4

4.2. Функціонально-Cтруктурная ОРГАНІЗАЦІЯ

Наша взаимовыгодная связь https://banwar.org/

ОСНОВНІ БЛОКИ ПК ТА ЇХ ПРИЗНАЧЕННЯ

Поняття архітектури і структури

Архітектура комп'ютера звичайно визначається сукупністю її властивостей, істотних для користувача. Основна увага при цьому приділяється структурі і функціональним можливостям машини, які можна розділити на основні і додаткові.

Основні функції визначають призначення ЕОМ: обробка і зберігання інформації, обмін інформацією з зовнішніми об'єктами. Додаткові функції підвищують ефективність виконання основних функцій: забезпечують ефективні режими її роботи, діалог з користувачем, високу надійність і ін. Названі функції ЕОМ реалізуються за допомогою її компонентів: апаратних і програмних засобів.

Структура комп'ютера - це деяка модель, що встановлює склад, порядок і принципи взаємодії вхідних в неї компонентів.

Персональний комп'ютер - це настільна або переносна ЕОМ, що задовольняє вимогам загальнодоступності і універсальності застосування.

Перевагами ПК є:

• низька ціна, яка перебуває в межах доступності для індивідуального покупця;

• автономність експлуатації без спеціальних вимог до умов навколишнього середовища;

• гнучкість архітектури, що забезпечує її адаптивність до різноманітних застосувань у сфері управління, науки, освіти, в побуті;

• "Дружність" операційної системи та іншого програмного забезпечення, що зумовлює можливість роботи з нею користувача без спеціальної професійної підготовки;

• висока надійність роботи (більше 5 тис. ч напрацювання на відмову).

Структура персонального комп'ютера

Розглянемо склад і призначення основних блоків ПК ( Мал. 4.2 ).

Примітка. Тут і далі організація ПК розглядається стосовно самимраспространенним в даний час IBM PC √ подібним комп'ютерам (див. гл. 5 )

Мал. 4.2. Структурна схема персонального комп'ютера

Мікропроцесор (МП). Це центральний блок ПК, призначений для управління роботою всіх блоковмашіни і для виконання арифметичних і логічних операції над інформацією.

До складу мікропроцесора входять:

• пристрій управління (УУ) - формує і подає в усі блоки машини в потрібні моменти часу певні сигнали управління (керуючі імпульси), обумовлені специфікою виконуваної операції і результатами попередніх операцій; формує адресаячеекпамяті, використовуваних виконуваної операцією, і передає ці адреси у відповідні блоки ЕОМ; опорну послідовність імпульсів пристрій керування одержує від генератора тактових імпульсів;

• арифметико-логічний пристрій (АЛП) - призначено длявиконання всіх арифметичних і логічних операцій над числовою і символьної інформацією (в деяких моделях ПК для прискорення виконання операцій до АЛП підключається додатковий математичний співпроцесор);

• мікропроцесорна пам'ять (МПП) - служить для короткочасного зберігання, запису та видачі інформації, безпосередньо використовується в обчисленнях у найближчі такти роботи машини. МПП будується на регістрах і використовується для забезпечення високої швидкодії машини, бо основна пам'ять (ОП) не завжди забезпечує швидкість запису, пошуку і зчитування інформації, необхідну для ефективної роботи швидкодіючого мікропроцесора. Регістри - швидкодіючі комірки пам'яті різної довжини (на відміну від осередків ОП, що мають стандартну довжину 1 байт і більш низьку швидкодію);

• інтерфейсна система мікропроцесора - реалізує сполучення й зв'язок з іншими пристроями ПК; включає в себе внутрішній інтерфейс МП, буферні запам'ятовувальні регістри і схеми управління портами вводу-виводу (ПВВ) і системною шиною. Інтерфейс (interface) - сукупність засобів сполучення і зв'язку пристроїв комп'ютера, що забезпечує їхню ефективну взаємодію. Порт введення-виведення (I / O ≈ Input / Output port) - апаратура сполучення, що дозволяє підключити до мікропроцесора інший пристрій ПК.

Генератор тактових імпульсів. Він генерує послідовність електричних імпульсів; частота генеруючих імпульсів визначає тактову частоту машини. Проміжок часу між сусідніми імпульсами визначає час одного такту роботи машини або просто такт роботи машини.

Частота генератора тактових імпульсів є однією з основних характеристик персонального комп'ютера і багато в чому визначає швидкість його роботи, бо кожна операція в машині виконується за певну кількість тактів.

Системна шина. Це основна інтерфейсна система комп'ютера, що забезпечує сполучення і зв'язок всіх його пристроїв між собою.

Системна шина включає в себе:

• кодову шину даних (КШД), що містить проведення й схеми сполучення для паралельної передачі всіх розрядів числового коду (машинного слова) операнда;

• кодову шину адреси (КША), що включає проведення й схеми сполучення для паралельної передачі всіх розрядів коду адреси комірки основної пам'яті або порту вводу-виводу зовнішнього пристрою;

• кодову шину інструкцій (КШИ), що містить проведення й схеми сполучення для передачі інструкцій (керуючих сигналів, імпульсів) у всі блоки машини;

• шину харчування, що має проведення й схеми сполучення для підключення блоків ПК до системи енергоживлення.

Системна шина забезпечує три напрямки передачі інформації:

1) між мікропроцесором і основною пам'яттю;

2) між мікропроцесором і портами введення-виведення зовнішніх пристроїв;

3) між основною пам'яттю і портами введення-виведення зовнішніх пристроїв (в режимі прямого доступу до пам'яті).

Всі блоки, а точніше їх порти введення-виведення, через відповідні уніфіковані роз'єми (стики) підключаються до шини одноманітно: безпосередньо або через контролери (адаптери). Управління системною шиною здійснюється мікропроцесором або безпосередньо, або, що частіше, через додаткову мікросхему - контролер шини, яка формує основні сигнали управління. Обмін інформацією між зовнішніми пристроями та системною шиною виконується з використанням ASCII-кодів.

Основна пам'ять (ОП). Вона призначена для зберігання і оперативного обміну інформацією з іншими блоками машини. ОП містить два види запам'ятовуючих пристроїв: постоянноезапомінающее пристрій (ПЗУ) і оперативний пристрій (ОЗУ).

ПЗУ служить для зберігання незмінної (постійної) програмної та довідкової інформації, дозволяє оперативно тільки зчитувати зберігається в ньому інформацію (змінити інформацію в ПЗУ можна).

ОЗП призначений для оперативного запису, зберігання і зчитування інформації (програм і даних), безпосередньо бере участь в інформаційно-обчислювальному процесі, що виконується ПК в поточний період часу. Головними перевагами оперативної пам'яті є її висока швидкодія і можливість звертання до кожної комірки пам'яті окремо (прямий адресний доступ до осередку), Як недолік ОЗУ слід відзначити неможливість збереження інформації в ній після вимикання харчування машини (енергозалежність).

Зовнішня пам'ять. Вона відноситься до зовнішніх пристроїв ПК і використовується для довготривалого зберігання будь-якої інформації, яка може коли-небудь знадобитися для вирішення завдань. Зокрема, у зовнішній пам'яті зберігається все програмне забезпечення комп'ютера. Зовнішня пам'ять містить різноманітні види запам'ятовуючих пристроїв, але найбільш поширеними, наявними практично на будь-якому комп'ютері, є накопичувачі на жорстких (НЖМД) і гнучких (НГМД) магнітних дисках.

Призначення цих накопичувачів - зберігання великих обсягів інформації, запис і видача інформації, що зберігається за запитом в оперативний пристрій. Розрізняються НЖМД і НГМД лише конструктивно, обсягами інформації, що зберігається і часом пошуку, запису та зчитування інформації.

Як пристрої зовнішньої пам'яті використовуються також пристрої, що запам'ятовують на касетної магнітній стрічці (стримери), накопичувачі на оптичних дисках (CD-ROM - Compact Disk Read Only Memory - компакт-диск з пам'яттю, тільки читається) і ін. (Див. підрозділ. 4.4 ).

Джерело живлення. Це блок, що містить системи автономного та мережевого енергоживлення ПК.

Таймер. Це Внутримашинное електронний годинник, що забезпечують при необхідності автоматичний з'їм поточного моменту часу (рік, місяць, години, хвилини, секунди і долі секунд). Таймер підключається до автономного джерела живлення - акумулятора і при відключенні машини від мережі продовжує працювати.

Зовнішні пристрої (ВУ). Це найважливіша складова частина будь-якого обчислювального комплексу. Досить сказати, що за вартістю ВУ іноді становлять 50 - 80% всього ПК, Від складу і характеристик ВУ багато в чому залежать можливість і ефективність застосування ПК в системах управління і в народному господарстві в цілому.

ВУ ПК забезпечують взаємодію машини з навколишнім середовищем; користувачами, об'єктами управління та іншими ЕОМ. ВУ вельми різноманітні і можуть бути класифіковані за низкою ознак. Так, за призначенням можна виділити наступні види ВУ:

• зовнішні запам'ятовуючі пристрої (ВЗУ) або зовнішня пам'ять ПК;

• діалогові засоби користувача;

• пристрої введення інформації;

• пристрої виведення інформації;

• засоби зв'язку і телекомунікації.

Діалогові засоби користувача включають в свій склад відеомонітори (дисплеї), рідше пультові друкарські машинки (принтери з клавіатурою) і пристрої мовного введення-виведення інформації.

Відеомонітор (дисплей) - пристрій для відображення вводиться і виводиться з ПК інформації (див підрозділ. 4.5 ).

Пристрої мовного введення-виведення відносяться до швидко розвиваються засобів мультимедіа. Пристрої мовного введення - це різні мікрофонні акустичні системи, "звукові миші", наприклад, зі складним програмним забезпеченням, що дозволяє розпізнавати вимовлені людиною букви і слова, ідентифікувати їх і закодувати.

Пристрої мовного виведення - це різні синтезатори звуку, що виконують перетворення цифрових кодів в букви і слова, відтворювані через гучномовці (динаміки) або звукові колонки, приєднані до комп'ютера.

До пристроїв введення інформації належать:

• клавіатура - пристрій для ручного введення числової, текстової та керуючої інформації в ПК (див. підрозділ. 4.5 );

• графічні планшети (діджітайзер) - для ручного введення графічної інформації, зображень шляхом переміщення по планшету спеціального покажчика (пера); при переміщенні пера автоматично виконуються зчитування координат його місця розташування і введення цих координат в ПК;

• сканери (читають автомати) - для автоматичного зчитування з паперових носіїв і введення в ПК машинописних текстів, графіків, малюнків, креслень; в пристрої кодування сканера в текстовому режимі лічені символи після порівняння з еталонними контурами спеціальними програмами перетворюються в коди ASCII, а в графічному режимі лічені графіки і креслення перетворюються в послідовності двовимірних координат (див. підрозділ. 4.5 );

• маніпулятори (пристрої вказівки): джойстик - важіль, миша, трекбол - куля в оправі, світлове перо та ін. - для введення графічної інформації на екран дисплея шляхом управління рухом курсору по екрану з подальшим кодуванням координат курсору і введенням їх в ПК;

• сенсорні екрани - для введення окремих елементів зображення, програм або команд з поліекрана дисплея в ПК.

• До пристроїв виведення інформації відносяться:

• принтери - друкуючі пристрої для реєстрації інформації на паперовий носій (див. підрозділ. 4.5 );

• графопостроители (плоттери) - для виведення графічної інформації (графіків, креслень, малюнків) з ПК на паперовий носій; плоттери бувають векторні з кресленням зображення за допомогою пера і растрові: термографічні, електростатичні, струменеві і лазерні. По конструкції плоттери поділяються на планшетні і барабанні. Основні характеристики всіх плотерів приблизно однакові: швидкість креслення - 100 - 1000 мм / с, у кращих моделей можливі кольорове зображення і передача півтонів; найбільша роздільна здатність і чіткість зображення у лазерних плотерів, але вони найдорожчі.

Пристрої зв'язку і телекомунікації використовуються для зв'язку з приладами та іншими засобами автоматизації (согласователі інтерфейсів, адаптери, цифро-аналогові і аналого-цифрові перетворювачі і т.п.) і для підключення ПК до каналів зв'язку, до інших ЕОМ і обчислювальних мереж (мережні інтерфейсні плати, "стики", мультиплексори передачі даних, модеми).

Зокрема, показаний на Мал. 4.2 мережевий адаптер є зовнішнім інтерфейсом ПК і служить для підключення його до каналу зв'язку для обміну інформацією з іншими ЕОМ, для роботи в складі обчислювальної мережі. У глобальних мережах функції мережного адаптера виконує модулятор-демодулятор (модем, див. Гл. 7).

Багато з названих вище пристроїв відносяться до умовно виділеної групи - засобів мультимедіа.

Засоби мультимедіа (multimedia - многосредовость) - це комплекс апаратних і програмних засобів, що дозволяють людині спілкуватися з комп'ютером, використовуючи найрізноманітніші, природні для себе середовища: звук, відео, графіку, тексти, анімацію та ін.

До засобів мультимедіа відносяться пристрої мовного введення і виведення інформації; широко поширені вже зараз сканери (оскільки вони дозволяють автоматично вводити в комп'ютер друковані тексти та малюнки); високоякісні відео- (video-) і звукові (sound-) плати, плати відеозахвату (videograbber), що знімають зображення з відеомагнітофона або відеокамери і вводять його в ПК; високоякісні акустичні та відеозаписів системи з підсилювачами, звуковими колонками, великими відеоекранами. Але, мабуть, ще з більшими підставами до засобів мультимедіа відносять зовнішні запам'ятовуючі пристрої великої ємності на оптичних дисках, часто використовувані для запису звукової та відеоінформації.

Вартість компактних дисків (CD) при їх масовому тиражуванні невисока, а з огляду на їх велику ємність (650 Мбайт, а нових типів - 1Гбайт і вище), високі надійність і довговічність, вартість зберігання інформації на CD для користувача виявляється незрівнянно меншою, ніж на магнітних дисках . Це вже призвело до того, що більшість програмних засобів самого різного призначення поставляється на CD. На компакт-дисках за кордоном організовуються великі бази даних, цілі бібліотеки; на СD представлені словники, довідники, енциклопедії; навчальні та розвиваючі програми із загальноосвітніх і спеціальних предметів.

CD широко використовуються, наприклад, при вивченні іноземних мов, правил дорожнього руху, бухгалтерського обліку, законодавства взагалі і податкового законодавства зокрема. І все це супроводжується текстами і малюнками, мовною інформацією і мультиплікацією, музикою і відео. У чисто побутовому аспекті CD можна використовувати для зберігання аудіо- і відеозаписів, тобто використовувати замість плейерних аудіокасет і відеокасет. Слід згадати, звичайно, і про велику кількість програм, комп'ютерних ігор, які зберігаються на CD.

Таким чином, CD-ROM відкриває доступ до величезних обсягів різноманітної і по функціональному призначенню, і по середовищі відтворення інформації, записаної накомпакт-дисках.

Додаткові схеми. До системної шини і до МП ПК поряд з типовими зовнішніми пристроями можуть бути підключені і деякі додаткові плати з інтегральними мікросхемами, що розширюють і поліпшують функціональні можливості мікропроцесора: математичний співпроцесор, контролер прямого доступу до пам'яті, співпроцесор введення-виведення, контролер переривань та ін.

Математичний співпроцесор широко використовується для прискореного виконання операцій над двійковими числами з плаваючою комою, над двійковій-кодованими десятковими числами, для обчислення деяких трансцендентних, в тому числі тригонометричних, функцій. Математичний співпроцесор має свою систему команд і працює паралельно (сумісно в часі) з основним МП, але під керуванням останнього. Прискорення операцій відбувається в десятки разів. Останні моделі МП, починаючи з МП 80486 DX, включають співпроцесор в свою структуру.

Контролер прямого доступу до пам'яті звільняє МП від прямого управління накопичувачами на магнітних дисках, що істотно підвищує ефективну швидкодію ПК. Без цього контролера обмін даними між ВЗП і ОЗУ здійснюється через регістр МП, а при його наявності дані безпосередньо передаються між ВЗП і ОЗУ, минаючи МП.

Співпроцесор введення-виведення за рахунок паралельної роботи з МП значно прискорює виконання процедур введення-виведення при обслуговуванні декількох зовнішніх пристроїв (дисплей, принтер, НЖМД, НГМД та ін.); звільняє МП від обробки процедур введення-виведення, в тому числі реалізує і режим прямого доступу до пам'яті.

Найважливішу роль відіграє в ПК контролер переривань.

Переривання - тимчасовий останов виконання однієї програми з метою оперативного виконання іншої, в даний момент більш важливою (пріоритетної) програми.

Переривання виникають при роботі комп'ютера постійно [ 4 ]. Досить сказати, що всі процедури введення-виведення інформації виконуються по перериваннях, наприклад, переривання від таймера виникають і обслуговуються контролером переривань 18 разів в секунду (природно, користувач їх не помічає).

Контролер переривань обслуговує процедури переривання, приймає запит на переривання від зовнішніх пристроїв, визначає рівень пріоритету цього запиту і видає сигнал переривання в МП. МП, отримавши цей сигнал, припиняє виконання поточної програми і переходить до виконання спеціальної програми обслуговування того переривання, яке запросило зовнішній пристрій. Після завершення програми обслуговування відновлюється виконання перерваної програми. Контролер переривань є програмованим.

Елементи конструкції ПК

Конструктивно ПК виконані у вигляді центрального системного блоку, до якого через роз'єми підключаються зовнішні пристрої: додаткові пристрої пам'яті, клавіатура, дисплей, принтер і ін.

Системний блок зазвичай включає в себе системну плату, блок живлення, накопичувачі на дисках, роз'єми для дополнітельнихустройств і плати розширення з контролерами - адаптерами зовнішніх пристроїв.

На системній платі (часто її називають материнською платою Mother Board), як правило, розміщуються:

• мікропроцесор;

• математичний співпроцесор;

• тактовий генератор;

• блоки (мікросхеми) ОЗУ і ПЗУ;

• адаптери клавіатури, НЖМД і НГМД;

• контролер переривань;

Внутримашинное СИСТЕМНИЙ ІНТЕРФЕЙС

Характеристика внутримашинного системного інтерфейсу

Внутримашинное системний інтерфейс - система зв'язку і сполучення вузлів і блоків ЕОМ між собою - являє собою сукупність електричних ліній зв'язку (проводів), схем сполучення з компонентами комп'ютера, протоколів (алгоритмів) передачі і перетворення сигналів.

Існують два варіанти організації внутримашинного інтерфейсу.

1. багатозв'язна інтерфейс: кожен блок ПК пов'язаний з іншими блоками своїми локальними проводами; багатозв'язна інтерфейс застосовується, як правило, тільки в найпростіших побутових ПК.

2. однозв'язного інтерфейс: всі блоки ПК зв'язані один з одним через загальну або системну шину.

У переважній більшості сучасних ПК в якості системного інтерфейсу використовується системна шина. Структура і склад системної шини були розглянуті раніше. Найважливішими функціональними характеристиками системної шини є: кількість обслуговуваних нею пристроїв та її пропускна здатність, тобто максимально можлива швидкість передачі інформації. Пропускна здатність шінизавісіт від її розрядності (є шини 8-, 16-, 32- і 64-розрядні) і тактової частоти, на якій шина працює.

В якості системної шини в різних ПК використовувались і можуть використовуватися:

• шини розширень - шини загального призначення, що дозволяють підключати велику кількість найрізноманітніших пристроїв,

• локальні шини, що спеціалізуються на обслуговуванні невеликої кількості пристроїв певного класу.

Порівняльні технічні характеристики деяких шин приведені в табл. 4.4.

Шини розширень

• Шина Multibus1 має дві модифікації: PC / XT bus (Persona) Computer eXtended Technology - ПК з розширеною технологією) і PC / AT bus (PC Advanced Technology - ПК з удосконаленою технологією).

• Шина PC / XT bus - 8-розрядна шина даних і 20-розрядна шина адреси, розрахована на тактову частоту 4,77 МГц; має 4 лінії для апаратних переривань і 4 канали для прямого доступу в пам'ять (канали DMA - Direct Memory Access). Шина адреси обмежувала адресний простір мікропроцесора величиною 1 Мбайт. Використовується з МП 8086,8088.

• Шина PC / AT bus -16-розрядна шина даних і 24-розрядна шина адреси, робоча тактова частота до 8 МГц, але може використовуватися і МП з тактовою частотою 16 МГц, так як контролер шини може ділити частоту навпіл; має 7 ліній для апаратних переривань і 4 канали DMA. Використовується з МП 80286.

• Шині ISA (Industry Standard Architecture - архітектура промислового стандарту) - 16-розрядна шина даних і 24-розрядна шина адреси, робоча тактова частота 8 МГц, але може використовуватися і МП з тактовою частотою 50 МГц (коефіцієнт ділення збільшений); в порівнянні з шинами PC / XT і PC / AT збільшено кількість ліній апаратних переривань з 7 до 15 і каналів прямого доступу до пам'яті DMA з 7 до 11. Завдяки 24-розрядної шини адреси адресний простір збільшилася з 1 до 16 Мбайт. Теоретична пропускна здатність шини даних дорівнює 16 Мбайт / с, але реально вона нижча, близько 4-5 Мбайт / с, зважаючи на низку особливостей її використання. З появою 32-розрядних високошвидкісних МП шина ISA стала суттєвою перешкодою збільшення швидкодії ПК.

• Шина EISA (Extended ISA) - 32-розрядна шина даних і 32-розрядна шина адреси, створена в 1989 р Адресний простір шини 4 Гб, пропускна здатність 33 Мбайт / с, причому швидкість обміну по каналу МП - КЕШ - ОП визначається параметрами мікросхем пам'яті, збільшено число роз'ємів розширень (теоретично може підключатися до 15 пристроїв, практично - до 10). Покращена система переривань, шина EISA забезпечує автоматичне конфігурування системи і управління DMA; повністю сумісна з шиною ISA (є роз'єм для підключення ISA), шина підтримує многопроцессорную архітектуру обчислювальних систем. Шина EISA надто дорога і застосовується в швидкісних ПК. мережевих серверах і робочих станціях.

• Шина МСА (Micro Channel Architecture) -32-розрядна шина, створена фірмою IBM в 1987 р для машин PS / 2, пропускна здатність 76 Мбайт / с, робоча частота 10-20 МГц. За своїм іншим характеристикам близька до шини EISA, але не сумісна ні з ISA, ні з EISA. Оскільки ЕОМ PS / 2 не набули широкого поширення, в першу чергу через відсутність напрацьованого достатку прикладних програм, шина МСА також використовується не дуже широко.

локальні шини

Сучасні обчислювальні системи характеризуються:

• стрімким зростанням швидкодії мікропроцесорів (наприклад, МП Pentium може видавати дані зі швидкістю 528 Мбайт / с по 64-розрядної шини даних) і деяких зовнішніх пристроїв (так, для відображення цифрового повноекранного відео з високою якістю необхідна пропускна здатність 22 Мбайт / с);

• появою програм, що вимагають виконання великої кількості інтерфейсних операцій (наприклад, програми обробки графіки в Windows, робота в середовищі Multimedia).

У цих умовах пропускної здатності шин розширення, що обслуговують одночасно кілька пристроїв, виявилося недостатньо для комфортної роботи користувачів, бо комп'ютери стали подовгу "замислюватися".

Розробники інтерфейсів пішли по шляху створення локальних шин, що підключаються безпосередньо до шини МП, що працюють на тактовій частоті МП (але не на внутрішній робочої його частоті) і забезпечують зв'язок з деякими швидкісними зовнішніми по відношенню до МП пристроями: основний і зовнішньою пам'яттю, відеосистемами та ін ,

Зараз існують два основні стандарти універсальних локальних шин: VLB і PCI

Шина VLB (VESA Local Bus -локальні шина VESA) - розроблена в 1992 р Асоціацією стандартів відеоустаткування (VESA - Video Electronics Standards Association), тому часто її називають шиною VESA.

Шина VLB, no суті, є розширенням внутрішньої шини МП для зв'язку з відеоадаптером і рідше з вінчестером, платами Multimedia, мережним адаптером. Розрядність шини - 32 біта, на підході 64-розрядний варіант шини. Реальна швидкість передачі даних по VLB - 80 Мбайт / с (теоретично досяжна -132 Мбайт / с).

Недоліки шини:

• розрахована на роботу з МП 80386, 80486, поки не адаптована для процесорів Pentium, Pentium Pro, Power PC;

• жорстка залежність від тактової частоти МП (кожна шина VLB розрахована тільки на конкретну частоту);

• мала кількість пристроїв, що підключаються - до шини VLB можуть підключатися тільки чотири пристрої;

• відсутня арбітраж шини - можуть бути конфлікти між підключаються пристроями.

• Шина PCI (Peripheral Component Interconnect - з'єднання зовнішніх пристроїв) - розроблена в 1993 р фірмою Intel.

Шина PCI є набагато більш універсальною, ніж VLB, має свій адаптер, що дозволяє їй налаштовуватися на роботу з будь-яким МП: 80486, Pentium, Pentium Pro, Power PC і ін .; вона дозволяє підключати 10 пристроїв самої різної конфігурації з можливістю автоконфігурірованія, має свій "арбітраж", кошти управління передачею даних, Шина PCI поки ще досить дорога.

Розрядність PCI - 32 біта з можливістю розширення до 64 біт, теоретична пропускна здатність 132 Мбайт / с, а в 64-бітовому варіанті -263 Мбайт / с (реальна вдвічі нижче).

Шина РСI хоча і є локальною, виконує і багато функцій шини розширення, зокрема, шини розширення ISA, EISA, MCA (а вона сумісна з ними) при наявності шини PCI підключаються не безпосередньо до МП (як це має місце при використанні шини VLB) , а до самої шині PCI (через інтерфейс розширення).

Варіанти конфігурації систем з шинами VLB і PCI показані відповідно на рис. 4.3 и 4.4. Слід мати на увазі, що використання в ПК шин VLB і PCI можливо тільки при наявності відповідної VLB- або PCI-материнської плати. Випускаються материнські плати з мультішінной структурою, що дозволяє використовувати ISA / EISA, VLB і PCI, так звані материнські плати з шиною VIP (за початковими літерами VLB, ISA і PCI).

Мал. 4.3. Конфігурація системи з шиною VLB

Мал. 4.4. Конфігурація системи з шиною PCI

Таблиця 4.4. Основні характеристики шин.

параметр

ISA

EISA

MCA

VLB

PCI

Розрядність шини, біт

даних

адреси

16

24

32

32

32; 64

32

32; 64

32

32; 64

32

Робоча частота, МГц

8

8-33

10-20

до 33

до 33

Пропускна здатність, Мбайт / с

теоретична

практична

4

2

33

8

76

20

132

80

132; 264

50; 100

Число пристроїв, що підключаються, шт.

6

15

15

4

10

Локальні шини IDE (Integrated Device Electronics), EIDE (Enhanced IDE), SCSI (Small Computer System Interface) використовуються найчастіше в якості інтерфейсу тільки для зовнішніх запам'ятовуючих пристроїв.

ФУНКЦІОНАЛЬНІ ХАРАКТЕРИСТИКИ ПК

Основними характеристиками ПК є:

1. Швидкодія, продуктивність, тактова частота.

Одиницями виміру швидкодії служать:

• МІПС (MIPS - Mega Instruction Per Second) - мільйон операцій над числами з фіксованою комою (крапкою);

• Мфлопс (MFLOPS - Mega FLoating Operations Per Second) - мільйон операцій над числами з плаваючою комою (крапкою);

• КОПС (KOPS - Kilo Operations Per Second) для нізкопроїзводітельних ЕОМ - тисяча якихось усереднених операцій над числами;

• ГФЛОПС (GFLOPS - Giga FLoating Operations Per Second) - мільярд операцій у секунду над числами з плаваючою комою (крапкою).

Оцінка продуктивності ЕОМ завжди приблизна, бо при цьому орієнтуються на деякі усереднені або, навпаки, на конкретні види операцій. Реально при вирішенні різних завдань використовуються і різні набори операцій. Тому для характеристики ПК замість продуктивності звичайно вказують тактову частоту, більш об'єктивно визначає швидкодію машини, так як кожна операція вимагає для свого виконання цілком певної кількості тактів. Знаючи тактову частоту, можна досить точно визначити час виконання будь-якої машинної операції.

Приклад 4.14. При відсутності конвеєрного виконання команд і збільшенні внутрішньої частоти у мікропроцесора (див. підрозділ. 4.3 ) Тактовий генератор з частотою 33 МГц і забезпечує виконання 7 млн. Коротких машинних операцій (додавання і віднімання з фіксованою комою, пересилання інформації та ін.) В секунд; з частотою 100 МГц - 20 млн. коротких операцій в секунду.

2. Розрядність машини і кодових шин інтерфейсу.

Розрядність ≈ це максимальна кількість розрядів двійкового числа, над яким одночасно може виконуватися машинна операція, в тому числі і операція передачі інформації; чим більше розрядність, тим, за інших рівних умов, буде більше і продуктивність ПК.

3. Типи системного і локальних інтерфейсів.

Різні типи інтерфейсів забезпечують різні швидкості передачі інформації між вузлами машини, дозволяють підключати різну кількість зовнішніх пристроїв і різні їх види.

4. Ємність оперативної пам'яті.

Ємність оперативної пам'яті вимірюється найчастіше в мегабайтах (Мбайт), рідше в кілобайтах (Кбайт). Нагадуємо: 1 Мбайт = 1024 Кбайта = 10242 байт.

Багато сучасні прикладні програми при оперативної пам'яті ємністю менше 8 Мбайт просто не працюють або працюють, але дуже повільно.

Слід мати на увазі, що збільшення ємності основної пам'яті в 2 рази, крім усього іншого, дає підвищення ефективної продуктивності ЕОМ при вирішенні складних завдань приблизно в 1,7 рази.

5. Ємність накопичувача на жорстких магнітних дисках (вінчестери). Ємність вінчестера виміряється звичайно в мегабайтах або гігабайтах (1 Гбайт = 1024 Мбайт).

За прогнозами фахівців, багато програмні продукти 1997 р вимагатимуть для роботи до 1 Гбайта зовнішньої пам'яті.

6. Тип і ємність накопичувачів на гнучких магнітних дисках.

Зараз застосовуються в основному накопичувачі на гнучких магнітних дисках, які використовують дискети діаметром 3,5 і 5,25 дюйма (1 дюйм = 25,4 мм). Перші мають стандартну ємність 1,44 Мбайта, другі - 1,2 Мбайта.

7. Види і ємність Кеш-пам'яті.

Кеш-пам'ять - це буферна, не доступна для користувача швидкодіюча пам'ять, автоматично використовується комп'ютером для прискорення операцій з інформацією, що зберігається в більш повільно діючих запам'ятовувальних пристроях. Наприклад, для прискорення операцій з основною пам'яттю організується регістрова Кеш-пам'ять усередині мікропроцесора (Кеш-пам'ять першого рівня) або поза мікропроцесора на материнській платі (Кеш-пам'ять другого рівня); для прискорення операцій з дисковою пам'яттю організується Кеш-пам'ять на елементах електронної пам'яті.

Слід мати на увазі, що наявність Кеш-пам'яті ємністю 256 Кбайт збільшує продуктивність ПК приблизно на 20%.

8. Тип відеомонітора (дисплея) і відеоадаптера.

9. Тип принтера.

10. Наявність математичного співпроцесора.

Математичний співпроцесор дозволяє в десятки разів прискорити виполненіеоперацій над двійковими числами з плаваючою комою і над двійковій-кодованими десятковими числами.

11. Наявне програмне забезпечення і вид операційної системи (див. Гл. 8 - 12).

12. Апаратна і програмна сумісність з іншими типами ЕОМ.

Апаратна і програмна сумісність з іншими типами ЕОМ означає можливість використання на комп'ютері соответственнотех же технічних елементів і програмного забезпечення, що і на інших типах машин.

13. Можливість роботи в обчислювальній мережі (див. Гл. 6).

14. Можливість роботи в багатозадачному режимі.

Багатозадачність дозволяє виконувати обчислення одночасно по декількох програмах (багатопрограмний режим) або для декількох користувачів (розрахований на багато користувачів режим). Сполучення в часі роботи декількох пристроїв машини, можливе в такомрежіме, дозволяє значно збільшити ефективну швидкодію ЕОМ.

15. Надійність.

Надійність - це здатність системи виконувати повністю і правильно всі задані їй функції. Надійність ПК виміряється звичайно середнім часом напрацювання на відмову.

16. Вартість.

17. Габарити і маса.