Arhitectura unui PC

CAPITOLUL I

ARHITECTUARA PC

Ce este un PC ?

Calculatorul este un echipament electronic ce permite prelucrarea automata a datelor sau realizarea unor sarcini, cum ar fi calculele matematice sau comunicatiile electronice, pe baza unor seturi de instructiuni, numite programe. Programele sunt seturi de comenzi sau instructiuni, ce se executa intr-o anumita ordine, care sunt culese si procesate de componentele electronice ale calculatorului, rezultatele fiind stocate sau transmise componentelor periferice, cum ar fi monitorul sau imprimanta.

Este de remarcat faptul ca din ce in ce tot mai multe elemente importante din arhitectura unui calculator au capatat individualitate, pastrându-si bineînteles integrarea in sistem, prin acest lucru urmarindu-se posibilitatea upgrade-urilor fara a se înlocui întregul calculator. Astfel acestuia i se poate conferi titulatura de sistem de calcul, adica un ansamblu de doua componente: hardware (care cuprinde totalitatea componentelor electronice si mecanice) si software (care cuprinde totalitatea programelor utilizate). Partea hardware cuprinde memoria care stocheaza datele si instructiunile ce permit calculatorului sa functioneze, unitatea centrala de procesare (CPU) care duce la îndeplinire acele instructiuni, unitatea BUS care conecteaza pârtile componente ale computerului, unitatile de intrare, ca de exemplu tastatura si mouse-ul, care permit userului sa comunice cu computerul, unitatile de iesire, ca de exemplu imprimanta si monitorul, care permit computerului sa afiseze informatiile cerute de user, si altele. Partea de software este in general compusa din sistemul de operare si din programe utilitare care permit computerului managmentul fisierelor sau al unor periferice.

Componente

Placa de baza

Este componenta hardware care asigura interconectarea functionala (împreuna cu sistemul de operare) si fizica dintre toate componentele a unui sistem. de calcul.

Structura

a. Conectori (asigura interfata între 2 medii) – sloturi, socketuri, mufe, porturi

- slot – sloturi expansionale (PCI, PCI Express, ISA, VL (VESA Local-Bus), AGP, CNR, AMR); slot pentru procesoare (Slot A (AMD), Slot 1 (intel))

- socket

b. Magistrale – colectie de fire prin care sunt trimise date de la o componenta la alta; magistrala este de doua tipuri : magistrala de adresa si magistrala de date (magistrala de date transfera datele concrete, pe când magistrala de adrese specifica locul unde se duc datele)

- conectarea procesorului cu placa de baza;

- magistrala de adrese din memoria interna si externa;

- magistrala de date;

- magistrala de conectare altor componente;

- latimea bus-ului poate fi de 8 biti, 16 biti, 32 biti si 64 biti; latimea bus-ului determina cantitatea de date transmisa.

c. Ceas - componenta hard care genereaza un numar de impulsuri într-o perioada de timp. Un impuls generat de ceas se numeste tact. La un tact se efectueaza o operatie elementara.

d. zona tampon de memorie (cache) (L1, L2, L3) – este un mecanism special de stocare cu viteza mare.

e. Chipset - este componenta de comanda si de control a placii de baza. Prin el se

instituie un sistem de întreruperi. IRQ 0 este rezervat pentru. crash.

- Southbridge – chip-ul ce controleaza toate functiile de intrare/iesire ale

computerului (USB, audio, port serial, BIOS-ul, ISA, canalele IDE) mai putin

memoria, sloturile PCI si AGP-ul.

- Northbridge – chip sau chip-uri ce controleaza functiile placii de baza; ea

conecteaza procesorul cu memoria; northbridge-ul comunica prin FSB cu

procesorul.

f. BIOS (Basic Input Output System) - este o componenta hard de memorie, în care se gaseste un modul program ce asigura o conexiune minimala cu suporti de memorie externa. Acest program cauta pe suporti de memorie externa sistemului. de operare si daca-l gaseste îl lanseaza în executie. La pornirea calc. se preia continutul din BIOS si din CMOS în memoria externa ca un program care se pregateste a fi executat si se lanseaza în executie. Acum este de tip Flash, adica poate fi rescris de catre utilizator (upgrade in cazul unor noi versiuni de BIOS, corectarea greselilor precedente, suport pentru componente noi).

g. CMOS (Complementary Metal Oxide Semiconductor) - este o componenta hard

de memorie întretinuta de o baterie. În aceasta memorie se pastreaza date personale despre caracterul de folosire a calculatorului: parola de intrare, configuratia de baza; semiconductoarele CMOS folosesc circuitele : NMOS (polaritate negativa) si PMOS (polaritate pozitiva)

Microprocesorul

(CPU – central processing unit sau Unitatea centrala de procesare)Este componenta hardware ce poate decodifica, interpreta si în cazul în care le recunoaste, executa instructiuni cuprinse în fluxul de date ce îi este destinat. Este singura componenta care poate recunoaste si executa instructiunile din programe.

Structura

a. ALU (Arithmetic Logic Unit) – este componenta hardware a computerului (mai nou inclusa in procesor) ce realizeaza toate operatiile aritmetice si logice.

b. Register (registre) – este zona speciala de stocare la viteze mari din procesor; toate datele trebuiesc reprezentate in registre înainte de a fi procesate.

c. FSB (front side bus) – magistrala ce conecteaza procesorul de memoria fizica.

d. Ceas – viteza cu care procesorul executa instructiuni; vitezele sunt exprimate in megahertzi (MHz) sau mai nou gigahertzi (GHz)

Caracteristici

1. Microprocesoarele au anumite caracteristici care le confera performanta:

- viteza de lucru, data de viteza ceasului;

- capacitatea de memorie pe care o poate aloca la un moment dat;

- setul de instructiuni pe care le poate executa;

- capacitatea registrilor de lucru;

- tipul constructiei.

2. Marimea cuvântului (capacitatea de memorie direct adresabila:16 biti, 32 biti, 64 biti).

3. Setul de instructiuni predefinite.

Microprocesoarele au doua tipuri logice functionale

1. CISC (implementeaza peste 400 de instructiuni care se descompun în

microinstructiuni).