COMP (Моя профессиональная деятельность на инженерном уровне (специальность 220200)), страница 2

- строить системы обработки информации и управления реального времени;

- количественно оценивать надежность АСОИУ;

- проводить выбор интерфейсных средств при построении АСОИУ;

- применять полученные специальные знания для решения частных задач разработки АСОИУ конкретного (специального) назначения;

иметь опыт:

- конструирования проектных решений на основе спецификаций и их реализации в заданной программной среде;

- выбора архитектуры узлов коммутации цифровых сетей интегрального обслуживания для не­однородных потоков информации (оперативные данные и файлы ЭВМ, речь в цифровой форме, видеопотоки, телеметрия и т.д.);

- разработки программ систем реального времени;

- решения задач по расчету показателей надежности АСОИУ;

- агрегатной компоновки АСОИУ на базе стандартных интерфейсов;

- применения системного подхода к проектированию подсистем и задач автоматизированных систем для конкретного пользователя (заказчика системы);

владеть:

- методиками анализа предметной области и конструирования, прикладных АСОИУ;

- умением и навыками выбора и верификации протоколов различных уровней архитектуры цифровой сети интегрального обслуживания, методами оценки эффективности конкретных вари­антов интегральных сетей;

- методами и средствами программирования асинхронной обработки данных;

- методиками введения избыточности в проектируемые АСОИУ с целью обеспечения заданных показате­лей надежности;

- методами системного анализа интерфейсов АСОИУ;

- пониманием основных научно-технических проблем и перспектив развития областей техники, соответст­вующих специальной подготовке, их взаимосвязи со смежными областями.

Дополнительные требования к специальной подготовке инженера устанавливаются высшим учеб­ным заве­дением с учетом особенностей специализации.

ГСЭ. Общие гуманитарные и социально-экономические дисциплины. Перечень дисциплин и их основное содержание соответствует требованиям к минимуму содержания и уровню подготовки выпускника высшей школы по циклу "Общие гуманитарные и социально-экономические дисцип­лины", утвержденным Государ­ственным комитетом Российской Федерации по высшему образова­нию 18 августа 1993 г.

2. Из каких же основных элементов состоит современный ПК?

Хочу отметить, что разнообразие аппаратного обеспечения компьютера настолько велико, что даже краткое описание каждого из устройств в данном реферате не представляется возможным.

СИСТЕМНЫЙ БЛОК.

Системный блок представляет собой основной узел, внутри которого установлены наиболее важные компоненты. Устройства, находящиеся внутри системного блока, называют внутренними, а устройства, подключаемые снаружи называют внешними. Внешние дополнительные устройства, предназначенные для ввода, вывода и длительного хранения данных, называют также периферийными.

СИСТЕМНАЯ ПЛАТА.

К одному из самых главных устройств системного блока следует отнести системную плату, или, как её ещё называют,- материнская плата.

На ней размещаются:

• Процессор - основная микросхема, выполняющая большинство математических и логичес- ких операций;

• Микропроцессорный комплект (чипсет) - набор микросхем, управляющих работой внутренних устройств компьютера и определяющих основные функциональные возможности материнской платы;

• Шины-наборы проводников, по которым происходит обмен сигналами между внутренними устройствами компьютера;

• Оперативная память (ОЗУ) - набор микросхем, предназначенных для временного хранения данных, когда компьютер включен;

• ПЗУ (постоянное запоминающее устройство) набор микросхем, предназначенных для

длительного, хранения данных, в том числе и когда компьютер выключен;

• Разъемы для подключения дополнительных устройств (слоты).

ПРОЦЕССОР

Процессор - основная микросхема компьютера, в которой и производятся все вычисления. Конструктивно процессор состоит из ячеек, похожих на ячейки оперативной памяти, но в этих ячей-ках данные могут не только хранится, но и изменяться. Внутренние ячейки процессора называют регистрами. Важно также 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 несколькими группами проводников, называемых шинами . Основных шин три: шина данных, адресная шина и командная шина.

У процессоров Intel Pentium адресная шина 32-разрядная, то есть состоит из 32 параллельных линий. В зависимости от того, есть напряжение на какой – то из линий или нет, говорят, что на этой линии выставлена единица или ноль. Комбинация из 32 нулей и единиц образует 32 – разрядный адрес указывающий на одну из ячеек оперативной памяти. К ней и подключается процессор для копирования данных из ячейки в один из своих регистров.

Шина данных. По этой шине происходит копирование данных из оперативной памяти в регистры процессора и обратно. В компьютерах, собранных на базе процессоров Intel Pentium, шина данных 64 – разрядная, то есть состоит из 64 линий, по которым за один раз на обработку поступают сразу 8 байтов.

Шина команд. Для того, чтобы процессор мог обрабатывать данные, ему нужны команды. Он должен знать, что следует сделать с теми байтами, которые хранятся в его регистрах. Эти команды поступают в процессор тоже из оперативной памяти, но не из тех областей, где хранятся массивы данных, а оттуда где хранятся программы. Команды тоже представлены в виде байтов. Самые простые команды укладываются в один байт, однако есть и такие, для которых нужно 2, 3, и более байтов. В большинстве современных процессоров шина команд 32- разрядная, хотя существуют 64-разрядные и даже 128-разрядные.

Система команд процессора. В процессе работы процессор обслуживает данные, находящиеся в его регистрах, в поле оперативной памяти, а также данные, находящиеся во внешних портах процессора. Часть данных он интерпретирует непосредственно как данные, часть данных – как адресные данные, а часть – как команды. Совокупность всех возможных команд, которые может выполнить процессор над данными, образует так называемую систему команд процессора. Процессоры, относящиеся к одному семейству, имеют одинаковые или близкие системы команд. Процессоры относящиеся к разным семействам, различаются по системе команд и невзаимозаменяе- мы.

МИКРОПРОЦЕССОРНЫЙ ЧИПСЕТ

Вряд ли для кого-нибудь станет откровением тот факт, что основой любого компьютера, его фундаментом служит системная плата. И от того насколько прочен этот фундамент и насколько продумана его конструкция, во многом будет зависеть функциональные возможности создаваемой вычислительной системы. Также ни для кого не секрет, что основой любой материнской платы является чипсет (Chipset), или набор микросхем системной логики. Именно посредством чипсета происходит взаимодействие всех подсистем персонального компьютера; его возможности во многом определяют интерфейсы, предоставляемые пользователю для подключения различных устройств.

На заре компьютерной эры чипсет представлял собой набор значительного количества микросхем – контроллеров отдельных устройств. Нынешние чипсеты, обладая высокой степенью интеграции, чаще всего представляют собой две микросхемы (реже встречается однокристальное решение), в которых реализованы интегрированные контроллеры, обеспечивающие работу и взаимодействие основных подсистем компьютера.

Что же такое современный набор микросхем системной логики? Согласно классической двухмостовой архтектуре, положенной в основу практически всех современных чипсетов, набор системной логики состоит из двух микросхем: северного и южного мостов. Такое название микросхем обусловлено их положением относительно шины PCI: северный мост – выше, южный – ниже . Слово «мост» очень точно передает назначение микросхем, которые, как уже отмечалось выше, служат связующим звеном между различными шинами и интерфейсами, наводят, так сказать, «мосты взаимопонимания» между устройствами компьютера.Микросхема северного моста обеспечивает работу с наиболее скоростными подсистемами. Северный мост содержит контроллер системной шины, посредством которой происходит взаимодействие с процессором, контроллер памяти, осуществляющий работу с системной памятью, контроллер графической шины AGP, обеспечивающий взаимодействие с графической подсистемой (сегодня большинством чипсетов поддерживаются интерфейсы AGP 1x/2x/4x, но в ближайшее время будет реализована поддержка уже анонсированная поддержка уже анонсированного AGP 8x), и наконец, контроллер шины связи с южным мостом ( PCI – шины в классическом понимании.)

К современному северному мосту предъявляются очень жесткие требования: он должен представлять собой хорошо сбалансированную систему, основная задача которой – с минимальными задержками организовать обслуживание запросов к системной памяти. Для решения этой задачи производители системной логики используют различные подходы, но все они основаны на реализации контроллера памяти, позволяющего одновременно обрабатывать большое количество запросов и

данных, расставляя приоритеты и создавая очередность доступа к основной памяти. Для более эффективного использования шины памяти применяется буферизация данных, обеспечивающая одновременную работу с памятью нескольких устройств в режиме разделения времени доступа.

Теперь поговорим о том, как осуществляется взаимодействие северного и южного мостов. Как уже упоминалось ранее, классический вариант двухмостовой архитектуры подразумевает использование PCI – шины в качестве канала связи между мостами. Но 32 – битная PCI – шина, работающая на частоте 33 Мгц, имеет пиковую пропускную способность лишь 133 Мбайт/с, что уже недостаточно для обеспечения потребностей современных периферийных устройств. Именно поэтому большинство производителей системной логики сегодня, для связи микросхем чипсета используют другие интерфейсы, что, в свою очередь, позволило вывести контроллер PCI – шины из северного моста в южный. Пионером в этой области стала хаб –архитектура, примененная инженерами компании Intel в 800 – серии чипсетов. Суть её сводится к переходу на соединение мостов по схеме «точка – точка» . При этом была использована специальная 8 – битная шина, обеспечивающая полосу пропускания 266 Мбайт/с. Контроллер этой шины, используя фирменные технологии, оптимизирует работу с запросами от периферийных устройств к основной памяти. Все это делает работу хабов (северного и южного мостов) более неависимой и снимает ограничения, которые налагают использование PCI – шины в качестве связуещего звена. Подобные технологии реализованы сегодня и в чипсетах компании VIA (V – Link Hub – архитектура), и в двухпроцессорных решениях компании SIS (MuTIOL – шина)

Южный мост обеспечивает работу с более медленными компонентами системы и периферийными устройствами. Для южного моста современного чипсета стандартом де – факто стало наличие следующих контроллеров и устройств:

• двухканальный ( Primary и Secondary) IDE – контроллер, обеспечивающий работу с внутренними (то есть оасположенными внутри системного блока) накопителями, в частности жесткими дисками(HDD) и оптическими дисководами (CD-ROM, DVD-ROM, CD-R/RW и.т.п. с интерфейсом IDE)

• USB – контроллер (один или более), обеспечивающий работу с устройствами, подключаемыми к универсальной последовательной шине.

• контроллер шины LPC (Low Pin Cout Interface)

Большинство современных чипсетов реализуют в своем южном мосту аудиоконтроллер AC’97(A udio Codec). Спецификация AC’97 подразумевает разделение процессов обработки цифрового и аналогового, каждый из которых выполняется отдельной микросхемой; при этом определяется интерфейс для их взаимодействия – AC–

Link. Таким образом, в южном мосту осуществляется обработка звукового сигнала в цифровом виде – иными словами. в нем реализована цифровая часть (Digital AC'97 Controller).Для реализации всех возможностей, предоставляемых спецификацией AC’97, в микросхему южного моста интегрирован контроллер AMR. На поддерживаемых им AMR – картах (Audio/ Modem Riser Card) располагаются аналоговые цепи аудиокодека AC’97 и/или модемного кодека ( MC’97 (Modem Codec).