«Осень 2024»

Презентация "Архитектура ПК"

Презентация позволяет знать:

- состав основных устройств компьютера, их назначение и информационное взаимодействие;

- основные характеристики компьютера в целом и его узлов (различных накопителей, устройств ввода и вывода информации);

- типы и назначение устройств ввода/вывода.

Олимпиады: Информатика 1 - 11 классы

Содержимое разработки

МАГИСТРАЛЬНО-МОДУЛЬНОЕ УСТРОЙСТВО КОМПЬЮТЕРА  В основу архитектуры современных ПК положен магистрально-модульный принцип : построение компьютера из функциональных блоков, взаимодействующих посредством общего канала (каналов) – шины.   Магистраль включает в себя три многоразрядные шины: шину данных, шину адреса и шину управления, которые представляют собой многопроводные линии. Оперативная память Процессор Шина данных (8, 16, 32, 64 бита) Шина адреса (16, 20, 24, 32, 36, 64 бита) Шина управления Информационная магистраль (шина) Контроллеры Контроллеры Контроллеры Долговременная память Устройства вывода Устройства ввода

МАГИСТРАЛЬНО-МОДУЛЬНОЕ УСТРОЙСТВО КОМПЬЮТЕРА

В основу архитектуры современных ПК положен магистрально-модульный принцип : построение компьютера из функциональных блоков, взаимодействующих посредством общего канала (каналов) – шины.

Магистраль включает в себя три многоразрядные шины: шину данных, шину адреса и шину управления, которые представляют собой многопроводные линии.

Оперативная память

Процессор

Шина данных (8, 16, 32, 64 бита)

Шина адреса (16, 20, 24, 32, 36, 64 бита)

Шина управления

Информационная магистраль (шина)

Контроллеры

Контроллеры

Контроллеры

Долговременная память

Устройства вывода

Устройства ввода

МАГИСТРАЛЬНО-МОДУЛЬНОЕ УСТРОЙСТВО КОМПЬЮТЕРА  Шина данных . По этой шине данные передаются между различными устройствами.  Разрядность шины данных определяется разрядностью процессора, т.е. количеством двоичных разрядов, которые процессор обрабатывает за один такт. Оперативная память Процессор Шина данных (8, 16, 32, 64 бита) Шина адреса (16, 20, 24, 32, 36, 64 бита) Шина управления Информационная магистраль (шина) Контроллеры Контроллеры Контроллеры Долговременная память Устройства вывода Устройства ввода

МАГИСТРАЛЬНО-МОДУЛЬНОЕ УСТРОЙСТВО КОМПЬЮТЕРА

Шина данных . По этой шине данные передаются между различными устройствами.

Разрядность шины данных определяется разрядностью процессора, т.е. количеством двоичных разрядов, которые процессор обрабатывает за один такт.

Оперативная память

Процессор

Шина данных (8, 16, 32, 64 бита)

Шина адреса (16, 20, 24, 32, 36, 64 бита)

Шина управления

Информационная магистраль (шина)

Контроллеры

Контроллеры

Контроллеры

Долговременная память

Устройства вывода

Устройства ввода

МАГИСТРАЛЬНО-МОДУЛЬНОЕ УСТРОЙСТВО КОМПЬЮТЕРА  Шина адреса. Каждое устройство или ячейка оперативной памяти имеет свой адрес. Адрес передается по адресной шине от процессора к оперативной памяти и устройствам.  Разрядность шины адреса определяется объемом адресуемой памяти.  Количество адресуемых ячеек можно рассчитать по формуле: N  =  2 I , где I  – разрядность шины адреса.  N  =  2 64 ячеек. Оперативная память Процессор Шина данных (8, 16, 32, 64 бита) Шина адреса (16, 20, 24, 32, 36, 64 бита) Шина управления Информационная магистраль (шина) Контроллеры Контроллеры Контроллеры Долговременная память Устройства вывода Устройства ввода

МАГИСТРАЛЬНО-МОДУЛЬНОЕ УСТРОЙСТВО КОМПЬЮТЕРА

Шина адреса. Каждое устройство или ячейка оперативной памяти имеет свой адрес. Адрес передается по адресной шине от процессора к оперативной памяти и устройствам.

Разрядность шины адреса определяется объемом адресуемой памяти.

Количество адресуемых ячеек можно рассчитать по формуле: N = 2 I , где I – разрядность шины адреса.

N = 2 64 ячеек.

Оперативная память

Процессор

Шина данных (8, 16, 32, 64 бита)

Шина адреса (16, 20, 24, 32, 36, 64 бита)

Шина управления

Информационная магистраль (шина)

Контроллеры

Контроллеры

Контроллеры

Долговременная память

Устройства вывода

Устройства ввода

МАГИСТРАЛЬНО-МОДУЛЬНОЕ УСТРОЙСТВО КОМПЬЮТЕРА  Шина управления. По шине управления передаются сигналы, определяющие характер обмена информацией по магистрали.  Сигналы управления определяют, какую операцию – считывание или запись информации из памяти нужно производить, синхронизируют обмен информацией между устройствами и т.д. Оперативная память Процессор Шина данных (8, 16, 32, 64 бита) Шина адреса (16, 20, 24, 32, 36, 64 бита) Шина управления Информационная магистраль (шина) Контроллеры Контроллеры Контроллеры Долговременная память Устройства вывода Устройства ввода

МАГИСТРАЛЬНО-МОДУЛЬНОЕ УСТРОЙСТВО КОМПЬЮТЕРА

Шина управления. По шине управления передаются сигналы, определяющие характер обмена информацией по магистрали.

Сигналы управления определяют, какую операцию – считывание или запись информации из памяти нужно производить, синхронизируют обмен информацией между устройствами и т.д.

Оперативная память

Процессор

Шина данных (8, 16, 32, 64 бита)

Шина адреса (16, 20, 24, 32, 36, 64 бита)

Шина управления

Информационная магистраль (шина)

Контроллеры

Контроллеры

Контроллеры

Долговременная память

Устройства вывода

Устройства ввода

СИСТЕМНАЯ ПЛАТА

СИСТЕМНАЯ ПЛАТА

ЛОГИЧЕСКАЯ СХЕМА СИСТЕМНОЙ ПЛАТЫ Монитор Проектор Процессор Видеоплата AGP Северный мост Оперативная память Шина памяти PCI Express Сетевая карта Внутренний модем  Сетевой адаптер Wi-Fi Звуковая плата PCI PATA Жесткие диски CD -дисководы DVD- дисководы Южный мост SATA USB Принтер Сканер Цифровая камера Web -камера Модем PS/2 Клавиатура Мышь Микрофон Колонки Наушники Звуковая микросхема Цифровые видеокамеры IEEE 1394

ЛОГИЧЕСКАЯ СХЕМА СИСТЕМНОЙ ПЛАТЫ

Монитор

Проектор

Процессор

Видеоплата

AGP

Северный

мост

Оперативная

память

Шина памяти

PCI Express

Сетевая карта

Внутренний модем Сетевой адаптер Wi-Fi

Звуковая плата

PCI

PATA

Жесткие диски

CD -дисководы

DVD- дисководы

Южный

мост

SATA

USB

Принтер

Сканер

Цифровая камера

Web -камера

Модем

PS/2

Клавиатура

Мышь

Микрофон

Колонки

Наушники

Звуковая

микросхема

Цифровые

видеокамеры

IEEE 1394

ПРОПУСКНАЯ СПОСОБНОСТЬ  Быстродействие устройства зависит от тактовой частоты тактового генератора (измеряется в МГц) и разрядности, т.е. количества битов данных, которое устройство может обработать или передать одновременно (измеряется в битах).  Дополнительно в устройствах используется внутреннее умножение частоты с разными коэффициентами. Пропускная способность шины данных (измеряется в бит/с) равна произведению разрядности шины (измеряется в битах) и частоты шины (измеряется в Гц = 1/с). Пропускная способность шины = Разрядность шины × Частота шины

ПРОПУСКНАЯ СПОСОБНОСТЬ

Быстродействие устройства зависит от тактовой частоты тактового генератора (измеряется в МГц) и разрядности, т.е. количества битов данных, которое устройство может обработать или передать одновременно (измеряется в битах).

Дополнительно в устройствах используется внутреннее умножение частоты с разными коэффициентами.

Пропускная способность шины данных (измеряется в бит/с) равна произведению разрядности шины (измеряется в битах) и частоты шины (измеряется в Гц = 1/с).

Пропускная способность шины = Разрядность шины × Частота шины

СИСТЕМНАЯ ШИНА  Между северным мостом и процессором данные передаются по системной шине с частотой, в четыре раза больше частоты шины FSB , т.е. процессор может получать и передавать данные с частотой 400 МГц ×  4 = 1600 М Гц. Так как разрядность системной шины равна разрядности процессора (64 бит), то пропускная способность системной шины равна: 64 Бит × 1600  МГц  =12,5  Гбайт/с

СИСТЕМНАЯ ШИНА

Между северным мостом и процессором данные передаются по системной шине с частотой, в четыре раза больше частоты шины FSB , т.е. процессор может получать и передавать данные с частотой

400 МГц × 4 = 1600 М Гц.

Так как разрядность системной шины равна разрядности процессора (64 бит), то пропускная способность системной шины равна:

64 Бит × 1600 МГц =12,5 Гбайт/с

ЧАСТОТА ПРОЦЕССОРА  Северный мост обеспечивает обмен данными с процессором, оперативной памятью и видеопамятью.  Частота процессора в несколько раз больше, чем базовая частота магистрали (шина FSB – от англ. FrontSide Bus) .  Если частота шины FSB равна 400 МГц, коэффициент умножения частоты 8, то частота процессора будет равна: 400 МГц × 8  = 3 ,2 ГГц

ЧАСТОТА ПРОЦЕССОРА

Северный мост обеспечивает обмен данными с процессором, оперативной памятью и видеопамятью.

Частота процессора в несколько раз больше, чем базовая частота магистрали (шина FSB – от англ. FrontSide Bus) .

Если частота шины FSB равна 400 МГц, коэффициент умножения частоты 8, то частота процессора будет равна: 400 МГц × 8 = 3 ,2 ГГц

ШИНА ПАМЯТИ  Обмен данными между процессором и оперативной памятью производится по шине памяти, частота которой может быть меньше, чем частота шины процессора. Если частота шины памяти равна 1600 МГц, а разрядность шины памяти, равная разрядности процессора, составляет 64 бита, то пропускная способность шины памяти равна: 64 Бит × 1600МГц  = 12 800 Мбайт/с

ШИНА ПАМЯТИ

Обмен данными между процессором и оперативной памятью производится по шине памяти, частота которой может быть меньше, чем частота шины процессора.

Если частота шины памяти равна 1600 МГц, а разрядность шины памяти, равная разрядности процессора, составляет 64 бита, то пропускная способность шины памяти равна:

64 Бит × 1600МГц = 12 800 Мбайт/с

ШИНА PCI Express Шина PCI Express – производит обмен данными между северным мостом и видеоплатой ( PCI Express - ускоренная шина взаимодействия периферийных устройств ) Пропускная способность шины =32Гбайт/с AGP× 8

ШИНА PCI Express

Шина PCI Express – производит обмен данными между северным мостом и видеоплатой ( PCI Express - ускоренная шина взаимодействия периферийных устройств )

Пропускная способность шины =32Гбайт/с

AGP× 8

ШИНА SATA  По шине  S АТА к южному мосту подключаются устройства внешней памяти (жесткие диски, CD- и DVD -дисководы). Скорость передачи данных по параллельной шине РАТ A ( Parallel ATA )  достигает 133 Мбайт/с, а по последовательной шине SATA  ( Serial ATA ) – 300 Мбайт/с.

ШИНА SATA

По шине S АТА к южному мосту подключаются устройства внешней памяти (жесткие диски, CD- и DVD -дисководы).

Скорость передачи данных по параллельной шине РАТ A ( Parallel ATA ) достигает 133 Мбайт/с, а по последовательной шине SATA ( Serial ATA ) – 300 Мбайт/с.

Порт USB ШИНА USB Шина USB (Universal Serial Bus – универсальная последовательная шина ) обеспечивает подключение к компьютеру одновременно нескольких периферийных устройств (принтер, сканер, цифровая камера, Web- камера, модем и др.). Эта шина обладает пропускной способностью до 60 Мбайт/с.

Порт USB

ШИНА USB

Шина USB (Universal Serial Bus – универсальная последовательная шина ) обеспечивает подключение к компьютеру одновременно нескольких периферийных устройств (принтер, сканер, цифровая камера, Web- камера, модем и др.).

Эта шина обладает пропускной способностью до 60 Мбайт/с.

Увеличение производительности процессора Q ~ P ~ v 2 Достигается за счёт увеличения количества ядер процессора

Увеличение производительности процессора

Q ~ P ~ v 2

Достигается за счёт увеличения количества ядер процессора

Заполните таблицу Название Пропускная способность Системная шина Назначение Шина памяти Шина PCI Express Шина SATA Шина USB

Заполните таблицу

Название

Пропускная способность

Системная шина

Назначение

Шина памяти

Шина PCI Express

Шина SATA

Шина USB

Проверьте Название Пропускная способность Системная шина Назначение 12,5 Гб/с Шина памяти Передача данных между северным мостом и процессором 12800 Мб/с Шина PCI Express Шина SATA Обмен данными между северным мостом и оперативной памятью 32 Гб/с Ускоренная шина взаимодействия периферийных устройств 300 Мб/с Шина USB Последовательная шина подключения накопителей 60 Мб/с Универсальная последовательная шина

Проверьте

Название

Пропускная способность

Системная шина

Назначение

12,5 Гб/с

Шина памяти

Передача данных между северным мостом и процессором

12800 Мб/с

Шина PCI Express

Шина SATA

Обмен данными между северным мостом и оперативной памятью

32 Гб/с

Ускоренная шина взаимодействия периферийных устройств

300 Мб/с

Шина USB

Последовательная шина подключения накопителей

60 Мб/с

Универсальная последовательная шина

Практическое задание  «Сведения об архитектуре компьютера». Научиться получать сведения об архитектуре компьютера и отдельных его устройствах с помощью программы тестирования компьютера SiSoftware Sandra

Практическое задание

«Сведения об архитектуре компьютера».

Научиться получать сведения об архитектуре компьютера и отдельных его устройствах с помощью программы тестирования компьютера SiSoftware Sandra

Домашнее задание:  Задание 1 . Из каких устройств состоит ваш домашний компьютер? Укажите их характеристики Задание 2. Определите, как взаимодействуют устройства компьютера при совместной работе. Допустим, что вы печатаете текст в текстовом редакторе. Вы допустили ошибку и хотите ее исправить. Для этого вы нажимаете клавишу Backspace . Укажите на схеме последовательность работы различных устройств компьютера при выполнении данного задания.

Домашнее задание:

Задание 1 . Из каких устройств состоит ваш домашний компьютер? Укажите их характеристики

Задание 2. Определите, как взаимодействуют устройства компьютера при совместной работе.

Допустим, что вы печатаете текст в текстовом редакторе. Вы допустили ошибку и хотите ее исправить. Для этого вы нажимаете клавишу Backspace .

Укажите на схеме последовательность работы различных устройств компьютера при выполнении данного задания.

Получите свидетельство о публикации сразу после загрузки работы



Получите бесплатно свидетельство о публикации сразу после добавления разработки


Серия олимпиад «Осень 2024»



Комплекты учителю



Качественные видеоуроки, тесты и практикумы для вашей удобной работы

Подробнее

Вебинары для учителей



Бесплатное участие и возможность получить свидетельство об участии в вебинаре.


Подробнее