Класична ПЦ архитектура. Главне карактеристике архитектуре модерних рачунара

Упркос чињеници да су савремени модели рачунара на тржишту заступљени са широким спектром брендова, они се прикупљају у малом броју архитектура. Који је разлог? Која је специфична архитектура модерних рачунара? Које софтверске и хардверске компоненте то чине?

Дефиниција архитектуре

Шта је ПЦ архитектура? Овим прилично широким појмом, обично се подразумева скуп логичких принципа за састављање компјутерског система, као и посебности технолошких решења која се у њега уводе. Архитектура рачунара може бити алат за стандардизацију. То јест, компјутери у њему могу се састављати према утврђеним шемама и технолошким приступима. Комбиновање одређених концепата у једну архитектуру олакшава промоцију ПЦ модела на тржишту, омогућава вам да креирате програме развијене од стране различитих брендова, али гарантовано да буду погодни за то. Унифицирана ПЦ архитектура омогућава произвођачима рачунара да активно сарађују како би побољшали одређене компјутерске компоненте.

Под овим појмом може се разумети скуп приступа компјутера или његових појединачних компоненти, усвојених на нивоу одређеног бренда. У том смислу, архитектура, коју је развио произвођач, је њена интелектуална својина и користи је само она, може да делује као конкурентно средство на тржишту. Али чак иу овом случају, одлуке различитих брендова понекад се могу класификовати по општем концепту који комбинује кључне критерије који карактеришу рачунаре различитих модела.

Појам информатике "архитектура рачунара" као гране знања може се разумети на различите начине. Прва верзија тумачења подразумијева тумачење концепта који се разматра као критериј стандардизације. У складу са другим тумачењем, архитектура је више категорија која омогућава једном произвођачком бренду да постане конкурентна другима.

Најзанимљивији аспект је како се историја и архитектура рачунара повезују. Нарочито, ово је појава класичног дизајна логичких кола рачунара. Размотрите његове карактеристике.

Класична архитектура рачунара

Кључни принципи, према којима је дизајн рачунара требало да следи одређену логичку шему, предложио је Јохн вон Неуманн, изванредан математичар. Његове идеје имплементирали су произвођачи рачунара из прве двије генерације. Концепт који је развио Јохн вон Неуманн је класична ПЦ архитектура. Које су његове особине? Претпоставља се да рачунар треба да садржи следеће главне компоненте:

- аритметички и логички блок;

- контролни уређаји;

- блок вањске меморије;

- блок РАМ-а;

- уређаји намењени за унос и излаз информација.

У оквиру ове шеме, интеракција технолошких компоненти треба да буде имплементирана у специфичној секвенци. Тако, прво, подаци из компјутерског програма, који се могу унети помоћу спољног уређаја, улазе у меморију рачунара. Затим контролни уређај чита информације из меморије рачунара, а затим их шаље извршењу. У овом процесу, ако је потребно, користите преостале компоненте рачунара.

Архитектура модерних компјутера

Размотрите које су главне карактеристике архитектуре модерних рачунара. Она се донекле разликује од концепта који смо проучавали горе, али га на много начина наставља. Кључна карактеристика најновије генерације рачунара је аритметичка, логичка јединица и чињеница да су контролни уређаји комбиновани у једну технолошку компоненту - процесор. У многим аспектима, ово је омогућено појавом чипова и њиховим даљњим побољшањем, што је омогућило уклапање широког спектра функција у релативно мали дио рачунара.

Архитектуру модерног рачунара карактерише и присуство контролера. Појавили су се као резултат ревизије концепта у којем је процесор требао обављати функцију размјене података с вањским уређајима. Због могућности интегрисаних кола која су се појавила, произвођачи рачунара су одлучили да одвоје одговарајућу функционалну компоненту од процесора. Тако су постојали различити канали за размену, као и периферни чипови, који су тада почели да се називају контролори. Одговарајуће хардверске компоненте на модерним рачунарима могу, на пример, да контролишу рад дискова.

Уређај и ПЦ архитектура модерног дизајна укључују употребу сабирнице. Његова главна сврха је да обезбеди комуникацију између различитих хардверских елемената рачунара. Његова структура може претпоставити присуство специјализованих модула који су одговорни за одређену функцију.

ИБМ архитектура

ИБМ је развио архитектуру рачунара, која је заправо постала један од светских стандарда. Његова посебност је отвореност. То јест, компјутер унутар њега престаје да буде готов производ из бренда. ИБМ није монополиста тржишта, иако је један од његових пионира у развоју одговарајуће архитектуре.

Корисник или компанија која склапа рачунаре на ИБМ платформи може самостално да одреди које ће компоненте бити укључене у структуру рачунара. Такође је могуће заменити једну или другу електронску компоненту напреднијом. Брз развој рачунарске технологије омогућио је имплементацију принципа отворене архитектуре рачунара.

Софтверске карактеристике за ИБМ архитектуру Рачунари

Важан критеријум за додељивање рачунара ИБМ платформи је њена компатибилност са различитим оперативним системима. А то прати и отвореност овог типа архитектуре. Рачунарима везаним за ИБМ платформу може управљати Виндовс, Линук у великом броју модификација, као и други оперативни системи који су компатибилни са хардверским компонентама ПЦ-а архитектуре која се разматра. Поред софтвера великих робних марки, на ИБМ платформу се могу инсталирати различити софтверски производи за ауторизацију, чије издавање и инсталација обично не захтевају координацију са произвођачима хардвера.

Међу софтверским компонентама које се налазе на скоро сваком рачунару на ИБМ платформи, основни улазни и излазни систем, назван и БИОС. Дизајниран је тако да осигура имплементацију основних хардверских функција ПЦ-а, без обзира на то који тип оперативног система је инсталиран на њему. А ово је још један, заправо, знак отворености архитектуре о којој се ради: произвођачи БИОС-а су толерантни према произвођачима ОС-а и било којег другог софтвера. Заправо, чињеница да БИОС могу да производе различити брендови је такође критеријум за отвореност. Функционално, БИОС системи различитих програмера су блиски.

Ако на рачунару нема инсталираног БИОС-а, онда је његова операција готово немогућа. Није битно да ли је оперативни систем инсталиран на ПЦ-у - потребно је осигурати интеракцију између хардверских компоненти рачунара, а може се имплементирати само помоћу БИОС-а. Поновна инсталација БИОС-а на рачунар захтева специјалне софтверске и хардверске алате, за разлику од инсталирања оперативног система или неког другог софтвера који ради у њему. Ова особина БИОС-а је одређена чињеницом да мора бити заштићена од рачуналних вируса.

Користећи БИОС, корисник може да контролише хардверске компоненте рачунара, излажући одређена подешавања. И то је такође један од аспеката отворености платформе. У неким случајевима, рад са одговарајућим подешавањима омогућава вам да обезбедите приметно убрзање рачунара, стабилнији рад његових појединачних хардверских компоненти.

БИОС на многим рачунарима је допуњен УЕФИ љуском, као што многи ИТ стручњаци вјерују, ово је прилично корисно и функционално софтверско рјешење. Али основна сврха УЕФИ-ја није фундаментално другачија од онога што је типично за БИОС. Заправо, ово је исти систем, али је интерфејс нешто ближи ономе што је типично за ПЦ оперативни систем.

Најважнији тип софтвера за рачунаре је управљачки програм. Неопходно је да хардверска компонента инсталирана на рачунару исправно функционише. Возаче обично производе произвођачи рачунара. Међутим, одговарајући тип софтвера који је компатибилан са једним оперативним системом, као што је Виндовс, обично није погодан за друге оперативне системе. Због тога корисник често мора да изабере управљачке програме који су компатибилни са одређеним типовима рачунарског софтвера. У том смислу, ИБМ платформа није довољно стандардизирана. Може се десити да уређај који савршено ради под оперативним системом Виндовс неће моћи да ради под Линуком због чињенице да корисник не може да пронађе потребни управљачки програм, или због чињенице да произвођач хардверске компоненте једноставно није имао времена да објави прави софтвер.

Важно је да решење које ће бити укључено у компјутерску структуру буде компатибилно не само са специфичном архитектуром, већ и са другим технолошким елементима рачунара. Које се компоненте могу мијењати у модерним рачуналима? Међу кључним: матична плоча, процесор, РАМ, видео картица, хард дискови. Размотримо детаљније специфичности сваке од компоненти, одредимо од чега зависи њихова компатибилност са другим хардверским елементима, и откријемо како се принцип отворене ПЦ архитектуре може најтачније имплементирати у пракси.

Матична плоча

Једна од кључних компоненти модерног рачунара је матична плоча или матична плоча. У њему се налазе контролери, аутобуси, мостови и други елементи који омогућавају комбиновање различитих хардверских компоненти. Захваљујући томе, модерна ПЦ архитектура је заправо имплементирана. Матична плоча вам омогућава да ефикасно дистрибуирате функције рачунара на различитим уређајима. Ова компонента ставља на себе већину осталих, односно процесора, графичке картице, РАМ-а, тврдих дискова, итд. БИОС, најважнија софтверска компонента рачунара, у већини случајева је написан у једном од чипова на матичној плочи. Важно је да одговарајући елементи нису оштећени.

Замјеном матичне плоче или одабиром правог модела у процесу монтаже рачунала, морате се увјерити да ће нови модел бити компатибилан с другим хардверским компонентама. Дакле, постоје матичне плоче које подржавају Интел процесоре, али постоје и оне на којима можете инсталирати само АМД чипове. Веома је важно да нова плоча подржава постојеће меморијске модуле. Што се тиче графичких картица и хард дискова, обично нема проблема због довољно високог нивоа стандардизације на појединим тржиштима. Али, непожељно је да се нова матична плоча и ове компоненте превише разликују у погледу производности. У супротном, мање продуктиван елемент ће успорити цео систем.

Процессор

Главни чип модерног рачунара је процесор. Отворена архитектура рачунара омогућава, на дискреционо право корисника, да на рачунар инсталира моћнији, продуктивнији, технолошки процесор. Међутим, ова могућност може да подразумева низ ограничења. Дакле, генерално је немогуће замијенити Интелов процесор АМД-ом без замјене друге компоненте - матичне плоче. Такође је проблематично инсталирати један чип уместо другог истог бренда, али који припада другој врсти технолошке линије.

Инсталирањем снажнијег процесора на ПЦ-у, морате бити сигурни да РАМ, хард дискови и видео картица нису далеко иза њега технолошки. У супротном, као што смо већ рекли, замена чипа можда неће донети очекивани резултат - рачунар неће радити брже. Главни индикатори перформанси процесора су тактна фреквенција, број језгара, величина кеш меморије. Што су већи, бржи је чип.

РАМ

Ова компонента директно утиче и на перформансе рачунара. Главне функције РАМ-а су генерално исте као и за типичне рачунара генерацијама. У том смислу, РАМ је класична хардверска компонента. Међутим, ово наглашава његову важност: до сада произвођачи рачунара нису дошли до достојне алтернативе.

Главни критеријум за перформансе меморије је његов обим. Што је више, то брже рачунар ради. Такође, ПЦ модули имају тактну фреквенцију, баш као и процесор. Што је виши, компјутер је продуктивнији. Потребно је извршити замену РАМ-а, пазећи да су нови модули компатибилни са матичном плочом.

Видео картица

Принципи ПЦ архитектуре прве серије нису подразумевали одвајање видео картице у засебну компоненту. То јест, ово хардверско решење је такође један од критеријума за класификацију рачунара модерним генерацијама. Видео картица је одговорна за обраду компјутерске графике - једну од најсложенијих типови података захтевају високе ИЦ перформансе.

Ова хардверска компонента треба да се замени корелацијом њених главних карактеристика са снагом и технолошким нивоом процесора, меморије и матичне плоче. Овај образац је исти као што смо горе навели: непожељно је да се одговарајући елементи рачунара увелико разликују у смислу перформанси. За видео картицу, кључни критеријум је количина интерне меморије, као и тактна фреквенција његовог главног чипа.

Дешава се да је модул одговоран за обраду рачунарске графике уграђен у процесор. И то се не може сматрати знаком да је рачунар застарио, напротив, слична шема је уочена на многим модерним рачунарима. Овај концепт је најпопуларнији међу произвођачима нотебоок рачунара. То је сасвим логично: брендови морају осигурати компактност овог типа рачунала. Видео картица је прилично обимна хардверска компонента, чија је величина најчешће знатно већа од процесора или меморијског модула.

Хард дривес

Хард диск је такође класична компонента рачунара. Припада категорији трајног складиштења. Типична за модерну ПЦ архитектуру. Чврсти дискови често складиште већину датотека. Може се примијетити да је ова компонента једна од најмање захтјевних специфичности матичне плоче, процесора, РАМ-а и графичке картице. Али опет, ако је хард диск карактерисан ниским перформансама, постоји могућност да ће рачунар радити споро, чак и ако се на њему инсталирају друге хардверске компоненте везане за технолошки најнапредније.

Главни критеријум за перформансе диска је брзина. Волумен је такође важан, али значај овог параметра зависи од потреба корисника. Ако се на рачунар инсталира мали чврсти диск са веома високим бројем обртаја, рачунар ће радити брже него са великим капацитетом и малом брзином ротације одговарајућих елемената уређаја.

Матична плоча, процесор, РАМ и графичка картица су унутрашње компоненте рачунара. Хард диск може бити и унутрашњи и спољашњи, ау овом случају најчешће се може уклонити. Главни аналози тврдог диска су фласх дискови, меморијске картице. У неким случајевима, они могу потпуно да га замене, али кад год је могуће препоручује се да рачунар опремите најмање једним чврстим диском.

Концепт архитектуре рачунара отвореног типа, наравно, није ограничен на могућност замене и одабира пет наведених компоненти. Постоји толико много уређаја за друге сврхе, који су део рачунара. То су ДВД и Блуе-раи уређаји, звучне картице, штампачи, скенери, модеми, мрежне картице фанс. Скуп релевантних компоненти може предодредити одређену брендирану ПЦ архитектуру. Матична плоча, процесор, РАМ, графичка картица и хард диск су елементи без којих модеран ПЦ не може радити или ће његов рад бити изузетно тежак. Они углавном одређују брзину рада. Због тога, након инсталације на компјутеру технолошких и модерних компоненти одговарајућег типа, корисник ће бити у могућности да састави високоучинковит и моћан рачунар.

Аппле цомпутерс

Које друге врсте ПЦ архитектура постоје? Међу онима који су у директној конкуренцији са архитектуром ИБМ-а, прилично је мало. На пример, ово су Апплеови Мацинтосх рачунари. Наравно, по многим критеријумима они су слични ИБМ архитектури - они такође имају процесор, меморију, видео картицу, матичну плочу и чврсте дискове.

Међутим, Аппле рачунаре карактерише чињеница да је њихова платформа затворена. Корисник је веома ограничен у инсталирању компонената на рачунар по свом нахођењу. Аппле је једини бренд који може легално производити рачунаре у одговарајућој архитектури. Слично томе, Аппле је једини добављач функционалних оперативних система произведених под сопственом платформом. Према томе, један или други тип архитектуре рачунара може се разликовати не толико по хардверским компонентама рачунара, колико према приступима произвођача до ослобађања одговарајућих решења. У зависности од сопствене стратегије развоја, компанија се може фокусирати на отвореност или блискост платформе.

Дакле, главне карактеристике архитектуре модерних рачунара на примеру ИБМ платформе: одсуство монополског бренда-произвођача рачунара, отворености. И у софтверу иу хардверу. Што се тиче главног конкурента ИБМ платформе, Аппле, главне карактеристике ПЦ-а припадајуће архитектуре су блискост, и пуштање рачунара у једну марку.