Аппаратная конфигурация – один из двух компонентов вычислительной системы. Второй компонент – программное обеспечение. При выборе программного или аппаратного решения принимаются во внимание эффективность и производительность. Стоимость аппаратных решений в среднем выше. Для реализации программных решений необходим высококвалифицированный персонал. Конструкция современных компьютеров и вычислительных комплексов блочно-модульная. Аппаратная конфигурация необходима для того, чтобы исполнять определенные виды работ. Собрать ее можно из блоков и узлов.
Основные компоненты
Главные аппаратные компоненты – центральный процессор, память и устройства периферийного характера. Соединяет их системная магистраль. Основная память нужна для того, чтобы запоминать программы и данные в двоичном варианте. Организуется она в виде ячеек. Каждая из них имеет определенный цифровой адрес. Размер одной ячейки – 1 байт. Операции над памятью типового характера: считывание содержимого и запись.
Центральный процессор – главное устройство компьютера. Оно обрабатывает данные и управляет устройствами периферии. Центральный процессор состоит из:
- устройства управления;
- арифметико-логического устройства;
- запоминающего устройства;
- генератора тактовой частоты.
Центральным процессором выполняются различные операции с данными. Для этого используются специальные ячейки для хранения временных и переменных результатов – регистров внутренних. Существует два типа регистров:
- общего назначения;
- специализированные.
Регистры данных программист может применять для того, чтобы временно хранить данные разных объектов и выполнять с ними те или иные операции.
Адрес каждой ячейки состоит из слов. Первое слово определяет то, каким образом в памяти расположен сегмент. Второе слово определяет смещение в рамках данного сегмента. Размер сегмента зависит от того, какой объем данных в него загружен. Но он не может быть больше 64 Кбайт. Это максимально возможное смещение. Сегментный адрес обязательно хранится в специальном регистре. Смещение к байту адреса – в регистре указателе команд.
Для того, чтобы обрабатывать информацию, данные из ячеек памяти передаются в регистры общего назначения. Операция передается центральным процессором. Результаты передаются в основную память. Хранение программ предусмотрено в виде машинных команд последовательного типа. Именно они должны выполняться центральным процессором. Команды состоят из полей операндов и поля операции. Набор таких команд – машинный язык. Центральные процессоры обычно работают в двух режимах: режиме ядра и пользователей.
По способу положения относительно процессора выделяются внешние и внутренние устройства. Внешние – это большая часть устройств вывода и ввода данных. Другое их название – периферийные устройства. Согласование между блоками и узлами выполняют переходные аппаратно-логические устройства. Это аппаратные интерфейсы. Стандарты на такие интерфейсы – протоколы. Это совокупность условий, которые необходимо обеспечить для того, чтобы было успешно согласование работы с остальными устройствами.
Вторая основная аппаратная составляющая – память. Ее система состоит из слоев. Верхний создан из регистров центрального процессора. Следующий слой – кэш-память. Ее контролирует оборудование. Затем идет оперативная память. Это основная рабочая область устройства системы. Если работа идет в нескольких программах, стоит сложные программы размещать в оперативную память. Затем в структуре памяти идет жесткий диск. Состоит он из нескольких пластин. Идет запись информации на данные пластины. Аппаратная конфигурация вычислительной системы достаточно сложная.