Под архитектурой компьютера понимается его логическая организация, структура, ресурсы, т. е. средства вычислительной системы, которые могут быть предоставлены для обработки данных на определенный интервал времени. Архитектура современных ПК основана на магистрально-модульном принципе.
Модульный принцип позволяет потребителю самому подбирать нужную ему конфигурацию и производить модернизацию компьютера. Модульная организация системы опирается на магистральный (тинный) принцип обмена информации.
Магистраль.Магистраль или системная шина — это набор электронных линий, связывающих воедино процессор, память и периферийные устройства по адресации памяти, передачи данных и служебных сигналов. Системная воина (магистраль) предназначена для организации обмена информацией между всеми компонентами компьютера. Основная функция системной шины — обеспечение взаимодействия между центральным процессором и остальными электронными компонентами компьютера. От типа системной шины во многом зависит скорость обработки информации. Шина состоит из трех многоразрядных шин, соединяющих все модули: шины данных, шины адреса и шины управления.
На шине адреса устанавливается адрес требуемой ячейки памяти или устройства, с которым будет происходить обмен информацией. По шине данных собственно и будет передана необходимая информация. Регулирует этот процесс шина управления, например, один из сигналов на этой шине позволяет компьютеру различать между собой адреса памяти и устройств ввода/вывода.
Шина данных.Разрядность шины данных задается разрядностью процессора, т. е. количеством двоичных разрядов, которые процессор обрабатывает за один такт. Разрядность шины данных современных компьютеров составляет 64 бита. Данные по шине данных могут передаваться как от процессора к какому-либо устройству, так и в обратную сторону, т. е. шина данных является двунаправленной. К основным режимам работы процессора с использованием шины передачи данных можно отнести следующие: запись/чтение данных из оперативной памяти и из внешних запоминающих устройств, чтение данных с устройств ввода, пересылка данных на устройства вывода.
Шина адреса.Как известно, каждая ячейка оперативной памяти имеет свой адрес. Адрес передается по адресной шине. Выбор абонента по обмену данными производит процессор, который формирует код адреса данного устройства, а для ОЗУ — код адреса ячейки памяти. Код адреса передается по адресной шине, причем сигналы передаются в одном направлении, от процессора к устройствам, т. е. эта шина является однонаправленной. В современных персональных компьютерах разрядность шины адреса составляет 32 бита. Разрядность шины адреса определяет адресное пространство процессора (количество ячеек оперативной памяти, которые могут иметь уникальные адреса). Количество адресуемых ячеек памяти напрямую связано с разрядностью шины адреса. Так для компьютера, имеющего разрядность шины адреса в 32 бита, максимально возможное количество адресуемых ячеек памяти равно 232.
Шина управления. Прерывания. По шине управления передаются сигналы, определяющие характер обмена информацией, и сигналы, синхронизирующие взаимодействие устройств, участвующих в обмене информацией. Чтобы устройства, входящие в состав компьютера, могли взаимодействовать с центральным процессором, в IBM-совместимых компьютерах предусмотренасистема прерываний (Interrupts). Система прерываний позволяет компьютеру приостановить текущее действие и переключиться на другие в ответ на поступивший запрос, например, на нажатие клавиши на клавиатуре. Ведь с одной стороны, желательно, чтобы компьютер был занят возложенной на него работой, а с другой - необходима его мгновенная реакция на любой требующий внимания запрос. Прерывания обеспечивают немедленную реакцию системы. Рассмотрим, например, как процессор читает содержимое ячейки памяти. Убедившись, что шина в данный момент свободна, процессор помещает на шину адреса требуемый адрес и устанавливает необходимую служебную информацию (операция — чтение, устройство — ОЗУ и т. п.) на шину управления, и затем ожидает ответа от ОЗУ. В свою очередь ОЗУ, "увидев" на шине обращенный к нему запрос на чтение информации, извлекает содержимое необходимой ячейки помещает его на шину данных. (Необходимо отметить, что обмен по шине при определенных условиях и при наличии определенного вспомогательного оборудования может происходить и без непосредственного участия процессора, например, между устройством ввода и внутренней памятью).
Как уже отмечалось, магистральная структура позволяет легко подсоединять к компьютеру именно те внешние устройства, которые нужны для данного пользователя. Благодаря ей удается скомпоновать из стандартных блоков любую индивидуальную конфигурацию компьютера.