Функциональная и структурная организация ПК

Сопроцессор ввода-вывода за счет параллельной работы с МП существенно ускоряет выполнение процедур ввода-вывода при обслуживании нескольких внешних устройств (дисплей, принтер, НМД, НГМД и т. д.); освобождает МП от обработки процедур ввода-вывода, в том числе реализует и режим прямого доступа к памяти.

Контроллер  прерываний обслуживает процедуры прерывания. Прерывание - временный приостанов выполнения одной программы с целью оперативного выполнения другой, в данный момент более важной (приоритетной) программы. Контроллер принимает запрос на прерывание от внешних устройств, определяет уровень приоритета этого запроса и выдает сигнал прерывания в МП. Микропроцессор, получив этот сигнал, приостанавливает выполнение текущей программы и переходит к выполнению специальной программы обслуживания того прерывания, которое запросило внешнее устройство. После завершения программы обслуживания восстанавливается выполнение прерванной программы. Контроллер прерываний является программируемым.   Прерывания возникают при работе компьютера постоянно, достаточно сказать, что все процедуры ввода-вывода информации выполняются по прерываниям.

Элементы  конструкции ПК

Конструктивно ПК выполнены в виде центрального системного блока, к которому через  разъемы - стыки подключаются внешние  устройства: дополнительные блоки памяти, клавиатура, дисплей, принтер и т. д.

Системный блок обычно включает в себя системную плату, блок питания, накопители на дисках, разъемы для дополнительных устройств и платы расширения с контроллерами - адаптерами внешних устройств.

На системной  плате (часто ее называют материнской платой – mother board), в свою очередь, размещаются:

• микропроцессор;
• системные микросхемы (чипсеты);
• генератор тактовых импульсов;
• модули (микросхемы) ОЗУ и ПЗУ;
• микросхема СМОS-памяти;

• адаптеры клавиатуры, НЖМД и НГМД;

• контроллер прерываний;
• таймер и т. д.

Многие из них подсоединяются к материнской  плате с помощью разъемов.

Функциональные  характеристики ПК

Основными функциональными  характеристиками ПК являются:

1. Производительность, быстродействие, тактовая частота.
2. Разрядность микропроцессора и кодовых шин интерфейса.
3. Типы системного и локальных интерфейсов.
4. Емкость оперативной памяти.
5. Тип и емкость накопителей на гибких магнитных дисках.
6. Емкость накопителя на жестких магнитных дисках (винчестера).
7. Наличие, виды и емкость кэш-памяти.
8. Тип видеомонитора (дисплея) и видеоадаптера.
9. Наличие и тип принтера.
10. Наличие и тип накопителя на СD - ROM.
11. Наличие и тип модема.
12. Наличие и виды мультимедийных аудио-видео средств.
13. Имеющееся программное обеспечение и вид операционной системы.
14. Аппаратная и программная совместимость с другими типами компьютеров.
15. Возможность работы в вычислительной сети.
16. Возможность работы в многозадачном режиме.
17. Надежность.
18. Стоимость.
19. Габаритные размеры и вес.

Производительность, быстродействие, тактовая частота

Производительность  современных компьютеров измеряют обычно в миллионах операций в секунду. Единицами измерения служат:

• МИПС (МIPS – Mega Instruction Per Second) - для операций над числами, представленными в форме с фиксированной запятой (точкой);
• МФлоПС (MfloPC – Mega Floating point Operation Per Second) - для операций над числами, представленными в форме с плавающей запятой (точкой),

Оценка производительности компьютеров всегда приблизительная, ибо ориентируется на некоторые усредненные или, наоборот, на конкретные виды операций (смеси Гибсопа).

Для компьютеров, выполняющих самые разные задания, эти оценки будут весьма неточными. Поэтому для характеристики ПК вместо производительности обычно указывают тактовую частоту, более объективно определяющую быстродействие машины, так как каждая операция требует для своего выполнения вполне определенного количества тактов. Зная тактовую частоту, можно достаточно точно определить время выполнения любой машинной операции.

Например, при отсутствии конвейерного выполнения команд и увеличения внутренней частоты у микропроцессора тактовый генератор с частотой 100 МГц обеспечивает выполнение 20 млн коротких машинных операций (простые сложение и вычитание, пересылки информации и т. д.) в секунду; с частотой 1000МГц - 200 млн коротких операций в секунду.

Разрядность микропроцессора и  кодовых шин интерфейса

Разрядность - это максимальное количество разрядов двоичного числа, над которыми одновременно может выполняться машинная операция, в том числе и операция передачи информации; чем больше разрядность, тем, при прочих равных условиях, будет больше и производительность ПК.

Разрядность МП определяется иногда по разрядности  его регистров и кодовой шины данных, а иногда по разрядности  кодовых шин адреса.

Типы  системного и локальных интерфейсов

Разные типы интерфейсов обеспечивают разные скорости передачи информации между узлами машины, позволяют подключать разное количество внешних устройств и различные их виды.

Емкость оперативной  памяти

Емкость оперативной памяти измеряется обычно в мегабайтах (1 Мбайт = 1024 Кбайт = 1024²байт).

Многие современные  прикладные программы с оперативной  памятью, имеющей емкость меньше 16 Мбайт, просто не работают, либо работают, но очень медленно.

Следует иметь  в виду, что увеличение емкости основной памяти в два раза, помимо всего прочего, увеличивает эффективную производительность компьютера при решении сложных задач (когда ощущается дефицит памяти) примерно в 1,7 раза.

Емкость накопителя на жестких магнитных дисках (винчестера)

Емкость винчестера измеряется обычно в гигабайтах, 1 Гбайт = 1024 Мбайт.

Многие программные  продукты требуют для работы до 1 Гбайт внешней памяти.

Тип и емкость накопителей на гибких магнитных дисках

Сейчас применяются  накопители на гибких магнитных дисках, использующие дискеты диаметром 3,5 дюйма, имеющие стандартную емкость 1,44 Мбайт (накопители  для дискет 5,25 дюйма, емкостью 1,2 Мбайт в современные ПК уже не устанавливаются).

Наличие, виды и емкость кэш-памяти

Кэш-память - это буферная, недоступная для пользователя быстродействующая память, автоматически используемая компьютером для ускорения операции с информацией, хранящейся в более медленно действующих запоминающих устройствах. Например, для ускорения операций с основной памятью организуется регистровая кэш-память внутри микропроцессора (кэш-память первого уровня) или вне микропроцессора на материнской плате (кэш-память второго уровня); для ускорения операций с дисковой памятью организуется кэш-память на ячейках основной памяти.

Следует иметь  в виду, что наличие кэш-памяти емкостью 256 Кбайт увеличивает производительность ПК примерно на 20 %.

Аппаратная  и программная совместимость с другими типами компьютеров

Аппаратная  и программная совместимость  с другими типами компьютеров  означает возможность использования на компьютере, соответственно, тех же технических элементов и программного обеспечения, что и на других типах машин.

Возможность работы в многозадачном режиме

Многозадачный режим позволяет выполнять вычисления одновременно по нескольким программам (многопрограммный режим) или для нескольких пользователей (многопользовательский режим). Совмещение во времени работы нескольких устройств машины, возможное в таком режиме, позволяет существенно увеличить эффективное быстродействие компьютера.

Надежность

Надежность - это способность системы выполнять полностью и правильно все заданные ей функции.