Урок 24
Принципы устройства компьютеров
§32. Принципы устройства компьютеров. §33. Магистрально-модульная организация компьютера
Процессор должен обмениваться данными с внутренней памятью и устройствами ввода и вывода. Выделить отдельные каналы для связи процессора с каждым из многочисленных устройств нереально. Вместо этого сделана общая линия связи, доступ к которой имеют все устройства, использующие её по очереди. Такой информационный канал называется шиной.
Шина (или магистраль) — это группа линий связи для обмена данными между несколькими устройствами компьютера.
Традиционно шина делится на три части (рис. 5.10) — это:
• шина данных, по которой передаются данные;
• шина адреса, определяющая, куда именно передаётся информация;
• шина управления, которая организует процесс обмена (несёт сигналы чтение/запись, обращение к внутренней/ внешней памяти, данные готовы/не готовы и т. п.).
Рис. 5.10
Рассмотрим процесс записи данных из процессора в память. На шину данных процессор выставляет данные для записи, на шину адреса — нужный адрес памяти, а на шину управления — сигналы для записи информации в память. Далее он вынужден ожидать, пока данные будут «взяты» с шины. В это время все остальные устройства постоянно «слушают» шину (проверяют её состояние). В нашем примере по сигналам на шине память обнаруживает, что для неё имеются данные. Она сохраняет их по заданному адресу и должна по шине управления сообщить процессору, что операция завершена. На практике, учитывая высокую надёжность работы памяти, сигнал подтверждения часто не используется: процессор просто выжидает определённое время и продолжает выполнение программы. Из этого примера понятно, что для успешного обмена данными по шине должны быть введены чёткие правила (их принято называть протоколом шины), которые должны соблюдать все устройства.
По сравнению с первыми ЭВМ, взаимодействие процессора с внешними устройствами организуется теперь по-другому. В классической архитектуре процессор контролировал все процессы ввода/вывода. Получалось так, что быстродействующий процессор тратил много времени на ожидание при работе с значительно более медленными внешними устройствами. Поэтому появились специальные электронные схемы, которые руководят обменом данными между процессором и внешними устройствами. В третьем поколении такие устройства назывались каналами ввода/ вывода, а в четвёртом — контроллерами 1 (на рис. 5.10 они обозначены буквой К).
Контроллер — это электронная схема для управления внешним устройством и простейшей предварительной обработки данных.
1 Это название происходит от английского слова control — управление; не следует путать с русским словом «контролёр».
Современный контроллер — это специальный микропроцессор, предназначенный для обслуживания одного или нескольких однотипных устройства ввода/вывода (УВВ) или внешней памяти. Нагрузка на центральный процессор при этом существенно снижается, и это увеличивает эффективность работы всей системы в целом. Контроллер, собранный в виде отдельной микросхемы, называют микроконтроллером.
В качестве примера рассмотрим контроллер современного жёсткого диска. Его основная задача — по принятым от процессора координатам найти на диске требуемые данные, прочитать их и передать в ОЗУ. Но контроллер способен выполнять и другие, порой весьма нетривиальные функции. Так, он сохраняет в служебной области диска информацию обо всех имеющихся на магнитной поверхности некачественно изготовленных секторах (а их при современной высокой плотности записи избежать не удаётся!) и способен «на ходу» подменять их резервными, что создаёт видимость диска, который полностью свободен от дефектов.
Как видно из приведённой на рис. 5.10 схемы, теперь данные могут передаваться между внешними устройствами и ОЗУ напрямую, минуя процессор. Кроме того, наличие шины существенно упрощает подсоединение к ней новых устройств. Архитектуру, которую можно легко расширять за счёт подключения к шине новых устройств, часто называют магистрально-модульной архитектурой.
Если спецификация на шину (детальное описание всех её логических и физических параметров) является открытой (опубликована), то производители могут разрабатывать к такой шине любые дополнительные устройства. Такой подход называют принципом открытой архитектуры. При этом в компьютере предусмотрены стандартные разъёмы для подключения новых устройств, удовлетворяющих стандарту. Поэтому пользователь может собрать такой компьютер, который ему нужен. Необходимо только помнить, что при подключении любого нового устройства нужно установить специальную программу — драйвер, которая управляет обменом данными между этим устройством и процессором.
В современных компьютерах для повышения эффективности работы используется несколько шин, например одна — между процессором и памятью, другая связывает процессор с видеосистемой и т. д.
Следующая страница Обмен данными с внешними устройствами
Cкачать материалы урока
Магистрально-модульная организация компьютера
Внимание! Все тесты в этом разделе разработаны пользователями сайта для собственного использования. Администрация сайта не проверяет возможные ошибки, которые могут встретиться в тестах.
Магистрально-модульная организация компьютера. Тест по п. 33.
Система оценки: 5** балльная
Список вопросов теста
Вопрос 1
Процессор должен обмениваться данными с:
Варианты ответов
- устройствами ввода
- устройствами вывода
- внутренней памятью
- арифметико-логическим устройством
Вопрос 2
Как называется группа линий связи для обмена данными между несколькими устройствами компьютера?
Вопрос 3
Как называется группа линий связи, по которой передаются служебные сигналы для организации обмена данными?
Варианты ответов
- шина данных
- шина адреса
- шина управления
Вопрос 4
Как называются правила обмена данными по шине?
Вопрос 5
Как называется электронная схема для управления внешним
устройством и простейшей предварительной обработки данных?
Вопрос 6
Отметьте все правильные утверждения о принципе открытой архитектуры.
Варианты ответов
- описание параметров шины открыто для всех
- все могут разрабатывать устройства, удовлетворяющие стандарту
- в компьютере есть стандартные разъёмы для подключения устройств
- любые новые устройства можно подключить к компьютеру
- для каждого нового устройства нужно установить драйвер
Вопрос 7
Определите, о каком способе обмена данными с внешним устройством идет речь: «Достоинства: 1) простота; 2) не нужно дополнительное оборудование. Недостаток: большие потери времени работы процессора.»
Варианты ответов
- программно-управляемый ввод/вывод
- обмен по прерываниям
- прямой доступ к памяти
Вопрос 8
Определите, о каком способе обмена данными с внешним устройством идет речь: «Обмен данными происходит по запросу внешнего устройства, при этом процессор выполняет специальную подпрограмму».
Варианты ответов
- программно управляемый ввод/вывод
- обмен по прерываниям
- прямой доступ к памяти
Вопрос 9
Определите, о каком способе обмена данными с внешним устройством идет речь: «Обмен данными запускается центральным процессором, а далее полностью управляется контроллером внешнего устройства».
Варианты ответов
- программно управляемый ввод/вывод
- обмен по прерываниям
- прямой доступ к памяти
Вопрос 10
Как называется временная приостановка основной программы для обработки запроса от внешнего устройства?
Вопрос 11
Универсальное электронное программно-управляемое устройство, предназначенное для автоматической обработки, хранения и передачи информации — это:
Варианты ответов
- арифмометр
- счетная машина
- компьютер
- калькулятор
Вопрос 12
Принцип программного управления компьютером состоит в том, что:
Варианты ответов
- алгоритм управления строится только на основе заданного алгоритма функционирования и не контролируется по фактическому значению управляемой величины
- состоит в выделении принципов статического и динамического состояния организации, а также общих принципов организации
- состоит в оперативном вводе системы в эксплуатацию, а также в развитии информационных систем
- программа состоящая из набора команд, записывается в память компьютера, а компьютер автоматически исполняет эту программу
Вопрос 13
Заранее заданная, четко определённая последовательность арифметических, логических и других операций
Варианты ответов
- программа
- инструкция
- приказ
Вопрос 14
Магистраль включает в себя следующие многоразрядные шины:
Варианты ответов
- шина данных
- шина регистрации
- шина адреса
- шина управления
Вопрос 15
По этой шине адрес передается от процессора к памяти или устройствам
Варианты ответов
- шина адреса
- шина данных
- шина управления
- шина устройства
Вопрос 16
Это устройство управляющее работой всех блоков компьютера:
Варианты ответов
- кэш-память
- оперативная память
- контроллер
- процессор
Помогите с тестом по информатике 10 класс!
Магистрально-модульная организация компьютера
1. Как называется группа линий связи для обмена данными между несколькими устройствами компьютера?
2. Как называется группа линий связи, по которой передаются служебные сигналы для организации обмена данными?
а) шина данных
б) шина адреса
в) шина управления
3. Как называются правила обмена данными по шине?
4. Как называется электронная схема для управления внешним устройством и простейшей предварительной обработки данных?
5. Отметьте все правильные утверждения о принципе открытой архитектуры.
а) описание параметров шины открыто для всех
б) все могут разрабатывать устройства, удовлетворяющие стандарту
в) в компьютере есть стандартные разъёмы для подключения устройств
г) любые новые устройства можно подключить к компьютеру
д) для каждого нового устройства нужно установить драйвер
6. Определите, о каком способе обмена данными с внешним устройством идет речь: «Достоинства: 1) простота; 2) не нужно дополнительное оборудование. Недостаток: большие потери времени работы процессора.»
а) программно управляемый ввод/вывод
б) обмен по прерываниям
в) прямой доступ к памяти
7. Определите, о каком способе обмена данными с внешним устройством идет речь: «Обмен данными происходит по запросу внешнего устройства, при этом процессор выполняет специальную подпрограмму».
а) программно управляемый ввод/вывод
б) обмен по прерываниям
в) прямой доступ к памяти
8. Определите, о каком способе обмена данными с внешним устройством идет речь: «Обмен данными запускается центральным процессором, а далее полностью управляется контроллером внешнего устройства».
а) программно управляемый ввод/вывод
б) обмен по прерываниям
в) прямой доступ к памяти
9. Как называется временная приостановка основной программы для обработки запроса от внешнего устройства?
Процессор
1. Какие блоки входят в состав процессора?
а) арифметико-логическое устройство
б) устройство управления
в) регистры
г) контроллеры
д) постоянное запоминающее устройство
2. Отметьте все функции арифметико-логического устройства (АЛУ).
а) выполнение вычислений
б) анализ результата
в) определение местоположения данных
г) расшифровка команд
д) загрузка данных в регистры
3. Отметьте все функции устройства управления (УУ).
а) выполнение вычислений
б) анализ результата
в) определение местоположения данных
г) расшифровка команд
д) загрузка данных в регистры
4. Что хранится в регистре состояния процессора?
а) свойства результата последней операции
б) температура процессора
в) результат последней операции
г) степень загруженности процессора
д) результат проверки памяти
5. Как называется элементарное действие, из которых состоит каждая машинная команда?
6. Как называется интервал между двумя соседними управляющими импульсами, поступающими в процессор?
7. Сколько бит помещается в регистр AX в процессорах семейства Intel?
8. Как называется характеристика процессора, которая определяет количество тактовых импульсов за 1 секунду?
9. Как называется характеристика процессора, определяющая максимальное количество двоичных разрядов, которые процессор способен обработать за одну команду.
10. Отметьте все правильные утверждения.
а) тактовая частота полностью определяет быстродействие процессора
б) разрядность процессора обычно определяют как размер регистров
в) при тактовой частоте 4 ГГц процессор выполняет 4 млрд микрокоманд в секунду
г) разрядность шины адреса определяет максимальный объём памяти
д) разрядности шины данных и шины адреса всегда совпадают
11. Выберите правильное окончание фразы «RISC-процессор — это процессор с . ».
а) сокращенным набором команд
б) полным набором команд
в) рискованным набором команд
г) изменённым набором команд
12. Как называются данные, необходимые для выполнения некоторой команды процессора?
Лучший ответ
Магистрально-модульная организация компьютера:
1) шина;
2) шина управления;
3) протокол;
4) контроллер;
5) абвд;
6) программно управляемый ввод/вывод;
7) обмен по прерываниям;
8) прямой доступ к памяти;
9) прерывание.
Ляйля ИсламоваУченик (151) 1 год назад
Все ответы верны,спасибо
Остальные ответы
Ответы на 25 — Процессор
Ильвир ХисматуллинУченик (118) 11 месяцев назад
Ответ правильный
Отметьте все функции арифметико-логического устройства (АЛУ).
выполнение вычислений
анализ результата
определение местоположения данных
расшифровка команд
загрузка данных в регистры
5. Устройство Компьютера
- CISC = Complex Instruction Set Computer, компьютер с набором сложных команд
- RISC = Reduced Instruction Set Computer, компьютер с набором упрощённых команд
- матричные (красящая лента)
- струйные (чернила)
- лазерные (порошок)
- сублимационные (красящая лента)
§32 Принципы устройства компьютеров
- Основополагающие принципы устройства компьютеров https://youtu.be/MWj0Ep8Paf0 (10мин)
§33 Магистрально-модульная организация компьютера
- Как работает компьютер? Шины адреса, управления и данных. Дешифрация. Взгляд изнутри! https://youtu.be/-knefdASOz8 (32мин)
§34 Процессор
- КАК работает ПРОЦЕССОР? ОБЪЯСНЯЕМ https://youtu.be/qIhZrMg3_Tk (9мин)
- КАК РАБОТАЕТ ПРОЦЕССОР | КАК ТРАНЗИСТОРЫ НАУЧИЛИСЬ СЧИТАТЬ? https://youtu.be/W6thMGQOX_k (11мин)
- КАК работает ВИДЕОКАРТА? ОБЪЯСНЯЕМ https://youtu.be/9kfjxb78W5Y (14мин)
§35 Память
- Как работает оперативная память (RAM, ОЗУ)? Компьютер простым языком HYPERPC. #3 https://youtu.be/5jOgG4kAnjI (9мин)