Системы, расположенные на материнской плате

Работа была успешно зачтена преподавателем. ...

Введение
Раздел 1. Оперативная память
Раздел 2. Процессор
Раздел 3. Периферийные устройства ввода и вывода
Заключение

Материнская плата сама по себе является достаточно сложным и самым важным устройством в современной ЭВМ. Располагается она, как правило, в системном блоке, который может выглядеть в качестве автономного устройства, к которому подключается монитор и средства ввода и вывода информации (в простонародье компьютер). Или же это уже заключено в единую мобильную сложную систему (ноутбуки, нетбуки, некоторые планшеты, смартфоны).
Сама материнская плата состоит из чипсет микросхем (южный и северный мосты), гнезда под центральным процессором (сокет), разъёмов для ввода и вывода периферийных устройств и автономной батареи для памяти BIAOS.
Но в данной работе я более подробно остановлюсь на изучении самих систем, расположенных на материнской плате. А именно: процессор, периферийные устройства ввода и вывода и оперативная память.

Раздел 2. ПроцессорЦентральные процессоры современных компьютеров обычно выполняются в одном корпусе в виде одной сверхбольшой интегральной схемы (СБИС). Количество транзисторов внутри одного современного процессора—от десятков до сотен миллионов.С момента создания первого однокристального (то есть выполненного как одна микросхема) процессора (процессор 4004, выпущенный корпорацией Intel в 1971 году) темпы развития технологий в этой отрасли промышленности постоянно увеличиваются. Поиски решений, нацеленных на достижение как можно большей продуктивности и эффективности, ведутся множеством фирм и исследовательских коллективов практически во всех возможных направлениях. Интенсивная работа на таком широком фронте привела к созданию тысяч разновидностей процессоров.Итак, как же центральный процессор осуществляет выполнение компьютерной про граммы и манипуляции данными?Начнем с понятия машинного цикла. В центральном процессоре существует специальная область памяти (регистр), которая называется счетчиком команд. Когда включается компьютер, в счетчике команд находится число 0 (или другое фиксированное значение), которое соответствует адресу первой ячейки памяти. Центральный процессор «смотрит» в эту ячейку памяти, интерпретирует число, которое там находится, как команду, считывает данные, указанные командой, выполняет над ними операцию, записывает результат операции в память, увеличивает счетчик команд, считывает следующую команду по адресу, который указан в счетчике команд, и все повторяется снова. Эта последовательность операций, носит название машинного цикла.Один из элементов процессора задает темп его работы — это генератор тактовой частоты. Каждый раз, когда генератор вырабатывает импульс, процессор выполняет одно действие. Производительность центрального процессора выражается в миллионах элементарных операций, выполняемых за секунду, и измеряется в mips (Million Instructions Per Second).Повышение тактовой частоты процессора. В приведенной упрощенной функциональной схеме процессора вся работа выполняется процессором последовательно, согласно командам блока формирования управляющих сигналов (БФУС), который в свою очередь выполняет микропрограммы выбранных из памяти и декодированных инструкций. При такой микроархитектуре единственным путем повышения производительности процессора является увеличение количества выполняемых микрокоманд в единицу времени, то есть путем повышения тактовой частоты процессора. Именно это вызывает постоянное уменьшение размеров и увеличение плотности расположения полупроводниковых элементов на кристалле СБИС (сверхбольшой интегральной схемы). Чем меньший размер имеют элементы, тем более высокую частоту работы они могут обеспечить.Конвейерная обработка. В случае, когда микроинструкции выполняются последовательно, одна за другой, работу процессора можно сравнить с работой ремесленника-одиночки: он выполняет микрооперацию при помощи одних инструментов, а другие в это время простаивают. Принцип конвейерной обработки полностью соответствует конвейеру на промышленном производстве: инструкции выбираются каждый такт, их выполнение передается от одного инструмента к другому, таким образом, все инструменты процессора оказываются равномерно загруженными, а результат выполнения инструкций (как и их выборка) формируется во время каждого такта работы процессора.Суперскалярная архитектура. При наличии в процессоре нескольких блоков декодирования и выполнения команд множество команд может выполняться параллельно.Симметричная многопроцессорность (Symmetric Multiprocessor, SMP). При поддержке симметричной многопроцессорности в одном корпусе (на одной материнской плате) размещают несколько процессоров для параллельной обработки заданий.Многоядерность. На одном кристалле (в одном корпусе процессора) размещают несколько практически полностью независимых процессоров, предназначенных для параллельного выполнения заданий.Раздел 3. Периферийные устройства ввода и выводаКомпьютерный ввод можно подразделить на два основных типа — ввод данных и ввод команд.Ввод информации в современный компьютер осуществляется различными путями и способами. Самое «старинное» устройство ввода — это клавиатура. Клавиатура — это унифицированное устройство ввода со стандартным разъемом и последовательным интерфейсом связи с системной платой.Обмен данными между клавиатурой и процессором происходит через установленную на системной плате микросхему контроллера интерфейса клавиатуры. Каждое событие клавиатуры (нажатие или отпускание клавиши) порождает аппаратное прерывание и побуждает процессор считывать скан-код.Современные клавиатуры поддерживают двусторонний обмен информацией с системной платой: от процессора в клавиатуру передаются команды задания параметров автоповтора, выбора таблицы скан-кодов, управления светодиодными индикаторами и запуска диагностического теста.По мере развития компьютерной техники и программного обеспечения, особенно с появлением графических оконных оболочек, крайне актуальным стали указывающие устройства, позволяющие задавать определенные точки или объекты на экране, выбирать (путем щелчка), а также захватывать и перемещать экранные объекты (окна). Наиболее распространенным указывающим устройством сегодня является мышь. Так же, как и клавиатура, мышь передает информацию процессору через контроллер. Получив информацию о передвижении мыши, контроллер генерирует прерывание IRQ12, и процессор считывает данную информацию из контроллера. Разнообразие современных устройств, предназначенных для ввода информации в компьютер, очень велико. Выше перечислены не все устройства, поскольку не прерывно появляются все новые и новые устройства, совершенствующие взаимодействие компьютера и человека.