Архитектура современного ПК

Министерство  образования и  науки Российской Федерации

Федеральное агентство по образованию  ГОУ ВПО

Всероссийский заочный финансово-экономический  институт

Кафедра математики и информатики 
 
 
 
 

Курсовая  работа

по информатике на тему: 

Архитектура современного ПК 
 
 
 
 
 

                        Преподаватель

       Работу выполнила

                                                          Факультет

                                                          Номер личного дела

                                                          № группы  
 
 
 
 
 
 

Содержание:

Введение…………………………………………………………………..2

I Теоретическая часть

1. Понятие архитектуры компьютера…………………………….…3
2. Фон-неймановский принцип архитектуры компьютеров……...4
3. Архитектура современных компьютеров……………...….……….6

3.1 Основные принципы внутреннего устройства ПК…...….…..6

3.2 Основные принципы внешнего  устройства ПК……………10

Заключение…………………………………………………………...…...15

II Практическая часть

1. Общая характеристика задачи………………………………...…..16
2. Описания алгоритма решения задачи…………………………….19

Список  литературы…………………………………………………...…26 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

Введение:

     Персональные  компьютеры прочно вошли в нашу повседневную жизнь. Мы уже не можем представить  себе работу в офисе без компьютеров  и офисной техники. И даже дома почти у каждого уже есть этот верный друг и помощник.

     Прогресс  компьютерных технологий идет семимильными шагами. Каждый год появляются новые  процессоры, платы, накопители и прочие периферийные устройства. Рост потенциальных  возможностей ПК и появление более  новых производительных компонентов неизбежно вызывает желание модернизировать свой компьютер.

     Актуальность  данной темы заключается в том, что, не зная общего устройства и основных принципов работы компьютера, невозможно провести его подключение и модернизацию.

    Цель  данной курсовой – изучение архитектуры  современного ПК и ее функции.

     В теоретической части данной работы описаны общие принципы построения современных компьютеров.

    В практической части работы будет  решена задача под вариантом № 9 с использованием табличного процессора MS Excel 
 
 
 
 
 
 
 
 

I Теоретическая часть

1. Понятие архитектуры  компьютера

 

   Термин  персональный компьютер был введен фирмой IBM для первых настольных компьютеров, предназначенных для индивидуального использования, в начале 80-х годов.

      Под архитектурой ПК понимается его логическая организация, структура, ресурсы, т.е. средства вычислительной системы, которые могут быть выделены процессу обработки данных на определенный интервал времени. Архитектура современных ПК построена на магистрально-модульном принципе. Модульный принцип позволяет потребителю самому подобрать нужную ему конфигурацию компьютера и производить при необходимости его модернизацию.

    Компьютер имеет следующие компоненты: системный  блок, монитор, клавиатура, мышь, колонки, принтер, сканер, внешний модем.

    Основной  частью компьютера является системный  блок, в котором имеются: блок питания; материнская плата, по которой осуществляется информационная связь между различными компонентами; процессор, т.е. главная  микросхема, производящая операции по обработке данных и управлению устройствами; оперативная память, где находятся данные, с которыми работает процессор; жесткий диск, на котором хранятся данные пользователя; видеоплата, осуществляющая обработку видеоданных для дисплея; звуковая плата, обрабатывающая звуковые данные и выводящая их в виде звука с помощью колонок; накопители для CD-дисков и DVD-дисков; порты ввода/вывода, предназначенные для пересылки данных с/на внешние устройства. 
 

2. Фон-Неймановский принцип архитектуры компьютеров 

    Любой современный компьютер представляет собой реализацию так называемой фон-неймановской архитектуры вычислительных машин. Эта архитектура была представлена Джорджем фон Нейманом еще в 1945 году и имеет следующие основные признаки. Машина состоит из блока управления, арифметико-логического устройства (АЛУ), памяти и устройств ввода-вывода. В ней реализуется концепция хранимой программы: программы и данные хранятся в одной и той же памяти. Выполняемые действия определяются блоком управления и АЛУ, которые вместе являются основой центрального процессора. Центральный процессор выбирает и исполняет команды из памяти последовательно, адрес очередной команды задается «счетчиком адреса» в блоке управления. Этот принцип исполнения называется последовательной передачей управления. Данные, с которыми работает программа, могут включать переменные – именованные области памяти, в которых сохраняются значения с целью дальнейшего использования в программе.

     Рассмотрим  схематично классическую структуру  вычислительной машины (рис.1), на основе которой уже более полувека создаются ЭВМ.

 

Рис.1 Классическая структура ЭВМ:

АЛУ – арифметико-логическое устройство; ЗУ – запоминающее устройство; 
УУ – устройство управления; У_вв – устройство ввода; У_выв – устройство вывода. 

     Устройство  управления инициирует работу устройства ввода, давая ему команду на выполнение операции ввода информации в запоминающее устройство ЭВМ. Оно, в свою очередь, указывает, из какого места запоминающего  устройства необходимо передать информацию в арифметико-логическое устройство, какую операцию над этой информацией должно выполнить арифметико-логическое устройство, в какое место запоминающего устройства записать результат операции. Оно также инициирует работу устройства вывода для вывода результата из запоминающего устройства и выполняет ряд других функций.

     Фон-неймановская архитектура – не единственный вариант  построения ЭВМ, есть и другие, которые  не соответствуют указанным принципам (например, потоковые машины). Однако подавляющее большинство современных компьютеров основаны именно на указанных принципах, включая и сложные многопроцессорные комплексы, которые можно рассматривать как объединение фон-неймановских машин. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

3. Архитектура современных компьютеров 

     3.1 Основные принципы внутреннего устройства ПК 

       К основным устройствам внутренней  конфигурации относят: микропроцессор (МП), оперативную память, основной  набор микросхем (ChipSet – набор микросхем), кэш – память, а также интерфейсные шины, используемые для связи устройств между собой.

     Центральный процессор - это основной рабочий компонент компьютера, который выполняет арифметические и логические операции, заданные программой, управляет вычислительным процессом и координирует работу всех устройств компьютера

     Современные процессоры выполняются в виде микропроцессоров.

     Основные  функции микропроцессора – выполнение вычислений, пересылка данных между  внутренними регистрами, управление ходом вычислительного процесса. Микропроцессор непосредственно взаимодействует с оперативной памятью и контроллерами системной платы. Главными носителями информации внутри процессора служат регистры.

     В состав микропроцессора входят АЛУ, устройство управления, внутренние регистры. Устройство управления вырабатывает управляющие сигналы для выполнения команд, АЛУ – арифметические и логические операции над данными. Оно может состоять из нескольких блоков, например блока обработки целых чисел и блока обработки чисел с плавающей точкой.

     Главная характеристика микропроцессора –  его быстродействие, которое в значительной степени зависит от тактовой частоты микропроцессора. Важной является также архитектура микропроцессора, которая определяет, какие данные он может обрабатывать, какие машинные инструкции входят в набор выполняемых им команд, как происходит обработка данных, каков объем внутренней памяти микропроцессора.

     Физически микропроцессор представляет собой интегральную схему - тонкую пластинку кристаллического кремния прямоугольной формы площадью всего несколько квадратных миллиметров, на которой размещены схемы, реализующие все функции процессора. Кристалл-пластинка обычно помещается в пластмассовый или керамический плоский корпус и соединяется золотыми проводками с металлическими штырьками, чтобы его можно было присоединить к системной плате компьютера.

    В составе микропроцессора может  присутствовать сверхоперативная, или  кэш-память (L2), которая обеспечивает более быструю передачу информации, чем оперативная память.

     Микропроцессор  обменивается информацией с внешними устройствами через системную шину.

     Центральный процессор взаимодействует с  внутренним запоминающим устройством, называемым оперативным запоминающим устройством (ОЗУ) или оперативной памятью (ОП).

     Оперативная память предназначена для приема, хранения и выдачи информации (чисел, символов, команд, констант), т.е. всей информации, необходимой для выполнения операций в центральном процессоре. Кроме оперативной памяти во всех компьютерах обычно имеется внутренняя постоянная память, используемая для хранения постоянных данных и программ.

     Основной  набор микросхем (чипсет) включает системный  и функциональный контроллеры и  микросхемы, которые определяют основу работы материнской (системной) платы. Системный контроллер обеспечивает передачу данных по системной шине и, соответственно, обмен данными с процессором и кэш-памятью, а также передачу данных по шине памяти и обмен данными с оперативной памятью и видеоконтроллером. Функциональный контроллер осуществляет обмен данными с системным контроллером и со всеми периферийными устройствами компьютера, за исключением монитора. Именно от чипсета зависит, с какими типами процессоров работает материнская плата, какой максимальный объем оперативной памяти, какова скорость обмена данными по шинам компьютера.

     Кэш-память – это сверхбыстродействующая оперативная память. Она используется для ускорения операций в памяти ПК. В кэш-память записывается из ОЗУ та часть информации, с которой работает процессор в данный момент. Кэш-память реализована на отдельных микросхемах.

     Производительность  и эффективность использования ПК определяются не только возможностями его процессора и характеристиками ОП, но в большей степени составом его периферийных устройств, их техническими данными, а также способом организации их совместной работы с центральной частью ПК.

       Связь между устройствами ПК  осуществляется с помощью сопряжений, которые в вычислительной технике  называются интерфейсами.

     Системная шина является основной интерфейсной системой компьютера, обеспечивающей сопряжение и связь всех устройств  между собой.

     Системная шина включает: шину данных, шину адреса и шину управления.

     Шина  данных обеспечивает передачу информации между МП, памятью и периферийными  устройствами. Шина двунаправленная, т.е. позволяет осуществлять пересылку  данных как в прямом, так и в  обратном направлении.