Логическое устройство компьютера

Логическое устройство компьютера

Микропроцессор.
Самым главным элементом в компьютере, его «мозгом», является микропроцессор — небольшая (в несколько сан­тиметров) электронная схема, выполняющая все вычисления и обра­ботку информации. Микропроцессор умеет производить сотни раз­личных операций и делает это со скоростью в несколько десятков или даже сотен миллионов операций в секунду. В компьютерах типа IBMPC используются микропроцессоры фирмы Intel, а также совместимые с ними микропроцессоры других фирм (AMD, Cyrix, IBM и др.).

Сопроцессор.
В тех случаях, когда на компьютере приходится вы­полнять много математических вычислений (например, в инженерных расчетах), к основному микропроцессору добавляют математический сопроцессор. Он помогает основному микропроцессору выполнять' ма­тематические операции над вещественными числами. Новейшие мик­ропроцессоры фирмы Intel (80486 и Pentium) сами умеют выполнять операции над вещественными числами, так что для них сопроцессоры не требуются.

Оперативная память.
Следующим очень важным элементом ком­пьютера является оперативная память. Именно из нее процессор и сопроцессор берут программы и исходные данные для обработки, в нее они записывают полученные результаты. Название «оперативная» эта память получила потому, что она работает очень быстро, так что про­цессору не приходится ждать при чтении данных из памяти или записи в память. Однако содержащиеся в ней данные сохраняются только по­ка компьютер включен, при выключении компьютера содержимое опе­ративной памяти стирается (за некоторыми исключениями, о которых, говорится ниже).

Контроллеры и шина.
Чтобы компьютер мог работать, - необхо­димо, чтобы в его оперативной памяти находились программа и дан­ные. А попадают они туда из различных устройств компьютера — кла­виатуры, дисководов для магнитных дисков и т.д. Обычно эти устрой­ства называют внешними, хотя некоторые из них могут находиться не снаружи компьютера, а встраиваться внутрь системного блока, как это описывалось выше. Результаты выполнения программ также выводят­ся на внешние устройства — монитор, диски, принтер и т.д.

Таким образом, для работы компьютера необходим обмен инфор­мацией между оперативной памятью и внешними устройствами. Такой обмен называется вводом-выводом. Но этот обмен не происходит непо­средственно: между любым внешним устройством и оперативной па­мятью в компьютере имеются целых два промежуточных звена:

1. Для каждого вн

ешнего устройства в компьютере имеется элек­тронная схема, которая им управляет. Эта схема называется контроллером,
или адаптером.
Некоторые контроллеры (например, контроллер дисков) могут управлять сразу не­сколькими устройствами.

2. Все контроллеры и адаптеры взаимодействуют с микропроцес­сором и оперативной памятью через системную магистраль пе­редачи данных, которую в просторечии обычно называют ши­ной.

Электронные платы.

Для упрощения подключения устройств электронные схемы IBMPC состоят из нескольких модулей — элек­тронных плат. На основной плате компьютера — системной,
или ма­теринской,
плате — обычно располагаются основной микропроцессор, сопроцессор, оперативная память и шина. Схемы, управляющие внешними устройствами компьютера (контроллеры или адаптеры), находят­ся на отдельных платах, вставляющихся в унифицированные разъемы (слоты)
на материнской плате. Через эти разъемы контроллеры уст­ройств подключаются непосредственно к системной магистрали пере­дачи данных в компьютере — шине. Таким образом, наличие свобод­ных разъемов шины обеспечивает возможность добавления к компьютеру новых устройств. Чтобы заменить одно устройство другим (например, устаревший адаптер монитора на новый), надо просто вы­нуть соответствующую плату из разъема и вставить вместо нее дру­гую. Несколько сложнее осуществляется замена самой материнской платы.

Блок-схема.

Изобразим изложенные сведения об устройстве ком­пьютера на блок-схеме (рис. 2.3). Заметим, что на ней контроллер кла­виатуры показан на системной плате — так обычно и делается, по­скольку это упрощает изготовление компьютера. Иногда на системной плате размещаются и контроллеры других устройств.

Контроллеры портов ввода-вывода.

Одним из контроллеров, ко­торые присутствуют почти в каждом компьютере, является контроллер портов ввода-вывода. Эти порты бывают следующих типов:

• параллельные (обозначаемые LPT1—LPT4), к ним обыкновенно подключаются принтеры;

• асинхронные последовательные (обозначаемые СОМ 1-COM3).

Через них обычно подсоединяются мышь, модем и т.д.

· игровой порт для подключения джойстика.

Некоторые устройства могу подключаться и к параллельным, и к последовательным портам. Параллельные порты выполняют ввод и вывод с большей скоростью, чем последовательные (за счёт использования большего числа проводов в кабеле).