Структура персонального компьютера

Принцип работы ЭВМ рассматривается на примере персонального компьютера.

На схеме представлена структура ПК. Основу ПК составляет системный блок, в котором размещены: микропроцессор (МП), блок оперативного запоминающего устройства  (ОЗУ), постоянного запоминающего устройства (ПЗУ), долговременной памяти на жёстком магнитном диске (Винчестер), устройства для запуска компакт-дисков (CD) и дискет (НГМД). Там же находятся платы: сетевая, видеопамяти, обработки звука, модем (модулятор-демодулятор), интерфейсные платы, обслуживающие устройства ввода-вывода: клавиатуры, дисплея, "мыши", принтера и др.

Все функциональные узлы ПК связаны между собой через системную магистраль, представляющую из себя более трёх десятков упорядоченных микропроводников, сформированных на печатной плате.

Микропроцессор служит для обработки информации: он выбирает команды из внутренней памяти (ОЗУ или ПЗУ), расшифровывает и затем исполняет их, производя арифметические и логические операции. Получает данные из устройства ввода и посылает результаты на устройства вывода. Он вырабатывает также сигналы управления и синхронизации для согласованной работы его внутренних узлов, контролирует работу системной магистрали и всех периферийных устройств.

Упрощённая схема микропроцессора представлена на рис. "Программный принцип работы ПК" (выделена штриховой линией с надписью ЦП). В его состав входят: арифметико-логическое устройство (АЛУ), выполняющее арифметические и логические операции над двоичными числами; блок регистров общего назначения (РОН), используемых для временного хранения обрабатываемой информации (R0 - R5), указателя стека (R6) и счётчика команд (R7); устройство управления (УУ), определяющее порядок работы всех узлов микропроцессора. Одной из важнейших характеристик микропроцессора является его разрядность, определяемая числом разрядов АЛУ и РОН. Современные микропроцессоры имеют 16- , 32- и 64-разрядную длину двоичного числа, а также до 200 и более различных внутренних команд.

Обработка информации осуществляется по программе, которая представляет собой последовательность команд, управляющих работой компьютера. Команда состоит из кода операции и адреса. Код операции сообщает микропроцессору, что нужно сделать, какую выполнить операцию: сложить, сравнить, переслать, очистить и т.д. Адрес указывает место, где находятся данные, подлежащие обработке. Команды бывают безадресные, одноадресные и двухадресные. Например, двухадресная команда сложения выглядет так:

(Анимацию можно запустить, если нажать правую клавишу мыши на рисунке и выбрать команду "Play".) Выполнение любой команды состоит из двух фаз: фазы выборки и фазы исполнения (на рис. показаны соответственно голубыми и бордовыми стрелками). Фаза выборки начинается по сигналу начала цикла команды. При этом содержимое счётчика команд (Сч. команд) указывает на её адрес в ОЗУ (например, 1000). Как только сигнал по шине адресов поступит в ОЗУ, содержимое счётчика команд изменится на 2 и укажет адрес следующей команды. Из ОЗУ по шине данных команда поступает в регистр команд (Рег. команд) микропроцессора. В данном случае это команда ADD(R0),R1. Фаза исполнения начинается с расшифровки полученной команды. В нашем примере код операции ADD предписывает АЛУ сложить содержимое, находящееся по адресу источника, хранимому в регистре R0, с содержимым, размещенным по адресу приёмника R1, и результат поместить в регистр приёмника R1. На этом кончается фаза исполнения данной команды и микропроцессор готов к выполнению следующей команды, указанной в счётчике команд (СК+2) и т.д. Следует обратить внимание на особенность записи адреса источника R0. Этот адрес в команде взят в круглые скобки. В этом случае в регистре R0 хранятся не сами данные, а номер адреса, в котором находятся искомые данные.

Итак, компьютер функционирует лишь благодаря программному обеспечению, без которого он бесполезен. Программное обеспечение условно можно разделить на системное (например, Операционная Система Windows и др.), прикладное (например, Microsoft Office, Adobe Photoshop, Macromedia Flash и др.), инструментальное (например, Audio Editor Gold, QuickTime Player и др.).