Архитектура персональных компьютеров IBM PC

      ТЕМА: АРХИТЕКТУРА ПЕРСОНАЛЬНЫХ КОМПЬЮТЕРОВ IBM PC

                           П Л А Н

                           ВВЕДЕНИЕ

                   1. ОСНОВНЫЕ БЛОКИ IBM PC

                 2.ДОПОЛНИТЕЛЬНЫЕ УСТРОЙСТВА

              3.ЛОГИЧЕСКОЕ УСТРОЙСТВО КОМПЬЮТЕРА

     4

                           Введение

     Распространение персональных компьютеров к концу 70-х го-

дов привело к некоторому снижению спроса на большие ЭВМ и мини

ЭВМ.Это стало  предметом  серьезного  беспокойства  фирмы  IBM

(International Bussines Machines Corporation) - ведущей компа-

нии по производству больших ЭВМ,и в 1979 году фирма IBM решила

попробовать свои силы на рынке персональных компьютеров.

     Однако руководство  фирмы  недооценило  будущую  важность

этого рынка и рассматривало создание компьютера всего лишь как

мелкий эксперимент - что-то вроде одной из десятков  проводив-

шихся в  фирме  работ по созданию нового оборудования.Чтобы не

тратить на этот эксперимент  слишком  много  денег,руководство

фирмы предоставило  подразделению  ,ответственному  за  данный

проект,невиданную в фирме свободу.В частности,ему было  разре-

шено не   конструировать  персональный  компьютер  "с  нуля",а

использовать блоки,изготовленные другими фирмами.И это подраз-

деление сполна использовало предоставленный шанс.

     Прежде всего,в качестве основного микропроцессора  компь-

ютера был  выбран  новейший  тогда 16-разрядный микропроцессор

Intel-8088.Его использование позволило  значительно  увеличить

потенциальные возможности  компьютера,так  как новый микропро-

цессор позволял работать с 1 Мбайтом  памяти,а  все  имевшиеся

тогда компьютеры были ограничены 64 Кбайтами.В компьютере были

использованы и другие комплектующие различных фирм,а его прог-

раммное обеспечение  было поручено разработать небольшой фирме

Microsoft.

     В августе  1981 года новый компьютер под названием IBM PC

был официально представлен публике и  вскоре  после  этого  он

приобрел большую  популярность  у пользователей.Через один-два

года компьютер IBM PC занял ведущее  место  на  рынке,вытеснив

модели 8-битовых компьютеров.Фактически IBM PC стал стандартом

персонального компьютера.Сейчас такие компьютеры ("совместимые

с IBM  PC")  составляют  около  90%  всех  производимых в мире

персональных компьютеров.

                    ОСНОВНЫЕ БЛОКИ IBM PC

     Обычно персональные  компьютеры  IBM  PC  состоят из трех

частей (блоков) :

     # системного блока;

     # клавиатуры,позволяющей вводить символы в компьютер;

     # монитора  (или  дисплея)  - для изображения текстовой и

       графической информации.

     Компьютеры выпускаются и в портативном варианте - в  "на-

коленном" (лэптор)  или "блокнотом" (ноутбук) исполнении.Здесь

системный блок,монитор и  клавиатура  заключены  в  один  кор-

пус:системный блок  спрятан  под  клавиатурой,а монитор сделан

как крышка к клавиатуре.

     Хотя из  этих  частей  компьютера системный блок выглядит

наименее эффектно,именно он является в компьютере  "главным".В

нем располагаются все основные узлы компьютера:

     # электронные схемы,управляющие работой компьютера  (мик-

       ропроцессор,оперативная память,контроллеры устройства и

       т.д.);

     # блок питания,преобразующий электропитание сети в посто-

       янный ток низкого напряжения,подаваемый на  электронные

       схемы компьютера;

     # накопители  (или  дисководы)   для   гибких   магнитных

       дисков,используемые для чтения и записи на гибкие  маг-

       нитные диски (дискеты);

     # накопитель  на  жестом  магнитном диске,предназначенный

       для чтения и записи на несъемный жесткий магнитный диск

       (винчестер).

                  ДОПОЛНИТЕЛЬНЫЕ УСТРОЙСТВА

     К системному  блоку  компьютера  IBM  PC можно подключать

различные устройства ввода-вывода информации,расширяя тем  са-

мым его функциональные возможности.Многие устройства подсоеди-

няются через специальные гнезда  (разъемы),находящиеся  обычно

на задней  стенке системного блока компьютера.Кроме монитора и

клавиатуры,такими устройствами являются:

     # принтер  - для вывода на печать текстовой и графической

                  информации;

     # мышь  - устройство,облегчающее ввод информации в компь-

               ютер;

     # джойстик  -  манипулятор  в виде укрепленной на шарнире

                    ручки с кнопкой,употребляется  в  основном

                    для компьютерных игр;

     # а также другие устройства.

     Некоторые устройства могут вставляться внутрь  системного

блока компьютера,например:

     # модем - для обмена информацией с  другими  компьютерами

               через телефонную сеть;

     # факс-модем - сочетает возможность модема и телефакса;

     # стример - для хранения данных на магнитной ленте.

     Некоторые устройства,например,многие разновидности скане-

ров (приборов  для  ввода  рисунков   и   текстов   в   компь-

ютер),используют смешанный способ подключения:в системный блок

компьютера вставляется  только  электронная  плата   (контрол-

лер),управляющая работой  устройства,а само устройство подсое-

диняется к этой плате кабелем.

               ЛОГИЧЕСКОЕ УСТРОЙСТВО КОМПЬЮТЕРА

     МИКРОПРОЦЕССОР.Самым главным  элементом  в компьютере,его

"мозгом",является микропоцессор - небольшая (в несколько  сан-

тиметров) электронная схема,выполняющая все вычисления и обра-

ботку информации.Микропроцессор умеет производить  сотни  раз-

личных операций и делает это со скоростью в несколько десятков

или даже сотен миллионов операций в секунду.В компьютерах типа

IBM PC  используются  микропроцессоры фирмы Intel,а также сов-

местимые с ними микропроцессоры других фирм  (AMD,Cyrix,IBM  и

др.).

     СОПРОЦЕССОР.В тех случаях,когда на компьютере  приходится

выполнять много математических вычислений (например,в инженер-

ных расчетах),к основному микропроцессору добавляют  математи-

ческий сопроцессор.Он  помогает  основному микропроцессору вы-

полнять математические операции над вещественными  числами.Но-

вейшие микропроцессоры фирмы Intel (80486 и Pentium) сами уме-

ют выполнять операции над вещественными  числами,так  что  для

них сопроцессоры не требуются.

     ОПЕРАТИВНАЯ ПАМЯТЬ.Следующим   очень   важным   элементом

компьютера является оперативная память.Именно из нее процессор

и сопроцессор берут программы и исходные данные  для  обработ-

ки,в нее они записывают полученные результаты.Название "опера-

тивная" эта память  получила  потому,что  она  работает  очень

быстро,так что  процессору не приходится ждать при чтении дан-

ных из памяти или записи в память.Однако  содержащиеся  в  ней

данные сохраняются  только пока компьютер включен,при выключе-

нии компьютера содержимое  оперативной  памяти  стирается  (за

исключением,о которых говорится ниже).

     КОНТРОЛЛЕРЫ И ШИНА.Чтобы компьютер мог работать,необходи-

мо,чтобы в  его оперативной памяти находились программа и дан-

ные.А попадают они туда из различных  устройств  компьютера  -

клавиатуры,дисководов для  магнитных  дисков  и т.д.Обычно эти

устройства называют внешними,хотя некоторые из них могут нахо-

диться не  снаружи компьютера,а встраиваться внутрь системного

блока,как это описывалось выше.Результаты выполнения  программ

выводятся на внешние устройства - монитор,диски,принтер и т.д.

     Таким образом,для работы компьютера необходим  обмен  ин-

формацией между  оперативной  памятью  и  внешними устройства-

ми.Такой обмен называется вводом-выводом.Но этот обмен не про-

исходит непосредственно:между любым внешним устройством и опе-

ративной памятью в компьютере имеются целых два  промежуточных

звена :

     1.Для каждого внешнего устройства  в  компьютере  имеется

электронная схема,которая им управляет. Эта  схема  называется

контроллером,или адаптером.Некоторые    контроллеры    (напри-

мер,контроллер дисков)  могут управлять сразу несколькими уст-

ройствами.

     2.Все контроллеры  и адаптеры взаимодействуют с микропро-

цессором и оперативной памятью через системную магистраль  пе-

редачи данных,которую в просторечии обычно называют шиной.

     ЭЛЕКТРОННЫЕ ПЛАТЫ.Для  упрощения  подключения   устройств

электронные схемы  IBM  PC  состоят  из  нескольких  модулей -

электронных плат.На основной плате компьютера -  системной,или

материнской,плате -  обычно  располагаются  основной микропро-

цессор,сопроцессор,оперативная память и шина.Схемы,управляющие

внешними устройствами   компьютера  (контроллеры  или  адапте-

ры),находятся на отдельных платах,вставляющихся  в  унифициро-

ванные разъемы  (слоты) на материнской плате.Через эти разъемы

контроллеры устройств подключаются непосредственно к системной

магистрали передачи  данных  в  компьютере  - шине.Таким обра-

зом,наличие свободных разъемов шины  обеспечивает  возможность

добавления к  компьютеру  новых  устройств.Чтобы заменить одно

устройство другим (например,устаревший адаптер монитора на но-

вый),надо просто  вынуть  соответствующую  плату  из разъема и

вставить вместо нее  другую.Несколько  сложнее  осуществляется

замена самой материнской платы.

     БЛОК - СХЕМА. 4На блок-схеме контроллер  клавиатуры  обы 0ч 4но

 4находится на    системной    плате,поскольку    это   упрощает

 4изготовление компьютера.Иногда на системной плате  размещаются

 4и контроллеры других устройств.

      4КОНТРОЛЛЕРЫ ПОРТОВ ВВОДА - ВЫВОДА.Одним из контроллеров ,

 4которые присутствуют   почти   в   каждом  компьютере,является

 4контроллер портов  ввода-вывода.Эти  порты  бывают   следующих

 4типов:

      4# параллельные (обозначаемые LPT1-LPT4),к ним обыкновенно

       подключаются принтеры;

      4# асинхронные последовательные (обозначаемые СОМ1-СОМ3).

       Через них обычно подсоединяются мышь,модем и т.д.

      4# игровой порт - для подключения джойстика.

      4Некоторые устройства    могут    подключаться     и     к

 4параллельным,и к  последовательным  портам.Параллельные  порты

 4выполняют ввод    и    вывод    с    большей     скоростью,чем

 4последовательные (за   счет   использования   большего   числа

 4проводов в кабеле).

                         4МИКРОПРОЦЕССОР

      4Микропроцессор является    "мозгом"    компьютера.     Он

 4осуществляет  выполнение  программ,работающих  на компьютере,и

 4управляет работой остальных устройств компьютера.Скорость  его

 4работы во многом определяет быстродействие компьютера.В IBM PC

 4используются  микропроцессоры,разработанные   фирмой   Intel,а

 4иногда  -  совместимые  с  ними  микропроцессоры других фирм.

      4ХАРАКТЕРИСТИКИ МИКРОПРОЦЕССОРОВ.Микропроцессоры  0отлича-

ют 4ся друг  от  друга  двумя характеристиками:типом  0(моделью) и

так 4товой частотой.Наиболее распространены модели  0Intel - 8088,

 480286,80386SX,80386,80486  и Pentium,  они приведены в  0порядке

 4возрастания производительности и цены.Одинаковые   0модели  мик-

ропроцессоров  могут  иметь  разную тактовую частоту- чем выше

тактовая частота,тем выше производительность и цена  микропро-

цессора.

     ТАКТОВАЯ ЧАСТОТА указывает,сколько элементарных  операций

(тактов)  микропроцессор  выполняет  в  одну  секунду.Тактовая

частота измеряется  в  мегагерцах  (МГц).Следует  заметить,что

разные модели микропроцессоров выполняют одни и те же операции

(например,сложение или умножение) за разное  число  тактов.Чем

выше модель микропроцессора,тем,как правило,меньше тактов тре-

буется для выполнения одних и тех  же  операций.Поэтому,напри-

мер,микропроцессор Intel-80386  работает  раза  в  два быстрее

Intel-80286 с такой же тактовой частотой.

     МОДЕЛИ МИКРОПРОЦЕССОРОВ.Исходный  вариант  компьютера IBM

PC и модель IBM PC ХТ использовали микропроцессор Intel-8088.В

начале 80-х  годов  эти микропроцессоры выпускались с тактовой

частотой 4,77 МГц,затем были созданы модели с тактовой  часто-

той 12  МГц  (т.е.  новые модели работают в 1,7-2,1 раза быст-

рее).Модели с увеличенной производительностью (тактовой часто-

той) иногда  называются  Turbo-ХТ.Сейчас  микропроцессоры типа

Intel-8088 производятся в небольших количества,и для использо-

вания не  в  компьютерах,а в различных специализированных уст-

ройствах.

     Модель IBM  PC  АТ использует более мощный микропроцессор

Intel-80286,и ее производительность приблизительно в  4-5  раз

больше,чем у IBM PC ХТ.Исходные варианты IBM PC АТ работали на

1	2	3