Устройство компьютера

Системный блок
Процессор (CPU = Central Processing Unit) –
микросхема, которая обрабатывает информацию и управляет всеми устройствами компьютера.
АЛУ – арифметико-логическое устройство
УУ – устройство управления
Внутренняя память
Винчестер (ЖМД = жесткий магнитный диск).
Дисководы – устройства для чтения и записи дисков.
Порты – разъемы для подключения внешних устройств.

Характеристики процессоров
Тактовая частота (число тактов в секунду)
такт – время выполнения простейшей операции
ГГц = гигагерц, 1 герц = 1 такт в секунду
тактовая частота 2 ГГц ⇒ 1 такт = 5⋅10-10 с
Разрядность
число бит, которые процессор обрабатывает за 1 операцию (8, 16, 32, 64, …)
Частота системной шины
частота обмена данными с памятью и внешними устройствами
(до 1000 МГц)
Объем кэш-памяти
до 2 Мб на одно ядро
Intel Pentium 4 3.0G 800MHz/1M
тактовая частота 3 ГГц
частота шины 800 МГц
кэш-память
1 Мб

Характеристики памяти
Объем (емкость) (126, 256,512 Мбайт)
ОЗУ: до 4 Гб (теоретически – больше)
винчестеры: до 1 Тб
Быстродействие (время доступа)
время, необходимое для чтения и записи минимальной порции данных (ОЗУ: < 10 нс, винчестеры: около 4 мс)
Разрядность
число бит, которые читаются или записываются за 1 операцию (8, 16, 32, 64, …)
Доступ
произвольный – в любой момент могут быть переданы любые данные (ОЗУ, винчестер, flash-память)
последовательный – данные могут передаваться только в определенной последовательности
(магнитная лента)

Системный блок: память
SIMM, DIMM SDRAM,
DDR, DDR2, DDR3
Оперативная память
ОЗУ = оперативное запоминающее устройство
RAM = random access memory (с произвольным доступом)
более 128 Мб
Постоянная память
ПЗУ = постоянное запоминающее устройство
ROM = read only memory (только для чтения)
64 Кб – микросхема BIOS (настройки данного компьютера)

Системный блок: память
Оперативная
память
Постоянная
память

Системный блок: кэш-память
Кэш-память (cache – тайник, запас) – быстродействующая память, расположенное между процессором и ОЗУ.
Проблема – тактовая частота работы процессора значительно выше, чем тактовая частота ОЗУ, процессор «простаивает», ожидая данные.
кэш-память
ОЗУ
Чтение из ОЗУ – сначала в кэш. Если нужная ячейка уже есть в кэше, она берется из кэша (быстро).
медленно
быстро

Системный блок: кэш-память
увеличение скорости работы, если часто нужны одни и те же ячейки
неэффективно, если все время нужны разные ячейки
Многоступенчатое кэширование:
процессор
ядро
ОЗУ
L1
L2
64 Кб
128 Кб…4Мб
L1 быстрее L2!

Архитектура ЭВМ = hard ware + soft ware + interface
аппаратура
программное обеспечение
(ПО)
операционная система
(ОС)

Устройства вывода
Память (ОЗУ, ПЗУ)
Процессор (АЛУ, УУ)
Память (ВЗУ)
Устройства ввода
Классическая структура ЭВМ
направление движения информации
управляющие взаимодействия УУ центрального процессора на все остальные устройства