Электронная книга: Михаил Викторович Рыбальченко «Организация ЭВМ и периферийные устройства»

Организация ЭВМ и периферийные устройства

В данной части учебного пособия излагаются основы организации и функционирования компьютеров. Рассматриваются показатели производительности компьютеров и процессоров, приведена структура компьютера, описаны её основные компоненты. Подробно рассмотрен центральный процессор, включая его структуру, особенности системы команд, принцип конвейерной обработки команд, основные режимы работы, особенности построения и функционирования современных микропроцессоров. Рассмотрены основные характеристики и разновидности устройств памяти, принципы их построения и функционирования. Проиллюстрировано функционирование компьютера при выполнении команд. Настоящее учебное пособие предназначено для студентов, обучающихся по направлению 09.03.02 «Информационные системы и технологии», а также может быть полезно студентам, обучающихся по другим направлениям, связанным с применением компьютеров в различных прикладных областях.

Издательство: "Южный Федеральный Университет" (2017)

Категории:

ISBN: 978-5-9275-2523-2,978-5-04-152999-4

Характеристики

Форматы:
Возраст: 0

электронная книга (fb2, fb3, epub, mobi, pdf, html, pdb, lit, doc, rtf, txt)

Цена: 100 руб

Купить и скачать

Ознакомительный отрывок книги:

3.2. Процессор, основная память, чипсет

Центральный процессор (ЦП)

    Центральный процессор (ЦП) – центральное обрабатывающее устройство компьютера, которое исполняет программы и под их управлением реализует обработку данных. ЦП называют также CPU от англ. Central Processing Unit (Помимо центрального процессора в состав компьютера могут входить различные периферийные и специализированные процессоры (графические, арифметические и др.)). Процессор, выполненный в микроэлектронном исполнении, т.е. в виде интегральной микросхемы, называется микропроцессором (МП). В настоящее время микропроцессоры реализуются в виде сверхбольших интегральных микросхем (СБИС). Например, кристаллы процессоров Intel Core i7 содержат 2,6 и более миллиардов транзисторов [4].

   При выполнении на компьютере программ, связанных с моделированием, инженерными и математическими расчётами, его производительность сильно зависит от скорости выполнения операций над числами с плавающей точкой (операции умножения, деления, возведения в степень, вычисление логарифмических и тригонометрических функций). Для ускорения выполнения указанных операций и функций в состав ЦП, начиная с i486, интегрирован математический (арифметический) сопроцессор (Первые три поколения процессоров не имели встроенного сопроцессора, который поставлялся в виде отдельной микросхемы.). По аналогии с CPU он обозначается как FPU (Floating-point Processing Unit) или NPU (Numerical Processing Unit). Сопроцессор выполняет указанные функции не чисто программным способом, а большей частью аппаратно, за счёт чего и достигается его высокая производительность (в десятки раз большая, чем у CPU без сопроцессора).

Оперативная память (ОП)

    Оперативная память (ОП) – основное запоминающее устройство, обеспечивающее хранение и доступ к информации (данные и команды), непосредственно обрабатываемой процессором. Для того чтобы процессор мог выполнить некоторую программу, она должна быть предварительно загружена в ОП (хотя бы частично). Характерные особенности ОП:

   • ОП строится на основе памяти адресного типа – содержит массив запоминающих элементов, каждый из которых имеет свой адрес (номер), используемый для получения доступа к элементу;

   • ОП относится к устройствам памяти с произвольным доступом к отдельным запоминающим элементам (RAM – Random Access Memory), при котором доступ к любому элементу осуществляется за одно и то же время независимо от адреса элемента;

   • ОП строится на основе элементов памяти динамического типа (DRAM – Dynamic RAM), которые требуют периодической регенерации хранящейся информации, что снижает её быстродействие, но обеспечивает приемлемую стоимость.

Кэш-память

    Кэш-память (от англ . cache – резервный запас, хранилище) – высокоскоростная память, логически расположенная между ЦП и ОП, исключающая во многих случаях необходимость обращения ЦП к более медленной оперативной памяти. То есть предполагается, что кэш-память с высокой вероятностью содержит данные и команды, необходимые процессору в текущий момент.

   Весь обмен данными между процессором и оперативной памятью в целях его ускорения осуществляется через кэш-память. Характерные особенности кэш-памяти:

   • для доступа к ячейкам кэш-памяти используется так называемый ассоциативный метод доступа – разновидность произвольного доступа, при котором поиск информации осуществляется не по адресу, а по ассоциативному признаку;

   • высокое быстродействие кэш-памяти обусловлено тем, что она строится на элементах памяти статического типа SRAM (Static RAM), имеющих малое время доступа и не требующих регенерации;

   • в связи с высокой стоимостью кэш-памяти её объём в современных процессорах в сотни и тысячи раз меньше объёма ОП.

   Наличие кэш-памяти существенно повышает общую производительность компьютера. Современные процессоры содержат несколько уровней кэш-памяти.

System BIOS

    System BIOS (от англ. Basic Input Output System – базовая система ввода-вывода) – это микросхема постоянного или перепрограммируемого запоминающего устройства (ПЗУ или ППЗУ) (ПЗУ также обозначается как ROM от англ. Read Only Memory – память только для чтения. В современных ПК BIOS хранится в перепрограммируемых ЗУ, что позволяет проводить его обновление непосредственно на системной плате.), расположенная на системной плате, в которой хранятся служебные программы для выполнения наиболее простых и универсальных операций ввода-вывода. Такими операциями являются, например, вывод символа на экран, запись сектора на диск, ввод символа с клавиатуры и др. BIOS содержит также следующие программы:

   • тестовую программу для самотестирования компьютера, проверяющую работу памяти и других устройств компьютера при включении питания (программа POST – Power On Self Test);

   • программы управления режимами энергосбережения;

   • программы автоматического конфигурирования устройств системы (технология Plug and Play);

   • программу SETUP, служащую для установки параметров конфигурации компьютера, в том числе вручную;

   • программу начальной загрузки операционной системы.

   В связи с этим BIOS иногда рассматривают как аппаратно-зависимую часть ОС.

Память конфигурации с автономным питанием (CMOS RAM или RTC CMOS RAM)

    Память конфигурации с автономным питанием (CMOS RAM или RTC CMOS RAM) – память, содержащая информацию о текущей конфигурации компьютера и сохраняющая свои данные даже при выключенном питании за счёт аккумулятора, расположенного на системной плате. Такая память обычно строится на транзисторах с применением КМОП-структур (КМОП – комплиментарная структура металл – оксид – полупроводник.), которые характеризуются низким уровнем энергопотребления. В соответствии с англоязычным сокращением она обозначается как CMOS от Complementary Metal Oxide Semiconductor. В CMOS RAM хранится следующая информация:

   • текущая дата и время (т.е. реализован календарь и системные часы реального времени – Real Time Clock (RTC));

   • статусы (состояния) батареи и прочих устройств (дисковый контроллер, размер памяти, установленные адаптеры);

   • перечень установленных в системе устройств (сопроцессор, накопители, видеокарта, клавиатура и др.).

   Данные в этой памяти могут быть изменены программно с помощью утилиты Setup, входящей в состав BIOS. Срок службы батареи составляет 3–5 лет, и после замены батареи, возможно, придётся повторить настройку системы, включая ввод даты и времени (В современных ПК параметры конфигурации определяются автоматически с помощью программ BIOS.).

Чипсет (Chip Set)

    Чипсет (Chip Set) – набор специализированных микросхем, обслуживающих отдельные подсистемы и функциональные блоки компьютера, например, процессорную подсистему, подсистему ввода вывода, подсистему памяти и т.д. Современные чипсеты состоят всего из нескольких (обычно одной или двух) СБИС. Как правило, в состав чипсета входят системный контроллер-концентратор и контроллер-концентратор ввода-вывода.

   Системный контроллер-концентратор осуществляет связь с ядром ЦП, управляет оперативной памятью, осуществляет интерфейс с быстрыми шинами расширения, может содержать графический контроллер. В настоящее время компоненты этого контроллера-концентратора интегрированы в центральный процессор.

   Контроллер-концентратор ввода-вывода содержит контроллер шины дисковых накопителей, сетевой и аудиоконтроллеры, осуществляет интерфейс с шинами расширения среднего быстродействия.

   Эти контроллеры-концентраторы связаны посредством магистрали с высокой пропускной способностью (например, DMI – Direct Media Interface компании Intel [5]).

Содержание отрывка:

Другие книги схожей тематики:

АвторКнигаОписаниеГодЦенаТип книги
Орлов Сергей АлександровичОрганизация ЭВМ и систем. УчебникФундаментальный курс по архитектуре и структуре современных компьютерных средств. Основная задача данной книги - обучение основным принципам построения и функционирования современных… — Питер, (формат: 60x88/16, 220 стр.) Учебник для ВУЗов Подробнее...2018
2343бумажная книга
Орлов С.А.Организация ЭВМ и системФундаментальный курс по архитектуре и структуре современных компьютерных средств. Основная задача данной книги - обучение основным принципам построения и функционирования современных… — Питер, (формат: 60x88/16, 220 стр.) Учебник для ВУЗов Подробнее...2018
1479бумажная книга
Орлов Сергей АлександровичОрганизация ЭВМ и систем. УчебникФундаментальный курс по архитектуре и структуре современных компьютерных средств.Основная задача данной книги - обучение основным принципам построения и функционирования современных вычислительных… — ПИТЕР, (формат: 70x100/16, 688 стр.) Учебник для ВУЗов Подробнее...2018
2083бумажная книга
Сергей ОрловОрганизация ЭВМ и систем. УчебникОсновная задача данной книги - обучение основным принципам построения и функционирования современных вычислительных машин и вычислительных систем, привитие навыков их анализа и применения. Учебник… — Питер, (формат: 70x100/16, 688 стр.) Подробнее...2018
1479бумажная книга
Куляс О. Л., Никитин К. А.Курс программирования на ASSEMBLERУчебное пособие может использоваться студентами вузов, ссузов и учащимися старших классов очной, заочной и дистанционной форм обучения, изучающими вопросы архитектуры и организации вычислительных… — Солон-пресс, (формат: 60x90/16, 368 стр.) Библиотека студента Подробнее...2017
705бумажная книга
Куляс О.Л.Курс программирования на ASSEMBLERУчебное пособие может использоваться студентами вузов, ссузов и учащимися старших классов очной, заочной и дистанционной форм обучения, изучающими вопросы архитектуры и организации вычислительных… — Солон-пресс, (формат: 60x90/16, 368 стр.) Библиотека студента Подробнее...2019
513бумажная книга
К. А. Никитин, О. Л. КулясБиблиотека студента. Курс программирования на ASSEMBLER. Учебное пособиеУчебное пособие может использоваться студентами вузов, ссузов и учащимися старших классов очной, заочной и дистанционной форм обучения, изучающими вопросы архитектуры и организации вычислительных… — Солон-Пресс, (формат: 60x88/16, 220 стр.) Подробнее...2017
651бумажная книга
Ю. М. КелимВычислительная техникаИзложены сведения об электронной вычислительной технике: классификация, характеристики, принцип действия цифровых вычислительных машин (компьютеров); виды информации и способы представления ее в ЭВМ… — Academia, (формат: 60x90/16, 368 стр.) Среднее профессиональное образование Подробнее...2013
1190бумажная книга
Ю. М. КелимВычислительная техникаИзложены сведения об электронной вычислительной технике: классификация, характеристики, принцип действия цифровых вычислительных машин (компьютеров); виды информации и способы представления ее в ЭВМ… — Академия, (формат: 60x90/16, 368 стр.) Среднее профессиональное образование Подробнее...2013
1231бумажная книга
Келим Юрий МихайловичВычислительная техника. Учебник для студентов учреждений среднего профессионального образованияИзложены сведения об электронной вычислительной технике: классификация, характеристики, принцип действия цифровых вычислительных машин (компьютеров); виды информации и способы представления ее в ЭВМ… — Неизвестный, (формат: 60x90/16, 368 стр.) Подробнее...2015
1356бумажная книга

Look at other dictionaries:

  • Встроенный графический процессор — Встроенные графические процессоры Основная статья: Встроенный графический процессор IGP (сокр. от англ. Integrated Graphics Processor, дословно – интегрированный графический процессор) графический процессор (GPU), встроенный… …   Википедия

  • Материнская плата — стандарта ATX (модель MSI K7T266 Pro2) …   Википедия

  • Sony Ericsson Xperia Active — Производитель Sony Ericsson Серия Xperia Дата начала продаж июль 2011 Связанные модели GSM/GPRS/EDGE 850/900/1800/1900 МГц, UMTS/HSPA 850/900/1900/2100 МГц, A GPS Тип …   Википедия

  • Клоны ZX Spectrum — Содержание 1 Южная Америка 2 Европа 3 СССР/Россия/СНГ …   Википедия

  • Itanium — Логотип Itanium Itanium (произносится: Айтэниум)  микропроцессор с архитектурой IA 64, разработанный совместно компаниями Intel и Hewlett Packard. Впервые был представлен 29 мая …   Википедия

  • Видеокарта — семейства GeForce 4, с радиатором и вентилятором Видеокарта (также видеоадаптер, графический адаптер, графическая плата, графическая карта, графический ускоритель)   …   Википедия

  • Minimig — 120×120 мм (форм фактор Nano ITX)[1] Minimig (сокращение от Mini Amiga)  открытое аппаратное обе …   Википедия

  • Super Nintendo Entertainment System — Super Nintendo Entertainment System …   Википедия

  • Radeon R600 — Графический процессор (GPU) под кодовым названием Radeon R600, лежащий в основе серий видеокарт Radeon HD 2000/3000 и FireGL 2007, разработан корпорацией ATI Technologies. Видеокарты серии HD 2000 были выпущены для конкуренции с видеокартами… …   Википедия

  • GPS-приёмник — GPS навигатор Magellan Blazer 12 …   Википедия

  • VIA Technologies, Inc. — VIA Technologies Год основания 1987 Тип Публичная компания Расположение …   Википедия


Share the article and excerpts

Direct link
Do a right-click on the link above
and select “Copy Link”

Мы используем куки для наилучшего представления нашего сайта. Продолжая использовать данный сайт, вы соглашаетесь с этим.