Магістрально-модульний принцип побудови комп'ютера: основні елементи та їх призначення

Що таке магістрально-модульний принцип побудови комп'ютера? На чому він базується? Яке технічне призначення такого принципу і навіщо він взагалі потрібен в пристроях? На ці та інші питання ми постараємося відповісти в цій статті.

Що таке магістраль в комп'ютері?

Магістраль інакше іменується фахівцями як системна шина. Відповідно, магістрально-модульний принцип побудови комп'ютера тоді буде базуватися на існування деякої шини даних, за якою вони, власне, і будуть передаватися. Насправді ми недалекі від правди. Магістраль комп'ютера – складний технічний пристрій, який включає в себе три шини многоразрядного типу. Конкретніше про них буде сказано далі в статті, зараз розповімо в загальних рисах, щоб сформувати в розумінні деяку структуру та асоціації, які, може бути, кому-то в майбутньому стануть допомогою.




Отже, магістраль комп'ютера включає в себе шину даних, шину адреси і управління. Що представляють собою ці шини? З точки зору техніки вищеназвані шини являють собою систему ліній многопроводного характеру. Якщо говорити по суті, то саме до магістралі кріпляться такі пристрої, як планки процесора і оперативної пам'яті. Є таке поняття, як пристрої введення і виведення. Це периферія, до якої ми так звикли користуватися: клавіатури, монітори, мишки. Все це також підключається до магістралі. Магістрально-модульний принцип побудови комп'ютера передбачає також підключення до системної шини пристроїв, що зберігають інформацію. Всі ці пристрої між собою обмінюються деяким потоком інформації, що передається на улюбленому нами двійковому коді – так званому "машинному мовою".

Що таке шина даних?

Шина даних має в комп'ютері достатньо важливе значення, яке криється, насамперед, у передачі інформаційного потоку. Він слід від деякого одного пристрою до іншого. Ось найпростіший приклад: інформацією про завдання обмінюються процесор і оперативна пам'ять. Варто паралельно відзначити той факт, що саме розрядність процесора буде чинити визначальний вплив на розрядність шини даних. А що ж тоді являє собою розрядність процесора? Насправді нічого складного тут немає. Розрядність процесора є не що інше, як кількість тих двійкових розрядів, які одночасно процесором і обробляються і передаються.

Навіщо потрібна шина адреси?

Магістрально-модульний принцип, як ми з'ясували раніше, припускає наявність трьох шин. Призначення першої з них ми вже розібрали. А з питанням про те, навіщо потрібна шина адреси, зараз розберемося. Отже, уявіть собі таку річ: нехай кожне пристрій комп'ютера (ну або ж можна взяти клітинку планки оперативної пам'яті) має певну адресу. До цих пристроїв, до речі, процесор і передає дані. Щоб адреса передати, як раз і використовують адресну шину. На цьому етапі слід зробити одне досить важливе зауваження: адреса передається виключно в односторонньому порядку. Ініціатором-джерелом сигналу служить центральний процесор, а ось роль приймачів у цій своєрідній системі відіграють пристрої комп'ютера. Це, як йшлося раніше, оперативна пам'ять, і периферійний пристрій, і так далі.




І ось коли розмова заходить про те, з чим пов'язана розрядність шини адреси, можна з'ясувати одну дуже цікаву річ. Насправді розрядність даної шини буде впливати на обсяг так званої адресної пам'яті. Його спеціалісти також називають адресним простором. Причому виявлятиметься навіть не вплив, а повне визначення. Інакше кажучи, кількість клітинок, що припадають на оперативну пам'ять, і є адресної пам'яттю. Вона розраховується згідно з наступною формулою: X = 2^y. Тут Y – розрядність шини.

Який сенс має наявність шини управління?

Шина управління також займається передачею. Тільки не інформаційних потоків, а сигналів. Варто сказати, що ці сигнали, по суті, і визначають, який характер має обмін інформацією, яка "гуляє" по всій магістралі. Простіше кажучи, сигнали говорять центральному процесору про те, яку операцію необхідно робити в даний момент часу. Це може бути як зчитування даних з пам'яті, так і навпаки – запис нових даних. Крім того, шина управління допомагає синхронізувати дерево процесів, що сприяють обміну інформацією між тими або іншими окремими пристроями.

Як влаштований центральний процесор?

Магістрально-модульний принцип побудови ПК передбачає, що існує не тільки архітектура, що складається з трьох шин. Материнська плата, безумовно, об'єднує розрізнені комп'ютерні деталі в єдине ціле, завдяки чому ми на виході отримуємо стабільну роботу комп'ютера або ноутбука, іншого пристрою подібного роду. Але саме центральний процесор задає єдину частоту, на якій буде працювати вся система. Не будь його – і кожен окремий елемент, кожна окрема деталь працювала б на своїй частоті і зі своїм інтервалом часу. І що тоді? Тоді швидкодію комп'ютера було б знижено у величезна кількість разів, а його робота виявилася б просто безглуздою. Центральний процесор являє собою мікросхему (або ж електронний блок). Він займається виконанням машинного коду, на якому пишуться ті чи інші програми. Якщо завгодно, то центральний процесор виконує інструкції, які визначають роботу комп'ютера як одного цілого механізму. ЦПУ можна по праву назвати самим головним елементом апаратного комп'ютерного забезпечення. Він також має місце і у випадку програмуючих логічних контролерів. Іноді ЦП називають також мікропроцесором. Проводячи аналогію з людським організмом, можна сказати, що центральний процесор є не що інше, як "мозок". Тільки він може видати дозвіл на виконання тієї чи іншої програми. Він, поряд з материнською платою, командує тим, що відбувається в комп'ютері, які елементи підключаються до виконання певного завдання, а які – відключаються або перенаправляються на вирішення інших завдань.

Висновок

Отже, що ми дізналися в ході даної статті? Магістрально-модульний принцип побудови комп'ютера передбачає наявність системи з трьох шин, кожна з яких має свої цілі, а також центрального керуючого пристрою (іменованого процесором) і інших елементів. Шини передають сигнали, що транслюються від "центру" до периферійним пристроям, а також сигналами показують, який характер має ця інформація.