Магистрально-модульный принцип построения компьютера

В основу архитектуры современных персональ­ных компьютеров положен магистрально-модульный принцип. Модульный принцип позволяет по­требителю самому комплектовать нужную ему кон­фигурацию компьютера и производить при необхо­димости ее модернизацию. Модульная организация компьютера опирается на магистральный (шинный) принцип обмена информацией между модулями.

Подключение отдельных модулей компьютера к магистрали на физическом уровне осуществляется с помощью контроллеров, адаптеров устройств, а на программном уровне обеспечивается загрузкой в оперативную память драйверов устройств.

Контроллер (адаптер) – устройство, которое связывает периферическое оборудование и каналы связи с центральным процессором, освобождая его от непосредственного управления функционированием данного оборудования.
Т.е. контроллер – это специализированный процессор.

Схема работы.

1. Центральный процессор при необходимости обмена с внешним устройством выдает задание на его осуществление контроллеру.
2. Контроллер создает канал связи между ОЗУ и внешним Устройством

Дальнейшая передача идет под управлением контроллера без использования центрального процессора

Рисунок 11 магистрально–модульное представление компьютера

Разрядность шины данных связана с разрядностью процессора (имеются 8-,

16-, 32-, 64-разрядные процессоры).

Основные режимы работы процессора с использованием шины данных:

· запись/чтение данных из оперативной памяти,

· запись/чтение данных из внешней памяти,

· чтение данных с устройства ввода,

· пересылка данных на устройство вывода.

Выбор абонента по обмену данными производит процессор, который формирует код адреса данного устройства, а для оперативной памяти код адреса ячейки памяти.

Разрядность шины адреса определяет объем адресуемой процессором памяти.

Шина адреса является однонаправленной (Сигналы по адресной шине передаются в одном направлении от процессора к оперативной памяти и устройствам).

Имеются 16-, 20-, 24-, 32-, 36- и 64- разрядные шины адреса.

· Разрядность шины адреса постоянно увеличивалась и в процессоре Pentium Extreme Edition (2006 год) составляет 64 бита. Количество адресуемых ячеек памяти в таких процессорах равно N=2 ⁶⁴ ячеек.

· Разрядность шины адреса определяет объем адресуемой оперативной памяти.

· Каждая ячейка памяти имеет объем 8 бит, т.е. 1 байт.

· Максимальный объем памяти при 64- битной шине адреса равен 2^64=
16 777 216 Тбайт= 16 384 Пбайт = 16 Эбайт

· Величина адресного пространства процессора и величина фактически установленной оперативной памяти практически всегда различаются.

· В компьютерах с 32-разрядной шиной адреса величина адресуемой памяти составляет 4 Гб, а величина фактически установленной оперативной памяти может быть меньше.