Любой компьютер состоит из 4 основных частей:
· устройства ввода информации;
· устройства обработки информации;
· устройства хранения информации;
· устройства вывода информации;
Конструктивно эти части могут объединяться в одном корпусе (в компьютерах класса Notebook – записная книжка) или же каждая может состоять из нескольких достаточно громоздких устройств (в больших компьютерах, аналогично ЕС ЭВМ). С конструктивной точки зрения в компьютере можно выделить следующие основные устройства:
· системный блок;
· видеомонитор;
· клавиатура;
· принтер;
· мышь.
Для решения ряда специальных задач компьютер может быть оснащен звуковыми колонками, сканером для ввода графических изображений с помощью специальных цветных фломастеров, дигитайзеров для автоматизированного ввода в компьютер чертежей, схем, географических карт.
Для хранения больших объемов информации на специальной магнитной ленте ПК может быть укомплектован стриммером.
В современных мощных ПК в качестве устройства ввода информации используются устройства CD-ROM, считывающие ее с компакт-дисков. Такие накопители позволяют работать с большими (650 Мб) объемами информации, но не позволяют изменить ее.
Системный блок компьютера– сердце компьютера. Внутри системного блока компьютера располагаются:
· блок питания;
· большая системная (называется материнская) плата, в которую вставляются платы поменьше - контроллеры;
· жесткий диск или винчестер (hard disk);
· 1 или 2 дисковода (disk drive или floppy drive) для работы с дискетами (floppy disk);
· дисковод для компакт-дисков (CD-ROM drive);
· небольшой громкоговоритель;
· много соединительных кабелей.
Материнская платаявляется сердцем любой компьютерной системы. Чаще всего она представляет собой плоский лист фольгированного стеклотекстолита, покрытого зеленым лаком. Схему соединений платы нужной конфигурации получают травлением медной фольги. Используются двухслойные и многослойные платы. В материнскую плату вставляются платы поменьше - контроллеры. Устройства ввода-вывода (мышь, клавиатура, видеомонитор, принтер) подключаются либо непосредственно к материнской плате, либо к контроллерам.
На материнской плате имеется большая микросхема – центральный процессор, выполняющий обработку данных и управление компьютером. Важнейшим устройством также являются микросхемы оперативной памяти оперативно запоминающего устройства (ОЗУ), характеризующиеся малым временем доступа к информации.
Микропроцессор – это кусочек кремния, выращенный в стерильных условиях. Он представляет собой совокупность простых транзисторов, соединенных определенным образом на кремниевой пластине, которая называется интегральной схемой, или ИС , или чипом. Большинство микропроцессоров имеют специально встроенные области памяти, называемые регистрами, в которых они осуществляют все манипуляции и расчеты. Сигналы, перемещающиеся по микропроцессору, представляют собой серию цифровых импульсов. Их перемещение происходит практически параллельно. Каждая серия импульсов представляет собой отдельную команду микропроцессора.Каждая команда имеет идентифицирующее имя. Полный набор реализующих команд и соответствующих функций называют множеством микрокоманд процессора. Внутренняя структура кремния определяет алгоритм программы работы микропроцессора для каждого входного сигнала. Эта программа называется микрокодом микропроцессора.
Помимо выполнения внутреннего программного кода микропроцессор должен получать (входную) и выдывать (выходную) информацию. Для реализации этой связи используется так называемая микропроцессорная шина данных.
Для работы с данными внешней среды микропроцессору необходимо знать, где хранятся данные во внешней среде. Для этой цели используется еще одна шина, называемая адресной.
Микропроцессоры различаются по имеющимся в их наличии ресурсам, что влияет на скорость их работы. Они могут отличаться как числом, так и размерами самих регистров. Размеры определяются числом бит, с которыми он может работать одновременно, т.е. 16-битному микропроцессору необходим один или более регистров размерностью в 16 бит. Бит- это двоичный разряд, принимающий значение 0 или 1 и являющийся наименьшим количеством информации. Наряду с битом широко используются следующие понятия: байт, равный 8 бит; килобайт(Кб) =1024 байт, мегабайт (Мб)=1024 Кб, гигабайт (Гб)=1024 Мб.Байт информации используется для кодирования и представления в ПЭВМ одного символа (буквы, цифры, знака и т.п.)
На скорость обработки информации оказывает влияние и число бит в шине данных. Микропроцессоры с 8-,16-,32- битными шинами данных используются различными модификациями компьютеров IBM.
Число бит адресной шины влияет на объем адресной памяти, например, микропроцессор с 16-адресными линиями может работать с 65536 различными ячейками памяти (64 К).
История развития микропроцессора прошла путь от 4-битного Intel Corporation (1971 г.) микропроцессора 4004 до современных 32-битовых .В компьютерах, начиная с I 80386, началась новая эра в программировании. Была снята сегментация памяти (64к), связанная с 16 битами адресной шины. Объем адресуемой памяти вырос на 4 Гб, появилась возможность устранить ограничения, накладываемые первоначальными конструкциями микропроцессоров и соответствующими операционными системами.
Кроме того, современные микропроцессоры снабжены сверхоперативной кеш-памятью. Эта специальная встроенная память позволяет загружать в нее код нескольких следующих команд кода программного обеспечения, прежде чем в этом коде появится необходимость, что помогает микропроцессору работать без задержек, связанных с загрузкой очередной команды из оперативной памяти. На IBM совместимых компьютерах, как правило, используются микропроцессоры фирмы INTEL
I 4004 – 1971 г. – калькуляторы (4 бит)
I 8080 – 1974 г. - 8 бит
I 8086 – 1976 г. - 16 бит, с возможностью обработки 1 Мб памяти, разделенного на 16....64 Кб сегментов
I 8088 – модификация (I 8086) 16-битного упрощения 8-битной шиной данных
I 80286 – 20-битная адресная шина с частотой до 20Мгц. и возможностью работать с 1Гб памяти, 16 Мб физической и 1008 Мб виртуальной.
I 80386 – 32-битная с тактовой частотой от 16 Мгц и выше (до 32) с возможностью адресации до 42 Гб памяти.
Работа микропроцессора.Микропроцессор реагирует на каждый конкретный входной сигнал одним и тем же определенным образом. Последовательность бит, поступающая в микропроцессор приказывает ему выполнить определенную операцию. Например, сложение требует около 7 инструкций. Каждая конкретная команда говорит микропроцессору, где конкретно брать числа,что приводит к небольшим вариациям.
Числа , с которыми работает микропроцессор, должны быть размещены в одном из 3-х мест: в регистрах микропроцессора, в оперативной памяти (RAM), либо в самой микрокоманде. Числа из внешней памяти должны быть сначала считаны в ОП.
Команды микропроцессора заносят числа в его регистры, обрабатывают их, а затем записывают результат в память или во входной порт устройства.
Микропроцессоры могут выполнять только такие простые пошаговые инструкции в двоичной системе исчисления.
В процессе программирования происходит замена множества стандартных пошанговых операций одной командой.
Сопроцессор – специальная интегральная схема, которая работает совместно с главным процессором. Сопроцессор – обычный микропроцессор, не столь универсальный, как главный. Он настраивается на выполнение определенной специфической функции, например, математической операции или графического представления и выполняет ее во много раз быстрее, чем главный процессор. Его деятельность определяется главным процессором. Множества команд процессора и сопроцессора не совпадают. Программы для сопроцессора пишутся специальным образом, поэтому сам по себе сопроцессор не улучшает производительности компьютера. Если программа не использует микрокоманд сопроцессора, то скорость ее выполнения не увеличится при наличии сопроцессора.
