистры процессора. При повторном обращении к памяти сначала
производится поиск нужных данных в Кэш-памяти и необходимые данные из
Кэш-памяти переносятся в регистры, поэтому повышается быстродействие.

- доцент
- кандидат юридических наук
- профессор кафедры

Оцените автора
Добавить комментарий