Janusz Kacerka
Podstawy Informatyki
                                       
Semestr 1 AiR
Architektura komputera
Spis treści
1.ARCHITEKTURA KOMPUTERA ............................................................................................................................................................................................3
1.1 KLASYFIKACJA .........................................................................................................................................................................................................................3
1.2 PODSTAWOWE ELEMENTY KOMPUTERA.....................................................................................................................................................................................4
1.3 TYPY KOMPUTERÓW .................................................................................................................................................................................................................5
1.4 PA
YTA GA
ÓWNA ........................................................................................................................................................................................................................6
1.5 CHIPSET ..................................................................................................................................................................................................................................15
LITERATURA ...............................................................................................................................................................................................................................23
2
Podstawy Informatyki
Przetwarzanie informacji
1.Architektura komputera
Architektura komputera - organizacja połączeń między podstawowymi elementami tj.
pamięcią, procesorem i urządzeniami wejścia-wyjścia. Potocznie jest to sposób
organizacji elementów składowych.
Spotyka się także określenie, że jest to typ procesora i zestaw jego instrukcji.
Powinno się mówić raczej, że jest to model programowy procesora.
1.1 Klasyfikacja
Klasyfikacja może przebiegać według różnych kryteriów:
a) organizacja pamięci i wykonywania programu:
architektura von Neumanna
architektura harwardzka
3
Podstawy Informatyki
Przetwarzanie informacji
architektura mieszana
b) połączenia procesora z pamięcią i sposób ich wykorzystania,
c) podział pracy i dostęp procesora do pamięci.
1.2 Podstawowe elementy komputera
Większość współczesnych komputerów opartych jest na architekturze von
Neumanna. Zawierają
Procesor  złożonego z części arytmetyczno-logicznej i części sterującej.
Pamięć RAM (Random Access Memory)  zbudowanej z układów scalonych
przechowujących dane i program, aktualne wyniki obliczeń. RAM wymienia dane z
procesorem na bieżąco.
Urządzeń wejścia/wyjścia  zapewniające komunikacji komputera z otoczeniem.
4
Podstawy Informatyki
Przetwarzanie informacji
1.3 Typy komputerów
Współcześnie komputery dzieli się na:
komputery osobiste (PC),
komputery mainframe  przeznaczone do przetwarzania dużych ilości danych dla
różnego rodzaju instytucji, względnie stosowane jako serwery,
superkomputery  komputery o bardzo dużej mocy obliczeniowej, używane do
czasochłonnych obliczeń np. naukowych i symulacji skomplikowanych procesów,
komputery wbudowane  (osadzone, embedded) -specjalizowane komputery do
sterowania urządzeniami automatyki przemysłowej, elektroniki użytkowej (np. telefony
komórkowe itp.) a także wybranymi składnikami komputerów
5
Podstawy Informatyki
Przetwarzanie informacji
1.4 Płyta główna
Płyta główna (motherboard, mainboard)  najważniejsza płyta drukowana
komputera. Na płycie montuje się najważniejsze elementy. Szereg złącz umożliwia
komunikację z pozostałym składnikami komputera.
Najważniejsze elementy płyty głównej.
- procesor lub procesory,
- kontrolery urządzeń,
- zegar czasu rzeczywistego,
- gniazda do zainstalowania pamięci,
- gniazda dodatkowych kart rozszerzających,
- złącza dysku twardego,
6
Podstawy Informatyki
Przetwarzanie informacji
- złącza napędów optycznych,
- złącza zasilacza,
- port szeregowy,
-
- port równoległy,
7
Podstawy Informatyki
Przetwarzanie informacji
-
- USB,
- złącze klawiatury (fiolet), złącze myszy (zieleń).
8
Podstawy Informatyki
Przetwarzanie informacji
-
Budowa płyty głównej komputera typu PC
Kontrolery poszczególnych urządzeń zgrupowane są głównie w dwóch mostkach 
północnym i południowym.
Mostek północny, podłączony bezpośrednio do procesora przy pomocy FSB (Front
Side Bus jest występującą w wielu architekturach komputerów PC magistralą łączącą
procesor z kontrolerem pamięci), zawiera kontroler pamięci oraz kontroler szyny
graficznej. W przypadku zintegrowania kontrolera pamięci z procesorem mostek ten
9
Podstawy Informatyki
Przetwarzanie informacji
może nie występować, wówczas bezpośrednio do procesora podłączany jest przez
HyperTransport (magistrala opracowana przez AMD) mostek południowy.
Magistrala to zespół przewodów (bus)  zespół linii oraz układów przełączających
służących do przesyłania sygnałów między połączonymi urządzeniami w systemach
mikroprocesorowych, złożony z trzech współdziałających szyn:
sterująca (kontrolna) - mówi, czy sygnał ma zostać zapisany, czy odczytany
adresowa (rdzeniowa) - mówi, z jakiej komórki pamięci sygnał ma zostać odczytany
lub do jakiej komórki pamięci sygnał ma zostać zapisany;
danych - tą magistralą przepływają dane.
Mostek południowy, podłączony do mostka północnego, może zawierać kontrolery
10
Podstawy Informatyki
Przetwarzanie informacji
PCI, USB, dz
więku, Ethernetu, dysków (ATA, SATA). Znaczenie skrótów
- PCI (Peripheral Component Interconnect) - magistrala komunikacyjna służąca do
przyłączania urządzeń do płyty głównej w komputerach klasy PC. Może być 32 lub
64 bitowa.
- USB (Universal Serial Bus  uniwersalna magistrala szeregowa)  rodzaj
sprzętowego portu komunikacyjnego komputerów, zastępującego stare porty
szeregowe i porty równoległe. Został opracowany przez firmy Microsoft, Intel,
Compaq, IBM i DEC
11
Podstawy Informatyki
Przetwarzanie informacji
-
Wtyczka USB
- Ethernet - technologia, w której zawarte są standardy wykorzystywane w budowie
głównie lokalnych sieci komputerowych. Obejmuje ona specyfikację kabli oraz
przesyłanych nimi sygnałów.
12
Podstawy Informatyki
Przetwarzanie informacji
-
13
Podstawy Informatyki
Przetwarzanie informacji
-
ATA (Advanced Technology Attachments)  interfejs systemowy w komputerach klasy
PC i Amiga przeznaczony do komunikacji z dyskami twardymi zaproponowany w 1983
przez firmę Compaq.
SATA (Serial Advanced Technology Attachment, Serial ATA) - szeregowa magistrala
14
Podstawy Informatyki
Przetwarzanie informacji
komputerowa, służąca do komunikacji pomiędzy adapterami magistrali hosta (HBA), a
urządzeniami pamięci masowej, takimi jak dyski twarde, napędy optyczne i taśmowe.
SATA jest bezpośrednim następcą równoległej magistrali ATA.
HBA (Host Bus Adapter lub Host Controller, Host Adapter) to kontroler (mostek)
umożliwiający komunikację pomiędzy szyną systemową komputera, a inną szyną lub
kanałem komunikacyjnym.
1.5 Chipset
15
Podstawy Informatyki
Przetwarzanie informacji
PROCESOR
Banki pamięci RAM
Magistrala
PCI-E lub AGP
MOSTEK
PÓA
NOCNY
Magistrala
PCI-E lub AGP
Interfejsy ATA
Interfejsy SATA
MOSTEK
Porty USB
POA
UDNIOWY
Porty COM/LPT
BIOS
Układ I/O
(Flash)
Miejsce chipsetu w komputerze
16
Podstawy Informatyki
Przetwarzanie informacji
Chipset - grupa specjalistycznych układów scalonych, które są przeznaczone do
wspólnej pracy. Mają zazwyczaj zintegrowane oznaczenia i zwykle sprzedawane jako
jeden produkt.
W komputerach, termin chipset jest powszechnie używany w odniesieniu do
specjalistycznego układu scalonego lub zestawu układów płyty głównej komputera lub
karty rozszerzeń.
Wydajność i niezawodność komputera w znaczącej mierze zależy od tego układu.
Układ ten organizuje przepływ informacji pomiędzy poszczególnymi podzespołami
jednostki centralnej.
W skład chipsetu wchodzą zazwyczaj dwa układy zwane mostkami.
Mostek północny odpowiada za wymianę danych między pamięcią a procesorem
oraz steruje magistralą AGP lub PCI-E.
17
Podstawy Informatyki
Przetwarzanie informacji
Accelerated Graphics Port (AGP, Advanced Graphics Port) to rodzaj zmodyfikowanej
magistrali PCI opracowanej przez firmę Intel. Jest to 32-bitowa magistrala PCI
zoptymalizowana do szybkiego przesyłania dużych ilości danych pomiędzy pamięcią
operacyjną a kartą graficzną.
PCI Express (ang. Peripheral Component Interconnect Express) oficjalny skrót PCIe,
PCI-E, pionowa magistrala służąca do podłączania urządzeń do płyty głównej. Zastąpiła
ona magistrale PCI oraz AGP
18
Podstawy Informatyki
Przetwarzanie informacji
Rys. Złącza PCI-Express od góry, niżej złącze PCI
19
Podstawy Informatyki
Przetwarzanie informacji
Mostek południowy natomiast odpowiada za współpracę z urządzeniami
wejścia/wyjścia, takimi jak np. dysk twardy czy karty rozszerzeń.
Podstawowe układy występujące w chipsetach to:
sterownik (kontroler) pamięci dynamicznych
sterownik CPU
sterownik pamięci cache
sterownik klawiatury
sterowniki magistral, przerwań i DMA
Chipsety mogą również zawierać zegar czasu rzeczywistego, układy zarządzania
energią, sterowniki dysków twardych IDE, dysków elastycznych, sterownik SCSI,
sterownik portów szeregowych i równoległych.
20
Podstawy Informatyki
Przetwarzanie informacji
21
Podstawy Informatyki
Przetwarzanie informacji
22
Podstawy Informatyki
Literatura
Literatura
[1] Małecki R., Arendt D., Bryszewski A., Krasiukianis R.: Wstęp do Informatyki. Skrypt P.A
. A
ódz
, 1997
[2] Kisielewicz A.: Wprowadzenie do informatyki. Helion, Gliwice 2002
[3] Biernat J.: Architektura komputerów. Politechnika Wrocławska, Wrocław 2002
[4] http://pl.wikipedia.org/wiki/Chipset
[5] pl.wikipedia.org/wiki/PCI_Express
[6] pl.wikipedia.org/wiki/Magistrala_komunikacyjna
23
Podstawy Informatyki