Процессоры и их характеристики

Урок 2

Тема: «Аппаратное и программное обеспечение компьютера».

Общее представление об архитектуре компьютера

Архитектура компьютера определяется конструкцией и структурной организацией его функциональных блоков (компонентов), описанием принципов их работы и взаимодействия на аппаратном и программном уровнях.

Архитектура компьютера часто разделяется на отдельные части: аппаратную архитектуру, программную архитектуру, сетевую архитектуру и др.

Архитектура современных компьютеров является открытой, что обеспечивает пользователю возможность подключения различных устройств и их замену, а также необходимостью совместимости аппаратного, программного и информационного обеспечения.

*Классификация архитектуры компьютера часто строится на характере информационных связей между процессором, памятью и устройствами ввода/вывода.

Основываясь на данной классификации, архитектура всего многообразия персональных компьютеров и электронных вычислительных машин классически может быть сведена к двум структурам:

¾ структура использования каналов ввода/вывода (Рис. 2.1);

¾ магистральная структура (Рис. 2.2).

Первый тип структуры предполагает, что между центральным процессором и оперативной памятью существует непосредственная связь. Связь между центральным процессором и устройствами ввода/вывода, а также между памятью и этими устройствами осуществляется с помощью специальных процессоров, которые называют каналами ввода/вывода. Это позволяет выполнять одновременно несколько операций ввода/вывода параллельно (Рис. 1.2).

Рис. 2.1

Второй тип структуры предполагает, что взаимодействие центрального процессора, памяти и устройств ввода/вывода выполняется через единое подключение к системной магистрали (Рис. 2.2.). Системная магистраль используется для передачи данных и адресов.

Рис.2.2.

Рассматривая архитектуру компьютеров, следует выделить особенности использования компьютерной памяти. Отметим, что существуют несколько подходов к хранению команд программ и данных.

Один из подходов предложил известный американский ученый фон Нейман. Он заключается в том, что выполняемые команды программ и данные хранятся в одной и той же области памяти. Команды указывают, что необходимо выполнить и адреса данных, которые необходимо использовать.

Второй подход предполагает, что данные и программы используют разные области памяти.

Подход Неймана позволил упростить устройство процессора. Второй подход позволяет выполнять несколько параллельных операций. Пока одна команда выполняется, вторая выбирается для выполнения.

Процессоры и их характеристики

Процессор представляет собой устройство, предназначенное для обработки данных, которые находятся в его регистрах, в оперативной памяти, а также данные, размещенные во внешних портах процессора.

Наиболее важными характеристиками современных процессоров является тактовая частота, разрядность, рабочее напряжение, размер кэш-памяти.

Исполнение каждой команды в процессоре занимает определенное количество тактов. Чем выше частота тактов, чем большее число команд может выполнить процессор в единицу времени. Тактовая частота измеряется в герцах и более крупных единицах Мегагерцах (МГц) и Гигагерцах (ГГц). 1 МГц равен одному миллиону тактов в секунду, а один ГГц – миллиард тактов в секунду. Таким образом, тактовая частота определяет важную характеристику процессора – его быстродействие.

Разрядность процессора показывает, сколько бит данных он может обработать в своих регистрах за один такт. Разрядность процессоров современных компьютеров 32 или 64 бита.

Процессор также использует внутри себя кэш-память. Скорость выполнения операций внутри процессора осуществляется в десятки раз быстрее, чем при обмене данными с оперативной памятью. Поэтому внутри процессора имеется своя кэш-память, скорость обмена данными с которой значительно выше, чем при обращении к оперативной памяти.

Виды памяти компьютера

Одним из важнейших компонентов компьютера является его память. Существуют различные способы классификации памяти. Компьютерная память может быть разделена по скорости доступа к ней, например, медленная или быстрая; времени хранения данных: долговременная, кратковременная, постоянная; по способу размещения информации: внутренняя (электронная) память на микросхемах и внешняя память и др.

По способу размещения память разделяется на внутреннюю (электронную) и внешнюю память. Вся информация хранится в памяти компьютера под определенными адресами.

Внутренняя компьютерная память, размещаемая на системной плате, состоит из нескольких частей (рис. 2.2): оперативной памяти (ОЗУ – оперативное запоминающее устройство), постоянной памяти (ПЗУ – постоянно запоминающее устройство), кэш-памяти.

Рис. 2.2

Оперативная память (ОЗУ) используется в основном для размещения выполняемых пользователем программ и данных в течение всего времени работы компьютера.

Постоянная память (ПЗУ) содержит данные, используемые при работе с компьютером, которые при его отключении сохраняются. Данные в ПЗУ обычно записываются в процессе производства (однократно программируемая память).

К магнитным носителям информации относятся жесткий диск (винчестер) и гибкие диски — FDD (от англ. Floppy Disk Drive) — дискеты.

Оптические компакт-диски делятся на CD-ROM (CD-R) (от англ. Compact Disk-Read Only Memory — компакт-диск, предназначенный только для чтения) и CD-RW (от англ. Compact Disk-ReWritable — перезаписывающиеся компакт-диски), а также цифровые видеодиски — DVD (от англ. Digital Video Disk — цифровой видеодиск). Объем информации, хранящийся на оптических дисках, может в настоящее время достигать 17 Гбайт и более.

Не нашли, что искали? Воспользуйтесь поиском по сайту: