Магистрально-модульный принцип построения компьютера

В основу архитектуры современных персональных компьютеров положен магистрально-модульный принцип. Модульный принцип позволяет потребителю самому комплектовать нужную ему конфигурацию компьютера и производить при необходимости ее модернизацию. Модульная организация компьютера опирается на магистральный (шинный) принцип обмена информацией между модулями.

Магистральный (шинный) принцип обмена информацией

Обмен информацией между отдельными устройствами компьютера производится по трем многоразрядным шинам (многопроводным линиям), соединяющим все модули: шине данных, шине адресов и шине управления.

Разрядность шины данных связана с разрядностью процессора (имеются 8-, 16-, 32-, 64-разрядные процессоры).

Данные по
шине данных могут передаваться от процессора к какому-либо устройству, либо, наоборот, от устройства к процессору, т. е. шина данных является двунаправленной. К основным режимам работы процессора с использованием шины данных можно
отнести следующие: запись/чтение данных из оперативной памяти, запись/чтение данных из внешней памяти, чтение данных с устройства ввода, пересылка данных на устройство вывода.

Рисунок 2

Выбор абонента по обмену данными производит процессор, который формирует код адреса данного устройства, а для оперативной памяти код адреса ячейки памяти. Код адреса передается по адресной шине, причем сигналы по ней передаются в одном направлении от процессора к оперативной памяти и устройствам, т. е. шина адреса является однонаправленной.

Разрядность шины адреса определяет объем адресуемой процессором памяти. Имеются 16-, 20-, 24- и 32-разрядные шины адреса.

Каждой шине соответствует свое адресное пространство, т. е. максимальный объем адресуемой памяти:

2¹⁶ = 64 Кб

2²⁰ = 1 Мб

2²⁴ = 16 Мб

2³² = 4 Гб

В персональных компьютерах величина адресно­го пространства процессора и величина фактически установленной оперативной памяти практически всегда различаются. В первых отечественных персональных компью­терах величина адресного пространства была иног­да меньше, чем величина реально установленной в компьютере оперативной памяти. Обеспечение до­ступа к такой памяти происходило на основе пооче­редного (так называемого постраничного) подклю­чения дополнительных блоков памяти к адресному пространству.

В современных персональных компьютерах с 32-разрядной шиной адреса величина адресуемой памяти составляет 4 Гб, а величина фактически ус­тановленной оперативной памяти значительно ме­ньше и составляет обычно 16 или 32 Мб.

По шине управления передаются сигналы, опре­деляющие характер обмена информацией (ввод/вы­вод), и сигналы, синхронизирующие взаимодействие устройств, участвующих в обмене информацией.

Аппаратно на системных платах реализуются шины различных типов. В компьютерах РС/286 ис­пользовалась шина ISA (Industry Standard Archi­tecture), имевшая 16-разрядную шину данных и 24-разрядную шину адреса. В компьютерах РС/386 и РС/486 используется шина EISA (Extended In­dustry Standard Architecture), имеющая 32-разряд­ные шины данных и адреса. В компьютерах PC/ Pentium используется шина PCI (Peripheral Compo­nent Interconnect), имеющая 64-разрядную шину данных и 32-разрядную шину адреса.

Подключение отдельных модулей компьютера к магистрали на физическом уровне осуществляется с помощью контроллеров, адаптеров устройств (ви­деоадаптер, контроллер жестких дисков и т. д.), а на программном уровне обеспечивается загрузкой в оперативную память драйверов устройств, кото­рые обычно входят в состав операционной системы.

Контроллер жестких дисков обычно находится на системной плате. Существуют различные типы контроллеров жестких дисков, которые различаются по количеству подключаемых дисков, скорости обмена информацией, максимальной емкости диска и др.

Тип	Количество устройств	Скорость обмена	Макс. емкость
IDE		1Мб/С	540Мб
EIDE	2+2	3—4 Мб/с	8Г6
SCSI		5—10 Мб/с	8Г6

Таблица 1

IDE — Integrated Device Electronics

EIDE — Enhanced Integrated Device Electronics

SCSI — Small Computers System Interface

Набор контроллеров

В стандартный набор контроллеров, разъемы которых имеются на системном блоке компьютера, обычно входят:

— видеоадаптер (с помощью него обычно подключается дисплей);

— последовательный порт СОМ1 (с помощью него обычно подключается мышь);

— последовательный порт COM2 (с помощью него обычно подключается модем);

— параллельный порт (с помощью него обычно подключается принтер); — контроллер клавиатуры.

Через последовательный порт единовременно может передаваться 1 бит данных в одном направлении, причем данные от процессора к периферийному устройству и в обратную сторону, от периферийного устройства к процессору, передаются по разным проводам. Максимальная дальность передачи составляет обычно несколько десятков метров, а скорость до 115 200 бод. Устройства подключаются к этому порту через стандартный разъем RS-232.

Через параллельный порт может передаваться в одном направлении одновременно 8 бит данных. К этому порту устройства подключаются через разъем Centronics. Максимальное удаление принимающего устройства обычно не должно превышать 3 м.

Подключение других периферийных устройств требует установки в компьютер дополнительных адаптеров (плат).

 

Литература:

Уинн Л. Рош. Библия по модернизации персонального компьютера. ИПП ”Тивали-Стиль", 2002г.

Журналы ”HARD'n'SOFT” 2007-08гг.

FAQ по Blu-ray

Виктор Устинов, Хранение данных на CD - и DVD-дисках: на наш век хватит?

ECMA-стандарт (аналог ISO) на диски CD-ROM

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

Формфакторы системных плат КомпьютерМастер, 2004 год

Скотт Мюллер. Модернизация и ремонт ПК = Upgrading and Repairing PCs. –

17-е изд. - М.: Вильямс, 2007. - С.59-241. - ISBN 0-7897-3404-4