Принцип открытой архитектуры компьютера IBM PC

Если бы компьютер IBM PC был разработан так же, как и другие компьютеры того периода, то он продержался бы на рынке всего несколько лет и ушел бы в историю, как и другие компьютеры этого времени (Altair, Commodore и др.). Но, как упоминалось раннее, компания IBM реализовала такой же подход к разработке ПК, что и для больших универсальных ЭВМ. То есть, свой ПК она представила не единым неразъемным устройством, а на базе открытой архитектуры, основанной на главном устройстве – материнская плата с общей системной шиной и стандартизованными внутренними и внешними разъемами для подключения разнообразных устройств. Схемотехника материнской платы была опубликована в открытой печати, чем вызвала большой интерес среди производителей электронной промышленности.

Этот подход получил название «принцип открытой архитектуры». Данный принцип предусматривал возможность комплектации ПК (сборку) из независимо изготовленных комплектующих, выпускаемых различными производителями любых стран мира.

Принцип открытой архитектуры заключается, прежде всего, в стандартизации аппаратного, а затем и программного обеспечения. Его можно выразить в следующих основных положениях:

· модульность построения компьютерной системы;

· наличие основного устройства ПК – материнская плата как база для сборки;

· принятие стандартов на внутренние разъемы;

· принятие стандартов на внешние разъемы – порты ввода-вывода;

· возможность изменения конфигурации компьютерной системы по требованию пользователя;

· возможность обновления (апгрейда – upgrade) c выделением отдельных факторов повышения производительности (расширение памяти, замена процессора и др.);

· совместимость программного обеспечения снизу вверх;

· выбор операционной системы и прикладных программ пользователем самостоятельно;

· независимость производителей в выборе при комплектации ПК и другие факторы.

Все это привело к лавинообразному росту производителей персональных компьютеров, появлению все более новых и производительных комплектующих и периферийных устройств, разработке новых технологий и принципиально новых электронных устройств, подключаемых к ПК, последовательному насыщению рынка компьютеров.

Принцип открытой архитектуры может быть представлен с аппаратной точки зрения в виде следующей схемы, реализованной в материнской плате (рис. 9). Под дисковыми устройствами понимаются винчестер, флоппи дисковод, CD-DVD приводы. Внутренние устройства – это модем, TV-FM тюнер, звуковая карта и другие.

Согласно представленной схеме все компоненты компьютера связаны между собой с помощью системной шины. Системная шина – основная магистраль, обеспечивающая сопряжение и связь всех устройств компьютера между собой. Системная шина включает в себя:

· шину данных, предназначенную для параллельной передачи числовых кодов обрабатываемых символов. От разрядности шины данных зависит производительность компьютерной системы (16-, 32-, 64-разрядные и более);

· шину адресов, передающую вычисляемые коды ячеек основной оперативной памяти, а также адреса портов ввода-вывода;

· шину управления, отвечающую за передачу импульсов (управляющих сигналов) во все компоненты компьютерной системы.

Также системная шина предназначена для подключения компонентов ПК к системе энергопитания. Как видно из представленной схемы, системная шина обеспечивает три направления циркулирования информации:

1) между микропроцессором и оперативной памятью (она обозначена как процессорная шина, фактически является частью системной);

2) между микропроцессором и внутренними компонентами компьютера, подключенными через локальную шину;

3) между микропроцессором и портами ввода-вывода внешних устройств.

Таким образом, системная шина — это «паутина», соединяющая между собой все устройства и отвечающая за передачу информации между ними. Расположена она на материнской плате и внешне не видна. Системная шина — это набор проводников (металлизированных дорожек на материнской плате), по которым передается информация в виде электрических сигналов.

Корпус системного блока.

ЛОКАЛЬНЫЕ ШИНЫ

Внутренниеустройства

Дисковые устройства

Монитор

СИСТЕМНАЯ ШИНА

Рис. 9. Структурная схема персонального компьютера типа IBM PC

Одной из основных характеристик системной шины является внутренняя тактовая частота, поддерживаемая материнской платой. Она играет важную роль в оценке производительности компьютерной системы в целом. Чем выше тактовая частота системной шины, тем быстрее будет осуществляться передача информации между устройствами и, как следствие, увеличится общая производительность компьютера, т. е. повысится скорость компьютера.

Из рис. 6 видно, что продолжением системной шины являются локальные шины, которые обеспечивают связь между системной шиной и слотами (внутренними разъемами), в которые устанавливаются компоненты компьютера, такие как звуковая карта, видеокарта, плата TV-FM тюнера, модем и другие.