Fruitsekta.ru

Мир ПК
0 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

Открытая архитектура пк

Открытая архитектура компьютера

Открытая архитектура компьютера — это архитектура с общепринятыми и общеизвестными стандартами и спецификациям.

Открытая архитектура компьютера: сущность и принципы построения

Современные персональные компьютеры представляют собой машины с открытой архитектурой. Это значит, что в них применяются стандартные способы присоединения различных устройств периферии, которые производители предлагают пользователям персональных компьютеров.

Такая стратегия обеспечивает достаточный уровень конкуренции компьютерных фирм, что ведёт к повышению качества и снижению стоимости производимых устройств. Но если посмотреть со стороны безопасности, то открытая архитектура компьютера кажется чрезмерно открытой структурной организацией, которая доступна не только законопослушным членам общества, но и различным преступным программным вирусам.

Тем не менее такая архитектура обладает целым рядом достоинств, таких как стандартизация, модульная структура, гибкость реализации, непрерывное развитие, что сделало её необычайно популярной в среде компьютерных компаний, а также у рядовых пользователей.

Попробуй обратиться за помощью к преподавателям

Ни вирусные атаки, ни преступные действия хакеров уже не в состоянии развернуть обратно исторический ход событий и развитие техники. Работу над проектом любого оборудования всегда надо начинать с выработки неких основных положений, которые станут базой для выстраивания всей системы. Такую фундаментальную основу будущих разработок и называют архитектурой. Проектируя персональную электронную вычислительную машину, специалисты компании IBM пришли к созданию «открытой архитектуры», которая впоследствии доказала свою эффективность и по сегодняшний день применяется в производстве персональных компьютеров.

Основными принципами открытой архитектуры считаются следующие положения:

  1. Она предполагает вероятность и возможность дальнейшего совершенствования конструкции.
  2. Применение известных технологических и технических решений не ведёт к затратам на лицензирование.
  3. Эксплуатационные возможности системы допускают модификацию базовой комплектации устройства непосредственно пользователем.

Эта система с самонастройкой показала себя несомненно эффективным проектом. Так как при запуске системы в работу, она сама определяет имеющуюся в наличии комплектацию (видит подключенные к ней элементы), то любой пользователь может без особого труда сам решить какая ему требуется конфигурация и реализовать её, в отличии, например, от компьютеров фирмы Macintosh, использовавших закрытую архитектуру, которая состоит из зафиксированного набора элементов и данные о структуре машины известны только специалистам компании. То есть для модернизации или ремонта такого компьютера необходимо обращение в сервисные организации, что не всегда удобно.

Задай вопрос специалистам и получи
ответ уже через 15 минут!

Модульная компоновка компьютера

Собранный персональный компьютер состоит из набора функциональных блоков (модулей). Есть некоторый основной комплект модулей, требуемый для нормального функционирования персонального компьютера, а открытая архитектура даёт возможность пользователям самим менять состав этого комплекта. Но это не должно влиять на общий завершённый функционал компьютера.

Для организации взаимного обмена информацией между модулями и модулей с центральным процессором существует канал приёма и передачи данных, называемый системной шиной.

Для присоединения модулей к шине на материнской плате расположен ряд специальных разъёмов. Стандартные нормативы шины были документами свободного доступа, и это давало возможность компаниям, производящим периферийное оборудование, проектировать микроконтроллеры, которые выполняли подключение своих модулей к шинам с разными стандартами.

Общей системной шиной управляет центральный процессор, который выделяет время остальным модулям для выполнения обменных операций с данными.

Модуль памяти сохраняет выполняемые программы и информационные данные. Внешние модули, амплитуды сигналов которых не совпадают с уровнями сигналов общей шины, должны подключаться к шине посредством специального блока, микроконтроллера. Он выполняет функцию согласования сигналов внешнего модуля со стандартами шины и управляет модулем согласно получаемым от центрального процессора командам.

Открытая архитектура компьютера подразумевает следующие правила модульности:

  • Центральный процессор наиболее часто применяется от компании Intel или аналогичные ему, кроме того могут использоваться совместимые с ними программно процессоры других производителей.
  • В память материнской платы зашит BIOS (базовая система ввода-вывода).
  • Начальный системный запуск изначально регламентирован.
  • Организация памяти представлена в виде набора модулей, которые имеют разные параметры.
  • Работает процедура выполнения операции определения конфигурации.
  • Персональный компьютер снабжён системным реестром и специальным разделом памяти для сохранения параметров конфигурации.
  • Организована работа механизма прерывания программы и прямого доступа к памяти.
  • Каждый модуль компьютера имеет свой индивидуальный адрес.
  • Для операции ввода данных и отображения её на экране дисплея применяется специальное кодирование.

Необходимо отметить, что также были выработаны нормы, которые описывают структуру компьютера, режимы работы, стандарты трансляции информационных данных. Без создания таких нормативов столь ошеломляющий успех электронных вычислительных машин компании IBM просто не мог состояться.

Открытая архитектура персонального компьютера подразумевает своими базовыми составляющими две части:

  1. Аппаратное обеспечение.
  2. Программное обеспечение.

Системный блок с внутренней начинкой, а также вся периферия не могут функционировать без управления соответствующим программным обеспечением, которое «вдыхает жизнь» в непростой компьютерный механизм. Развитие персональных компьютеров параллельно способствовало развитию программного обеспечения.

Так и не нашли ответ
на свой вопрос?

Просто напиши с чем тебе
нужна помощь

Принцип открытой архитектуры, составные компоненты компьютера

Появление в 1975 г. персонального компьютера вызвало революционный переворот во всех областях человеческой деятельности.

До этого ЭВМ была атрибутом крупной организации или учебно-научного центра. Устанавливать большие ЭВМ на мелких предприятиях было экономически невыгодно. Персональные ЭВМ (ПЭВМ) относятся к машинам индивидуального пользования. Таким образом, они стали универсальным инструментом, многократно превышающим производительность интеллектуального труда.

Выполняя сходные задачи, различные ЭВМ, тем не менее, конкурировали между собой, так же, как и их производители. Различные производители пытались улучшить свой продукт путем применения каких-то конструктивных решений. Естественно, эти решения становились коммерческой тайной, и никто не знал, каким образом работает то или иное устройство. Каждый компьютер являлся монолитным блоком, не подлежащим модернизации и замене деталей. Вся архитектура компьютера была скрыта от пользователя.

Читать еще:  Архитектура пк внешняя и внутренняя

Настоящей революцией было решение одной из крупнейших фирм на компьютерном рынке, компании IBM выпустить компьютер, архитектура которого не скрывалась, а прямо указывалась. Этим компьютером стал IBM PC (на базе процессора Intel-8086), выпущенный в 1981 г. Кроме того, фирма подчеркивала, что данную модель компьютера можно модернизировать, добавляя различные детали и периферийные устройства, а также заменяя их. В дальнейшем другие фирмы начали создавать компьютеры, совместимые с IBM PC и, таким образом, этот компьютер стал как бы стандартом.

По-видимому, это решение и сгубило фирму. Так или иначе, сейчас ее доля на рынке компьютерной продукции ничтожно мала, но всем знакомо понятие «IBM-PC-совместимые», что навсегда вписало это фирму в историю.

Таким образом, принцип открытой архитектуры заключается в том, что производителем не скрываются узлы и детали, из которых состоит компьютер, эти узлы и детали могут быть легко демонтированы и заменены другими. Это дает возможность говорить о замене конкретной детали в компьютере, не беспокоясь о том, что она может быть несовместима с конкретной моделью. Другими словами, желая модернизировать компьютер, пользователь должен найти только деталь с более высокими параметрами, но любого производителя (если только эта деталь относится к классу IBM-PC-совместимых устройств).

Примерно 85% всего компьютерного рынка составляют компьютеры, сконструированные по принципу «открытой архитектуры». Примером компьютеров, построенному не по этому принципу, являются компьютеры фирмы Apple. Они не очень распространены в России из-за их большой стоимости и абсолютно несовместимым программным обеспечением. Однако благодаря этому достигается большой уровень безопасности, ибо очень трудно взломать «закрытую архитектуру».

Составные части компьютера

Современный компьютер состоит из системного блока, монитора, клавиатуры и манипулятора типа «мышь» [2] Эти 4 составные части составляют т.н. «базовую конфигурацию» ПК. К системному блоку можно также подключить множество дополнительных периферийных устройств с помощью специальных разъемов (принтеров, сканеров, переносных жестких дисков и т.д.).

Внутри системного блока располагается материнская плата (системная плата) – самая большая электронная схема. Она предназначена для синхронизации работы всех остальных частей компьютера, объединения их в одно целое. На системной плате располагаются все остальные составные части компьютера. Для этого в материнской плате существуют специальные слоты расширения [3] .

Оперативная память – устройство, предназначенное для хранения промежуточных данных. Является внутренней энергозависимой памятью. Физически представляет собой одну или несколько планок, вставляемых в специальные слоты параллельно друг другу. Объем оперативной памяти может быть 256 Мб, 512 Мб, 1024 Мб, 2048 Мб, но обязательно степенью числа 2. Это связано с адресацией каждой ячейки. Адрес каждой ячейки является двоичным числом, поэтому количество ячеек должно быть таким, чтобы для каждой из них нашелся одинаковый по длине двоичный код.

Современные «планки» оперативной памяти имеют вид DDR-2, что означает, что их внутренняя тактовая частота в 2 раза выше частоты системной шины. В материнскую плату, имеющую слоты для оперативной памяти другого типа, такие планки просто не войдут.

Видеокарта – устройство, предназначенное для вывода изображения на экран монитора. Это наиболее дорогое и сложное устройство компьютера. Она имеет свой собственный процессор, чипсет, собственную тактовую частоту и оперативную память, которую называют видеопамятью. Подключается в материнской плате с помощью контроллеров AGP (устарел) и PCI-E.

Основные параметры видеокарты:

— Чипсет – набор микросхем. Обычно характеризует фирму-изготовитель. Выделяют двух лидеров: NVIDIA с их видеокартой (Ge Force) и ATI с видеокартой (Radeon). Отмечают, что первая славится своей производительностью, а у второй больше дополнительных мультимедиа возможностей.

— Объем оперативной памяти. Оперативная память необходима для хранения текстур. На сегодняшний момент вполне достаточных является показатель в 512 Мб.

— Разрядность шины. Нормальный показатель 256 бит.

— Интерфейс подключения к системной плате. Все современные платы имеют возможность подключения только к PCI-Express.

Сетевая карта– устройство, позволяющее осуществлять взаимодействие компьютеров посредством соединения их кабелем.

Процессор –основная деталь компьютера, производящая все вычисления и обеспечивающая выполнение команд. Представляет собой кремниевый кристалл квадратной формы. Соединяется с системной платой с помощью разъема типа «сокет». В ходе работы непременно нагревается, поэтому требует постоянного охлаждения. Для охлаждения используется радиатор, кулер, а в последнее время появилось и гидроохлаждение.

Жесткий диск –устройство долговременного хранения информации. Является энергонезависимой внешней памятью. Стоит отметить, что это единственное логическое устройство, имеющее движущиеся детали.

Параметры жесткого диска:

— емкость. Может достигать размера одного Тб.

— Объем кэш-памяти (до 8 Мб).

— Количество оборотов в минуту (до 10000).

Тип интерфейса. Здесь может быть только 2 стандарта: ATA (использует шлейф – специальный кабель – IDE) и SATA (использует специальный кабель SATA). В настоящее время стандарт ATA устарел. Имеется возможность подключения жесткого диска с интерфейсом IDE к SATA-шлейфу, используя специальный переходник

Не нашли то, что искали? Воспользуйтесь поиском:

Лучшие изречения: Для студентов недели бывают четные, нечетные и зачетные. 9950 — | 7737 — или читать все.

Читать еще:  Архитектура эвм кратко

Архитектура компьютера

Основной принцип построения ЭВМ носит название архитектуры фон Неймана — американского ученого венгерского происхождения Джона фон Неймана, который ее предложил.

Современную архитектуру компьютера определяют следующие принципы:

Принцип программного управления. Обеспечивает автоматизацию процесса вычислений на ЭВМ. Согласно этому принципу, для решения каждой задачи составляется программа, которая определяет последовательность действий компьютера. Эффективность программного управления будет выше при решении задачи этой же программой много раз (хотя и с разными начальными данными).

Принцип программы, сохраняемой в памяти. Согласно этому принципу, команды программы подаются, как и данные, в виде чисел и обрабатываются так же, как и числа, а сама программа перед выполнением загружается в оперативную память, что ускоряет процесс ее выполнения.

Принцип произвольного доступа к памяти. В соответствии с этим принципом, элементы программ и данных могут записываться в произвольное место оперативной памяти, что позволяет обратиться по любому заданному адресу (к конкретному участку памяти) без просмотра предыдущих.

На основании этих принципов можно утверждать, что современный компьютер — техническое устройство, которое после ввода в память начальных данных в виде цифровых кодов и программы их обработки, выраженной тоже цифровыми кодами, способно автоматически осуществить вычислительный процесс, заданный программой, и выдать готовые результаты решения задачи в форме, пригодной для восприятия человеком.

Персональный компьютер типа IBM PC имеет довольно традиционную архитектуру микропроцессорной системы и содержит все обычные функциональные узлы: процессор, постоянную и оперативную память, устройства ввода/вывода, системную шину, источник питания.

Архитектура персонального компьютера типа
IBM PC.

Основные особенности архитектуры персональных компьютеров сводятся к принципам компоновки аппаратуры, а также к выбранному набору системных аппаратных средств.

Основные узлы компьютера следующие:

Центральный процессор — это микропроцессор со всеми необходимыми вспомогательными микросхемами, включая внешнюю кэш-память и контроллер системной шины. (О кэш-памяти подробнее будет рассказано в следующих разделах). В большинстве случаев именно центральный процессор осуществляет обмен по системной шине.

Оперативная память может занимать почти все адресуемое пространство памяти процессора. Однако чаще всего ее объем гораздо меньше. В современных персональных компьютерах стандартный объем системной памяти составляет, как правило, от 64 до 512 Мбайт. Оперативная память компьютера выполняется на микросхемах динамической памяти и поэтому требует регенерации.

Постоянная память (ROM BIOS — Base Input/Output System) имеет небольшой объем (до 64 Кбайт), содержит программу начального запуска, описание конфигурации системы, а также драйверы (программы нижнего уровня) для взаимодействия с системными устройствами.

Контроллер прерываний преобразует аппаратные прерывания системной магистрали в аппаратные прерывания процессора и задает адреса векторов прерывания. Все режимы функционирования контроллера прерываний задаются программно процессором перед началом работы.

Контроллер прямого доступа к памяти принимает запрос на ПДП из системной магистрали, передает его процессору, а после предоставления процессором магистрали производит пересылку данных между памятью и устройством ввода/вывода. Все режимы функционирования контроллера ПДП задаются программно процессором перед началом работы. Использование встроенных в компьютер контроллеров прерываний и ПДП позволяет существенно упростить аппаратуру применяемых плат расширения.

Контроллер регенерации осуществляет периодическое обновление информации в динамической оперативной памяти путем проведения по шине специальных циклов регенерации. На время циклов регенерации он становится хозяином (задатчиком) шины.

Перестановщик байтов данных помогает производить обмен данными между 16-разрядным и 8-разрядным устройствами, пересылать целые слова или отдельные байты.

Часы реального времени и таймер-счетчик — это устройства для внутреннего контроля времени и даты, а также для программной выдержки временных интервалов, программного задания частоты и т.д.

Системные устройства ввода/вывода — это те устройства, которые необходимы для работы компьютера и взаимодействия со стандартными внешними устройствами по параллельному и последовательному интерфейсам. Они могут быть выполнены на материнской плате, а могут располагаться на платах расширения.

Платы расширения устанавливаются в слоты (разъемы) системной магистрали и могут содержать оперативную память и устройства ввода/вывода. Они могут обмениваться данными с другими устройствами на шине в режиме программного обмена, в режиме прерываний и в режиме ПДП. Предусмотрена также возможность захвата шины, то есть полного отключения от шины всех системных устройств на некоторое время.

Важная особенность подобной архитектуры — ее открытость , то есть возможность включения в компьютер дополнительных устройств, причем как системных устройств, так и разнообразных плат расширения. Открытость предполагает также возможность простого встраивания программ пользователя на любом уровне программного обеспечения компьютера.

Первый компьютер семейства, получивший широкое распространение, IBM PC XT, был выполнен на базе оригинальной системной магистрали PC XT-Bus. В дальнейшем (начиная с IBM PC AT) она была доработана до магистрали, ставшей стандартной и получившей название ISA (Industry Standard Architecture). До недавнего времени ISA оставалась основой компьютера.

Однако, начиная с появления процессоров i486 (в 1989 году), она перестала удовлетворять требованиям производительности, и ее стали дублировать более быстрыми шинами: VLB (VESA Local Bus) и PCI (Peripheral Component Interconnect bus) или заменять совместимой с ISA магистралью EISA (Enhanced ISA). Постепенно шина PCI вытеснила конкурентов и стала фактическим стандартом, а начиная с 1999 года в новых компьютерах рекомендуется полностью отказываться от магистрали ISA, оставляя только PCI. Правда, при этом приходится отказываться от применения плат расширения, разработанных за долгие годы для подключения к магистрали ISA.

Читать еще:  Связь между угловым и тангенциальным ускорением

Другое направление совершенствования архитектуры персонального компьютера связано с максимальным ускорением обмена информацией с системной памятью . Именно из системной памяти компьютер читает все исполняемые команды, и в системной же памяти он хранит данные. То есть больше всего обращений процессор совершает именно к памяти. Ускорение обмена с памятью приводит к существенному ускорению работы всей системы в целом.

Но при использовании для обмена с памятью системной магистрали приходится учитывать скоростные ограничения магистрали. Системная магистраль должна обеспечивать сопряжение с большим числом устройств, поэтому она должна иметь довольно большую протяженность; она требует применения входных и выходных буферов для согласования с линиями магистрали. Циклы обмена по системной магистрали сложны, и ускорять их нельзя. В результате существенного ускорения обмена процессора с памятью по магистрали добиться невозможно.

Разработчиками был предложен следующий подход. Системная память подключается не к системной магистрали, а к специальной высокоскоростной шине, находящейся «ближе» к процессору, не требующей сложных буферов и больших расстояний. В таком случае обмен с памятью идет с максимально возможной для данного процессора скоростью, и системная магистраль не замедляет его. Особенно актуальным это становится с ростом быстродействия процессора (сейчас тактовые частоты процессоров персональных компьютеров достигают 1 — 3 ГГц).

Таким образом, структура персонального компьютера из одношинной, применявшейся только в первых компьютерах, становится трехшинной.

Организация связей в случае трехшинной структуры

Назначение шин следующее:

к локальной шине подключаются центральный процессор и кэш-память (быстрая буферная память);

к шине памяти подключается оперативная и постоянная память компьютера, а также контроллер системной шины;

к системной шине (магистрали) подключаются все остальные устройства компьютера.

Все три шины имеют адресные линии, линии данных и управляющие сигналы . Но состав и назначение линий этих шин не совпадают между собой, хотя они и выполняют одинаковые функции. С точки зрения процессора, системная шина (магистраль) в системе всего одна, по ней он получает данные и команды и передает данные как в память, так и в устройства ввода/вывода.

Временные задержки между системной памятью и процессором в данном случае минимальны, так как локальная шина и шина памяти соединены только простейшими быстродействующими буферами. Еще меньше задержки между процессором и кэш-памятью, подключаемой непосредственно к локальной шине процессора и служащей для ускорения обмена процессора с системной памятью.

Если в компьютере применяются две системные шины, например, ISA и PCI, то каждая из них имеет свой собственный контроллер шины, и работают они параллельно, не влияя друг на друга. Тогда получается уже четырехшинная, а иногда и пятишинная структура.

Пример многошинной структуры

В наиболее распространенных настольных компьютерах класса Desktop в качестве конструктивной основы используется системная или материнская плата (motherboard), на которой располагаются все основные системные узлы компьютера, а также несколько разъемов (слотов) системной шины для подключения дочерних плат — плат расширения (интерфейсных модулей, контроллеров, адаптеров). Как правило, современные системные платы допускают замену процессора, выбор его тактовой частоты, замену и наращивание оперативной памяти, выбор режимов работы других узлов.

Открытая архитектура пк

Открытая архитектура — архитектура компьютера или периферийного устройства, на которую опубликованы спецификации, что позволяет другим производителям разрабатывать дополнительные устройства к системам с такой архитектурой. По английски: Open architecture См. также:… … Финансовый словарь

открытая архитектура — Компьютерная архитектура, построенная на открытых стандартах и доступная для производства и/или расширения третьим фирмам. Примером такой архитектуры является ПК IBM PC. [http://www.morepc.ru/dict/] Основная тенденция развития технических средств … Справочник технического переводчика

открытая архитектура обработки документов — архитектура учрежденческих документов — [Л.Г.Суменко. Англо русский словарь по информационным технологиям. М.: ГП ЦНИИС, 2003.] Тематики информационные технологии в целом Синонимы архитектура учрежденческих документов EN open document… … Справочник технического переводчика

открытая архитектура документов — Стандарт ISO, определяющий структуру открытого обмена электронными документами. Новое название при сохранении прежней аббревиатуры стандарт получил после разработки открытой архитектуры управления документами ODMA (прежнее название Office… … Справочник технического переводчика

открытая архитектура управления документами — Архитектура открытого обмена электронными документами, разработанная группой промышленных компаний, в которую вошли Microsoft Oracle и др. [Л.М. Невдяев. Телекоммуникационные технологии. Англо русский толковый словарь справочник. Под редакцией… … Справочник технического переводчика

открытая архитектура (средств цифровой) обработки сигналов — — [Л.Г.Суменко. Англо русский словарь по информационным технологиям. М.: ГП ЦНИИС, 2003.] Тематики информационные технологии в целом EN open signal processing architectureOSPA … Справочник технического переводчика

открытая архитектура связи — — [Л.Г.Суменко. Англо русский словарь по информационным технологиям. М.: ГП ЦНИИС, 2003.] Тематики информационные технологии в целом EN open communication architectureОСА … Справочник технического переводчика

открытая архитектура систем документооборота — Рекомендации и стандарт ISO 8613. [http://www.morepc.ru/dict/] Тематики информационные технологии в целом EN ODAOpen Document Architecture … Справочник технического переводчика

открытая архитектура управления документами (документооборотом) — — [Л.Г.Суменко. Англо русский словарь по информационным технологиям. М.: ГП ЦНИИС, 2003.] Тематики информационные технологии в целом EN open document management architectureODMA … Справочник технического переводчика

открытая архитектура управления сетью — — [Л.Г.Суменко. Англо русский словарь по информационным технологиям. М.: ГП ЦНИИС, 2003.] Тематики информационные технологии в целом EN open network management architectureONMA … Справочник технического переводчика

Ссылка на основную публикацию
Adblock
detector
×
×