Архитектура ЭВМ

Слайд 1. Архитектура ЭВМ: Шины и контроллеры

Магистрально-модульный принцип построения компьютера

Слайд 2. Магистрально-модульный принцип

Современные компьютеры строятся по модульному принципу. Все устройства (процессор, память, периферия) подключаются к общей системной магистрали — шине. Это позволяет легко изменять конфигурацию ПК, добавляя или заменяя отдельные блоки.

Слайд 3. Три типа системных шин

Используется для передачи самой информации между процессором, памятью и устройствами ввода-вывода.

Служит для передачи адреса ячейки памяти или порта устройства, к которому обращается процессор.

Передает сигналы, определяющие характер операции (чтение/запись) и синхронизирующие работу узлов.

Слайд 4. Шина адреса и память

Разрядность адресной шины определяет максимально возможный объем оперативной памяти:

Количество адресов $N=2^n$, где $n$ — разрядность шины.

При $n=32$ доступно $2^{32}\approx 4$ Гбайт.

При $n=64$ ограничение практически снимается.

Слайд 5. Характеристики шин

Количество бит, передаваемых одновременно по параллельным линиям. Современные системы используют 64-битные шины.

Объем данных в секунду. Вычисляется как произведение разрядности на тактовую частоту шины.

Слайд 6. Контроллеры внешних устройств

Процессор не может напрямую управлять периферией из-за разницы в скоростях и форматах сигналов. Для этого используются контроллеры (адаптеры) — специализированные микросхемы, которые преобразуют команды процессора в сигналы, понятные устройству.

Слайд 7. Функции контроллера

Дешифрация команд, поступающих от процессора через шину

Преобразование данных из параллельного формата шины в формат устройства

Буферизация — временное хранение данных для выравнивания скоростей

Управление электромеханическими частями устройства

Информирование процессора о состоянии устройства (готовность, ошибка)

Слайд 8. Архитектура взаимодействия

Слайд 9. Эволюция интерфейсов

Современные шины переходят от параллельной передачи к высокоскоростной последовательной для уменьшения помех и увеличения частоты.

Слайд 10. Итоги занятия

Магистраль (шина) — общая группа линий связи для всех устройств ПК.

Шина адреса определяет адресное пространство, шина данных — скорость обмена.

Контроллеры обеспечивают совместимость процессора с разнородными устройствами.

Магистрально-модульный принцип делает компьютер открытой и расширяемой системой.