Информатика. Учебное пособие
       

Как устроен компьютер?


Разнообразие современных компьютеров очень велико. Но их структуры основаны на общих логических принципах, позволяющих выделить в любом компьютере следующие главные устройства:

  • память

    (запоминающее устройство, ЗУ), состоящую из перенумерованных ячеек;

  • процессор, включающий в себя устройство управления (УУ) и арифметико-логическое устройство (АЛУ);

  • устройство ввода;

  • устройство вывода.

    • Эти устройства соединены каналами связи, по которым передается информация.

    Основные устройства компьютера и связи между ними представлены на схеме (рис. 2.1). Жирными стрелками показаны пути и направления движения информации, а простыми стрелками — пути и направления передачи управляющих сигналов.


    Рис. 2.1. Общая схема компьютера

    Функции памяти:

  • приём информации из других устройств;

  • запоминание информации;



  • выдача информации по запросу в другие устройства машины.

    • Функции процессора:

  • обработка данных по заданной программе путем выполнения арифметических и логических операций;

  • программное управление работой устройств

    компьютера.

    • Та часть процессора, которая выполняет команды, называется арифметико-логическим устройством (АЛУ), а другая его часть, выполняющая функции управления устройствами, называется устройством управления (УУ).

    Обычно эти два устройства выделяются чисто условно, конструктивно они не разделены.

    В составе процессора имеется ряд специализированных дополнительных ячеек памяти, называемых регистрами.

    Регистр выполняет функцию кратковременного хранения числа или команды. Над содержимым некоторых регистров специальные электронные схемы могут выполнять некоторые манипуляции. Например, "вырезать" отдельные части команды для последующего их использования или выполнять определенные арифметические операции над числами.

    Основным элементом регистра является электронная схема, называемая триггером,

    которая способна хранить одну двоичную цифру (разряд двоичного кода). Логическая схема триггера описана в разделе 5.7.

    Регистр представляет собой совокупность триггеров, связанных друг с другом определённым образом общей системой управления.

    Существует несколько типов регистров, отличающихся видом выполняемых операций. Некоторые важные регистры имеют свои названия, например:

  • сумматор

    — регистр АЛУ, участвующий в выполнении каждой операции;

  • счетчик команд — регистр УУ, содержимое которого соответствует адресу очередной выполняемой команды; служит для автоматической выборки программы из последовательных ячеек памяти;

  • регистр команд — регистр УУ для хранения кода команды на период времени, необходимый для ее выполнения. Часть его разрядов используется для хранения кода операции, остальные — для хранения кодов адресов операндов.


    • представляют собой наборы электронных цепей, которыми снабжаются устройства компьютера с целью совместимости их интерфейсов. Контроллеры, кроме этого, осуществляют непосредственное управление периферийными устройствами по запросам микропроцессора.



    Порты устройств представляют собой некие электронные схемы, содержащие один или несколько регистров ввода-вывода и позволяющие подключать периферийные устройства компьютера к внешним шинам микропроцессора.

    Портами также называют устройства стандартного интерфейса: последовательный, параллельный и игровой порты (или интерфейсы).



    Последовательный порт обменивается данными с процессором побайтно, а с внешними устройствами — побитно. Параллельный порт получает и посылает данные побайтно.

    К последовательному

    порту обычно подсоединяют медленно действующие или достаточно удалённые устройства, такие, как мышь и модем. К параллельному порту подсоединяют более "быстрые" устройства — принтер и сканер. Через игровой

    порт подсоединяется джойстик. Клавиатура и монитор подключаются к своим специализированным

    портам, которые представляют собой просто разъёмы.

    Основные электронные компоненты, определяющие архитектуру процессора, размещаются на основной плате компьютера, которая называется системной или материнской (MotherBoard). А контроллеры и адаптеры дополнительных устройств, либо сами эти устройства, выполняются в виде плат расширения (DаughterBoard — дочерняя плата) и подключаются к шине с помощью разъёмов расширения, называемых также слотами расширения (англ. slot — щель, паз).


    Содержание раздела