 |
Классическая архитектура чипсетов
|
|
|
|
Используются две микросхемы: North Bridge (Северный мост) и South Bridge(Южный мост). North Bridge отвечает за параметры и функциональные возможности, связанные с работой процессора, видеоадаптера, оперативной памяти и шины PCI. South Bridge отвечает за устройства с интерфейсами IDE иUSB, последовательные и параллельные порты, шину ISA, связь BIOS с периферийными устройствами, работа которых характеризуется относительно низкими потоками информации.
Хабовая архитектура
Данная архитектура позволила оптимизировать структуру компьютера и информационный обмен между устройствами за счет минимизации загрузки процессора при операции обмена. В качестве основной шины для соединения своих компонентов – хабов применяется закрытая шина, обеспечивающая пропускную способность до 266 Мбайт/с.
Первым чипсетом на котором фирма Intel реализовала хабовую архитектуру былi810, в состав которого входит 3 микросхемы: 82810 Graphics&Memory Controller Hub, 82801 Intrgrated I/O Controller Hub, 82802 Firmware Hub.
Компоновка материнских плат
На материнской платеустановлены следующие основные компоненты компьютера:
· процессор или несколько процессоров;
· память: постоянная (ROM или FlashBIOS), оперативная (DRAM);
· обязательные системные средства ввода-вывода: контроллеры клавиатуры, прерываний, DMA (Direct Memory Access – прямой доступ к памяти), таймеры, CMOS RTC (память и часы), средства управления динамиком;
· интерфейсные платы и разъемы шин расширения;
· кварцевый генератор синхронизации;
· схема формирования сброса питания (сброс осуществляется по сигналу от блока питания или кнопкой Reset);
· схема управления блоком питания;
· VRM (Voltage Regulation Module – регулятор напряжения питания);
· средства мониторинга состояния системного блока
|
|
|
· контроллеры НГМД, интерфейсы COM- и LPT-портов, 2-6 портов USB, пара каналов ATA(IDE), возможно наличие контроллеров интерфейсов SCSI иFireWire (1394).
Существуют материнские платы с интегрированными видео- и аудиоустройствами, адаптером локальной сети, и прочими устройствами, обеспечивающими полную функциональность компьютера без карт расширения. При необходимости интегрированные устройства могут быть заменены устройствами, установленными в слоты расширения. Размещения на материнской плате контроллеров, требующих интенсивного обмена данными (ATA, SCSI, графический адаптер), позволяет использовать преимущества локального подключения к шине памяти и процессора. Цель размещения других контроллеров на материнской плате – сокращения общего числа плат компьютера.
Оперативная память
Оперативная память - устройство, которое служит для хранения информации (программ, исходных данных, промежуточных и конечных результатов обработки), непосредственно используемой в ходе выполнения программы в процессоре. В настоящее время объем ОП персональных компьютеров составляет несколько сотен мегабайт. Оперативная память работает на частоте системной шины и требует 6-8 циклов синхронизации шины для обращения к ней. Так, при частоте работы системной шины 100 МГц (при этом период равен 10 нс) время обращения к оперативной памяти составит несколько десятков наносекунд. Для устранения «узкого горла» между ЦПУ и ОП по скорости обращения и стоимости в настоящее время используется кэш-память, которая организована как более быстродействующая (и, следовательно, более дорогая) статическая оперативная память со специальным механизмом записи и считывания информации и предназначена для хранения информации, наиболее часто используемой при работе программы. Суть кэша – дублирование данных с целью ускорения выполнения операций. Как правило, часть кэш-памятирасполагается непосредственно на кристалле микропроцессора (внутреннийкэш), а часть - вне его (внешняя кэш-память). Кэш-память программно недоступна. Для обращения к ней используются аппаратные средства процессора и компьютера.
|
|
|
Внешняя память организуется, как правило, на магнитных и оптических дисках, магнитных лентах. Емкость дисковой памяти достигает десятков гигабайт при времени обращения менее 1 мкс. Магнитные ленты вследствие своего малого быстродействия и большой емкости используются в настоящее время в основном только как устройства резервного копирования данных.
Ячейки оперативной памяти нумеруются числами 0, 1, 2,......, называемыми адресом ячеек. Если необходимо записать в память слово, следует подать на шину адреса памяти сигналы соответствующие адресу нужной ячейки, и подать само слово на шину записи. Для того чтобы получить содержимое хранимого в ячейке слова, в память посылается адрес и она выдает по шинечтения копию слова. Центральный процессор взаимодействует с ОЗУ посредством 3-х шин: шина адреса, по которой передается адрес нужной ячейки памяти; шина чтения, предназначенная для передачи данных из выбранной ячейки в CPU; шина записи, предназначенная для передачи данных из CPU и записи их в выбранную ячейку памяти. Физический адрес памяти (есть еще логический, но об это позже), который процессор выдает на шину адреса всегда считается адресом байта. Такое представление памяти называется адресным пространством. Следовательно, с точки зрения процессора память имеет очень простую организацию, показанную ниже. Здесь ОЗУ содержит 4096 ячеек памяти, каждая из которых занимает по 20 разрядов (бит).
Из этих 20-ти разрядов 12 используются для представления адреса, а оставшиеся 8 (байт) – для хранения. Следовательно, объем памяти (адресное пространство) этого ОЗУ равен 4096 * байт = 4096 байт = 4 Кбайт. Конечно этого очень мало для современного микропроцессора. В общем случае минимальный адрес равен 0, а максимальный N – 1, число N определяется разрядностью шины адреса (ширина, количество проводников шины). Таким образом, адресное пространство равно 2N, например для процессора Pentium с N= 32 составляет 4 Гбайт. Если шина данных процессора имеет 16 или 32 линии, то за одно обращение к памяти можно передать два или четыре байта данных, что существенно увеличивает производительность процессора.
|
|
|
Видеокарта. Видеосистема
Дисплей (анг. display — показывать) относится к основным устройствам любого ПК, без которого невозможна эффективная работа. Можно, конечно, выводить всю необходимую пользователю информацию о работе и состоянии системы на печатающее устройство (так оно и было в первых моделях ЭВМ), но это длительный и не очень наглядный процесс. Наиболее важная отличительная особенность современных компьютеров заключается в возможности почти мгновенного взаимодействия (работа в режиме реального времени) между системой и пользователем. В большинстве систем это взаимодействие осуществляется при помощи клавиатуры (и/или манипуляторов) и экрана дисплея. В процессе работы на экране дисплея отображаются как вводимые пользователем команды и данные, так и реакция системы на них.
Назначение. Устройство визуального отображения информации или, более точно, устройство отображения информации, находящейся в оперативной памяти, позволяющее обеспечить взаимодействие пользователя с аппаратным и программным обеспечением компьютера. Дисплей — это важнейший компонент пользовательского интерфейса.
Исторически сложилось так, что устройство отображения информации называют и дисплеем, и монитором (видеомонитором), и терминалом (видеотерминалом). Эти термины часто используются как синонимы, хотя каждое конкретное название используется, чтобы подчеркнуть, высветить требуемую особенность применения устройства.
Дисплей — это общее название устройства, показывающего, отображающего информацию. Под управлением ЭВМ в качестве дисплея может работать даже бытовой телевизор. Казалось бы, проблема решена — есть устройство, позволяющее быстро отображать состояние системы. Однако оказалось, что при продолжительной работе с ним пользователь быстро устаёт: это устройство существенно влияет на работоспособность, эмоциональный настрой, самочувствие и способно даже привести к потере зрения. Возникла необходимость оптимизировать характеристики экрана, добиться более чёткого и устойчивого изображения, чтобы избежать излишней утомляемости. Были разработаны специализированные устройства — мониторы, контролирующие процесс отображения (англ. monitor — староста в классе, наблюдающий за порядком; корректирующее или управляющее устройство).
|
|
|
Клавиатуру и монитор можно связать с компьютером как отдельные устройства или соединить их в терминал, связанный с компьютером как единое целое. Обычно терминалы используются в системах коллективного пользования, когда с одним и тем же центральным компьютером одновременно работают много пользователей. Это называется работой в режиме удаленного доступа.
Принцип работы. Так как информация бывает разной, то используются разнообразные устройства отображения информации. Краткая классификация дисплеев приведена на рисунке.
Отличие алфавитно-цифровых (иногда говорят «знакоместных») и графических дисплеев состоит в том, что:
· первые способны воспроизводить только ограниченный набор символов, причём символы могут выводиться только в определенные позиции экрана (чаще всего на экран можно вывести 24 или 25 строк по 40 или 80 символов в строке);
· вторые отображают как графическую, так и текстовую информацию, при этом экран разбит на множество точек (пикселей), каждая из которых может иметь тот или иной цвет. Из этих светящихся точек и формируется изображение.
Монохромные устройства способны воспроизводить информацию только в каком-либо одном цвете, возможно, с различными оттенками (градациями яркости). Встречаются чёрно-белые экраны, а также зелено-желтые. Многие специалисты признают, что для длительной работы за компьютером лучше использовать монохромный дисплей: глаза при этом устают намного меньше.
Цветные дисплеи обеспечивают отображение информации в нескольких оттенках цвета (от 16 оттенков до более чем 16 млн). Фактически, современные дисплеи могут отображать столько оттенков, сколько позволяет видеокарта, память которой хранит информацию о цветах точек экрана.
Название: ВИДЕОКАРТА, ВИДЕОАДАПТЕР.
Назначение. Видеокарта — это устройство, управляющее дисплеем и обеспечивающее вывод изображений на экран. Она определяет разрешающую способность дисплея и количество отображаемых цветов.
Сигналы, которые получает дисплей (числа, символы, изображения и сигналы синхронизации) формируются именно видеокартой.
Возможности ПК по отображению информации определяются совокупностью (и совместимостью) технических характеристик дисплея и его видеокарты, то есть видеосистемы в целом.
|
|
|
Практически все современные видеокарты принадлежат к комбинированным устройствам и помимо главной своей функции — формирования видеосигналов — осуществляют ускорение выполнения графических операций. Для этого на видеокарте устанавливаются специальные процессоры, позволяющие выполнять многие операции с графическими данными без использования центрального процессора. Такие устройства называются видеоадаптерами или видеоакселераторами. Они значительно ускоряют вывод информации на экран дисплея при работе с графическими программными оболочками, трёхмерной графикой и при воспроизведении динамических изображений.
Принцип работы.
Видеокарта состоит из:
· набора микросхем (или одной интегрированной микросхемы — видеоакселератора);
· цифроаналогового преобразователя данных, находящихся в видеопамяти, в видеосигнал;
· видеопамяти;
· самой платы с разъёмами.
Жесткий диск
|
|
|
