ใช้ในการพัฒนาสถาปัตยกรรมของคอมพิวเตอร์สมัยใหม่ หลักการของสถาปัตยกรรมคอมพิวเตอร์แบบเปิดและแนวโน้มการพัฒนาสมัยใหม่ มินิคอมพิวเตอร์สมัยใหม่: ความเป็นไปได้

สถาปัตยกรรมของคอมพิวเตอร์ส่วนบุคคล (PC) ประกอบด้วยโครงสร้างที่สะท้อนถึงองค์ประกอบของพีซีและซอฟต์แวร์

โครงสร้างของพีซีเป็นไปตามที่กำหนดไว้ องค์ประกอบการทำงาน(จากโหนดโลจิคัลพื้นฐานไปจนถึงวงจรที่ง่ายที่สุด) และการเชื่อมต่อระหว่างโหนดเหล่านั้น

สถาปัตยกรรมกำหนดหลักการทำงาน การเชื่อมต่อข้อมูล และ การเชื่อมต่อโครงข่ายโหนดโลจิคัลหลักของพีซี ซึ่งรวมถึงโปรเซสเซอร์ หน่วยความจำเข้าถึงโดยสุ่ม อุปกรณ์จัดเก็บข้อมูลภายนอก และ อุปกรณ์ต่อพ่วง.

หลักการพื้นฐานของการสร้างพีซีสมัยใหม่ทั้งหมดคือการควบคุมซอฟต์แวร์

สถาปัตยกรรมคลาสสิกของฟอนนอยมันน์

ในปี 1946 นักคณิตศาสตร์ชาวอเมริกัน John von Neumann, Herman Goldstein และ Arthur Burks ในบทความร่วมกันได้สรุปหลักการใหม่สำหรับการสร้างและการทำงานของคอมพิวเตอร์ ตามหลักการเหล่านี้ คอมพิวเตอร์รุ่น $1$ และ $2$ ถูกสร้างขึ้น มีการเปลี่ยนแปลงบางอย่างในรุ่นต่อๆ ไป แต่หลักการของฟอน นอยมันน์ (ตามที่ถูกเรียก) ยังคงอยู่

หลักการพื้นฐานของฟอน นอยมันน์:

1. การใช้ระบบเลขฐานสองในพีซี ซึ่งอุปกรณ์สามารถดำเนินการทางคณิตศาสตร์และตรรกะได้ง่ายกว่าการใช้ทศนิยม
2. การควบคุมซอฟต์แวร์พีซี การทำงานของพีซีถูกควบคุมโดยโปรแกรมซึ่งประกอบด้วยชุดคำสั่งที่ดำเนินการตามลำดับตามลำดับ การสร้างเครื่องจักรด้วยโปรแกรมที่เก็บไว้ถือเป็นจุดเริ่มต้นของการเขียนโปรแกรม
3. ข้อมูลและโปรแกรมจะถูกจัดเก็บไว้ในหน่วยความจำพีซี คำสั่งและข้อมูลได้รับการเข้ารหัสเหมือนกัน ระบบไบนารี่.
4. เซลล์หน่วยความจำพีซีมีที่อยู่ตามลำดับหมายเลข ความสามารถในการเข้าถึงเซลล์หน่วยความจำตามที่อยู่ทำให้สามารถใช้ตัวแปรในการเขียนโปรแกรมได้
5. ความเป็นไปได้ของการข้ามแบบมีเงื่อนไขระหว่างการรันโปรแกรม คำสั่งบนพีซีจะดำเนินการตามลำดับ แต่หากจำเป็น คุณสามารถข้ามไปยังส่วนใดก็ได้ของโค้ด

หลักการสำคัญคือโปรแกรมไม่ใช่ส่วนที่ถาวรของเครื่องอีกต่อไป แต่สามารถเปลี่ยนแปลงได้ ซึ่งตรงกันข้ามกับฮาร์ดแวร์ซึ่งยังคงไม่เปลี่ยนแปลงและเรียบง่ายมาก

Von Neumann ยังเสนอโครงสร้างของพีซี (รูปที่ 1)

รูปที่ 1 โครงสร้างพีซี

เครื่อง von Neumann ประกอบด้วย:

• อุปกรณ์จัดเก็บข้อมูล (อุปกรณ์จัดเก็บข้อมูล);
• หน่วยตรรกะทางคณิตศาสตร์ (ALU) ซึ่งดำเนินการทางคณิตศาสตร์และตรรกะทั้งหมด
• อุปกรณ์ควบคุม (CU) ซึ่งประสานการทำงานของส่วนประกอบเครื่องจักรทั้งหมดตามโปรแกรม
• อุปกรณ์อินพุต/เอาท์พุต

โปรแกรมและข้อมูลถูกป้อนลงในหน่วยความจำจากอุปกรณ์อินพุตผ่าน ALU คำสั่งโปรแกรมทั้งหมดถูกเขียนลงในเซลล์หน่วยความจำตามลำดับ และข้อมูลสำหรับการประมวลผลถูกเขียนลงในเซลล์แบบสุ่ม

คำสั่งประกอบด้วยการระบุการดำเนินการที่จะดำเนินการและที่อยู่ของเซลล์หน่วยความจำที่เก็บข้อมูลและที่ต้องดำเนินการตามที่ต้องการตลอดจนที่อยู่ของเซลล์ที่ต้องเขียนผลลัพธ์ (สำหรับ เก็บไว้ในความทรงจำ)

จาก ALU ผลลัพธ์จะถูกส่งไปยังหน่วยความจำหรืออุปกรณ์เอาท์พุต โดยพื้นฐานแล้ว อุปกรณ์เหล่านี้แตกต่างกันตรงที่ข้อมูลถูกจัดเก็บไว้ในหน่วยความจำในรูปแบบที่สะดวกสำหรับการประมวลผลบนพีซี และบนอุปกรณ์เอาท์พุต (จอภาพ เครื่องพิมพ์ ฯลฯ) ในรูปแบบที่สะดวกสำหรับมนุษย์

สัญญาณพร้อมคำสั่งจะถูกส่งจากชุดควบคุมไปยังอุปกรณ์อื่น และจากอุปกรณ์อื่นชุดควบคุมจะได้รับข้อมูลเกี่ยวกับผลลัพธ์ของการดำเนินการ

CU มีการลงทะเบียนพิเศษ (เซลล์) - ตัวนับโปรแกรมซึ่งเขียนที่อยู่ของคำสั่งแรกของโปรแกรม ชุดควบคุมจะอ่านเนื้อหาของเซลล์หน่วยความจำที่เกี่ยวข้องจากหน่วยความจำและวางลงในอุปกรณ์พิเศษ - คำสั่งลงทะเบียน หน่วยควบคุมจะกำหนดการทำงานของคำสั่ง "ทำเครื่องหมาย" ในหน่วยความจำข้อมูลที่ระบุที่อยู่ไว้ในคำสั่ง และควบคุมการดำเนินการของคำสั่ง การดำเนินการนี้ดำเนินการโดย ALU หรือฮาร์ดแวร์คอมพิวเตอร์

หลังจากดำเนินการคำสั่ง ตัวนับโปรแกรมจะเพิ่มขึ้น $1$ และชี้ไปที่คำสั่งถัดไปในโปรแกรม หากจำเป็นต้องดำเนินการคำสั่งที่ไม่เป็นไปตามคำสั่งปัจจุบันตามลำดับ คำสั่ง Jump พิเศษจะมีที่อยู่ของเซลล์ที่ต้องถ่ายโอนตัวควบคุมไป

สถาปัตยกรรมของพีซีสมัยใหม่

สถาปัตยกรรมของพีซียุคใหม่ใช้หลักการแบ็คโบน-โมดูลาร์ พีซีประกอบด้วย แต่ละส่วน– โมดูลที่ค่อนข้าง อุปกรณ์อิสระพีซี (เช่น โปรเซสเซอร์, RAM, คอนโทรลเลอร์, จอแสดงผล, เครื่องพิมพ์, สแกนเนอร์ ฯลฯ)

หลักการโมดูลาร์ทำให้ผู้ใช้สามารถประกอบได้อย่างอิสระ การกำหนดค่าที่จำเป็น PC และอัปเดตหากจำเป็น การจัดระบบแบบแยกส่วนของระบบจะขึ้นอยู่กับหลักการหลักของการแลกเปลี่ยนข้อมูล เพื่อให้พีซีทำงานเป็นกลไกเดียวจำเป็นต้องแลกเปลี่ยนข้อมูลระหว่างอุปกรณ์ต่าง ๆ ซึ่งบัสระบบ (แบ็คโบน) รับผิดชอบซึ่งทำในรูปแบบของบริดจ์ที่พิมพ์บน เมนบอร์ด.

คุณสมบัติหลักของสถาปัตยกรรมพีซีนั้นขึ้นอยู่กับหลักการของโครงร่างฮาร์ดแวร์ รวมถึงชุดฮาร์ดแวร์ระบบที่เลือก

สถาปัตยกรรมนี้โดดเด่นด้วยความเปิดกว้าง - ความสามารถในการรวมอุปกรณ์เพิ่มเติม (ระบบและอุปกรณ์ต่อพ่วง) ลงในพีซี รวมถึงความสามารถในการฝังโปรแกรมผู้ใช้ในทุกระดับได้อย่างง่ายดาย ซอฟต์แวร์พีซี

หมายเหตุ 1

นอกจากนี้การปรับปรุงสถาปัตยกรรมพีซียังเกี่ยวข้องกับการเร่งความเร็วสูงสุดในการแลกเปลี่ยนข้อมูลกับหน่วยความจำระบบ พีซีจะอ่านทุกอย่างจากหน่วยความจำระบบซึ่งเก็บข้อมูลไว้ คำสั่งปฏิบัติการ- จึงมีผู้เรียกร้องมากที่สุด ซีพียูทำให้มีหน่วยความจำและเร่งการแลกเปลี่ยนด้วยหน่วยความจำจะนำไปสู่การเร่งการทำงานของทั้งระบบโดยรวมอย่างมีนัยสำคัญ

เพราะ เมื่อใช้แบ็คโบนของระบบเพื่อแลกเปลี่ยนโปรเซสเซอร์กับหน่วยความจำ คุณต้องคำนึงถึงข้อจำกัดความเร็วของแบ็คโบนนั้นเอง ดังนั้นจึงเป็นไปไม่ได้ที่จะเร่งความเร็วการแลกเปลี่ยนข้อมูลโดยใช้แบ็คโบนได้อย่างมีนัยสำคัญ

เพื่อแก้ไขปัญหานี้ จึงได้เสนอแนวทางดังต่อไปนี้ หน่วยความจำระบบ แทนที่จะเชื่อมต่อกับบัสระบบ จะเชื่อมต่อกับบัสความเร็วสูงพิเศษ ซึ่งตั้งอยู่ใกล้กับโปรเซสเซอร์จากระยะไกล และไม่ต้องการบัฟเฟอร์ที่ซับซ้อน และ ระยะทางไกล- ในกรณีนี้ การแลกเปลี่ยนกับหน่วยความจำจะเกิดขึ้นที่ความเร็วสูงสุดที่เป็นไปได้สำหรับโปรเซสเซอร์ และบัสระบบจะไม่ทำให้ช้าลง โซลูชันนี้มีความเกี่ยวข้องอย่างยิ่งกับการเพิ่มความเร็วโปรเซสเซอร์

ดังนั้น โครงสร้างพีซีจากบัสเดี่ยวซึ่งใช้ในคอมพิวเตอร์เครื่องแรกเท่านั้น จึงกลายเป็นโครงสร้างบัสสามบัส

รูปที่ 2 โครงสร้างพีซีแบบสามบัส

ALU และชุดควบคุมในพีซีสมัยใหม่จะสร้างโปรเซสเซอร์ขึ้นมา โปรเซสเซอร์ที่ประกอบด้วยวงจรรวมขนาดใหญ่ตั้งแต่หนึ่งวงจรขึ้นไปเรียกว่าไมโครโปรเซสเซอร์หรือไมโครโปรเซสเซอร์สแต็ก

สถาปัตยกรรมพีซีแบบมัลติโปรเซสเซอร์

การมีโปรเซสเซอร์หลายตัวในพีซีหมายความว่าสามารถจัดระเบียบสตรีมข้อมูลและคำสั่งจำนวนมากพร้อมกันได้ เช่น สามารถดำเนินการหลายส่วนของงานเดียวได้พร้อมกัน

รูปที่ 3 สถาปัตยกรรมพีซีแบบมัลติโปรเซสเซอร์

ระบบคอมพิวเตอร์หลายเครื่อง

ในสถาปัตยกรรมแบบหลายเครื่อง ระบบคอมพิวเตอร์โปรเซสเซอร์แต่ละตัวมี RAM ของตัวเอง การใช้ระบบคอมพิวเตอร์แบบหลายเครื่องมีประสิทธิภาพในการแก้ปัญหาที่มีโครงสร้างพิเศษมาก ซึ่งควรประกอบด้วยพีซีหลายเครื่องตามจำนวนงานย่อยที่เกี่ยวข้องอย่างหลวมๆ ที่ระบบจะถูกแบ่งออกเป็น

ระบบคอมพิวเตอร์แบบหลายโปรเซสเซอร์และหลายเครื่องมีข้อได้เปรียบเหนือระบบประมวลผลแบบตัวเดียว

สถาปัตยกรรมโปรเซสเซอร์แบบขนาน

ในสถาปัตยกรรมนี้ ALU หลายตัวทำงานภายใต้การควบคุมของชุดควบคุมชุดเดียว ซึ่งหมายความว่าข้อมูลจำนวนมากสามารถประมวลผลได้ด้วยโปรแกรมเดียว กล่าวคือ โดยใช้สตรีมคำสั่งเดียว ประสิทธิภาพสูงของสถาปัตยกรรมดังกล่าวสามารถทำได้เฉพาะกับงานที่ดำเนินการคำนวณเดียวกันพร้อมกันกับชุดข้อมูลประเภทเดียวกันที่แตกต่างกัน

รูปที่ 4 สถาปัตยกรรมโปรเซสเซอร์แบบขนาน

ใน รถยนต์สมัยใหม่มักมีองค์ประกอบของโซลูชันสถาปัตยกรรมประเภทต่างๆ มีโซลูชันทางสถาปัตยกรรมอื่นๆ ที่แตกต่างจากที่กล่าวไว้ข้างต้น

ผู้แต่ง24.ru

สถาปัตยกรรมระบบคอมพิวเตอร์: การจำแนกประเภทและคำจำกัดความ

โซลูชันคอมพิวเตอร์สมัยใหม่สามารถจำแนกตามการมอบหมายให้กับสถาปัตยกรรมเฉพาะ แต่มันจะเป็นอะไรล่ะ? แนวทางหลักในการทำความเข้าใจคำนี้คืออะไร?

สถาปัตยกรรมของระบบคอมพิวเตอร์ที่เป็นชุดส่วนประกอบฮาร์ดแวร์

สาระสำคัญของแนวคิด "สถาปัตยกรรมระบบคอมพิวเตอร์" คืออะไร? ประการแรกสามารถเข้าใจคำศัพท์ที่เกี่ยวข้องกันเป็นเซตได้ ชิ้นส่วนอิเล็กทรอนิกส์ซึ่งพีซีประกอบด้วยการโต้ตอบภายในอัลกอริทึมบางอย่างโดยใช้อินเทอร์เฟซประเภทต่างๆ

ส่วนประกอบหลักที่ประกอบเป็นระบบคอมพิวเตอร์:

• อุปกรณ์อินพุต;
• ชิปเซ็ตคอมพิวเตอร์หลัก
• อุปกรณ์จัดเก็บข้อมูล
• ส่วนประกอบที่ออกแบบมาเพื่อแสดงข้อมูล

ในทางกลับกัน แต่ละองค์ประกอบที่ระบุไว้อาจมีจำนวนมาก อุปกรณ์แต่ละชิ้น- ตัวอย่างเช่น ชิปเซ็ตคอมพิวเตอร์หลักอาจรวมถึงโปรเซสเซอร์ ชิปเซ็ตมาเธอร์บอร์ด และหน่วยประมวลผลกราฟิก นอกจากนี้ โปรเซสเซอร์เดียวกันอาจประกอบด้วยส่วนประกอบอื่นๆ เช่น คอร์ หน่วยความจำแคช รีจิสเตอร์

ตามความเป็นจริงแล้ว ตามโครงสร้างของส่วนประกอบฮาร์ดแวร์พีซีเฉพาะนั้น จะเป็นตัวกำหนดว่าสถาปัตยกรรมระบบคอมพิวเตอร์ประเภทใดที่ถูกสร้างขึ้น พิจารณาเกณฑ์หลักตามที่สามารถจำแนกโซลูชันการประมวลผลบางอย่างได้

การจำแนกประเภทของระบบคอมพิวเตอร์

ตามแนวทางทั่วไปในหมู่ผู้เชี่ยวชาญ ระบบคอมพิวเตอร์ในสถาปัตยกรรมอาจรวมถึง:

• ไปยังคอมพิวเตอร์เมนเฟรม
• ไปยังมินิคอมพิวเตอร์
• ไปยังคอมพิวเตอร์ส่วนบุคคล

ก็ควรสังเกตว่า การจำแนกประเภทนี้โซลูชันการคำนวณตามสถาปัตยกรรมของระบบคอมพิวเตอร์ที่สามารถกำหนดได้นั้นถือว่าล้าสมัยโดยผู้เชี่ยวชาญหลายคน โดยเฉพาะอย่างยิ่งคอมพิวเตอร์ส่วนบุคคลแบบเดียวกันในปัจจุบันสามารถแบ่งออกเป็นหลายประเภทซึ่งมีจุดประสงค์และลักษณะที่แตกต่างกันมาก

ดังนั้น เมื่อระบบคอมพิวเตอร์มีวิวัฒนาการ สถาปัตยกรรมคอมพิวเตอร์จึงสามารถจำแนกได้โดยใช้เกณฑ์ที่เปลี่ยนแปลง อย่างไรก็ตามโครงการที่ระบุถือเป็นแบบดั้งเดิม จะมีประโยชน์ในการพิจารณารายละเอียดเพิ่มเติม ตามที่ระบุไว้ คอมพิวเตอร์ประเภทแรกคือคอมพิวเตอร์ที่อยู่ในสถาปัตยกรรมของเครื่องจักรขนาดใหญ่

คอมพิวเตอร์เมนเฟรม

คอมพิวเตอร์ขนาดใหญ่หรือเมนเฟรมมักถูกใช้ในอุตสาหกรรม - เป็นศูนย์กลางประมวลผลข้อมูลสำหรับกระบวนการผลิตต่างๆ สามารถติดตั้งชิปที่ทรงพลังและประสิทธิภาพสูงเป็นพิเศษได้

สถาปัตยกรรมระบบคอมพิวเตอร์ที่อยู่ระหว่างการพิจารณาสามารถคำนวณได้มากถึงหลายพันล้านครั้งต่อวินาที คอมพิวเตอร์ขนาดใหญ่มีราคาแพงกว่าระบบอื่นๆ อย่างไม่มีใครเทียบได้ ตามกฎแล้วการบำรุงรักษาต้องมีส่วนร่วมของคนจำนวนมากและมีคุณสมบัติที่จำเป็น ในหลายกรณี งานของพวกเขาจะดำเนินการภายในแผนกที่จัดเป็นศูนย์คอมพิวเตอร์ระดับองค์กร

มินิคอมพิวเตอร์

สถาปัตยกรรมของระบบคอมพิวเตอร์และเครือข่ายคอมพิวเตอร์ที่ใช้ระบบเหล่านี้สามารถแสดงได้ด้วยโซลูชันที่จัดอยู่ในประเภทมินิคอมพิวเตอร์ โดยทั่วไป วัตถุประสงค์อาจคล้ายกับวัตถุประสงค์ของเมนเฟรม: การใช้คอมพิวเตอร์ประเภทที่เกี่ยวข้องในอุตสาหกรรมเป็นเรื่องปกติมาก แต่ตามกฎแล้วการใช้งานของพวกเขาเป็นเรื่องปกติสำหรับค่อนข้าง ธุรกิจขนาดเล็ก,ธุรกิจขนาดกลาง,องค์กรวิทยาศาสตร์.

มินิคอมพิวเตอร์สมัยใหม่: ความสามารถ

ในหลายกรณี การใช้คอมพิวเตอร์เหล่านี้ดำเนินการตามวัตถุประสงค์อย่างชัดเจน การจัดการที่มีประสิทธิภาพเครือข่ายภายในองค์กร ดังนั้นโซลูชันที่อยู่ระหว่างการพิจารณาจึงสามารถใช้เป็นเซิร์ฟเวอร์ประสิทธิภาพสูงได้ พวกเขายังติดตั้งโปรเซสเซอร์ที่ทรงพลังมาก เช่น Xeon Phi ของ Intel ชิปตัวนี้สามารถทำงานด้วยความเร็วมากกว่า 1 เทราฟลอป โปรเซสเซอร์ที่เกี่ยวข้องได้รับการออกแบบสำหรับการผลิตโดยใช้เทคโนโลยีการผลิต 22 นาโนเมตร และมีแบนด์วิธหน่วยความจำ 240 GB/s5

คอมพิวเตอร์ส่วนบุคคล

สถาปัตยกรรมคอมพิวเตอร์ประเภทถัดไปคือพีซี มันอาจจะเป็นเรื่องธรรมดาที่สุด พีซีไม่ได้ทรงพลังและประสิทธิภาพสูงเท่ากับเมนเฟรมและไมโครคอมพิวเตอร์ แต่ในหลายกรณี พีซีสามารถแก้ไขปัญหาทั้งในอุตสาหกรรมและวิทยาศาสตร์ได้ ไม่ต้องพูดถึงงานทั่วไปของผู้ใช้ เช่น การเรียกใช้แอปพลิเคชันและเกม

คุณสมบัติที่โดดเด่นอีกประการหนึ่งที่เป็นลักษณะของคอมพิวเตอร์ส่วนบุคคลก็คือสามารถรวมทรัพยากรเข้าด้วยกันได้ พลังการประมวลผลของพีซีจำนวนมากเพียงพอจึงสามารถเทียบเคียงได้กับประสิทธิภาพของสถาปัตยกรรมคอมพิวเตอร์ระดับสูง แต่แน่นอนว่าการบรรลุระดับที่กำหนดโดยใช้พีซีนั้นเป็นปัญหามาก

อย่างไรก็ตาม สถาปัตยกรรมของระบบคอมพิวเตอร์และเครือข่ายที่ใช้คอมพิวเตอร์ส่วนบุคคลมีลักษณะเป็นสากล จากมุมมองของการใช้งานในอุตสาหกรรมต่างๆ การเข้าถึง และความสามารถในการขยายขนาด

คอมพิวเตอร์ส่วนบุคคล: การจำแนกประเภท

ดังที่เราได้กล่าวไว้ข้างต้น พีซีสามารถจำแนกได้หลายประเภท ซึ่งรวมถึง: เดสก์ท็อป แล็ปท็อป แท็บเล็ต พีดีเอ สมาร์ทโฟน ซึ่งรวมพีซีและโทรศัพท์เข้าด้วยกัน

ตามกฎแล้ว เดสก์ท็อปมีสถาปัตยกรรมที่ทรงพลังและมีประสิทธิภาพมากที่สุด ที่มีประสิทธิภาพน้อยที่สุดคือสมาร์ทโฟนและแท็บเล็ตเนื่องจากมีขนาดเล็กและจำเป็นต้องลดทรัพยากรของส่วนประกอบฮาร์ดแวร์ลงอย่างมาก แต่โดยหลักการแล้วอุปกรณ์ที่เกี่ยวข้องจำนวนมากโดยเฉพาะรุ่นท็อปเอนด์นั้นมีความเร็วเทียบเคียงได้กับแล็ปท็อปรุ่นชั้นนำและเดสก์ท็อปราคาประหยัด

การจำแนกประเภทพีซีที่ระบุไว้บ่งบอกถึงความอเนกประสงค์: ในรูปแบบใดประเภทหนึ่ง พีซีเหล่านี้สามารถแก้ปัญหางานทั่วไปของผู้ใช้ อุตสาหกรรม วิทยาศาสตร์ และห้องปฏิบัติการได้ ซอฟต์แวร์และสถาปัตยกรรมของระบบคอมพิวเตอร์ประเภทที่เกี่ยวข้องนั้นในหลายกรณีได้รับการปรับให้ใช้งานโดยประชาชนทั่วไปที่ไม่มี การฝึกอบรมพิเศษซึ่งอาจจำเป็นสำหรับบุคคลที่ทำงานกับเมนเฟรมหรือมินิคอมพิวเตอร์

จะกำหนดโซลูชันคอมพิวเตอร์ให้กับพีซีได้อย่างไร

เกณฑ์หลักในการจำแนกโซลูชันคอมพิวเตอร์เป็นพีซีคือข้อเท็จจริงของการวางแนวส่วนบุคคล กล่าวคือ คอมพิวเตอร์ประเภทที่เหมาะสมได้รับการออกแบบมาให้ใช้งานโดยผู้ใช้คนเดียวเป็นหลัก อย่างไรก็ตาม ทรัพยากรโครงสร้างพื้นฐานจำนวนมากที่เขาเข้าถึงมีลักษณะทางสังคมอย่างปฏิเสธไม่ได้ ซึ่งสามารถดูได้จากตัวอย่างการใช้อินเทอร์เน็ต เนื่องจากโซลูชันการประมวลผลเป็นเรื่องส่วนบุคคล ประสิทธิภาพเชิงปฏิบัติของการใช้งานจึงสามารถบันทึกได้ก็ต่อเมื่อบุคคลเข้าถึงแหล่งข้อมูลที่สร้างโดยบุคคลอื่นเท่านั้น

การจำแนกซอฟต์แวร์สำหรับสถาปัตยกรรมคอมพิวเตอร์: เมนเฟรมและมินิคอมพิวเตอร์

นอกจากการจำแนกประเภทของคอมพิวเตอร์ที่กล่าวถึงข้างต้นแล้ว ยังมีเกณฑ์ในการกำหนดโปรแกรมให้กับบางหมวดหมู่ที่ติดตั้งบนอุปกรณ์คอมพิวเตอร์ประเภทที่เกี่ยวข้องด้วย สำหรับเมนเฟรมและมินิคอมพิวเตอร์ที่มีจุดประสงค์คล้ายกันและในบางกรณีในด้านประสิทธิภาพ ตามกฎแล้วพวกเขามีความสามารถในการใช้ระบบปฏิบัติการหลายระบบที่ดัดแปลงเพื่อแก้ไขปัญหาเฉพาะ งานการผลิต- โดยเฉพาะอย่างยิ่งระบบปฏิบัติการเหล่านี้สามารถปรับให้ใช้งานเครื่องมืออัตโนมัติต่างๆ การจำลองเสมือน การนำมาตรฐานอุตสาหกรรมไปใช้ การบูรณาการด้วย หลากหลายชนิดซอฟต์แวร์ประยุกต์

การจำแนกซอฟต์แวร์: คอมพิวเตอร์ส่วนบุคคล

โปรแกรมสำหรับพีซีทั่วไปสามารถนำเสนอในรูปแบบต่างๆ ที่ได้รับการปรับให้เหมาะกับการแก้ปัญหา ในทางกลับกัน งานของผู้ใช้ รวมถึงโปรแกรมการผลิตที่ไม่ต้องการระดับประสิทธิภาพที่กำหนดลักษณะของเมนเฟรมและมินิคอมพิวเตอร์ ดังนั้นจึงมีโปรแกรมด้านอุตสาหกรรม วิทยาศาสตร์ และห้องปฏิบัติการสำหรับพีซี ซอฟต์แวร์และสถาปัตยกรรมของระบบคอมพิวเตอร์ประเภทที่เหมาะสมนั้นขึ้นอยู่กับอุตสาหกรรมเฉพาะที่ใช้งาน ในระดับคุณสมบัติที่คาดหวังของผู้ใช้: เห็นได้ชัดว่าโซลูชันระดับมืออาชีพสำหรับการออกแบบอุตสาหกรรมอาจไม่ได้รับการออกแบบสำหรับบุคคลที่มีเพียง ความรู้พื้นฐานในด้านการประยุกต์ใช้โปรแกรมคอมพิวเตอร์

โปรแกรมพีซีในรูปแบบใดรูปแบบหนึ่งมีอินเทอร์เฟซที่ใช้งานง่ายและเอกสารวิธีใช้ที่หลากหลาย ในทางกลับกัน สามารถใช้พลังของเมนเฟรมและมินิคอมพิวเตอร์ได้อย่างเต็มที่ โดยมีเงื่อนไขว่าไม่เพียงแต่ปฏิบัติตามคำแนะนำเท่านั้น แต่ยังรวมถึงผู้ใช้ที่ทำการเปลี่ยนแปลงโครงสร้างของโปรแกรมที่กำลังเปิดตัวอยู่เป็นประจำซึ่งอาจต้องอาศัยความรู้เพิ่มเติม เช่น ที่เกี่ยวข้องกับ การใช้โปรแกรมภาษา

ระดับของสถาปัตยกรรมซอฟต์แวร์พีซี

แนวคิดของ "สถาปัตยกรรมระบบคอมพิวเตอร์" สามารถตีความได้หลายวิธีในตำราวิทยาการคอมพิวเตอร์ ขึ้นอยู่กับมุมมองของผู้เขียน การตีความคำทั่วไปอีกประการหนึ่งคือหมายถึงชั้นซอฟต์แวร์ ในกรณีนี้ ไม่สำคัญว่าระบบคอมพิวเตอร์ใดจะใช้ระดับซอฟต์แวร์ที่เกี่ยวข้องกัน

ตามแนวทางนี้ ควรเข้าใจสถาปัตยกรรมคอมพิวเตอร์ว่าเป็นชุดของข้อมูลประเภทต่างๆ การทำงาน คุณลักษณะของซอฟต์แวร์ที่ใช้เพื่อรักษาการทำงานของส่วนประกอบฮาร์ดแวร์ของคอมพิวเตอร์ ตลอดจนการสร้างเงื่อนไขที่ผู้ใช้สามารถใช้ทรัพยากรเหล่านี้ได้ ในทางปฏิบัติ

สถาปัตยกรรมเลเยอร์ซอฟต์แวร์

ผู้เชี่ยวชาญระบุสถาปัตยกรรมระบบคอมพิวเตอร์หลักต่อไปนี้ในบริบทของแนวทางที่พิจารณาเพื่อทำความเข้าใจคำศัพท์ที่เกี่ยวข้อง:

• สถาปัตยกรรมลอจิกดิจิทัลของโซลูชันการประมวลผล - อันที่จริง ฮาร์ดแวร์พีซีในรูปแบบของโมดูลเซลล์รีจิสเตอร์ต่างๆ - ตัวอย่างเช่นอยู่ในโครงสร้างโปรเซสเซอร์
• สถาปัตยกรรมไมโครในระดับการตีความของไมโครโปรแกรมต่างๆ
• สถาปัตยกรรมสำหรับการออกอากาศคำสั่งพิเศษ - ในระดับแอสเซมเบลอร์
• สถาปัตยกรรมสำหรับการตีความคำสั่งที่เกี่ยวข้องและการนำไปใช้ในโค้ดโปรแกรมที่ระบบปฏิบัติการเข้าใจได้
• สถาปัตยกรรมการคอมไพล์ที่ช่วยให้สามารถทำการเปลี่ยนแปลงได้ รหัสโปรแกรมซอฟต์แวร์บางประเภท
• สถาปัตยกรรมภาษา ระดับสูงช่วยให้คุณสามารถปรับเปลี่ยนโค้ดโปรแกรมเพื่อแก้ไขปัญหาเฉพาะของผู้ใช้ได้

ความหมายของการจำแนกสถาปัตยกรรมซอฟต์แวร์

แน่นอนว่าการจำแนกประเภทนี้ในบริบทของการพิจารณาคำนี้ว่าสอดคล้องกับระดับซอฟต์แวร์อาจมีเงื่อนไขอย่างมาก สถาปัตยกรรมคอมพิวเตอร์และการออกแบบระบบคอมพิวเตอร์ ขึ้นอยู่กับความสามารถในการผลิตและวัตถุประสงค์ อาจต้องใช้แนวทางที่แตกต่างจากนักพัฒนาในการจำแนกระดับซอฟต์แวร์ รวมถึงในความเป็นจริง การทำความเข้าใจสาระสำคัญของคำที่เป็นปัญหา

แม้ว่าแนวคิดเหล่านี้จะเป็นไปตามทฤษฎี แต่ความเข้าใจที่เพียงพอก็มีความสำคัญอย่างยิ่ง เนื่องจากแนวคิดเหล่านี้มีส่วนช่วยในการพัฒนาแนวทางเชิงแนวคิดที่มีประสิทธิภาพมากขึ้นในการสร้างโครงสร้างพื้นฐานการประมวลผลบางประเภท และช่วยให้นักพัฒนาสามารถปรับโซลูชันของตนให้ตรงตามความต้องการของผู้ใช้ในการแก้ปัญหาเฉพาะได้ .

สรุป

ดังนั้นเราจึงได้กำหนดสาระสำคัญของคำว่า "สถาปัตยกรรมระบบคอมพิวเตอร์" ว่าจะดูอย่างไรขึ้นอยู่กับบริบทเฉพาะ ตามคำจำกัดความดั้งเดิมข้อใดข้อหนึ่ง สถาปัตยกรรมที่เกี่ยวข้องสามารถเข้าใจได้ว่าเป็นโครงสร้างฮาร์ดแวร์ของพีซี ซึ่งจะกำหนดระดับประสิทธิภาพ ความเชี่ยวชาญ และข้อกำหนดสำหรับคุณสมบัติผู้ใช้ไว้ล่วงหน้า แนวทางนี้เกี่ยวข้องกับการจำแนกสถาปัตยกรรมคอมพิวเตอร์สมัยใหม่ออกเป็น 3 ประเภทหลัก ได้แก่ เมนเฟรม มินิคอมพิวเตอร์ และพีซี (ซึ่งในทางกลับกัน ก็สามารถแสดงได้ด้วยโซลูชันการประมวลผลประเภทต่างๆ เช่นกัน)

ตามกฎแล้ว สถาปัตยกรรมแต่ละประเภทเหล่านี้ได้รับการออกแบบมาเพื่อแก้ไขปัญหาเฉพาะ เมนเฟรมและมินิคอมพิวเตอร์มักใช้ในอุตสาหกรรม การใช้พีซีทำให้คุณสามารถแก้ไขปัญหาการผลิตที่หลากหลายและดำเนินการพัฒนาทางวิศวกรรมได้ - สถาปัตยกรรมของระบบคอมพิวเตอร์ที่สอดคล้องกันก็ได้รับการดัดแปลงเพื่อสิ่งนี้เช่นกัน งานห้องปฏิบัติการการทดลองทางวิทยาศาสตร์ด้วยเทคโนโลยีดังกล่าวจึงมีความชัดเจนและมีประสิทธิภาพมากขึ้น

การตีความคำที่เป็นปัญหาอีกประการหนึ่งเกี่ยวข้องกับความสัมพันธ์กับระดับซอฟต์แวร์เฉพาะ ในแง่นี้ สถาปัตยกรรมระบบคอมพิวเตอร์เป็นโปรแกรมการทำงานที่รับประกันการทำงานของพีซีตลอดจนการสร้างเงื่อนไขสำหรับการใช้งาน พลังการคำนวณในทางปฏิบัติเพื่อแก้ไขปัญหาบางอย่างของผู้ใช้

fb.ru

สถาปัตยกรรมพีซีคืออะไร

สถาปัตยกรรมของพีซีสมัยใหม่แสดงถึงองค์กรเชิงตรรกะ โครงสร้าง และทรัพยากร ซึ่งก็คือกลไกของระบบคอมพิวเตอร์ หลังสามารถจัดสรรในช่วงเวลาหนึ่งสำหรับกระบวนการประมวลผลข้อมูล

กฎการสร้างคอมพิวเตอร์ส่วนบุคคล

พื้นฐานของความทันสมัย คอมพิวเตอร์เป็นหลักการของสถาปัตยกรรมพีซีที่จัดทำโดย John Neumann:

1. การควบคุมซอฟต์แวร์ ประกอบด้วยกลุ่มคำสั่งที่โปรเซสเซอร์ดำเนินการโดยอัตโนมัติ (ทีละคำสั่งในลำดับที่แน่นอน)

2. ความสม่ำเสมอของหน่วยความจำ โปรแกรมและข้อมูลอื่นๆ จะถูกจัดเก็บไว้ในส่วนหน่วยความจำเดียว การดำเนินการเดียวกันนี้เกิดขึ้นกับทั้งข้อมูลและคำสั่ง

3. การกำหนดเป้าหมาย หน่วยความจำหลักประกอบด้วยเซกเตอร์ที่มีหมายเลข (เซลล์)

การสร้างคอมพิวเตอร์ส่วนบุคคล

สถาปัตยกรรมพีซีแบบคลาสสิกสร้างขึ้นจากหลักการข้างต้น โดยจะกำหนดเงื่อนไขการทำงาน การเชื่อมต่อข้อมูล และการเชื่อมต่อระหว่างโหนดโลจิคัลหลักของคอมพิวเตอร์ส่วนบุคคล ซึ่งรวมถึงหน่วยความจำภายนอกและหน่วยความจำหลัก หน่วยประมวลผลกลาง และอุปกรณ์ต่อพ่วง

คอมพิวเตอร์ส่วนบุคคลได้รับการออกแบบเชิงโครงสร้างเป็นหลัก หน่วยระบบ- อุปกรณ์ต่อพ่วงเชื่อมต่อผ่านขั้วต่อพิเศษ สถาปัตยกรรมพีซีประกอบด้วยส่วนประกอบหลักดังต่อไปนี้: มาเธอร์บอร์ด, พาวเวอร์ซัพพลาย, ฮาร์ดแม่เหล็กและออปติคัลไดรฟ์, อินเทอร์เฟซสำหรับเพิ่มเติมและ อุปกรณ์ภายนอก- ในทางกลับกัน บอร์ดมาเธอร์บอร์ด (ระบบ) ประกอบด้วยไมโครโปรเซสเซอร์ เครื่องกำเนิดสัญญาณนาฬิกา ตัวประมวลผลร่วมทางคณิตศาสตร์ และชิปหน่วยความจำ เช่นเดียวกับตัวจับเวลา ตัวควบคุมอุปกรณ์ต่อพ่วง การ์ดวิดีโอและเสียง

สถาปัตยกรรมพีซีใช้หลักการโมดูลาร์แบ็คโบน กฎข้อนี้อนุญาตให้ผู้ใช้ดำเนินการกำหนดค่าคอมพิวเตอร์ส่วนบุคคลที่จำเป็นอย่างอิสระและอัปเกรด (หากจำเป็น) ความสะดวกขององค์กรแบบโมดูลาร์ของระบบอยู่ที่หลักการสำคัญของการแลกเปลี่ยนข้อมูล ตัวควบคุมของอุปกรณ์ทั้งหมดโต้ตอบกับ RAM และไมโครโปรเซสเซอร์ผ่านสายส่งข้อมูลหลัก ซึ่งเรียกว่า "บัสระบบ" มันทำในรูปแบบของบริดจ์พิมพ์บนเมนบอร์ด บัสระบบเป็นอินเทอร์เฟซหลักของคอมพิวเตอร์ และสถาปัตยกรรมพีซีทั้งหมดถูกสร้างขึ้นโดยรอบ เป็นองค์ประกอบนี้ที่ช่วยให้มั่นใจได้ถึงการสื่อสารและการจับคู่อุปกรณ์ทั้งหมดระหว่างกัน บัสระบบสร้างการถ่ายโอนข้อมูลสามทิศทาง:

ระหว่างหน่วยความจำหลักและไมโครโปรเซสเซอร์

ระหว่างพอร์ตอินพุตและเอาต์พุตของอุปกรณ์ภายนอกและโปรเซสเซอร์

ระหว่างพอร์ตและหน่วยความจำหลัก

อุปกรณ์ภายนอกของคอมพิวเตอร์ส่วนบุคคลให้การสื่อสารระหว่างเครื่องหลังและ สิ่งแวดล้อม: ควบคุมวัตถุ ผู้ใช้ และคอมพิวเตอร์อื่นๆ

ลักษณะการทำงานหลักของพีซี:

1. ความเร็ว ประสิทธิภาพ ความถี่สัญญาณนาฬิกา

2. ความกว้างของโค้ดบัสของอินเทอร์เฟซและไมโครโปรเซสเซอร์

3. ประเภทของตัวควบคุมภายในและระบบ

4. ขนาดแรม

5. ความจุฮาร์ดดิสก์.

6. ความพร้อมใช้งาน ขนาด และประเภทของหน่วยความจำแคช

7. ประเภทของอะแดปเตอร์วิดีโอ

8. ประเภทของเสียงมัลติมีเดีย

9. ซอฟต์แวร์

10. ความเข้ากันได้ของฮาร์ดแวร์กับคอมพิวเตอร์ส่วนบุคคลอื่นๆ

11. ความสามารถในการใช้งานเครื่องบนเครือข่ายคอมพิวเตอร์รวมถึงในโหมดมัลติทาสก์

หลักการพื้นฐานของการสร้างคอมพิวเตอร์เรียกว่าสถาปัตยกรรม วอน นอยมันน์ - นักวิทยาศาสตร์ชาวอเมริกันเชื้อสายฮังการี John von Neumann ผู้เสนอเรื่องนี้

สถาปัตยกรรมคอมพิวเตอร์สมัยใหม่ถูกกำหนดโดยหลักการดังต่อไปนี้:

หลักการควบคุมโปรแกรม จัดเตรียมกระบวนการคำนวณอัตโนมัติบนคอมพิวเตอร์ ตามหลักการนี้ เพื่อแก้ปัญหาแต่ละปัญหา โปรแกรมจะถูกคอมไพล์เพื่อกำหนดลำดับการทำงานของคอมพิวเตอร์ ประสิทธิภาพของการควบคุมโปรแกรมจะสูงขึ้นเมื่อปัญหาได้รับการแก้ไขด้วยโปรแกรมเดียวกันหลายครั้ง (แม้ว่าจะมีข้อมูลเริ่มต้นที่แตกต่างกันก็ตาม)

หลักการของโปรแกรมที่เก็บไว้ในหน่วยความจำ ตามหลักการนี้ คำสั่งของโปรแกรมจะถูกจัดเตรียมในรูปแบบของตัวเลขและประมวลผลในลักษณะเดียวกับตัวเลข เช่นเดียวกับข้อมูล และตัวโปรแกรมเองจะถูกโหลดลงใน RAM ก่อนดำเนินการ ซึ่งจะช่วยเร่งกระบวนการดำเนินการให้เร็วขึ้น

หลักการเข้าถึงหน่วยความจำแบบสุ่ม ตามหลักการนี้ องค์ประกอบของโปรแกรมและข้อมูลสามารถเขียนไปยังตำแหน่งที่กำหนดเองใน RAM ซึ่งช่วยให้คุณเข้าถึงที่อยู่ที่กำหนด (ตำแหน่งหน่วยความจำเฉพาะ) โดยไม่ต้องดูที่อยู่ก่อนหน้า

จากหลักการเหล่านี้ก็สามารถโต้แย้งได้ว่าคอมพิวเตอร์สมัยใหม่นั้น อุปกรณ์ทางเทคนิคซึ่งหลังจากป้อนข้อมูลเริ่มต้นลงในหน่วยความจำในรูปแบบของรหัสดิจิทัลและโปรแกรมสำหรับการประมวลผลซึ่งแสดงเป็นรหัสดิจิทัลแล้วก็สามารถดำเนินการกระบวนการคำนวณที่กำหนดโดยโปรแกรมได้โดยอัตโนมัติและสร้างผลลัพธ์สำเร็จรูปสำหรับการแก้ปัญหา ปัญหาในรูปแบบที่เหมาะสมกับการรับรู้ของมนุษย์

คอมพิวเตอร์ส่วนบุคคล เช่น IBM PC มีสถาปัตยกรรมระบบไมโครโปรเซสเซอร์ที่ค่อนข้างดั้งเดิมและมีหน่วยการทำงานตามปกติทั้งหมด: โปรเซสเซอร์ หน่วยความจำเข้าถึงโดยสุ่มและถาวร อุปกรณ์อินพุต/เอาท์พุต บัสระบบ แหล่งจ่ายไฟ

คุณสมบัติหลักของสถาปัตยกรรมของคอมพิวเตอร์ส่วนบุคคลนั้นขึ้นอยู่กับหลักการของโครงร่างฮาร์ดแวร์ตลอดจนชุดฮาร์ดแวร์ระบบที่เลือก

ส่วนประกอบหลักของคอมพิวเตอร์มีดังนี้:

ซีพียู - นี่คือไมโครโปรเซสเซอร์ที่มีชิปเสริมที่จำเป็นทั้งหมดรวมถึงหน่วยความจำแคชภายนอกและตัวควบคุมบัสระบบ (หน่วยความจำแคชจะกล่าวถึงรายละเอียดเพิ่มเติมในหัวข้อต่อไปนี้) ในกรณีส่วนใหญ่จะเป็นตัวประมวลผลกลางที่ดำเนินการสื่อสารบนบัสระบบ

แกะ สามารถใช้พื้นที่หน่วยความจำที่สามารถระบุตำแหน่งได้เกือบทั้งหมดของโปรเซสเซอร์ อย่างไรก็ตาม ส่วนใหญ่แล้วปริมาณของมันมักจะน้อยกว่ามาก ในคอมพิวเตอร์ส่วนบุคคลสมัยใหม่ จำนวนหน่วยความจำระบบมาตรฐานมักจะอยู่ระหว่าง 64 ถึง 512 MB RAM ของคอมพิวเตอร์ทำงานบนไมโครชิป หน่วยความจำแบบไดนามิกและจึงต้องมีการฟื้นฟู

หน่วยความจำถาวร (ROM BIOS - ระบบอินพุต/เอาท์พุตพื้นฐาน) มีไดรฟ์ข้อมูลขนาดเล็ก (สูงสุด 64 KB) ประกอบด้วยโปรแกรมเริ่มต้น คำอธิบายการกำหนดค่าระบบ ตลอดจนไดรเวอร์ (โปรแกรม ระดับต่ำ) เพื่อโต้ตอบกับอุปกรณ์ระบบ

ตัวควบคุมขัดจังหวะ แปลงการขัดจังหวะฮาร์ดแวร์บัสระบบเป็นการขัดจังหวะฮาร์ดแวร์โปรเซสเซอร์และตั้งค่าที่อยู่ของเวกเตอร์ขัดจังหวะ โหมดการทำงานทั้งหมดของตัวควบคุมการขัดจังหวะได้รับการตั้งค่าโดยโปรแกรมโดยโปรเซสเซอร์ก่อนเริ่มทำงาน

ตัวควบคุมการเข้าถึงหน่วยความจำโดยตรง ได้รับการร้องขอ DMA จากบัสระบบ ส่งไปยังโปรเซสเซอร์ และหลังจากที่โปรเซสเซอร์จัดเตรียมบัสแล้ว โปรเซสเซอร์จะถ่ายโอนข้อมูลระหว่างหน่วยความจำและอุปกรณ์ I/O โหมดการทำงานทั้งหมดของคอนโทรลเลอร์ DMA ได้รับการตั้งค่าทางโปรแกรมโดยโปรเซสเซอร์ก่อนเริ่มทำงาน การใช้ตัวควบคุมการขัดจังหวะและ DMA ที่มีอยู่ในคอมพิวเตอร์สามารถลดความซับซ้อนของอุปกรณ์ของการ์ดเอ็กซ์แพนชันที่ใช้ได้อย่างมาก

ตัวควบคุมการฟื้นฟู ดำเนินการอัปเดตข้อมูลเป็นระยะในหน่วยความจำเข้าถึงโดยสุ่มแบบไดนามิกโดยดำเนินการรอบการฟื้นฟูพิเศษผ่านบัส ในระหว่างรอบการฟื้นฟู มันจะกลายเป็นตัวหลัก (ตัวหลัก) ของบัส

ตัวสลับไบต์ข้อมูล ช่วยในการแลกเปลี่ยนข้อมูลระหว่างอุปกรณ์ 16 บิตและ 8 บิต การส่งทั้งคำหรือแต่ละไบต์

นาฬิกาเรียลไทม์และตัวนับเวลา - เป็นอุปกรณ์สำหรับควบคุมเวลาและวันที่ภายในตลอดจนการกำหนดเวลาโปรแกรมตามช่วงเวลา การตั้งค่าความถี่ของโปรแกรม ฯลฯ

อุปกรณ์ I/O ของระบบ - อุปกรณ์เหล่านี้เป็นอุปกรณ์ที่จำเป็นสำหรับคอมพิวเตอร์ในการทำงานและโต้ตอบกับอุปกรณ์ภายนอกมาตรฐานผ่านอินเทอร์เฟซแบบขนานและแบบอนุกรม สามารถทำได้บนเมนบอร์ดหรืออาจวางอยู่บนการ์ดเอ็กซ์แพนชัน

การ์ดขยาย ได้รับการติดตั้งในช่อง (ขั้วต่อ) ของบัสระบบ และสามารถมี RAM และอุปกรณ์อินพุต/เอาท์พุตได้ พวกเขาสามารถแลกเปลี่ยนข้อมูลกับอุปกรณ์อื่นๆ บนบัสในโหมดแลกเปลี่ยนโปรแกรม ในโหมดขัดจังหวะ และในโหมด DMA นอกจากนี้ยังสามารถจับภาพบัสได้ กล่าวคือ ปลดอุปกรณ์ระบบทั้งหมดออกจากบัสโดยสมบูรณ์ในบางครั้ง

คุณลักษณะที่สำคัญของสถาปัตยกรรมดังกล่าวก็คือ ความเปิดกว้าง นั่นคือความสามารถในการรวมอุปกรณ์เพิ่มเติมในคอมพิวเตอร์ทั้งอุปกรณ์ระบบและการ์ดเอ็กซ์แพนชันต่างๆ ความเปิดกว้างยังหมายถึงความสามารถในการฝังโปรแกรมผู้ใช้ลงในซอฟต์แวร์คอมพิวเตอร์ทุกระดับได้อย่างง่ายดาย

คอมพิวเตอร์เครื่องแรกของครอบครัวที่ได้รับ ใช้งานได้กว้าง IBM PC XT มีพื้นฐานมาจากบัสระบบ PC XT-Bus ดั้งเดิม ต่อมา (เริ่มจาก IBM PC AT) ได้รับการพัฒนาให้เป็นแกนหลักซึ่งกลายเป็นมาตรฐานและเรียกว่า ISA (Industry Standard Architecture) จนกระทั่งเมื่อไม่นานมานี้ ISA ยังคงเป็นกระดูกสันหลังของคอมพิวเตอร์

อย่างไรก็ตาม เริ่มต้นด้วยการถือกำเนิดของโปรเซสเซอร์ i486 (ในปี 1989) โปรเซสเซอร์ไม่ตรงตามข้อกำหนดด้านประสิทธิภาพอีกต่อไป และเริ่มทำซ้ำโดยบัสที่เร็วกว่า: VLB (VESA รถบัสท้องถิ่น) และ PCI (บัสเชื่อมต่อส่วนประกอบต่อพ่วง) หรือแทนที่ด้วยบัส EISA ที่เข้ากันได้กับ ISA (Enhanced ISA) บัส PCI ค่อยๆ เข้ามาแทนที่คู่แข่งและกลายเป็นมาตรฐานโดยพฤตินัย และตั้งแต่ปี 1999 ขอแนะนำให้คอมพิวเตอร์เครื่องใหม่ละทิ้งบัส ISA โดยสิ้นเชิง เหลือเพียง PCI เท่านั้น จริงอยู่ ในกรณีนี้ เราต้องละทิ้งการใช้เอ็กซ์แพนชันการ์ดที่พัฒนามานานหลายปีเพื่อเชื่อมต่อกับ ISA backbone

อีกแนวทางหนึ่งที่เกี่ยวข้องกับการปรับปรุงสถาปัตยกรรมของคอมพิวเตอร์ส่วนบุคคล เร่งความเร็วสูงสุดในการแลกเปลี่ยนข้อมูลกับหน่วยความจำระบบ - คอมพิวเตอร์อ่านคำสั่งปฏิบัติการทั้งหมดจากหน่วยความจำระบบ และเก็บข้อมูลไว้ในหน่วยความจำระบบ นั่นคือโปรเซสเซอร์ทำการเรียกหน่วยความจำมากที่สุด การเร่งการแลกเปลี่ยนหน่วยความจำนำไปสู่การเร่งความเร็วที่สำคัญของการทำงานของระบบทั้งหมดโดยรวม

แต่เมื่อใช้ซิสเต็มบัสเพื่อแลกเปลี่ยนกับหน่วยความจำ จะต้องคำนึงถึงข้อจำกัดความเร็วของบัสด้วย แบ็คโบนของระบบจะต้องจัดเตรียมส่วนต่อประสานด้วย จำนวนมากอุปกรณ์จึงควรมีความยาวพอสมควร ต้องใช้บัฟเฟอร์อินพุตและเอาต์พุตเพื่อให้ตรงกับเส้นสายหลัก วงจรการแลกเปลี่ยนตามแกนหลักของระบบมีความซับซ้อนและไม่สามารถเร่งความเร็วได้ เป็นผลให้เป็นไปไม่ได้ที่จะเร่งความเร็วอย่างมีนัยสำคัญในการแลกเปลี่ยนโปรเซสเซอร์กับหน่วยความจำผ่านบัส

ผู้พัฒนาเสนอแนวทางดังต่อไปนี้ หน่วยความจำระบบไม่ได้เชื่อมต่อกับบัสระบบ แต่เชื่อมต่อกับบัสความเร็วสูงพิเศษที่ "อยู่ใกล้" กับโปรเซสเซอร์มากกว่า ซึ่งไม่ต้องการบัฟเฟอร์ที่ซับซ้อนและระยะทางไกล ในกรณีนี้ การแลกเปลี่ยนกับหน่วยความจำจะเกิดขึ้นที่ความเร็วสูงสุดที่เป็นไปได้สำหรับโปรเซสเซอร์ที่กำหนด และบัสระบบจะไม่ทำให้ช้าลง สิ่งนี้มีความเกี่ยวข้องอย่างยิ่งกับการเพิ่มขึ้นของความเร็วโปรเซสเซอร์ (ตอนนี้ความถี่สัญญาณนาฬิกาของโปรเซสเซอร์คอมพิวเตอร์ส่วนบุคคลถึง 1 - 3 GHz)

ดังนั้นโครงสร้างของคอมพิวเตอร์ส่วนบุคคลจากบัสเดี่ยวที่ใช้ในคอมพิวเตอร์เครื่องแรกเท่านั้นจึงกลายเป็น สามรถบัส

วัตถุประสงค์ของยางมีดังนี้:

ถึง รถบัสท้องถิ่นเชื่อมต่อโปรเซสเซอร์กลางและหน่วยความจำแคช (หน่วยความจำบัฟเฟอร์เร็ว) แล้ว

RAM และหน่วยความจำถาวรของคอมพิวเตอร์ รวมถึงตัวควบคุมบัสระบบ เชื่อมต่อกับบัสหน่วยความจำ

อุปกรณ์คอมพิวเตอร์อื่นๆ ทั้งหมดเชื่อมต่อกับบัสระบบ (แบ็คโบน)

มียางทั้งสามเส้น เส้นที่อยู่ สายข้อมูล และสัญญาณควบคุม- แต่องค์ประกอบและวัตถุประสงค์ของเส้นทางของรถโดยสารเหล่านี้ไม่เหมือนกันแม้ว่าจะทำงานก็ตาม ฟังก์ชั่นเดียวกัน- จากมุมมองของโปรเซสเซอร์ จะมีบัสระบบ (แบ็คโบน) เพียงตัวเดียวในระบบ ซึ่งใช้รับข้อมูลและคำสั่ง และส่งข้อมูลไปยังทั้งหน่วยความจำและอุปกรณ์อินพุต/เอาท์พุต

เวลาหน่วงระหว่างหน่วยความจำระบบและโปรเซสเซอร์ในกรณีนี้มีน้อยมาก เนื่องจากโลคัลบัสและบัสหน่วยความจำเชื่อมต่อกันด้วยบัฟเฟอร์ความเร็วสูงที่ง่ายที่สุดเท่านั้น เวลาแฝงที่น้อยลงระหว่างโปรเซสเซอร์และหน่วยความจำแคช ซึ่งเชื่อมต่อโดยตรงกับบัสโปรเซสเซอร์ในเครื่อง และทำหน้าที่เร่งความเร็วในการแลกเปลี่ยนโปรเซสเซอร์กับหน่วยความจำระบบ

หากคอมพิวเตอร์ใช้บัสระบบสองตัว เช่น ISA และ PCI แสดงว่าแต่ละบัสจะมีตัวควบคุมบัสของตัวเอง และทำงานแบบขนานโดยไม่ส่งผลกระทบซึ่งกันและกัน จากนั้นคุณจะได้รถบัสสี่คัน และบางครั้งก็มีโครงสร้างรถบัสห้าคัน

บนคอมพิวเตอร์เดสก์ท็อปทั่วไปส่วนใหญ่ คลาสเดสก์ท็อปเป็นพื้นฐานด้านโครงสร้างจะใช้ระบบหรือมาเธอร์บอร์ดซึ่งมีส่วนประกอบระบบหลักทั้งหมดของคอมพิวเตอร์อยู่รวมถึงตัวเชื่อมต่อบัสระบบ (สล็อต) หลายตัวสำหรับเชื่อมต่อบอร์ดลูก - การ์ดเอ็กซ์แพนชัน (โมดูลอินเทอร์เฟซตัวควบคุมอะแดปเตอร์) . ตามกฎแล้ว มาเธอร์บอร์ดสมัยใหม่อนุญาตให้คุณเปลี่ยนโปรเซสเซอร์ เลือกความถี่สัญญาณนาฬิกา เปลี่ยนและขยาย RAM และเลือกโหมดการทำงานสำหรับส่วนประกอบอื่น ๆ

สถาปัตยกรรมของคอมพิวเตอร์ส่วนบุคคลนั้นถูกกำหนดโดยสถาปัตยกรรมของมันเป็นหลัก อุปกรณ์ภายใน: โปรเซสเซอร์กลางและระบบย่อยหน่วยความจำ อินเทอร์เฟซภายในเครื่องจักร รวมถึงระบบย่อยอินพุต/เอาท์พุตข้อมูล (รูปที่ 3.3)

หน่วยกลางของคอมพิวเตอร์ส่วนบุคคลคือ ไมโครโปรเซสเซอร์,ควบคุมอุปกรณ์คอมพิวเตอร์อื่นๆ ทั้งหมด และดำเนินการทางคณิตศาสตร์และตรรกะกับข้อมูล ไมโครโปรเซสเซอร์ประกอบด้วย:

อุปกรณ์ควบคุม(CU) ซึ่งสร้างสัญญาณควบคุมตามสัญญาณอ้างอิงของเครื่องกำเนิดสัญญาณนาฬิกา

ข้าว. 3.3.

รวมถึงที่อยู่ของเซลล์หน่วยความจำที่ใช้โดยการดำเนินการที่กำลังดำเนินการ และถ่ายโอนไปยังบล็อกที่เกี่ยวข้อง

• หน่วยตรรกะทางคณิตศาสตร์(ALU) ออกแบบมาเพื่อคำนวณเลขคณิตทั้งหมดและ การดำเนินการเชิงตรรกะข้อมูล;
• หน่วยความจำไมโครโปรเซสเซอร์(MPP) ใช้สำหรับจัดเก็บระยะสั้น บันทึก และส่งออกข้อมูลโดยตรงเพื่อใช้ในการคำนวณในรอบถัดไปของเครื่อง หน่วยความจำไมโครโปรเซสเซอร์ถูกนำมาใช้ในรูปแบบของการลงทะเบียน - อุปกรณ์ความเร็วสูงที่ออกแบบมาเพื่อจัดเก็บข้อมูลชั่วคราวในขนาดที่จำกัด ตามกฎแล้ว รีจิสเตอร์จะมีความกว้างบิตเท่ากันกับคำของเครื่อง (เลขฐานสองที่ประมวลผลในรอบนาฬิกาหนึ่งรอบ)
• ระบบอินเตอร์เฟซไมโครโปรเซสเซอร์(ISM) ซึ่งใช้อินเทอร์เฟซ (การสื่อสาร) ของไมโครโปรเซสเซอร์กับอุปกรณ์คอมพิวเตอร์อื่นๆ รวมถึง อินเตอร์เฟซภายในไมโครโปรเซสเซอร์ รีจิสเตอร์หน่วยเก็บข้อมูลบัฟเฟอร์ และวงจรควบคุมสำหรับพอร์ต I/O และบัสระบบ

ระบบอินเทอร์เฟซหลักของคอมพิวเตอร์ซึ่งช่วยให้มั่นใจในการจับคู่และการสื่อสารของอุปกรณ์ทั้งหมดระหว่างกันคือ บัสระบบ(เมนไลน์) ซึ่งประกอบด้วยองค์ประกอบดังต่อไปนี้:

• บัสข้อมูลสำหรับการส่งบิตทั้งหมดของคำข้อมูลเครื่องแบบขนาน
• รถบัสที่อยู่จากสายไฟและวงจรอินเทอร์เฟซสำหรับการส่งบิตทั้งหมดของรหัสที่อยู่เซลล์หน่วยความจำหลักหรือพอร์ตอินพุต/เอาท์พุตของอุปกรณ์ภายนอกแบบขนาน
• รถบัสควบคุมสำหรับการส่งสัญญาณควบคุมไปยังบล็อคคอมพิวเตอร์ทั้งหมด

บัสระบบมีการถ่ายโอนข้อมูลสามทิศทาง:

• ระหว่างไมโครโปรเซสเซอร์และหน่วยความจำหลัก
• ไมโครโปรเซสเซอร์และพอร์ตอินพุต/เอาท์พุตสำหรับอุปกรณ์ภายนอก
• หน่วยความจำหลักและพอร์ต I/O ของอุปกรณ์ภายนอก (ในโหมดการเข้าถึงหน่วยความจำโดยตรง)

บล็อกคอมพิวเตอร์ทั้งหมด (พอร์ต I/O) เชื่อมต่อกับบัสโดยตรงหรือผ่านตัวเชื่อมต่อแบบรวม (ข้อต่อ) ที่สอดคล้องกัน ตัวควบคุม (อะแดปเตอร์)โดยปกติแล้วการควบคุมบัสระบบจะดำเนินการ ตัวควบคุมบัสสร้างสัญญาณควบคุมหลัก การแลกเปลี่ยนข้อมูลระหว่างอุปกรณ์ภายนอกและบัสระบบดำเนินการโดยใช้รหัส ASCII

หน่วยความจำคอมพิวเตอร์หลักออกแบบมาเพื่อจัดเก็บและแลกเปลี่ยนข้อมูลระหว่างหน่วยคอมพิวเตอร์ทันที ประกอบด้วยอุปกรณ์เก็บข้อมูลสองประเภท: หน่วยความจำแบบอ่านอย่างเดียว (ROM) และหน่วยความจำเข้าถึงโดยสุ่ม (RAM):

• ROM เก็บข้อมูลโปรแกรมที่ไม่เปลี่ยนรูป (ถาวร) และอนุญาตให้อ่านเฉพาะข้อมูลที่เก็บไว้ในนั้นเท่านั้น โปรแกรมสำหรับทดสอบฮาร์ดแวร์พีซี การบำรุงรักษา I/O ข้อมูลบางอย่าง ฯลฯ จะถูกเก็บไว้ที่นี่ เมื่อปิดเครื่องคอมพิวเตอร์ เนื้อหาของหน่วยความจำถาวรจะถูกบันทึกไว้
• RAM ได้รับการออกแบบสำหรับการบันทึกออนไลน์ การจัดเก็บ และการอ่านข้อมูล (โปรแกรมและข้อมูล) ที่เกี่ยวข้องโดยตรงในกระบวนการการทำงานของพีซี ข้อได้เปรียบหลักของ RAM คือประสิทธิภาพสูงและความสามารถในการเข้าถึงกลุ่มหน่วยความจำแปดเซลล์แต่ละกลุ่มที่สามารถระบุตำแหน่งได้โดยตรงแยกกัน (การเข้าถึงที่อยู่โดยตรงไปยังเซลล์) หน่วยความจำเรียกว่า RAM เนื่องจากทำงานเร็วมากจนโปรเซสเซอร์แทบไม่ต้องรอเมื่ออ่านข้อมูลจากและเขียนลงในหน่วยความจำ เมื่อคุณปิดเครื่องพีซี ข้อมูล RAM ทั้งหมดจะถูกลบ จำนวน RAM ที่ติดตั้งในคอมพิวเตอร์ของคุณจะเป็นตัวกำหนดว่าคุณสามารถใช้งานซอฟต์แวร์ใดได้บ้าง หากคุณมี RAM ไม่เพียงพอ หลายโปรแกรมอาจไม่ทำงานหรือทำงานช้า

หน่วยความจำภายนอก พีซีเป็นอุปกรณ์ภายนอกและใช้สำหรับจัดเก็บข้อมูลในระยะยาว ซอฟต์แวร์แอพพลิเคชั่นที่ติดตั้งและทั้งหมดของคอมพิวเตอร์จะถูกจัดเก็บไว้ในหน่วยความจำภายนอก หน่วยความจำคอมพิวเตอร์ภายนอกมีอุปกรณ์จัดเก็บข้อมูลหลายประเภท แต่อุปกรณ์หลักคือฮาร์ดไดรฟ์ ดิสก์แม่เหล็ก(ฮาร์ดดิส). วัตถุประสงค์ของดิสก์เหล่านี้คือการจัดเก็บข้อมูลปริมาณมาก บันทึกและเผยแพร่ข้อมูลที่เก็บไว้เมื่อมีการร้องขอลงในอุปกรณ์หน่วยความจำเข้าถึงโดยสุ่ม อุปกรณ์จัดเก็บเทปคาสเซ็ตต์ (สตรีมเมอร์) ออปติคัลดิสก์ไดรฟ์ แฟลชการ์ด ฯลฯ ยังใช้เป็นอุปกรณ์หน่วยความจำภายนอกอีกด้วย

เครื่องกำเนิดไฟฟ้า พัลส์นาฬิกา (GTI) สร้างลำดับของพัลส์ไฟฟ้า ช่วงเวลาระหว่างพัลส์ที่อยู่ติดกันจะกำหนดเวลาหนึ่งรอบสัญญาณนาฬิกาของเครื่องหรือเพียงรอบสัญญาณนาฬิกาของคอมพิวเตอร์ ความถี่ GTI เป็นหนึ่งในคุณสมบัติหลักของคอมพิวเตอร์ส่วนบุคคลและส่วนใหญ่จะกำหนดความเร็วของการทำงานเนื่องจากแต่ละการดำเนินการในเครื่องจะดำเนินการตามจำนวนรอบสัญญาณนาฬิกาที่กำหนด

แหล่งจ่ายไฟ(IP) ของคอมพิวเตอร์คือบล็อกที่บรรจุระบบจ่ายไฟสำหรับโหนดพีซี

ถึง อุปกรณ์ภายนอกคอมพิวเตอร์ส่วนบุคคล นอกเหนือจากหน่วยความจำภายนอกแล้ว ยังมีอุปกรณ์อินพุต/เอาท์พุตที่หลากหลาย โดยอุปกรณ์หลักที่นี่คือจอภาพวิดีโอ แป้นพิมพ์ และเมาส์

ระบบคอมพิวเตอร์และการจำแนกประเภท

การบรรยายครั้งที่ 2

1. ระบบคอมพิวเตอร์และการจำแนกประเภท 1

2. สถาปัตยกรรมคอมพิวเตอร์ส่วนบุคคล 6

3. ประเภทและวัตถุประสงค์ของเครือข่ายคอมพิวเตอร์ 14

4. สถาปัตยกรรมเครือข่ายคอมพิวเตอร์ 20

5. วิธีการเชื่อมต่ออุปกรณ์เครือข่ายระหว่างกัน 23

6. การจำแนกประเภทของเครือข่ายคอมพิวเตอร์ 24

7. เครือข่ายแบบลำดับชั้น 26

ในความทันสมัย สังคมสารสนเทศคอมพิวเตอร์ไม่ใช่สิ่งฟุ่มเฟือย แต่เป็นวิธีการแก้ปัญหาบางอย่าง และเนื่องจากงานมีความซับซ้อนแตกต่างกันไปและอาจเกี่ยวข้องกับกิจกรรมด้านต่างๆ ดังนั้นคอมพิวเตอร์จึงต้องแตกต่างกัน แต่ไม่ได้หมายความว่าเราจำเป็นต้องซื้อพีซีเครื่องใหม่เพื่อแก้ปัญหาแต่ละงาน แต่เราต้องเข้าใจความสัมพันธ์ระหว่างระดับของงานและพลังของคอมพิวเตอร์ให้ชัดเจน

คอมพิวเตอร์เป็นคำที่มีความหมายหลายค่า ซึ่งส่วนใหญ่มักใช้เพื่ออ้างถึงอุปกรณ์ประมวลผลข้อมูลอิเล็กทรอนิกส์ที่ควบคุมโดยโปรแกรม แม้ว่าในปัจจุบันนี้เมื่อเราพูดถึงการประมวลผล การจัดเก็บ และการเรียกค้นข้อมูล แต่การใช้คำว่าระบบคอมพิวเตอร์ (CS) จะถูกต้องมากกว่า

เพื่อตัดสินความสามารถของระบบคอมพิวเตอร์มักจะแบ่งออกเป็นกลุ่มตามเกณฑ์ที่กำหนดเช่น จำแนกประเภท มีระบบการจำแนกค่อนข้างน้อย เราจะดูเพียงไม่กี่รายการ โดยเน้นไปที่รายการที่มีการกล่าวถึงบ่อยที่สุดในเอกสารทางเทคนิคและสื่อที่มีอยู่

ตามขั้นตอนของการสร้างสรรค์และฐานองค์ประกอบที่ใช้ คอมพิวเตอร์แบ่งออกเป็นรุ่นตามอัตภาพ:

· รุ่นแรก 50; คอมพิวเตอร์ที่ใช้หลอดสุญญากาศอิเล็กทรอนิกส์

· รุ่นที่สอง 60s; คอมพิวเตอร์ที่ใช้อุปกรณ์เซมิคอนดักเตอร์แบบแยกส่วน (ทรานซิสเตอร์)

· รุ่นที่สาม ยุค 70; คอมพิวเตอร์ที่ใช้วงจรรวมเซมิคอนดักเตอร์ที่มีการรวมระดับต่ำและปานกลาง (ทรานซิสเตอร์นับร้อยนับพันในหนึ่งกรณี)

· รุ่นที่สี่ 80; คอมพิวเตอร์ที่ใช้วงจรรวมขนาดใหญ่และใหญ่พิเศษ - ไมโครโปรเซสเซอร์ (ทรานซิสเตอร์หลายหมื่น - ล้านตัวในเครื่องเดียว

·รุ่นที่ห้า 90; คอมพิวเตอร์ที่มีไมโครโปรเซสเซอร์ที่ทำงานแบบขนานหลายสิบตัวที่ให้คุณสร้างได้ ระบบที่มีประสิทธิภาพการประมวลผลความรู้ คอมพิวเตอร์บนไมโครโปรเซสเซอร์ที่ซับซ้อนเป็นพิเศษซึ่งมีโครงสร้างเวกเตอร์แบบขนาน ดำเนินการคำสั่งโปรแกรมตามลำดับหลายสิบคำสั่งพร้อมกัน

· รุ่นที่หกและรุ่นต่อๆ ไป คอมพิวเตอร์ออปโตอิเล็กทรอนิกส์ที่มีความขนานขนาดใหญ่และโครงสร้างนิวตรอนพร้อมเครือข่ายแบบกระจาย จำนวนมากไมโครโปรเซสเซอร์ธรรมดา (หลายหมื่นตัว) ที่สร้างแบบจำลองสถาปัตยกรรมของระบบชีววิทยานิวตรอน

คอมพิวเตอร์รุ่นต่อๆ ไปแต่ละรุ่นมีคุณสมบัติที่ดีขึ้นอย่างมากเมื่อเปรียบเทียบกับรุ่นก่อนหน้า ประสิทธิภาพของคอมพิวเตอร์และความจุของอุปกรณ์จัดเก็บข้อมูลทั้งหมดเพิ่มขึ้น ในขณะที่ขนาดลดลง

ตามวัตถุประสงค์:

สากลมีไว้สำหรับการแก้ปัญหาในวงกว้าง (ตั้งแต่การคำนวณทางคณิตศาสตร์ไปจนถึงการประมวลผลมัลติมีเดีย) เช่น เครื่องบินดังกล่าวจะต้องรองรับแอพพลิเคชั่นซอฟต์แวร์ที่พัฒนาขึ้นสำหรับการวิจัยทางวิทยาศาสตร์ที่แตกต่างกันมากและแยกออกจากกันอย่างกว้างขวาง

คอมพิวเตอร์เชิงปัญหาใช้เพื่อแก้ไขปัญหาที่เกี่ยวข้องกับการจัดการวัตถุทางเทคโนโลยีตามกฎ การลงทะเบียน การสะสม และการประมวลผลเกี่ยวกับ เล่มเล็กข้อมูล; ทำการคำนวณโดยใช้อัลกอริธึมที่ค่อนข้างง่าย พวกเขามีทรัพยากรฮาร์ดแวร์และซอฟต์แวร์ที่จำกัดเมื่อเทียบกับคอมพิวเตอร์เมนเฟรม

โดยเฉพาะคอมพิวเตอร์ที่เน้นปัญหา ได้แก่ ระบบคอมพิวเตอร์ควบคุมทุกประเภท

ผู้เชี่ยวชาญเฉพาะทางมุ่งเน้นไปที่การแก้ปัญหาประเภทแคบๆ การวางแนวที่แคบของเครื่องบินเหล่านี้ทำให้สามารถกำหนดโครงสร้างเฉพาะได้อย่างชัดเจน ลดความซับซ้อนและต้นทุนในขณะที่บำรุงรักษาได้อย่างมาก ประสิทธิภาพสูงและความน่าเชื่อถือของงานของพวกเขา

การจำแนกประเภทของคอมพิวเตอร์ตามตัวบ่งชี้ เช่น ขนาด และประสิทธิภาพ สามารถแสดงได้ดังนี้

ตามขนาด:

· ขนาดใหญ่พิเศษ (ซูเปอร์คอมพิวเตอร์)

· ใหญ่

· ขนาดเล็กพิเศษ (ไมโครคอมพิวเตอร์)

ฟังก์ชันการทำงานของคอมพิวเตอร์จะกำหนดลักษณะทางเทคนิคและการปฏิบัติงานที่สำคัญที่สุด:

· ประสิทธิภาพ วัดโดยจำนวนเฉลี่ยของการปฏิบัติงานที่ทำโดยเครื่องจักรต่อหน่วยเวลา

· ความลึกของบิตและรูปแบบของการแสดงตัวเลขที่คอมพิวเตอร์ทำงาน

· ระบบการตั้งชื่อ ความจุ และความเร็วของอุปกรณ์จัดเก็บข้อมูลทั้งหมด

· ระบบการตั้งชื่อและคุณลักษณะทางเทคนิคและเศรษฐกิจของอุปกรณ์ภายนอกสำหรับการจัดเก็บ การแลกเปลี่ยน และอินพุต/เอาต์พุตของข้อมูล

ประเภทและ ปริมาณงานอุปกรณ์สื่อสารและการเชื่อมต่อโหนดคอมพิวเตอร์ระหว่างกัน (อินเทอร์เฟซภายในเครื่อง)

· ความสามารถของคอมพิวเตอร์ในการทำงานกับผู้ใช้หลายคนพร้อมกันและรันหลายโปรแกรมพร้อมกัน (มัลติโปรแกรม)

· ประเภทและคุณลักษณะทางเทคนิคและการปฏิบัติงานของระบบปฏิบัติการที่ใช้ในเครื่อง

ความพร้อมใช้งานและ ฟังก์ชั่นซอฟต์แวร์;

· ความสามารถในการรันโปรแกรมที่เขียนขึ้นสำหรับคอมพิวเตอร์ประเภทอื่น (ความเข้ากันได้ของซอฟต์แวร์กับคอมพิวเตอร์ประเภทอื่น)

· ระบบและโครงสร้างของคำสั่งเครื่องจักร

· ความสามารถในการเชื่อมต่อกับช่องทางการสื่อสารและเครือข่ายคอมพิวเตอร์

·ความน่าเชื่อถือในการปฏิบัติงานของคอมพิวเตอร์

· ค่าสัมประสิทธิ์ การใช้ประโยชน์คอมพิวเตอร์ตรงเวลา กำหนดโดยอัตราส่วนเวลา งานที่มีประโยชน์และระยะเวลาในการป้องกัน

ถึง ซูเปอร์คอมพิวเตอร์รวมถึงคอมพิวเตอร์มัลติโปรเซสเซอร์ที่ทรงพลังด้วยความเร็วหลายร้อยล้าน - หมื่นล้านการทำงานต่อวินาที ซูเปอร์คอมพิวเตอร์ใช้เพื่อแก้ปัญหาทางวิทยาศาสตร์ที่ซับซ้อนและใหญ่ (อุตุนิยมวิทยา อุทกพลศาสตร์ ฯลฯ) ในการจัดการ ความฉลาด เป็นคลังข้อมูลแบบรวมศูนย์ ฯลฯ

คอมพิวเตอร์เมนเฟรมในต่างประเทศมักเรียกว่าเมนเฟรม พวกเขาขึ้นอยู่กับ วันนี้ยังคงเป็นระบบคอมพิวเตอร์อเนกประสงค์ที่ทรงพลังที่สุด (ไม่นับซูเปอร์คอมพิวเตอร์) ที่ให้การทำงานต่อเนื่องตลอด 24 ชั่วโมง

เซิร์ฟเวอร์ –คอมพิวเตอร์ที่ทรงพลังในเครือข่ายคอมพิวเตอร์ที่ให้บริการแก่คอมพิวเตอร์ที่เชื่อมต่ออยู่และเข้าถึงเครือข่ายอื่น คอมพิวเตอร์ทุกเครื่องสามารถกลายเป็นเซิร์ฟเวอร์ได้ หากคุณติดตั้งซอฟต์แวร์เครือข่ายที่เหมาะสมลงไป

คอมพิวเตอร์ขนาดเล็ก(มินิคอมพิวเตอร์) เป็นคอมพิวเตอร์ที่เชื่อถือได้ ราคาไม่แพง และใช้งานง่าย โดยมีความสามารถต่ำกว่าเล็กน้อยเมื่อเทียบกับเมนเฟรม

ไมโครคอมพิวเตอร์- นี่คือคอมพิวเตอร์ที่โปรเซสเซอร์กลางถูกสร้างขึ้นในรูปแบบของไมโครโปรเซสเซอร์ ไมโครคอมพิวเตอร์รุ่นขั้นสูงมีไมโครโปรเซสเซอร์หลายตัว ประสิทธิภาพของคอมพิวเตอร์ไม่ได้ถูกกำหนดโดยลักษณะของไมโครโปรเซสเซอร์ที่ใช้เท่านั้น แต่ยังพิจารณาจากความจุของ RAM ประเภทของอุปกรณ์ต่อพ่วง คุณภาพของโซลูชันการออกแบบ เป็นต้น

ไมโครคอมพิวเตอร์เป็นเครื่องมือสำหรับแก้ไขปัญหาที่ซับซ้อนต่างๆ ไมโครโปรเซสเซอร์ของพวกเขามีพลังงานเพิ่มขึ้นทุกปี และอุปกรณ์ต่อพ่วงก็มีประสิทธิภาพเพิ่มขึ้น

คอมพิวเตอร์ส่วนบุคคล(PC) คือไมโครคอมพิวเตอร์ วัตถุประสงค์สากลออกแบบมาสำหรับผู้ใช้หนึ่งรายและจัดการโดยบุคคลเดียว

ชั้นเรียนของคอมพิวเตอร์ส่วนบุคคลประกอบด้วย เครื่องจักรต่างๆ- ตั้งแต่พีซีในบ้านราคาไม่แพงและเครื่องเล่นเกมคอนโซลที่เชื่อมต่อกับทีวี ไปจนถึงเครื่องที่มีความซับซ้อนสูง โปรเซสเซอร์อันทรงพลังความจุหน่วยความจำนับสิบกิกะไบต์พร้อมอุปกรณ์กราฟิกสี ความละเอียดสูงมัลติมีเดียและอุปกรณ์เพิ่มเติมอื่นๆ

ข้อกำหนดคอมพิวเตอร์ส่วนบุคคล:

·ราคาตั้งแต่หลายร้อยถึง 5-10,000 ดอลลาร์

· ความพร้อมใช้งานของอุปกรณ์จัดเก็บข้อมูลภายนอกบนสื่อแม่เหล็กและออปติคัล

· ความจุ RAM อย่างน้อย 4 MB;

· ความพร้อมใช้งาน ระบบปฏิบัติการ;

· ความสามารถในการทำงานกับโปรแกรมในภาษาระดับสูง

· มุ่งเน้นผู้ใช้ – ไม่ใช่มืออาชีพ (ในรุ่นเรียบง่าย)

คอมพิวเตอร์แล็ปท็อปตอนนี้มันกลายเป็นอุปกรณ์ที่ทันสมัยมากแล้ว ตอนนี้ไม่เพียงแต่ผู้นำทางธุรกิจ ผู้จัดการ นักวิทยาศาสตร์ นักข่าว ที่ต้องทำงานนอกสำนักงาน ที่บ้าน การนำเสนอผลงาน หรือระหว่างการเดินทางเพื่อธุรกิจเท่านั้น แต่ยังถูกเลือกโดยนักศึกษา รวมถึงผู้ที่ต้องการประหยัดพื้นที่ที่บ้านด้วย

พันธุ์หลัก คอมพิวเตอร์แล็ปท็อป:

แล็ปท็อป(ภาษาอังกฤษ) สมุดบันทึก – แผ่นจดบันทึก, แผ่นจดบันทึกพีซี) หนึ่งในพันธุ์ยอดนิยม คู่แข่งหลักของคอมพิวเตอร์เดสก์ท็อปในแง่ของความต้องการ เกือบทุกคนและทุกสิ่งรู้เกี่ยวกับเขา เขาไม่ได้ด้อยกว่าในหลาย ๆ ด้าน ไปยังคอมพิวเตอร์ปกติในแง่ของประสิทธิภาพการทำงาน และยิ่งกว่านั้นในเรื่องความคล่องตัว นี่คือเหตุผลว่าทำไมเขาถึงเกิดมาเพื่อเป็นมือถือ เพื่อให้คุณสามารถพกพาติดตัวไปเดินเล่นในสวนสาธารณะ นั่งบนม้านั่ง และทำงานในที่โล่ง คุณสามารถเดินทางไปต่างประเทศได้ด้วยเพราะมันสามารถใส่ลงในกระเป๋าใบเล็กได้

แล็ปท็อปถูกควบคุมโดยแป้นพิมพ์และทัชแพดที่ทำหน้าที่ต่างๆ เมาส์ปกติเดสก์ท็อปพีซี อุปกรณ์ทั้งสองมีในตัวเหมือนกับหน้าจอแล็ปท็อป กรณีนี้เปรียบเสมือนหนังสือที่มีเนื้อหาที่สามารถอ่านได้โดยการเปิดเท่านั้น ในตำแหน่งเปิดจะยึดโดยบานพับซึ่งส่วนใหญ่มักอยู่ด้านข้าง เมื่อปิดแล้วจะเป็นหนังสือพลาสติก ปกติจะมีน้ำหนักตั้งแต่ 3 กิโลกรัมขึ้นไป บางครั้งอาจพบตัวอย่างโลหะ

เน็ตบุ๊ก(ภาษาอังกฤษ) เน็ตบุ๊ก). แล็ปท็อปทั่วไปที่มีขนาดเล็กกว่าซึ่งช่วยให้นักเก็งกำไร - ผู้ผลิตสามารถทุ่มราคาในตลาดแล็ปท็อปได้อย่างมีนัยสำคัญ ต่างจากรุ่นพี่ตรงที่ราคาถูกกว่ามาก แต่คุณต้องพอใจกับขนาด ประสิทธิภาพ คีย์บอร์ด ทัชแพด หน้าจอที่เล็กกว่าอย่างเห็นได้ชัด และทุกอย่างที่สามารถเห็นได้บนแล็ปท็อป

แท็บเล็ตพีซี(แท็บเล็ตพีซี, แท็บเล็ตพีซี) – คอมพิวเตอร์ส่วนบุคคลที่ทันสมัยที่สุดที่เล็กที่สุด พอดีกับฝ่ามือของคุณ พร้อมอุปกรณ์ หน้าจอสัมผัสและช่วยให้คุณทำงานด้วยปากกาสไตลัสหรือนิ้ว ทั้งแบบมีและไม่มีคีย์บอร์ดและเมาส์

ดังนั้นการจำแนกประเภทของอุปกรณ์คอมพิวเตอร์ดังต่อไปนี้จึงมีความโดดเด่น:

· ตามขั้นตอนของการพัฒนา (ตามรุ่น)

· ในด้านสถาปัตยกรรม

· ในแง่ของผลผลิต

· ตามสภาพการใช้งาน

· ตามจำนวนโปรเซสเซอร์

· ตามคุณสมบัติของผู้บริโภค ฯลฯ

อย่างไรก็ตาม เทคโนโลยีคอมพิวเตอร์สมัยใหม่ไม่มีขอบเขตที่ชัดเจน เมื่อโครงสร้างและเทคโนโลยีการผลิตได้รับการปรับปรุง คลาสใหม่ของคอมพิวเตอร์ก็ปรากฏขึ้น และขอบเขตของคลาสที่มีอยู่ก็เปลี่ยนไปอย่างมาก

คอมพิวเตอร์ที่เป็นสากล ระบบทางเทคนิคเพื่อการสะสม การประมวลผล และการส่งข้อมูล โดยการแก้ไข อุปกรณ์คอมพิวเตอร์เป็นเรื่องปกติที่จะต้องแยกแยะความแตกต่างระหว่างสถาปัตยกรรมและโครงสร้าง

ในปี พ.ศ. 2489-2491 ที่มหาวิทยาลัยพรินซ์ตัน (สหรัฐอเมริกา) โดยมีทีมนักวิจัยนำโดย จอห์น ฟอน นอยมันน์พัฒนาโครงการคอมพิวเตอร์ที่ไม่เคยมีการใช้งาน แต่แนวคิดเบื้องหลังยังคงใช้อยู่ในปัจจุบัน โปรเจ็กต์นี้เรียกว่าเครื่อง von Neumann หรือเครื่อง Princeton หลักการของคอมพิวเตอร์ที่คิดค้นโดย von Neumann มีดังนี้:

1. หลักการควบคุมโปรแกรม(โปรแกรมประกอบด้วยชุดคำสั่งที่ดำเนินการโดยโปรเซสเซอร์โดยอัตโนมัติตามลำดับในลำดับที่แน่นอน)

2. หลักการของความสม่ำเสมอของหน่วยความจำ(โปรแกรมและข้อมูลถูกจัดเก็บไว้ในหน่วยความจำเดียวกัน คำสั่งสามารถประมวลผลได้ในลักษณะเดียวกับข้อมูล)

3. หลักการกำหนดเป้าหมาย(หน่วยความจำหลักประกอบด้วยโครงสร้างเซลล์ที่มีหมายเลข)

สถาปัตยกรรมสมัยใหม่ คอมพิวเตอร์ส่วนบุคคลตามหลักการกระดูกสันหลัง-โมดูลาร์ หลักการแบบแยกส่วนช่วยให้ผู้บริโภคสามารถประกอบการกำหนดค่าคอมพิวเตอร์ที่ต้องการและอัปเกรดได้

การจัดระบบแบบแยกส่วนของระบบจะขึ้นอยู่กับหลักกระดูกสันหลัง (บัส) ของการแลกเปลี่ยนข้อมูล แบ็คโบน (ซิสเต็มบัส) คือชุดของสายอิเล็กทรอนิกส์ที่เชื่อมต่อโปรเซสเซอร์กลาง หน่วยความจำระบบ และอุปกรณ์ต่อพ่วงเข้าด้วยกัน

ข้าว. 1.5. สถาปัตยกรรมคอมพิวเตอร์ของหลักการโมดูลหลัก

ชุดสายไฟที่รวมอยู่ในบัสระบบสามารถแบ่งออกเป็น แยกกลุ่ม: แอดเดรสบัส บัสข้อมูล และบัสควบคุม

บัสข้อมูล- บัสนี้จะถ่ายโอนข้อมูลระหว่างอุปกรณ์ต่างๆ ความกว้างของบัสข้อมูลถูกกำหนดโดยความจุของโปรเซสเซอร์ เช่น จำนวนบิตไบนารี่ที่โปรเซสเซอร์ประมวลผลในรอบสัญญาณนาฬิกาหนึ่งรอบ

รถบัสที่อยู่แต่ละเซลล์ RAM มีที่อยู่ของตัวเอง ที่อยู่จะถูกส่งผ่านบัสที่อยู่ ความกว้างของแอดเดรสบัสจะกำหนดพื้นที่แอดเดรสของโปรเซสเซอร์ เช่น จำนวนเซลล์ RAM ที่สามารถมีที่อยู่เฉพาะได้

รถบัสควบคุม- รถบัสควบคุมจะส่งสัญญาณที่กำหนดลักษณะของการแลกเปลี่ยนข้อมูลไปตามทางหลวง สัญญาณควบคุมจะกำหนดการดำเนินการใด - การอ่านหรือเขียนข้อมูลจากหน่วยความจำ - จำเป็นต้องดำเนินการ ซิงโครไนซ์การแลกเปลี่ยนข้อมูลระหว่างอุปกรณ์ ฯลฯ

อุปกรณ์ทั้งหมด (โมดูล) ของคอมพิวเตอร์เชื่อมต่อกับแบ็คโบน อย่างไรก็ตาม เฉพาะโปรเซสเซอร์และ RAM เท่านั้นที่สามารถเชื่อมต่อโดยตรงกับแบ็คโบนได้ อุปกรณ์ที่ตรงกัน– ตัวควบคุม (ตัวควบคุมแป้นพิมพ์ ตัวควบคุมหน่วยความจำวิดีโอ ฯลฯ)

พิจารณาองค์ประกอบและวัตถุประสงค์ของบล็อกพีซีหลัก ปัจจุบันมีการพิจารณาอุปกรณ์สี่เครื่องในการกำหนดค่าพื้นฐาน:

·หน่วยระบบ

· เฝ้าสังเกต;

· แป้นพิมพ์;

หน่วยระบบส่วนประกอบหลักทั้งหมด คอมพิวเตอร์ตั้งโต๊ะอยู่ภายในยูนิตระบบ อุปกรณ์ที่อยู่ภายในยูนิตระบบเรียกว่าภายในและอุปกรณ์ที่เชื่อมต่อจากภายนอกเรียกว่าภายนอก อุปกรณ์เพิ่มเติมภายนอกที่ออกแบบมาสำหรับอินพุต เอาท์พุต และการจัดเก็บข้อมูลระยะยาว เรียกอีกอย่างว่าอุปกรณ์ต่อพ่วง

สถาปัตยกรรมพีซีกำหนดหลักการทำงาน การเชื่อมต่อข้อมูล และการเชื่อมต่อโครงข่ายของโหนดโลจิคัลหลักของคอมพิวเตอร์:

· ไมโครโปรเซสเซอร์กลาง

· หน่วยความจำหลัก;

· หน่วยความจำภายนอก

· อุปกรณ์ต่อพ่วง

ไมโครโปรเซสเซอร์ (MP)- นี่คือหน่วยกลางของพีซีที่ออกแบบมาเพื่อควบคุมการทำงานของบล็อกทั้งหมดของเครื่องและดำเนินการทางคณิตศาสตร์และตรรกะกับข้อมูล

วัตถุประสงค์ของโปรเซสเซอร์:

1.ควบคุมการทำงานของคอมพิวเตอร์โดย โปรแกรมที่กำหนด;

2. ดำเนินการประมวลผลข้อมูล

ไมโครโปรเซสเซอร์ได้รับการออกแบบให้เป็นวงจรรวมที่มีขนาดใหญ่มาก คำว่า "ใหญ่" ไม่ได้หมายถึงขนาด แต่หมายถึงจำนวนชิ้นส่วนอิเล็กทรอนิกส์ที่วางอยู่บนแผ่นเวเฟอร์ซิลิคอนขนาดเล็ก จำนวนของพวกเขาถึงหลายล้าน ยิ่งไมโครโปรเซสเซอร์มีส่วนประกอบมากเท่าใด ประสิทธิภาพของคอมพิวเตอร์ก็จะยิ่งสูงขึ้นเท่านั้น ขนาดขององค์ประกอบไมโครโปรเซสเซอร์ขั้นต่ำนั้นเล็กกว่าเส้นผ่านศูนย์กลางของเส้นผมมนุษย์ถึง 100 เท่า ไมโครโปรเซสเซอร์ถูกเสียบด้วยหมุดเข้าไปในซ็อกเก็ตพิเศษบนบอร์ดระบบซึ่งมีรูปทรงสี่เหลี่ยมจัตุรัสซึ่งมีรูหลายแถวอยู่รอบปริมณฑล

ความสามารถของคอมพิวเตอร์ในฐานะนักแสดงสากลสำหรับการทำงานกับข้อมูลนั้นถูกกำหนดโดยระบบคำสั่งของโปรเซสเซอร์ ระบบคำสั่งนี้เป็นภาษาคำสั่งของเครื่อง (MCL) โปรแกรมควบคุมคอมพิวเตอร์รวบรวมจากคำสั่ง NMC คำสั่งแยกต่างหากจะกำหนดการทำงาน (การกระทำ) แยกต่างหากของคอมพิวเตอร์ ใน NMC มีคำสั่งที่ดำเนินการทางคณิตศาสตร์และตรรกะ การดำเนินการเพื่อควบคุมลำดับของการดำเนินการคำสั่ง การดำเนินการสำหรับการถ่ายโอนข้อมูลจากอุปกรณ์หน่วยความจำเครื่องหนึ่งไปยังอีกเครื่องหนึ่ง ฯลฯ

ใน ไมโครโปรเซสเซอร์ประกอบด้วย:

· อุปกรณ์ควบคุม (CU) – สร้างและจ่ายให้กับทุกหน่วยของเครื่องจักร ช่วงเวลาที่เหมาะสมสัญญาณควบคุมเฉพาะเวลา (พัลส์ควบคุม) กำหนดโดยลักษณะเฉพาะของการดำเนินการที่กำลังดำเนินการและผลลัพธ์ของการดำเนินการก่อนหน้า สร้างที่อยู่ของเซลล์หน่วยความจำที่ใช้โดยการดำเนินการที่กำลังดำเนินการและส่งที่อยู่เหล่านี้ไปยังบล็อกคอมพิวเตอร์ที่เกี่ยวข้อง อุปกรณ์ควบคุมได้รับลำดับอ้างอิงของพัลส์จากเครื่องกำเนิดพัลส์นาฬิกา

· หน่วยเลขคณิต-โลจิคัล (ALU) – ออกแบบมาเพื่อดำเนินการทางคณิตศาสตร์และตรรกะทั้งหมดกับข้อมูลตัวเลขและสัญลักษณ์ (ในพีซีบางรุ่น จะมีการเชื่อมต่อตัวประมวลผลร่วมทางคณิตศาสตร์เพิ่มเติมกับ ALU เพื่อเร่งการดำเนินการ)

· หน่วยความจำไมโครโปรเซสเซอร์ (MPM) – ทำหน้าที่บันทึกระยะสั้นและส่งออกข้อมูลโดยตรงที่ใช้ในการคำนวณในรอบถัดไปของการทำงานของเครื่องจักร เนื่องจากหน่วยความจำหลัก (RAM) ไม่ได้ให้ความเร็วในการเขียน ค้นหา และอ่านข้อมูลที่จำเป็นเสมอไป สำหรับ งานที่มีประสิทธิภาพไมโครโปรเซสเซอร์ความเร็วสูง รีจิสเตอร์เป็นเซลล์หน่วยความจำความเร็วสูงที่มีความยาวต่างกัน (ตรงกันข้ามกับเซลล์ OP ซึ่งมีความยาวมาตรฐาน 1 ไบต์และความเร็วต่ำกว่า)

ระบบอินเตอร์เฟซไมโครโปรเซสเซอร์ – ใช้การจับคู่และการสื่อสารกับอุปกรณ์พีซีอื่น ๆ ประกอบด้วยอินเทอร์เฟซ MP ภายใน รีจิสเตอร์หน่วยเก็บข้อมูลบัฟเฟอร์ และวงจรควบคุมสำหรับพอร์ตอินพุต/เอาต์พุต (I/O) และบัสระบบ อินเทอร์เฟซคือชุดวิธีสำหรับการจับคู่และเชื่อมต่ออุปกรณ์คอมพิวเตอร์เพื่อให้มั่นใจว่ามีปฏิสัมพันธ์ที่มีประสิทธิภาพ พอร์ตอินพุต/เอาท์พุต (I/O – พอร์ตอินพุต/เอาท์พุต) – อุปกรณ์อินเทอร์เฟซที่ให้คุณเชื่อมต่ออุปกรณ์พีซีเครื่องอื่นเข้ากับไมโครโปรเซสเซอร์

ลักษณะที่สำคัญที่สุดโปรเซสเซอร์คือ ความถี่สัญญาณนาฬิกา– จำนวนการดำเนินการที่เกิดขึ้นใน 1 วินาที (Hz) ผลิตโปรเซสเซอร์ 8086 โดยอินเทลสำหรับคอมพิวเตอร์ส่วนบุคคลของ IBM สามารถทำงานได้ไม่เกิน 10 ล้านการดำเนินการต่อวินาที กล่าวคือ ความถี่ของมันคือ 10 MHz ความถี่สัญญาณนาฬิกาของโปรเซสเซอร์ 80386 อยู่ที่ 33 MHz แล้วและ โปรเซสเซอร์เพนเทียมดำเนินการโดยเฉลี่ย 100 ล้านการดำเนินการต่อวินาที

นอกจาก, โปรเซสเซอร์แต่ละตัวสามารถทำงานได้โดยใช้ RAM ไม่เกินจำนวนที่กำหนดสำหรับโปรเซสเซอร์ 8086 จำนวนนี้เป็นเพียง 1 MB สำหรับโปรเซสเซอร์ 80286 เพิ่มขึ้นเป็น 16 MB และสำหรับ Pentium คือ 1 GB ตามกฎแล้วคอมพิวเตอร์จะมี RAM น้อยกว่าจำนวนสูงสุดที่เป็นไปได้สำหรับโปรเซสเซอร์

โปรเซสเซอร์และหน่วยความจำหลักเปิดอยู่ กระดานใหญ่, ซึ่งถูกเรียกว่า มารดาเพื่อเชื่อมต่ออุปกรณ์เพิ่มเติมต่างๆ เข้ากับอุปกรณ์ดังกล่าว (ดิสก์ไดรฟ์ โปรแกรมควบคุม เช่น เมาส์ เครื่องพิมพ์ ฯลฯ) บอร์ดพิเศษ – ตัวควบคุมพวกมันถูกเสียบเข้าไปในตัวเชื่อมต่อ (สล็อต)บนเมนบอร์ดและไปยังจุดสิ้นสุด (ท่าเรือ),ออกจากคอมพิวเตอร์ อุปกรณ์เพิ่มเติมเชื่อมต่ออยู่

ตัวอย่างคุณลักษณะของไมโครโปรเซสเซอร์:

1. MP Intel-80386: พื้นที่ที่อยู่ – 232 ไบต์ = 4 GB, ความกว้างบิต 32, ความถี่สัญญาณนาฬิกา – ตั้งแต่ 25 ถึง 40 MHz

2. Pentium MP: พื้นที่ที่อยู่ – 232 ไบต์ = 4 GB, ความจุบิต – 64 TB, ความถี่สัญญาณนาฬิกา – ตั้งแต่ 60 ถึง 100 MHz

หน่วยความจำคอมพิวเตอร์หน่วยความจำพีซีแบ่งออกเป็นภายในและภายนอก

หน่วยความจำภายในของพีซีประกอบด้วยหน่วยความจำเข้าถึงโดยสุ่ม (RAM) และหน่วยความจำแบบอ่านอย่างเดียว (ROM)

RAM – หน่วยความจำแบบเซมิคอนดักเตอร์ที่รวดเร็วและระเหยง่าย RAM เก็บไฟล์ปฏิบัติการ ช่วงเวลานี้โปรแกรมและข้อมูลที่ใช้งานโดยตรง ซึ่งหมายความว่าเมื่อคุณเรียกใช้โปรแกรมคอมพิวเตอร์ใด ๆ ที่อยู่บนดิสก์ โปรแกรมนั้นจะถูกคัดลอกไปยัง RAM หลังจากนั้นโปรเซสเซอร์จะเริ่มดำเนินการคำสั่งที่กำหนดไว้ในโปรแกรมนี้ ส่วนหนึ่งของ RAM ที่เรียกว่า "หน่วยความจำวิดีโอ" มีข้อมูลที่สอดคล้องกับภาพปัจจุบันบนหน้าจอ เมื่อปิดเครื่อง เนื้อหาของ RAM จะถูกลบ ประสิทธิภาพ (ความเร็วการทำงาน) ของคอมพิวเตอร์ขึ้นอยู่กับขนาดของ RAM โดยตรงซึ่งในคอมพิวเตอร์สมัยใหม่สามารถเข้าถึงได้สูงสุด 4 GB ในคอมพิวเตอร์รุ่นแรก RAM ไม่เกิน 1 MB ทันสมัย แอพพลิเคชั่นมักต้องใช้ RAM อย่างน้อย 4 MB เพื่อทำงาน ไม่อย่างนั้นพวกมันก็ไม่วิ่ง

RAM คือหน่วยความจำที่ใช้สำหรับทั้งการอ่านและการเขียนข้อมูล เมื่อปิดเครื่อง ข้อมูลใน RAM จะหายไป (ความผันผวน)

ROM เป็นหน่วยความจำที่รวดเร็วและไม่ลบเลือน ROM เป็นหน่วยความจำแบบอ่านอย่างเดียว ข้อมูลจะถูกป้อนเข้าเพียงครั้งเดียว (โดยปกติจะอยู่ที่โรงงาน) และเก็บไว้อย่างถาวร (เมื่อเปิดและปิดคอมพิวเตอร์) ROM จัดเก็บข้อมูลที่จำเป็นอย่างต่อเนื่องบนคอมพิวเตอร์

ROM ประกอบด้วย:

·ทดสอบโปรแกรมที่ตรวจสอบการทำงานที่ถูกต้องของหน่วยทุกครั้งที่คุณเปิดคอมพิวเตอร์

· โปรแกรมสำหรับควบคุมอุปกรณ์ต่อพ่วงพื้นฐาน - ดิสก์ไดรฟ์ จอภาพ คีย์บอร์ด

· ข้อมูลเกี่ยวกับตำแหน่งของระบบปฏิบัติการบนดิสก์

หน่วยความจำหลักประกอบด้วยรีจิสเตอร์ รีจิสเตอร์เป็นอุปกรณ์สำหรับจัดเก็บข้อมูลชั่วคราวในรูปแบบดิจิทัล (ไบนารี) องค์ประกอบการจัดเก็บข้อมูลในรีจิสเตอร์เป็นตัวกระตุ้น - อุปกรณ์ที่สามารถอยู่ในสถานะใดสถานะหนึ่งจากสองสถานะ ซึ่งหนึ่งในนั้นสอดคล้องกับการจัดเก็บเลขฐานสองศูนย์และอีกสถานะหนึ่งสำหรับการจัดเก็บ หน่วยไบนารี- ทริกเกอร์เป็นแบตเตอรี่คาปาซิเตอร์ขนาดเล็กที่สามารถชาร์จได้หลายครั้ง หากประจุตัวเก็บประจุดังกล่าว ดูเหมือนว่าจะจำค่า "1" หากไม่มีประจุ ค่า "O" รีจิสเตอร์ประกอบด้วยทริกเกอร์หลายตัวที่เกี่ยวข้องกัน จำนวนฟลิปฟล็อปในรีจิสเตอร์เรียกว่าความจุของคอมพิวเตอร์ ประสิทธิภาพของคอมพิวเตอร์เกี่ยวข้องโดยตรงกับความลึกของบิตซึ่งอาจเป็น 8, 16, 32 และ 64

เมนบอร์ด- ใหญ่ที่สุด กระดานอิเล็กทรอนิกส์ในคอมพิวเตอร์คือบอร์ดระบบหรือมาเธอร์บอร์ด เป็นที่เก็บไมโครโปรเซสเซอร์, RAM, บัส (หรือบัส) และ BIOS นอกจากนี้ยังมีวงจรอิเล็กทรอนิกส์ (คอนโทรลเลอร์) ที่ควบคุมอุปกรณ์คอมพิวเตอร์บางชนิด ดังนั้นตัวควบคุมคีย์บอร์ดจะอยู่บนเมนบอร์ดเสมอ บ่อยครั้งที่ตัวควบคุมสำหรับอุปกรณ์อื่น ๆ ก็อยู่ที่นั่นด้วย ( ฮาร์ดไดรฟ์, ฟลอปปี้ไดรฟ์ ฯลฯ)

ผู้ควบคุม วงจรอิเล็กทรอนิกส์คอนโทรลเลอร์ที่ควบคุมอุปกรณ์คอมพิวเตอร์ต่าง ๆ เรียกว่าคอนโทรลเลอร์ คอมพิวเตอร์ทุกเครื่องมีตัวควบคุมสำหรับควบคุมแป้นพิมพ์ จอภาพ ฟล็อปปี้ดิสก์ไดรฟ์ ฮาร์ดไดรฟ์ฯลฯ ในคอมพิวเตอร์ส่วนใหญ่ คอนโทรลเลอร์บางตัวจะติดตั้งแยกจากกัน กระดานอิเล็กทรอนิกส์– บอร์ดควบคุม การ์ดเหล่านี้เสียบอยู่ในขั้วต่อพิเศษ (สล็อต) บนเมนบอร์ด เมื่อเสียบเข้ากับขั้วต่อเมนบอร์ด คอนโทรลเลอร์จะเชื่อมต่อกับบัส - แบ็คโบน

แหล่งจ่ายไฟ นี่คือบล็อกที่มีระบบจ่ายไฟอัตโนมัติและเครือข่ายสำหรับพีซี

หน่วยความจำภายนอกหมายถึงอุปกรณ์ภายนอกของพีซี และใช้สำหรับจัดเก็บข้อมูลใดๆ ที่อาจจำเป็นต้องใช้ในการแก้ปัญหาในระยะยาว โดยเฉพาะซอฟต์แวร์คอมพิวเตอร์ทั้งหมดจะถูกจัดเก็บไว้ในหน่วยความจำภายนอก หน่วยความจำภายนอกประกอบด้วย หลากหลายชนิดอุปกรณ์จัดเก็บข้อมูล แต่ที่พบมากที่สุดซึ่งมีอยู่ในคอมพิวเตอร์เกือบทุกเครื่องคือฮาร์ดไดรฟ์ (HDD) ออปติคัลไดรฟ์ (CD-ROM, CD-R, CR-W, DVD) ฯลฯ

คอมพิวเตอร์ส่วนบุคคลเป็นอุปกรณ์สำหรับการประมวลผลข้อมูลอัตโนมัติและใช้ในการสะสม ประมวลผล และส่งข้อมูล

คอมพิวเตอร์เป็นเครื่องมัลติฟังก์ชั่น อุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ออกแบบมาเพื่อการสะสม การประมวลผล และการส่งข้อมูล สถาปัตยกรรมของคอมพิวเตอร์ส่วนบุคคลหมายถึงการจัดองค์กรเชิงตรรกะ โครงสร้าง และทรัพยากร เช่น วิธีการของระบบคอมพิวเตอร์ที่สามารถจัดสรรให้กับกระบวนการประมวลผลข้อมูลได้ ช่วงเวลาที่เฉพาะเจาะจงเวลา.

การสร้างคอมพิวเตอร์ส่วนใหญ่เป็นไปตามหลักการที่ John von Neumann กำหนดไว้

หลักการควบคุมโปรแกรม - โปรแกรมประกอบด้วยชุดคำสั่งที่ดำเนินการโดยโปรเซสเซอร์โดยอัตโนมัติตามลำดับในลำดับที่แน่นอน

หลักการของความสม่ำเสมอของหน่วยความจำ - โปรแกรมและอื่น ๆ จะถูกเก็บไว้ในหน่วยความจำเดียวกัน คุณสามารถดำเนินการเดียวกันกับคำสั่งเช่นเดียวกับข้อมูล!

หลักการของการกำหนดที่อยู่ - หน่วยความจำหลักประกอบด้วยโครงสร้างเซลล์ที่มีหมายเลข

คอมพิวเตอร์ที่สร้างขึ้นบนหลักการเหล่านี้มีสถาปัตยกรรมคลาสสิก

สถาปัตยกรรมคอมพิวเตอร์กำหนดหลักการทำงาน การเชื่อมต่อข้อมูล และการเชื่อมต่อโครงข่ายของโหนดโลจิคัลหลักของคอมพิวเตอร์ ซึ่งรวมถึง:

· โปรเซสเซอร์กลาง

· หน่วยความจำหลัก;

· หน่วยความจำภายนอก

· อุปกรณ์ต่อพ่วง

โครงสร้างคอมพิวเตอร์ส่วนบุคคลถูกสร้างขึ้นในรูปแบบของหน่วยระบบกลางซึ่งอุปกรณ์อื่นเชื่อมต่อผ่านขั้วต่อพิเศษ หน่วยระบบประกอบด้วยส่วนประกอบหลักทั้งหมดของคอมพิวเตอร์:

· เมนบอร์ด;

· หน่วยพลังงาน;

· ฮาร์ดดิสก์ไดรฟ์

· ฟลอปปี้ดิสก์ไดรฟ์;

· ที่เก็บของ ออปติคัลดิสก์;

· ขั้วต่อสำหรับอุปกรณ์เพิ่มเติม

· ในทางกลับกัน บอร์ดระบบ (มาเธอร์บอร์ด) ประกอบด้วย:

· ไมโครโปรเซสเซอร์;

· ตัวประมวลผลร่วมทางคณิตศาสตร์

· เครื่องกำเนิดพัลส์นาฬิกา

ชิปหน่วยความจำ

· ตัวควบคุมอุปกรณ์ภายนอก

·การ์ดเสียงและวิดีโอ

· ตัวจับเวลา

สถาปัตยกรรมของคอมพิวเตอร์ส่วนบุคคลสมัยใหม่มีพื้นฐานอยู่บนหลักการกระดูกสันหลัง-โมดูลาร์ หลักการแบบโมดูลาร์ทำให้ผู้ใช้สามารถประกอบการกำหนดค่าคอมพิวเตอร์ที่ต้องการ และอัพเกรดได้หากจำเป็น การจัดระบบแบบแยกส่วนของระบบจะขึ้นอยู่กับหลักการหลักของการแลกเปลี่ยนข้อมูล ตัวควบคุมอุปกรณ์ทั้งหมดโต้ตอบกับไมโครโปรเซสเซอร์และ RAM ผ่านบัสข้อมูลระบบที่เรียกว่าบัสระบบ บัสระบบทำในรูปแบบของบริดจ์ที่พิมพ์บนเมนบอร์ด

ไมโครโปรเซสเซอร์เป็นหน่วยกลางของคอมพิวเตอร์ส่วนบุคคล ออกแบบมาเพื่อควบคุมการทำงานของทุกหน่วยของเครื่อง และดำเนินการทางคณิตศาสตร์และตรรกะกับข้อมูล

บัสระบบเป็นระบบอินเทอร์เฟซหลักของคอมพิวเตอร์ซึ่งรับประกันการเชื่อมต่อและการสื่อสารของอุปกรณ์ทั้งหมดระหว่างกัน บัสระบบมีการถ่ายโอนข้อมูลสามทิศทาง:

ระหว่างไมโครโปรเซสเซอร์และหน่วยความจำหลัก

· ระหว่างไมโครโปรเซสเซอร์และพอร์ตอินพุต/เอาท์พุตของอุปกรณ์ภายนอก

· ระหว่างหน่วยความจำหลักและพอร์ต I/O ของอุปกรณ์ภายนอก

พอร์ตอินพุต/เอาท์พุตของอุปกรณ์ทั้งหมดเชื่อมต่อกับบัสผ่านขั้วต่อ (ช่อง) ที่สอดคล้องกันไม่ว่าจะโดยตรงหรือผ่านตัวควบคุมพิเศษ (อะแดปเตอร์)

หน่วยความจำหลักได้รับการออกแบบมาเพื่อจัดเก็บและแลกเปลี่ยนข้อมูลกับคอมพิวเตอร์เครื่องอื่นอย่างรวดเร็ว

หน่วยความจำภายนอกใช้สำหรับจัดเก็บข้อมูลระยะยาวซึ่งสามารถนำมาใช้ในการแก้ปัญหาในภายหลังได้ เครื่องกำเนิดสัญญาณนาฬิกาจะสร้างลำดับของสัญลักษณ์ทางไฟฟ้าซึ่งความถี่จะกำหนดความเร็วสัญญาณนาฬิกาของคอมพิวเตอร์ ช่วงเวลาระหว่างพัลส์ที่อยู่ติดกันจะเป็นตัวกำหนดรอบการทำงานของเครื่อง

แหล่งพลังงานคือหน่วยที่ประกอบด้วยระบบอัตโนมัติและ แหล่งจ่ายไฟหลักคอมพิวเตอร์.

ตัวจับเวลาอยู่ในเครื่อง นาฬิกาดิจิตอลโดยให้การบันทึกช่วงเวลาปัจจุบันโดยอัตโนมัติ ตัวจับเวลาเชื่อมต่อกับ แหล่งที่มาอิสระแหล่งจ่ายไฟและทำงานต่อไปเมื่อคอมพิวเตอร์ถูกตัดการเชื่อมต่อจากเครือข่าย

อุปกรณ์คอมพิวเตอร์ภายนอกช่วยให้แน่ใจว่าเครื่องมีปฏิสัมพันธ์กับสภาพแวดล้อม: ผู้ใช้ วัตถุควบคุม และคอมพิวเตอร์อื่นๆ

หลัก ลักษณะการทำงานคอมพิวเตอร์ส่วนบุคคลคือ:

· ประสิทธิภาพ ความเร็ว ความถี่สัญญาณนาฬิกา โดยทั่วไปประสิทธิภาพของคอมพิวเตอร์สมัยใหม่จะวัดเป็นล้านการดำเนินการต่อวินาที

· ความจุบิตของไมโครโปรเซสเซอร์และโค้ดบัสอินเตอร์เฟส ความลึกของบิตคือ จำนวนเงินสูงสุดบิตของเลขฐานสองซึ่งสามารถดำเนินการเครื่องจักรได้พร้อม ๆ กัน รวมถึงการดำเนินการส่งข้อมูล ยิ่งความลึกของบิตมากเท่าใด ประสิทธิภาพของพีซีก็จะยิ่งมากขึ้นเท่านั้น

· ประเภทของระบบและ อินเทอร์เฟซท้องถิ่น- อินเทอร์เฟซประเภทต่างๆ ให้ความเร็วในการถ่ายโอนข้อมูลระหว่างโหนดเครื่องที่แตกต่างกัน ทำให้คุณสามารถเชื่อมต่ออุปกรณ์ภายนอกจำนวนต่างๆ และประเภทที่แตกต่างกันได้

·ความจุแรม โดยทั่วไปความจุ RAM จะวัดเป็น MB แอปพลิเคชั่นสมัยใหม่จำนวนมากที่มี RAM ที่มีความจุน้อยกว่า 16 MB นั้นไม่ทำงานหรือทำงาน แต่ช้ามาก

· ความจุในฮาร์ดดิสก์แม่เหล็ก (ฮาร์ดไดรฟ์) โดยทั่วไปความจุของฮาร์ดไดรฟ์จะวัดเป็น GB;

· ประเภทและความจุของฟล็อปปี้ดิสก์ไดรฟ์ ปัจจุบันมีการใช้ฟล็อปปี้ดิสก์ไดรฟ์โดยใช้ฟล็อปปี้ดิสก์ที่มีเส้นผ่านศูนย์กลาง 3.5 นิ้วมีความจุมาตรฐาน 1.44 MB

· ความพร้อมใช้งาน ประเภท และความจุของหน่วยความจำแคช หน่วยความจำแคชเป็นหน่วยความจำความเร็วสูงแบบบัฟเฟอร์ที่ผู้ใช้เข้าถึงได้ ซึ่งคอมพิวเตอร์จะใช้โดยอัตโนมัติเพื่อเพิ่มความเร็วในการดำเนินการด้วยข้อมูลที่จัดเก็บไว้ในอุปกรณ์จัดเก็บข้อมูลที่ช้ากว่า การมีหน่วยความจำแคช 256 KB ช่วยเพิ่มประสิทธิภาพคอมพิวเตอร์ส่วนบุคคลได้ประมาณ 20%

· ประเภทของจอภาพวิดีโอและอะแดปเตอร์วิดีโอ

ความพร้อมใช้งานและประเภทของเครื่องพิมพ์

ความพร้อมใช้งานและประเภทของไดรฟ์ขนาดกะทัดรัด ซีดีรอม;

· การมีอยู่และประเภทของโมเด็ม

· ความพร้อมใช้งานและประเภทของเครื่องมือเสียงและวิดีโอมัลติมีเดีย

· ซอฟต์แวร์และประเภทของระบบปฏิบัติการที่มีอยู่

· ความเข้ากันได้ของฮาร์ดแวร์และซอฟต์แวร์กับคอมพิวเตอร์ประเภทอื่น ความเข้ากันได้ของฮาร์ดแวร์และซอฟต์แวร์กับคอมพิวเตอร์ประเภทอื่นหมายถึงความสามารถในการใช้งานบนคอมพิวเตอร์ตามลำดับเช่นเดียวกัน องค์ประกอบทางเทคนิคและซอฟต์แวร์เช่นเดียวกับเครื่องจักรประเภทอื่น

· ความสามารถในการทำงานในเครือข่ายคอมพิวเตอร์

·ความสามารถในการทำงานในโหมดมัลติทาสกิ้ง โหมดมัลติทาสกิ้งช่วยให้คุณสามารถคำนวณพร้อมกันสำหรับหลายโปรแกรม (โหมดหลายโปรแกรม) หรือสำหรับผู้ใช้หลายคน (โหมดผู้ใช้หลายคน)

·ความน่าเชื่อถือ ความน่าเชื่อถือคือความสามารถของระบบในการดำเนินการฟังก์ชั่นทั้งหมดที่ได้รับมอบหมายอย่างเต็มที่และถูกต้อง

· ราคา;

· ขนาดน้ำหนัก