Основная схема компьютера

Современные компьютеры конструируются на основе Идеологии Открытых Систем. Согласно этой идеологии отдельные устройства, составляющие компьютер, достаточно независимы друг от друга, могут иметь различную конструкцию и выпускаться различными фирмами. Однако они должны удовлетворять строгим предписаниям, касающимся взаимодействия друг с другом. Эти предписания относятся как к техническим характеристикам устройств (например, величина напряжения на выходных контактах, форма и количество контактов в разъеме), так и содержания сигналов, которыми обмениваются устройства компьютера. Те компоненты устройства, назначением которых является взаимодействие с другими устройствами, называются его интерфейсом, а те правила, которым интерфейс обязан удовлетворять, называются протоколами.

Для устройств одинакового предназначения может существовать несколько протоколов. В этом случае можно объединять в одно целое только те устройства, которые работают по одинаковым техническим и информационным протоколам. Например, очевидно, что в корпус компьютера можно вставить только те детали, которые подходят по креплениям и разъемам. Менее очевидна необходимость соответствия информационных протоколов, относящиеся к характеристикам сигналов, которыми обмениваются устройства между собой. Большинство современных устройств могут работать с несколькими информационными протоколами.

Между собой все устройства компьютера соединяются каналами связи, проводными (шинами) или беспроводными. Почти всегда устройство подключено к шине не непосредственно, а через промежуточное устройство, которое называются контроллером или адаптером. Использование контроллеров и адаптеров вызывается двумя обстоятельствами. Во-первых, характеристики сигналов (сила тока, напряжение, форма сигнала) в разных устройствах разные, и поэтому необходимо преобразование сигнала из одного вида в другой. Во-вторых, контроллер берет на себя некоторые стандартные операции процесса обмена информацией (такие, как опрос готовности устройства или контроль правильности передачи), освобождая от этих функций центральный процессор. Фактически контроллеры и адаптеры имеют свой процессор и представляют собой самостоятельный микрокомпьютер.

Комплекс средств, предназначенных для обеспечения связи конкретного устройства компьютера с другими устройствами, называется интерфейсом устройства. Интерфейс включает в себя и соединительные каналы, и контроллеры (или адаптеры), и алгоритмы, обеспечивающие управление устройством. От характеристик интерфейса зависит быстродействие и надежность устройства. Интерфейс стандартизирован согласно протоколам, описывающим устройства такого функционального предназначения. Стандартизация касается как технических параметров устройства, так и команд управления устройством. Схемы управления обычно помещаются внутри устройства.

Электрический импульс, идущий по цифровым каналам связи компьютера, своей формой кодирует нуль или единицу. Каналы связи делятся на последовательные и параллельные. При последовательной передаче цифровые сигналы передаются по очереди по одной линии связи. По параллельному каналу несколько битов одновременно передаются по отдельным линиям связи.

Всей работой компьютера управляет процессор. Выражается это в том, что все действия всех устройств компьютера выполняются только после получения соответствующих сигналов от устройства управления процессора. Таким образом, вся работа компьютера фактически сводится к информационным потокам и операциям обработки информации в процессоре. Последовательность этих операций задается текущей программой.