Архітектура сучасного комп’ютера

Сталева складова сучасного комп’ютера – непросте електрична схема, що складається з величезної кількості транзисторів, конденсаторів, резисторів і інших радіоелементів. Один чіп мікропроцесора Pentium 4 складається з 42 млн. транзисторів, а панку пам’яті може налічувати 4 мільярдів. транзисторів і близько 8 мільярдів конденсаторів. Все, що відбувається всередині цих радіосхем, зводиться до повсякденних електронним процесам, відомим усім зі шкільного курсу фізики.

На щастя, в комп’ютерах застосовується принцип блокової конструкції. Кожен пристрій (або блок) є повністю завершеною і самостійною одиницею. Всі з’єднання між блоками приведені до певних еталонів. У результаті для опису роботи комп’ютера потрібно тільки окреслити взаємодія цих вузлів між собою, не вдаючись у подробиці роботи окремих транзисторів.
До того як розглядати архітектуру комп’ютера, уточнимо головні визначення.

Шина – група провідників, призначена, для зв’язування різних компонент комп’ютера. Внутрішні шини з’єднують устрою в межах однієї плати або навіть усередині мікросхеми.

Порт – роз’єм, для приєднання будь або периферійного пристрою.

Мікропроцесор – мікросхема, обробна цифрові сигнали. Порядок обробки даних знаходиться в залежності від вступників команд.

Контролер – пристрій, що управляє іншим пристроєм. Простіше кажучи, пов’язує різні пристрої.

Інтерфейс – універсальний термін, що позначає метод взаємодії чого-небудь з чим або. Під апаратним інтерфейсом розуміють призначення з’єднують пристрої контактів або провідників і характеристику сигналів, переданих по ним. Програмний інтерфейс – еталон, який описує метод обміну даними між різними програмками. Інтерфейс користувача – метод спілкування користувачів з додатками. У більшості випадків вживається графічний інтерфейс.

Материнська плата – інтегральна схема, на якій знаходиться ряд пристроїв. Насправді, вона є зв’язуючою ланкою між усіма пристроями. Материнська плата побудована на базі чіпсета (набору мікросхем). Одну з мікросхем іменують північним мостом. Задачка цього вузла – забезпечення взаємодії між центральним мікропроцесором, оперативною пам’яттю, відеокартою і 2-ий мікросхемою чіпсета – південним мостом. Друга мікросхема містить усередині себе контролери введення-виведення. Південний міст служить для підключення всіх плат розширення, приводів компакт-дисків і портів пристроїв періфіріі.
Шина PCI пов’язує велика частина пристроїв періфіріі. До її зовнішнім роз’ємів підключаються звукові карти, модеми, мережеві адаптери, тюнери, контролери USB-портів. На материнській платі можуть перебувати інтегрований звуковий контролер і мережева карта. Практично ці пристрої підключені до тієї ж шині PCI. Контролери шин SATA і IDE, до яких підключаються вінчестери та приводи компакт-дисків, теж підключені до PCI шині.
Обов’язковим компонентом материнської плати є чіп BIOS, створений для вихідної завантаження комп’ютера. BIOS являє собою пам’ять flash типу, в якій зберігається мікропрограма. Також до складу материнської плати заходить запам’ятовуючий пристрій CMOS (зберігає головні опції BIOS) і годинник реального часу. Всі ці складові отримують окреме живлення від батарейки.

Центральний мікропроцесор – головний компонент плати. Конкретно тут відбувається головні обчислення. Мікропроцесор розсіює потужність порядку кількох 10-ов ват, внаслідок чого в обов’язковому порядку містить систему охолодження.
Оперативка служить для тимчасового зберігання даних, що застосовуються під час роботи комп’ютера. Інформація накопичується в оперативки і вже звідти розподіляється в інші пристрої і мікропроцесор.

Графічний адаптер призначений для виведення інформації від центрального мікропроцесора до монітора. Сучасні відеоплати по труднощі порівнянні з цілим компом – є мікропроцесор, оперативка. В економних системах можуть вживатися вбудовані відеосистеми – за виведення відео відповідає чіп у складі північного мосту.
Звукова карта створена для виведення звуку. Так само ймовірний і оборотний процес оцифровка аналогового звукового сигналу. У більшості випадків звукова карта виконана у вигляді окремого кристала конкретно на материнській платі. Для більш «просунутих» рішень вживаються окремі PCI плати.
Приводи створені для програвання і запису інформації. У цьому випадку вживається оптичний принцип запису (на відміну від вінчестерів, де вживається магнітні характеристики поверхні).
Блок живлення служить для перетворення змінної напруги в зниження незмінне.