Файл: В юридической деятельности.docx

На плате также располагается батарейка, обеспечивающая питание микросхемы памяти, в которой содержится прошивка BIOS, и поддерживающая работу системных часов. BIOS хранится в чипе памяти, который чаще всего устанавливается в специальную «кроватку», но может быть и впаян на плату. Иногда бывает, что традиционный чип Flash ROM заменяют на чипы других типов.

В итоге с помощью всех этих встроенных в чипсет технологий, разъемов, дополнительных контроллеров материнская плата фактически объединяет абсолютно все устройства, входящие в состав компьютера в целостную систему. Напрямую к ней подключаются процессор, оперативная память, видеокарта, накопители и карты расширения, а через них – все остальные комплектующие, начиная от монитора и заканчивая сканером или спутниковой антенной.

3.2. Компьютерная шина

Компьютерная шина (магистраль передачи данных между отдельными функциональными блоками компьютера) – совокупность сигнальных линий, объединенных по их назначению (данные, адреса, управление), которые имеют определенные электрические характеристики и протоколы передачи информации. Шины отличаются разрядностью, способом передачи сигнала (последовательные или параллельные), пропускной способностью, количеством и типами поддерживаемых устройств, протоколом работы, назначением (внутренняя, интерфейсная).

В параллельных шинах понятие «ширина шины» соответствует ее разрядности – количеству сигнальных линий, или, другими словами, количеству одновременно передаваемых битов информации. Сигналом для старта и завершения цикла приема/передачи данных служит внешний синхросигнал. В последовательных же каналах передачи используется одна сигнальная линия (возможно использование двух отдельных каналов для разделения потоков приема-передачи). Соответственно, информационные биты здесь передаются последовательно. Данные для передачи через последовательную шину облекаются в пакеты (пакет – единица информации, передаваемая как целое между двумя устройствами), в которые, помимо собственно полезных данных, включается некоторое количество служебной информации: старт-биты, заголовки пакетов, синхросигналы, биты четности или контрольные суммы, стоп-биты и т.п.

Шины могут быть синхронными (осуществляющими передачу данных только по тактовым импульсам) и асинхронными (осуществляющими передачу данных в произвольные моменты времени), а также могут использовать мультиплексирование (передачу адреса и данных по одним и тем же линиям) и различные схемы арбитража (то есть способа совместного использования шины несколькими устройствами).

---

Процессорная шина. Любой процессор архитектуры x86CPU обязательно оснащен процессорной шиной. Эта шина служит каналом связи между процессором и всеми остальными устройствами в компьютере: памятью, видеокартой, жестким диском и так далее. Так, классическая схема организации внешнего интерфейса процессора предполагает, что параллельная мультиплексированная процессорная шина, которую принято называть FSB (Front Side Bus), соединяет процессор (иногда два процессора или даже больше) и северный мост, обеспечивающий доступ к оперативной памяти и внешним устройствам.

В архитектуре AMD64, используемой компанией AMD в своих процессорах линеек Athlon 64/Sempron/Opteron, применен революционно новый подход к организации интерфейса центрального процессора – здесь имеет место наличие в самом процессоре нескольких отдельных шин. Одна (или две – в случае двухканального контроллера памяти) шина служит для непосредственной связи процессора с памятью, а вместо процессорной шины FSB и для сообщения с другими процессорами используются высокоскоростные шины HyperTransport. Преимуществом данной схемы является уменьшение задержек (латентности) при обращении процессора к оперативной памяти, ведь из пути следования данных по маршруту «процессор – ОЗУ» (и обратно) исключаются такие весьма загруженные элементы, как интерфейсная шина и контроллер северного моста.

Шина PCI. ШинаPCI (Peripheral Component Interconnect, с англ. взаимосвязь периферийных компонентов) – шина для подключения периферийных устройств к системной плате компьютера – несмотря на моральное устаревание и уже недостаточную пропускную способность, является одной из основных шин для подключения к системе внешних устройств.

В 1991 году компания Intel представила первую спецификацию системной шины PCI. В 1993 году уже началось активное продвижение на рынок шины PCI 2.0, которая дала толчок увеличению числа ориентированных на нее продуктов и довольно быстро вытеснила изрядно устаревшие к тому времени шины ISA и EISA.

Причины успеха PCI – это гораздо более высокая скорость и возможность динамического конфигурирования периферийных устройств, подключенных к PCI (чего не было в ISA), то есть распределения ресурсов между периферийными устройствами наиболее приемлемым в данный момент времени образом и без постороннего вмешательства.

Основные тактико-технические характеристики PCI 2.0:

• 
  частота шины – 33,33 МГц,
  
• 
  передача синхронная разрядность шины – 32 бит
  
• 
  пиковая пропускная способность – 133 Мбит/с
  
• 
  адресное пространство памяти – 32 бит (4 Гбайт)
  
• 
  адресное пространство портов ввода-вывода – 32 бит (4 Гбайт)
  
• 
  количество подключаемых устройств – до четырех (для увеличения их количества используется мост PCI-to-PCI)
  
• 
  конфигурационное адресное пространство (для одной функции) 256 байт
  
• 
  напряжение 3,3 или 5 В.
  

---

Еще большее распространение получил стандарт 2.2.

Отличия PCI 2.2 от 2.0:

• 
  возможность одновременной работы нескольких устройств bus-master (так называемый конкурентный режим);
  
• 
  появление универсальных карт расширения, способных работать как в слотах 5 В, так и в 3,3 В;
  
• 
  появились расширения PCI66 и PCI64 (ширина шины может быть увеличена до 64 бит, а также допускается разгон тактовой частоты до 66 МГц – вдвое по сравнению с PCI 2.0);
  
• 
  карты расширения, удовлетворяющие этим стандартам имеют универсальный разъем и способны работать практически во всех более поздних разновидностях слотов шины PCI, а также, в некоторых случаях, и в слотах 2.1.
  

Существует множество вариаций на тему PCI 2.Х, наиболее распространенные из которых:

• 
  AGP – разработана на базе PCI 2.1 и предназначена для использования с графическими адаптерами, характеризуется отсутствием арбитража интерфейса, то есть допускается подключение к этой шине только одного устройства;
  
• 
  PCI-X – ускоренная до 133 МГц (также выпускались варианты с 266 и 533 МГц) шина PCI 2.2 с обязательно 64-битной разрядностью интерфейса;
  
• 
  Compact-PCI – системная шина, широко используемая в промышленной автоматике. Электрически шина соответствует обычной PCI и обычно использует тот же набор микросхем, но физически разъем выполнен по-другому, что позволяет использовать «горячее» подключение плат;
  
• 
  mini-PCI – применяется в портативных компьютерах;
  
• 
  Card Bus (32-разрядная версия стандарта PCMCIA, допускающая «горячее» подключение).
  

Шина PCI-Express. Анонс первой базовой спецификации PCI-Express состоялся в июле 2002 года, когда уже стало ясно, что PCI-Express – это последовательный интерфейс, нацеленный на использование в качестве локальной шины и имеющий много общего с сетевой организацией обмена данными, в частности, топологию типа «звезда» и стек протоколов. Для взаимодействия с остальными узлами ПК, которые так или иначе обходятся собственными шинами, основной связующий компонент системной платы – Root Complex Hub (узел, являющийся перекрестком процессорной шины, шины памяти и PCI-Express) – предусматривает систему мостов и свитчей. Логика всей структуры такова, что любые межкомпонентные соединения непременно оказываются построенными по принципу «точка-точка», свитчи-коммутаторы выполняют однозначную маршрутизацию пакета от отправителя к получателю. Соединение между двумя устройствами PCI Express называется link и состоит из одного (называемого 1x) или нескольких (2x, 4x, 8x, 12x, 16x и 32x) двунаправленных последовательных соединений

---

lane. Каждое устройство должно поддерживать соединение 1x. В спецификации PCI-Express 2.0 планируется увеличить пропускную способность lane до 5 Гбит/с при сохранении совместимости с PCI-Express 1.1. Кроме всего прочего, PCI Express предлагает:

• 
  стек протоколов, каждый уровень которого может быть усовершенствован, упрощен или заменен, не влияя на остальные. Например: может быть использован иной носитель сигнала – или может быть упразднена маршрутизация в случае выделенного канала только для одного устройства (как в случае PCI Express x16 для графики);
  
• 
  возможности «горячей» замены карт (заложены в спецификации, опционально реализуются в серверных системах);
  
• 
  возможности создания виртуальных каналов, гарантирования пропускной полосы и времени отклика, сбора статистики QoS (Quality of Service – качество обслуживания);
  
• 
  возможности контроля целостности передаваемых данных (CRC);
  
• 
  поддержка технологий энергосбережения (ACPI).
  

USB (Universal Serial Bus). Стандарт универсальной последовательной шины определяет новый способ взаимодействия компьютера с периферийным оборудованием. Он разрешает подключать до 256 разных устройств с последовательным интерфейсом, причем устройства могут подсоединяться цепочкой. Производительность шины USB относительно небольшая и составляет 1,55 Мбит/с. Среди преимуществ этого стандарта следует отметить возможность подключать и отключать устройства в "горячем режиме" (то есть без перезагрузки компьютера), а также возможность объединения нескольких компьютеров в простую сеть без использования специального аппаратного и программного обеспечения.

3.3. Процессор

Процессор – главное устройство компьютера, основными функциями которого являются действия по обработке данных и управление последовательностью выполнения таких действий. Конструктивно процессор состоит из ячеек, в которых данные могут не только храниться, но и изменяться. Внутренние ячейки процессора называют регистрами. Важно отметить, что данные, попавшие в некоторые регистры, рассматриваются не как данные, а как команды, управляющие обработкой данных в других регистрах. Среди регистров процессора есть и такие, которые в зависимости от своего содержания способны модифицировать исполнение команд. Таким образом, управляя засылкой данных в разные регистры процессора, можно управлять обработкой данных. На этом и основано исполнение программ.

С остальными устройствами компьютера, и в первую очередь с оперативной памятью, процессор связан шинами. Основных шин три: шина данных, адресная тина и командная шина.

---

Адресная шина. Шина адреса представляет собой набор проводников, по которым происходит передача двоичных чисел в электронной форме. Двоичные числа, передаваемые по адресной шине, представляют собой адрес ячейки памяти или порта ввода вывода, к которому в данный момент обращается процессор.

Шина данных. Шина предназначена для передачи данных от процессора к периферийным устройствам, а так же в обратном направлении. Разрядность шины данных определяется типом применяемого процессора. Количество разрядов всегда кратно восьми.

Шина команд. Шина не имеет такой же четкой структуры, как шина данных или шина адреса. В шину команд условно объединяют набор линий, передающих различные управляющие сигналы от процессора на все периферийные устройства и обратно.

Основными параметрами процессоров являются:

• 
  тактовая частота,
  
• 
  разрядность,
  
• 
  рабочее напряжение,
  
• 
  коэффициент внутреннего умножения тактовой частоты,
  
• 
  размер кэш памяти.
  

Тактовая частота определяет количество элементарных операций (тактов), выполняемых процессором за единицу времени. Тактовая частота современных процессоров измеряется в ГГц. Чем выше тактовая частота, тем больше команд может выполнить процессор, и тем выше его производительность. Первые процессоры, которые использовались в ПК работали на частоте 4,77 МГц, сегодня рабочие частоты современных процессоров достигают отметки выше 3 ГГц.

Разрядность процессора показывает, сколько бит данных он может принять и обработать в своих регистрах за один такт. Разрядность процессора определяется разрядностью командной шины, то есть количеством проводников в шине, по которой передаются команды.

Рабочее напряжение процессора обеспечивается материнской платой, поэтому разным маркам процессоров отвечают разные материнские платы. Рабочее напряжение процессоров не превышает 3 В. Снижение рабочего напряжения разрешает уменьшить размеры процессоров, а также уменьшить тепловыделение в процессоре, что разрешает увеличить его производительность без угрозы перегрева.

Коэффициент внутреннего умножения тактовой частоты – это коэффициент, на который следует умножить тактовую частоту материнской платы, для достижения частоты процессора. Тактовые сигналы процессор получает от материнской платы, которая из чисто физических причин не может работать на таких высоких частотах, как процессор.

---