Архитектура компьютера – что это такое, основные характеристики ПК, современные тенденции развития, назначение шин, состав ЭВМ

Архитектура компьютера — это набор правил и методов, разработанных Джоном фон Нейманом для описания функций, связанных с организацией компьютерных систем. Первое документальное упоминание термина содержится в переписке между английским ученым Чарльзом Бэббиджем и писательницей и математиком Адой Лавлейс в первой половине 20-го века.

Понятие архитектуры персонального компьютера (ПК) дает нам представление о том, как строится ПК и как различные устройства взаимодействуют друг с другом. Они соединены между собой по определенной системе, а вариации этой системы являются разновидностями архитектурных систем.

Все современные ПК и ноутбуки являются сложными многофункциональными устройствами, а не только мультиплатформенными игровыми консолями. Всего можно выделить пять уровней архитектуры электронных компьютеров (ECM):

  • нулевой уровень;
  • первый уровень — микроархитектура компьютера;
  • первый уровень — системные команды;
  • третий уровень — операционная система;
  • четвертый — приложения и системное программное обеспечение;
  • пятый — язык высокого уровня.

Основные узлы компьютера

Основные узлы

Узел ПК — это набор логических схем и элементов памяти, которые генерируют выходные сигналы. Абсолютно все компьютерные программы или игры имеют основные операционные требования для того, чтобы функционировать должным образом. Все узлы компьютера должны быть максимально совместимы друг с другом. В противном случае программное обеспечение может быть сложным в использовании.

Список таких компонентов в системном блоке обычно включает следующее:

  1. Процессор является основным элементом общей функциональности компьютера;
  2. Системная плата, также известная как «материнская плата», является основным компонентом общего пакета системного программного обеспечения;
  3. Блок питания — необходим для питания компьютера;
  4. Жесткий диск — используется для хранения данных на компьютере или ноутбуке;
  5. Оптический привод — внешний жесткий диск, редко встречается в новых системах;
  6. Разъемы для устройств, подключаемых к розетке.

Классическая архитектура

В 1945 году математик Нейман выдвинул классическую идею построения компьютера на основе готовой логической схемы. В ходе обсуждений и в рамках проектирования компьютера EDVAC было решено использовать память для хранения инструкций и данных. Радикально новая концепция Джона фон Неймана стала общепринятым стандартом и легла в основу не одного поколения персональных компьютеров. В его основе лежат пять ключевых элементов:

  1. Арифметические и логические единицы;
  2. Арифметика, арифметика и логика;
  3. Арифметика, арифметика, логика, логический блок, арифметический блок, блок процессора;
  4. Арифметико-логический блок, логический блок, логический блок, логический блок, логический блок, логический блок, логический блок, логический блок и блок внешней памяти;
  5. Устройство для печати и ввода.Концепция Джона фон Неймана

7 советов по настройке панели задач в Windows 10

В этой операционной системе необходимо следовать определенному алгоритму. Если данные отправляются в память ПК для обработки из любой программы, они должны быть распечатаны внешним устройством. Затем управляющее устройство должно проанализировать полученные данные и отправить их на выполнение. Также может потребоваться включение других компонентов компьютера.

Современные тенденции развития архитектуры персонального компьютера

Архитектура современных персональных компьютеров характеризуется наличием контроллеров. Их появление — результат пересмотра классической концепции. Теперь микропроцессор отвечает за связь с внешними устройствами. Производители смогли отличить микропроцессор от многофункционального компонента по особенностям интегральных схем. Это привело к появлению различных каналов связи, в том числе периферийных схем, которые позже стали называть контроллерами. Сегодня такие компоненты компьютерной техники научились управлять практически любым оборудованием.

В новейших архитектурах ПК в основном используются шины. Эти каналы связи позволяют всем аппаратным компонентам взаимодействовать друг с другом и обычно напоминают электрическое соединение с проводами. Его структура может включать специализированные модули, отвечающие за различные функции.

Графически архитектура современного компьютера выглядит следующим образом:Архитектура современного компьютера

Архитектура IBM

Открытая архитектура позволяет свободно подключать к компьютеру периферийные устройства. Это достигается с помощью шины данных (см. спецификации материнской платы). Это позволило производителям периферийных устройств разрабатывать контроллеры под любой стандарт.

Система управляется непосредственно процессором. Процессор также управляет шиной данных. Современная открытая архитектура означает, что компьютеры имеют как функциональные, так и центральные контроллеры.

Функциональные контроллеры обеспечивают интерфейсы для модема, мыши, клавиатуры и принтера.

Архитектура IBM предоставляет набор рекомендаций по созданию приложений в облаке. Бенчмаркинг считается базовой моделью, в то время как реализация относится к конкретным техникам, методам и выбору инструмента для создания и развертывания этой модели.

Где и как используется «Ключ сетевой безопасности» и что это такое?

Многопроцессорная архитектура

Многопроцессорная архитектура состоит из нескольких независимых машин, каждая из которых имеет свои периферийные устройства, основную память и процессор, управляемые собственной операционной системой. Существует три типа взаимосвязи: слабая (косвенная), прямая и спутниковая.

В системах с косвенным подключением машины связаны друг с другом только посредством внешнего запоминающего устройства. В этом случае каждый компьютер хранит данные на внешнем устройстве хранения в соответствии со своими программами, а другой компьютер извлекает эти данные в соответствии со своими программами. Эта взаимосвязь используется для повышения надежности комплекса путем создания резервных вычислительных машин, которые при необходимости берут на себя функции главного компьютера.

MSC с прямым соединением являются особенно гибкими, поскольку они могут взаимодействовать друг с другом через общее запоминающее устройство, напрямую от процессора к процессору и через адаптер. Общение происходит на информационно-командном уровне, но более эффективно.

Спутниковые системы характеризуются тем, что в их основе лежит не метод связи, а принцип взаимодействия с компьютером. В то же время, однако, структура общения ничем не отличается.

Компьютеры с несколькими процессорами способны организовывать множество потоков данных и команд и параллельно выполнять несколько частей одной задачи.

Поэтому создание различных архитектур обусловлено растущими потребностями человека — скоростью, эффективностью и мобильностью.

Оцените статью
Silverkomp.ru
Добавить комментарий

Adblock
detector