Магистрально-модульный принцип построения компьютера

набор системной  логики (англ.  chipset) - набор микросхем, обеспечивающих подключение ЦПУ к ОЗУ и контроллерам периферийных устройств. Как правило, современные наборы системной логики строятся на базе двух СБИС: "северного" и "южного мостов".

Северный  мост (англ.  Northbridge), MCH (Memory controller hub), системный контроллер - обеспечивает подключение ЦПУ к узлам, использующим высокопроизводительные шины: ОЗУ, графический контроллер.

Для подключения  ЦПУ к системному контроллеру  могут использоваться такие FSB-шины, как Hyper-Transport иSCI.

Обычно к  системному контроллеру подключается ОЗУ. В таком случае он содержит в  себе контроллер памяти. Таким образом, от типа применённого системного контроллера  обычно зависит максимальный объём  ОЗУ, а также пропускная способность  шины памяти персонального компьютера. Но в настоящее время имеется  тенденция встраивания контроллера  ОЗУ непосредственно в ЦПУ (например, контроллер памяти встроен в процессор  в AMD K8 и Intel Core i7), что упрощает функции системного контроллера.

В качестве шины для подключения графического контроллера на современных материнских  платах используется PCI Express. Ранее использовались общие шины (ISA, VLB, PCI) и шина AGP.

Южный мост (англ.  Southbridge), ICH (I/O controller hub), периферийный контроллер - содержит контроллеры периферийных устройств (жёсткого диска, Ethernet, аудио), контроллеры шин для подключения периферийных устройств (шины PCI, PCI-Express и USB), а также контроллеры шин, к которым подключаются устройства, не требующие высокой пропускной способности (LPC - используется для подключения загрузочного ПЗУ; также шина LPC используется для подключения мультиконтроллера (англ.  Super I/O) - микросхемы, обеспечивающей поддержку "устаревших" низкопроизводительных интерфейсов передачи данных: последовательного и параллельного интерфейсов, контроллера клавиатуры и мыши).

Как правило, северный и южный мосты реализуются  в виде отдельных СБИС, однако существуют и одночиповые решения. Именно набор системной логики определяет все ключевые особенности материнской платы и то, какие устройства могут подключаться к ней.

ОЗУ

загрузочное ПЗУ - хранит ПО, которое исполняется  сразу после включения питания. Как правило, загрузочное ПЗУ  содержит BIOS, однако может содержать  и ПО, работающие в рамках EFI.

Оперативная память.

Оперативная память (также оперативное запоминающее устройство, ОЗУ) - в информатике - память, часть системы памяти ЭВМ, в которую процессор может обратиться за одну операцию (jump, move и т.п.). Предназначена для временного хранения данных и команд, необходимых процессору для выполнения им операций. Оперативная память передаёт процессору данные непосредственно, либо через кеш-память. Каждая ячейка оперативной памяти имеет свой индивидуальный адрес.

ОЗУ может  изготавливаться как отдельный  блок или входить в конструкцию  однокристальной ЭВМ или микроконтроллера.

На сегодня  наибольшее распространение имеют  два вида ОЗУ:

SRAM (Static RAM).

ОЗУ, собранное  на триггерах, называется статической памятью с произвольным доступом или просто статической памятью. Достоинство этого вида памяти - скорость. Поскольку триггеры собраны на вентилях, а время задержки вентиля очень мало, то и переключение состояния триггера происходит очень быстро. Данный вид памяти не лишён недостатков. Во-первых, группа транзисторов, входящих в состав триггера, обходится дороже, даже если они вытравляются миллионами на одной кремниевой подложке. Кроме того, группа транзисторов занимает гораздо больше места, поскольку между транзисторами, которые образуют триггер, должны быть вытравлены линии связи.

DRAM (Dynamic RAM).

Более экономичный  вид памяти. Для хранения разряда (бита или трита) используется схема, состоящая из одного конденсатора и одного транзистора (в некоторых вариациях конденсаторов два). Такой вид памяти решает, во-первых, проблему дороговизны (один конденсатор и один транзистор дешевле нескольких транзисторов) и во-вторых, компактности (там, где в SRAM размещается один триггер, то есть один бит, можно уместить восемь конденсаторов и транзисторов). Есть и свои минусы. Во-первых, память на основе конденсаторов работает медленнее, поскольку если в SRAM изменение напряжения на входе триггера сразу же приводит к изменению его состояния, то для того чтобы установить в единицу один разряд (один бит) памяти на основе конденсатора, этот конденсатор нужно зарядить, а для того чтобы разряд установить в ноль, соответственно, разрядить. А это гораздо более длительные операции (в 10 и более раз), чем переключение триггера, даже если конденсатор имеет весьма небольшие размеры. Второй существенный минус - конденсаторы склонны к "стеканию" заряда; проще говоря, со временем конденсаторы разряжаются. Причём разряжаются они тем быстрее, чем меньше их ёмкость. В связи с этим обстоятельством, дабы не потерять содержимое памяти, заряд конденсаторов необходимо регенерировать через определённый интервал времени - для восстановления. Регенерация выполняется путём считывания заряда (через транзистор). Контроллер памяти периодически приостанавливает все операции с памятью для регенерации её содержимого, что значительно снижает производительность данного вида ОЗУ. Память на конденсаторах получила своё название Dynamic RAM (динамическая память) как раз за то, что разряды в ней хранятся не статически, а "стекают" динамически во времени.

Таким образом, DRAM дешевле SRAM и её плотность выше, что позволяет на том же пространстве кремниевой подложки размещать больше битов, но при этом её быстродействие ниже. SRAM, наоборот, более быстрая  память, но зато и дороже. В связи  с этим обычную память строят на модулях DRAM, а SRAM используется для построения, например, кэш-памяти в микропроцессорах.

Магнитные накопители.

Дискета - портативный магнитный носитель информации, используемый для многократной записи и хранения данных сравнительно небольшого объема. Этот вид носителя был особенно распространён в 1970-х - конце 1990-х годов. Вместо термина "дискета" иногда используется аббревиатура ГМД - "гибкий магнитный диск" (соответственно, устройство для работы с дискетами называется НГМД - "накопитель на гибких магнитных дисках").

Обычно дискета  представляет собой гибкую пластиковую пластинку, покрытую ферромагнитным слоем, отсюда английское название "floppy disk" ("гибкий диск"). Эта пластинка помещается в пластмассовый корпус, защищающий магнитный слой от физических повреждений. Оболочка бывает гибкой или жёсткой. Запись и считывание дискет осуществляется с помощью специального устройства - дисковода гибких дисков (флоппи-дисковода).

Дискеты обычно имеют функцию защиты от записи, посредством которой можно предоставить доступ к данным только в режиме чтения.

Оптические  накопители.

Компакт-диск - оптический носитель информации в виде диска с отверстием в центре, информация с которого считывается с помощью лазера. Изначально компакт-диск был создан для цифрового хранения аудио (т. н. Audio-CD), однако в настоящее время широко используется как устройство хранения данных широкого назначения (т. н. CD-ROM, КД-ПЗУ). Аудио-компакт-диски по формату отличаются от компакт-дисков с данными, и CD-плееры обычно могут воспроизводить только их (на компьютере, конечно, можно прочитать оба вида дисков). Встречаются диски, содержащие как аудиоинформацию, так и данные - их можно и послушать на CD-плеере, и прочитать на компьютере. С развитием MP3 производители бытовых CD-плееров и музыкальных центров начали снабжать их возможностью чтения MP3-файлов с CD-ROM’ов.

Аббревиатура CD-ROM означает англ. Compact Disc Read Only Memory, что в переводе обозначает компакт-диск только с возможностью чтения. КД-ПЗУ означает "Компакт-диск, постоянное запоминающее устройство". Название CD-ROM часто ошибочно используют для обозначения приводов для чтения компакт-дисков (правильно - CD-ROM Drive, CD-привод).

DVD (ди-ви-ди, англ. Digital Versatile Disc - цифровой многоцелевой диск; также англ. Digital Video Disc - цифровой видеодиск) - носитель информации, выполненный в виде диска, внешне схожий с компакт-диском, однако имеющий возможность хранить больший объём информации за счёт использования лазера с меньшей длиной волны, чем для обычных компакт-дисков. DVD-привод - устройство чтения (и записи) таких носителей.

Blu-ray Disc, BD (англ. blue ray - синий луч и disc - диск) - формат оптического носителя, используемый для записи и хранения цифровых данных, включая видео высокой чёткости с повышенной плотностью. Стандарт Blu-ray был совместно разработан консорциумом BDA.

Blu-ray (букв. "синий-луч") получил своё название от использования для записи и чтения коротковолнового (405 нм)"синего" (технически сине-фиолетового) лазера. Представлен на международной выставке потребительской электроники Consumer Electronics Show (CES), которая прошла в январе 2006 года. Коммерческий запуск формата Blu-ray прошел весной 2006 года.

С момента  появления формата в 2006 году и  до начала 2008 года у Blu-ray существовал серьезный конкурент - альтернативный формат HD DVD. В течение двух лет многие крупнейшие киностудии, которые изначально поддерживали HD DVD, постепенно перешли на Blu-ray. Warner Brothers, последняя компания, выпускавшая свою продукцию в обоих форматах, отказалась от использования HD DVD в январе 2008 года. 19 февраля того же года Toshiba, создатель формата, прекратила разработки в области HD DVD. Это событие положило конец так называемой "войне форматов".

 

Заключение

 

Развитие  электронной промышленности и компьютеростроения осуществляется такими быстрыми темпами, что буквально через 1-2 года, сегодняшнее ”чудо техники" становится морально устаревшим. Однако принципы устройства компьютера остаются неизменными еще с того момента, как знаменитый математик Джон фон Нейман в 1945 году подготовил доклад об устройстве и функционировании универсальных вычислительных устройств, то есть компьютеров. К тому же, каждый пользователь, эксплуатирующий персональный компьютер, знает круг задач, для решения которых он использует компьютер, а, следовательно, и 10 лет назад приобретенная ”286-я машина” исправно работающая, удовлетворяющая запросы того или иного специалиста является незаменимым его помощником в повседневном труде. Поэтому рассмотренная выше тема дает наглядное представление о том, какое ведущее место в жизни общества занимают в настоящее время персональные компьютеры, сфера применения которых безгранична.

 

Список литературы

 

1. Уинн Л. Рош. Библия по модернизации персонального компьютера. ИПП ”Тивали-Стиль", 2002г.
2. Журналы ”HARD'n'SOFT” 2007-08гг.
3. FAQ по Blu-ray
4. Виктор Устинов, Хранение данных на CD - и DVD-дисках: на наш век хватит?
5. ECMA-стандарт (аналог ISO) на диски CD-ROM
6. Скотт Мюллер. Глава 6. Оперативная память // Модернизация и ремонт ПК = Upgrading and Repairing PCs. - 17 изд. - М.: "Вильямс", 2007. - С.499-572. - ISBN 0-7897-3404-4
7. Формфакторы системных плат КомпьютерМастер, 2004 год

Скотт Мюллер. Модернизация и ремонт ПК = Upgrading and Repairing PCs. - 17-е изд. - М.: Вильямс, 2007. - С.59