5.2. Склад і головні системні характеристики персонального комп'ютера

Розглянемо склад і головні характеристики типового настільного персонального комп'ютера (мал. 17).

Мал. 17. Базовий комплект комп'ютера

Конструктивно він містить три головні пристрої - системний блок, клавіатуру і дисплей. До цих головних компонентів додається ще друкуючий пристрій - принтер, а до складу системного блоку входять засоби підтримки комунікацій для зв'язку з додатковими пристроями, що не відносяться безпосередньо до головного комплекту ПЕОМ. У такому складі персональний комп'ютер вже стає придатним для вирішення багатьох задач, властивих великим і малим ЕОМ.

Системний блок містить усю електронну начинку ПЕОМ і спеціальні пристрої для постійного зберігання інформації на зовнішніх магнітних носіях - накопичувачі на гнучких магнітних дисках (НГМД) і на жорстких нез'ємних дисках (НЖМД).

До складу системного блоку входить також блок живлення, що перетворює стандартну напругу електричної мережі - 220 або 127 вольт - у напругу постійного струму, необхідну для живлення електронних комп'ютерів.

Системний блок звичайно (мал. 18) розміщується в невеликому металевому або пластмасовому корпусі приблизно такого ж розміру, як звичайний програвач або магнітофон. Електронні модулі розміщуються всередині системного блоку на окремих друкованих платах. Одна з них - базова (її іноді називають генплатою) - містить головні електронні компоненти і спеціальні роз’єми , у які встановлюються додаткові плати - адаптери зовнішніх пристроїв, розширення оперативної пам'яті та ін.

Основою машини є мікропроцесор - невелика за розміром кремнієва платівка, укладена в корпус із декількома десятками виходів. У ній зосереджена найскладніша логічна схема, що є “серцем” машини. Це так званий арифметико-логічний пристрій і пристрій керування, у функції яких входить пересилання окремих команд і даних між внутрішніми регістрами, керування процесом обчислень, виконання самих обчислень, керування взаємодією зовнішніх пристроїв мікропроцесору. Регістри є головними носіями інформації всередині мікропроцесору. Кількість розрядів у кожному регістрі (звичайно кратна 8) визначає продуктивність мікропроцесору і машини в цілому. Мікропроцесори і побудовані на їхній основі машини називають 8-, 16- або 32-розрядними відповідно до розрядності внутрішніх регістрів.

Мал. 18. Внутрішня архітектура системного блоку

Крім розрядності регістрів, мікропроцесор характеризується максимальним обсягом пам'яті, що адресується. Для 8-розрядних мікропроцесорів максимальний обсяг пам'яті звичайно дорівнює 64 Кбайт, для 16-розрядних - від 1 до 16 Мбайт. Проте не весь адресний простір може бути фактично доступним для програм. Частина пам'яті резервується для системних цілей, частина залишається просто незайнятою. Робочу пам'ять називають оперативним запам'ятовуючим пристроєм (ОЗП). Крім ОЗП, частину адресного простору займає постійний запам'ятовуючий пристрій (ПЗП), призначений для зберігання найбільш важливих системних програм і даних. Інформація П3П зберігається і після вимикання машини, завдяки чому не потрібно робити її завантаження з зовнішніх носіїв.

Ще один важливий параметр мікропроцесора - тактова частота, що визначає швидкість виконання елементарних операцій. Тактова частота задається спеціальним тактовим генератором. Звичайно сучасні 8- і 16-розрядні мікропроцесори працюють із тактовою частотою в діапазоні від 1 до 40 МГц. При цьому важливо мати на увазі, що для виконання однієї простої операції, наприклад, додавання двох цілих чисел, узятих із пам'яті, із пересилкою результату в пам'ять, потрібно 25-30 тактів. Час виконання цієї операції при середній тактовій частоті біля 5 МГц складе 5-б мкс. Отже, мікропроцесор може виконувати в цьому випадку 150-200 тис. оп. /c.

З функціональної точки зору мікропроцесор характеризується системою команд, що визначає порядок програмування усіх операцій - способів завдання операндів, видів адресації та інше. При наявності в системі сопроцесору деякі команди автоматично перехоплюються і передаються на виконання сопроцесорові, так що головна програма “не помічає”, де в дійсності виконуються її команди.

В даний час одержали широке поширення декілька типів базових мікропроцесорів, що застосовуються для створення ПЕОМ. Найбільш широко використовуються для побудови професійних ПЕОМ мікропроцесори сімейства 8088/8086, у меншому ступені - мікропроцесори сімейства 68000.

Мікропроцесор зв'язується з іншими пристроями системного блоку через спільні лінії (провідники), що утворюють внутрішньосистемний інтерфейс або “спільну шину”. Електронні модулі, призначені для реалізації якоїсь спеціальної функції (наприклад, для керування накопичувачами, дисплеєм, принтером), називаються контролерами. Вони часто реалізуються на окремих друкованих платах, що вставляються всередину системного блоку. Такі плати називають адаптерами зовнішніх пристроїв.

Часто на окремій платі розміщується і додаткова оперативна пам'ять. На базовій платі встановлюється лише деякий мінімально необхідний обсяг: 64, 128 або 256 Кбайт, а інша пам'ять виноситься на додаткову плату, так що користувач може за своїм розсудом регулювати її обсяг. Кожна мікросхема пам'яті може містити 64 Кбіта або 8 Кбайт інформації. Схема керування пам'яттю організована так, що загальний обсяг пам'яті повинний бути кратним 64 Кбайт. Отже, на один такий “банк” пам'яті потрібно 8 мікросхем, до яких звичайно добавляється ще одна мікросхема для цілей автоконтролю. Таким чином, можна визначити таке співвідношення між обсягом пам'яті і кількістю потрібних для цього мікросхем:

Обсяг пам'яті (Кбайт): 64 128 256 384 512 640

Кількість мікросхем: 9 18 36 54 72 90