Architettura classica per PC. Le caratteristiche principali dell'architettura dei moderni PC

Nonostante il fatto che i moderni modelli di computer siano rappresentati sul mercato da una vasta gamma di marchi, sono raccolti in un numero ristretto di architetture. Qual è la ragione? Qual è l'architettura specifica dei PC moderni? Quali componenti software e hardware lo costituiscono?

Definizione di architettura

Cos'è l'architettura del PC? Con questo termine piuttosto ampio, è consuetudine comprendere l'insieme dei principi logici di assemblaggio di un sistema informatico, nonché le caratteristiche distintive delle soluzioni tecnologiche introdotte in esso. L'architettura del PC può essere uno strumento di standardizzazione. Cioè, i computer al suo interno possono essere assemblati secondo gli schemi stabiliti e gli approcci tecnologici. La combinazione di determinati concetti in un'unica architettura facilita la promozione di un modello di PC sul mercato, consente di creare programmi sviluppati da marche diverse, ma garantiti per essere adatti a questo. L'architettura PC unificata consente inoltre ai produttori di computer di collaborare attivamente al fine di migliorare alcuni componenti della tecnologia PC.

Sotto il termine può essere inteso un insieme di approcci all'assemblaggio di computer o ai suoi singoli componenti, adottati a livello di un particolare marchio. In questo senso, l'architettura, sviluppata dal produttore, è di sua proprietà intellettuale e viene utilizzata solo da esso, può fungere da strumento competitivo sul mercato. Ma anche in questo caso, le decisioni di diversi marchi possono talvolta essere classificate in un concetto generale che combina i criteri chiave che caratterizzano i computer di vari modelli.

Il termine "architettura PC" L'informatica come ramo della conoscenza può essere compresa in diversi modi. La prima versione dell'interpretazione implica l'interpretazione del concetto in esame come criterio di normalizzazione. Secondo un'altra interpretazione, l'architettura è piuttosto una categoria che consente a un marchio di produttori di diventare competitivo con gli altri.

L'aspetto più interessante è il modo in cui la storia e l'architettura del PC sono correlate. In particolare, questo è l'emergere del design del circuito logico classico dei computer. Considera le sue caratteristiche.

Architettura classica per computer

I principi chiave, secondo i quali il design dei PC doveva seguire un certo schema logico, furono proposti da John von Neumann, eminente matematico. Le sue idee sono state implementate dai produttori di PC delle prime due generazioni. Il concept sviluppato da John von Neumann è la classica architettura PC. Quali sono le sue caratteristiche? Si presume che il computer debba consistere dei seguenti componenti principali:

- blocco aritmetico e logico;

- dispositivi di controllo;

- un blocco di memoria esterna;

- un blocco di RAM;

- dispositivi destinati all'input e alla produzione di informazioni.

All'interno di questo schema, l'interazione dei componenti tecnologici dovrebbe essere implementata in una sequenza specifica. Quindi, in primo luogo, i dati di un programma per computer, che possono essere inseriti usando un dispositivo esterno, entrano nella memoria del PC. Quindi, il dispositivo di controllo legge le informazioni dalla memoria del computer e quindi le invia all'esecuzione. In questo processo, se necessario, utilizzare i restanti componenti del PC.

L'architettura dei computer moderni

Considera quali sono le caratteristiche principali dell'architettura dei PC moderni. È un po 'diverso dal concetto che abbiamo studiato sopra, ma in molti modi continua. La caratteristica fondamentale dell'ultima generazione di PC è l'aritmetica, l'unità logica e il fatto che i dispositivi di controllo sono combinati in un unico componente tecnologico: il processore. Per molti aspetti, ciò è stato reso possibile dalla comparsa di chip e dal loro ulteriore miglioramento, che ha permesso di adattare una vasta gamma di funzioni in una parte relativamente piccola del computer.

L'architettura di un PC moderno è anche caratterizzata dalla presenza di controller. Sono apparsi come risultato della revisione del concetto in cui il processore doveva svolgere la funzione di scambio di dati con dispositivi esterni. A causa delle capacità dei circuiti integrati emersi, i produttori di PC hanno deciso di separare il componente funzionale corrispondente dal processore. Quindi c'erano vari canali di scambio, oltre a chip periferici, che iniziarono a chiamarsi controllori. I componenti hardware appropriati sui PC moderni possono, ad esempio, controllare il funzionamento dei dischi.

L'architettura del dispositivo e del PC dei progetti moderni prevede l'uso del bus. Il suo scopo principale è quello di fornire comunicazioni tra vari elementi hardware di un computer. La sua struttura può assumere la presenza di moduli specializzati che sono responsabili di una particolare funzione.

Architettura IBM

IBM ha sviluppato un'architettura per PC, che in realtà è diventata uno degli standard mondiali. La sua caratteristica distintiva è l'apertura. Cioè, il computer al suo interno cessa di essere un prodotto finito dal marchio. IBM non è un monopolista del mercato, sebbene sia uno dei pionieri nello sviluppo di un'architettura appropriata.

Un utente o una società che assemblano PC su una piattaforma IBM possono determinare in modo indipendente i componenti che verranno inclusi nella struttura del computer. È anche possibile sostituire uno o un altro componente elettronico con uno più avanzato. Il rapido sviluppo della tecnologia informatica ha permesso di implementare il principio dell'architettura aperta per PC.

Funzioni software per IBM Architecture Computers

Un criterio importante per l'assegnazione di un PC alla piattaforma IBM è la sua compatibilità con vari sistemi operativi. E questo anche traccia l'apertura di questo tipo di architettura. I computer relativi alla piattaforma IBM possono essere gestiti da Windows, Linux in un gran numero di modifiche, così come altri sistemi operativi compatibili con i componenti hardware del PC dell'architettura considerata. Oltre al software delle principali marche, vari prodotti software di authoring possono essere installati sulla piattaforma IBM, il cui rilascio e installazione di solito non richiedono il coordinamento con i produttori di hardware.

Tra i componenti software presenti in quasi tutti i computer sulla piattaforma IBM, il sistema di input e output di base, chiamato anche BIOS. È progettato per garantire l'implementazione delle funzioni hardware di base del PC, indipendentemente dal tipo di sistema operativo installato su di esso. E questo è un altro, in effetti, un segno dell'apertura dell'architettura in questione: i produttori di BIOS sono tolleranti verso i produttori di sistemi operativi e qualsiasi altro software. In realtà, il fatto che il BIOS possa essere prodotto da marche diverse è anche un criterio di apertura. Funzionalmente, i sistemi BIOS di diversi sviluppatori sono vicini.

Se il computer non ha un BIOS installato, quindi il suo funzionamento è quasi impossibile. Non importa se il sistema operativo è installato sul PC - è necessario garantire l'interazione tra i componenti hardware del computer e può essere implementato solo utilizzando il BIOS. La reinstallazione del BIOS su un computer richiede strumenti software e hardware speciali, diversamente dall'installazione di un sistema operativo o di altri tipi di software in esecuzione. Questa funzionalità del BIOS è determinata dal fatto che deve essere protetto dai virus dei computer.

Utilizzando il BIOS, l'utente può controllare i componenti hardware del PC, esponendo determinate impostazioni. E questo è anche uno degli aspetti dell'apertura della piattaforma. In alcuni casi, l'utilizzo delle impostazioni appropriate consente di fornire un'accelerazione notevole del PC, un funzionamento più stabile dei singoli componenti hardware.

Il BIOS in molti PC è integrato con la shell UEFI, come molti specialisti IT ritengono, questa è una soluzione software piuttosto utile e funzionale. Ma lo scopo basilare di UEFI non è fondamentalmente diverso da quello che è tipico del BIOS. In realtà, questo è lo stesso sistema, ma l'interfaccia in esso è un po 'più vicina a ciò che è tipico del sistema operativo del PC.

Il tipo più importante di software per computer è il driver. È necessario che il componente hardware installato nel computer funzioni correttamente. I driver sono generalmente fabbricati da produttori di dispositivi informatici. Tuttavia, il tipo appropriato di software compatibile con un sistema operativo, come Windows, di solito non è adatto per altri sistemi operativi. Pertanto, l'utente deve spesso selezionare driver compatibili con tipi specifici di software per computer. In questo senso, la piattaforma IBM non è sufficientemente standardizzata. Può accadere che un dispositivo che funziona perfettamente con il sistema operativo Windows non sia in grado di girare sotto Linux a causa del fatto che l'utente non riesce a trovare il driver necessario o perché il produttore del componente hardware non ha avuto il tempo di rilasciare il giusto tipo di software.

È importante che la soluzione da includere nella struttura del computer sia compatibile non solo con l'architettura specifica, ma anche con altri elementi tecnologici del PC. Quali componenti possono essere modificati nei PC moderni? Tra le chiavi: scheda madre, processore, RAM, scheda video, hard disk. Prendiamo in considerazione le specifiche di ciascuno dei componenti in modo più dettagliato, determiniamo quale sia la loro compatibilità con altri elementi hardware e scopriamo in che modo il principio di un'architettura PC aperta può essere implementato nel modo più corretto nella pratica.

scheda madre

Uno dei componenti chiave di un computer moderno è una scheda madre o una scheda di sistema. Ospita controller, bus, ponti e altri elementi che consentono di combinare vari componenti hardware. Grazie ad esso, la moderna architettura PC è effettivamente implementata. La scheda madre consente di distribuire in modo efficace le funzioni del tuo computer su vari dispositivi. Questo componente occupa da solo la maggior parte del resto, ovvero processore, scheda video, RAM, dischi rigidi, ecc. Il BIOS, il componente software più importante di un PC, è in molti casi scritto in uno dei chip della scheda madre. È importante che gli elementi corrispondenti non siano danneggiati.

Sostituendo la scheda madre o scegliendo il modello giusto nel processo di assemblaggio del PC, è necessario assicurarsi che il suo nuovo modello sia compatibile con altri componenti hardware. Quindi, ci sono schede madri che supportano i processori Intel, ma ci sono quelle su cui è possibile installare solo i chip AMD. È molto importante assicurarsi che la nuova scheda supporti i moduli di memoria esistenti. Per quanto riguarda la scheda video e i dischi rigidi, di solito non ci sono problemi a causa di un livello sufficientemente elevato di standardizzazione nei rispettivi mercati. Ma non è auspicabile che la nuova scheda madre e questi componenti differiscano troppo in termini di producibilità. In caso contrario, un elemento meno produttivo rallenterà l'intero sistema.

processore

Il chip principale di un computer moderno è un processore. L'architettura aperta del PC consente, a discrezione dell'utente, di installare sul computer un processore più potente, produttivo e tecnologico. Tuttavia, questa possibilità può implicare un numero di restrizioni. Pertanto, è generalmente impossibile sostituire un processore Intel con AMD senza sostituire un altro componente, la scheda madre. È anche problematico installare un chip anziché un altro della stessa marca, ma che appartiene a un diverso tipo di linea tecnologica.

Installando un processore più potente sul PC, è necessario assicurarsi che la RAM, i dischi rigidi e la scheda video non siano molto distanti da lui tecnologicamente. Altrimenti, come abbiamo già notato sopra, la sostituzione del chip potrebbe non portare il risultato atteso - il computer non funzionerà più velocemente. Gli indicatori di prestazioni principali del processore sono la frequenza di clock, il numero di core, la dimensione della memoria cache. Più sono grandi, più velocemente funziona il chip.

memoria ad accesso casuale

Questo componente influenza anche direttamente le prestazioni del PC. Le funzioni principali della RAM in generale sono le stesse di quelle tipiche prima i computer generazioni. In questo senso, la RAM è un componente hardware classico. Tuttavia, questo sottolinea la sua importanza: fino ad ora, i produttori di PC non hanno trovato un'alternativa degna di questo.

Il criterio principale per le prestazioni della memoria è il suo volume. Più è, più velocemente funziona il computer. Inoltre, i moduli PC hanno una frequenza di clock, proprio come un processore. Più è alto, più è produttivo il computer. La sostituzione della RAM deve essere eseguita, assicurandosi che i nuovi moduli siano compatibili con la scheda madre.

Scheda video

I principi dell'architettura PC della prima serie non implicavano la separazione della scheda video in un componente separato. Cioè, questa soluzione hardware è anche uno dei criteri per classificare un computer per le generazioni moderne. La scheda video è responsabile dell'elaborazione della grafica del computer, una delle più complesse tipi di dati richiede IC ad alte prestazioni.

Questo componente hardware dovrebbe essere sostituito correlando le sue caratteristiche principali con il potere e il livello tecnologico del processore, della memoria e della scheda madre. Il modello qui è lo stesso che abbiamo notato sopra: non è desiderabile che gli elementi corrispondenti del PC variano molto in termini di prestazioni. Per una scheda video, i criteri chiave sono la quantità di memoria interna, nonché la frequenza di clock del chip principale.

Accade che il modulo responsabile dell'elaborazione della grafica del computer sia incorporato nel processore. E questo non può essere considerato un segno che il computer è obsoleto, al contrario, uno schema simile è osservato su molti PC moderni. Questo concetto è più popolare tra i produttori di notebook. Questo è abbastanza logico: i marchi devono garantire la compattezza di questo tipo di computer. Una scheda video è un componente hardware abbastanza voluminoso, le sue dimensioni sono spesso notevolmente più grandi del processore o del modulo di memoria.

Dischi rigidi

Un disco rigido è anche un componente classico di un computer. Appartiene alla categoria di archiviazione permanente. Tipico della moderna architettura PC. I dischi rigidi spesso memorizzano la maggior parte dei file. Si può notare che questo componente è tra i meno esigenti delle specifiche della scheda madre, del processore, della RAM e della scheda video. Ma ancora una volta, se il disco rigido è caratterizzato da basse prestazioni, allora c'è la possibilità che il computer funzioni lentamente, anche se altri componenti hardware relativi ai più tecnologicamente avanzati verranno installati su di esso.

Il criterio principale per le prestazioni del disco è la velocità. Anche il volume è importante, ma il significato di questo parametro dipende dalle esigenze dell'utente. Se sul computer è installato un piccolo disco rigido con un RPM molto alto, il PC funzionerà più velocemente rispetto a un'elevata capacità e bassa velocità di rotazione degli elementi corrispondenti del dispositivo.

La scheda madre, il processore, la RAM e la scheda video sono i componenti interni del PC. Il disco rigido può essere sia interno che esterno e, in questo caso, molto spesso rimovibile. Gli analoghi principali di un disco rigido sono unità flash, schede di memoria. In alcuni casi, possono sostituirlo completamente, ma quando possibile si consiglia di dotare il PC di almeno un disco rigido.

Il concetto di un'architettura per PC di tipo aperto non è, ovviamente, limitato alla possibilità di sostituire e selezionare i cinque componenti indicati. Ci sono così tanti dispositivi per altri scopi, che fanno parte del computer. Si tratta di unità DVD e Blu-ray, schede audio, stampanti, scanner, modem, schede di rete ventilatori. Un insieme di componenti rilevanti può predeterminare una particolare architettura di PC di marca. La scheda madre, il processore, la RAM, la scheda video e l'hard disk sono elementi senza i quali un PC moderno non può funzionare o il suo funzionamento sarà estremamente difficile. Determinano principalmente la velocità del lavoro. E quindi, avendo fornito l'installazione sul computer di componenti tecnologici e moderni del tipo corrispondente, l'utente sarà in grado di assemblare un PC potente e ad alte prestazioni.

Computer Apple

Quali altri tipi di architetture PC ci sono? Tra quelli che sono in competizione diretta con l'architettura di IBM, un bel po '. Ad esempio, questi sono i computer Macintosh di Apple. Naturalmente, per molti criteri sono simili all'architettura IBM - hanno anche un processore, una memoria, una scheda video, una scheda madre e dischi rigidi.

Tuttavia, i computer Apple sono caratterizzati dal fatto che la loro piattaforma è chiusa. L'utente è molto limitato nell'installazione di componenti su un PC a sua discrezione. Apple è l'unico marchio in grado di produrre legalmente computer in un'architettura appropriata. Allo stesso modo, Apple è l'unico fornitore di sistemi operativi funzionali prodotti con la propria piattaforma. Pertanto, questi o altri tipi di architettura PC possono differire non tanto dai componenti hardware del computer, quanto dagli approcci dei produttori al rilascio delle soluzioni corrispondenti. A seconda della propria strategia di sviluppo, la società può concentrarsi sull'apertura o sulla vicinanza della piattaforma.

Quindi, le caratteristiche principali dell'architettura dei moderni PC sull'esempio della piattaforma IBM: l'assenza di un marchio monopolista produttore di computer, l'apertura. E sia nel software che nell'hardware. Per quanto riguarda il principale concorrente della piattaforma IBM, Apple, le caratteristiche principali di un PC dell'architettura corrispondente sono la segretezza, così come il rilascio di computer da parte di una singola marca.