2018-01-21
1365
В персональном компьютере (ПЭВМ) можно выделить центральный (системный) блок и периферию. Основными устройствами, находящимися в центральном блоке являются:
1. системная (материнская) плата;
2. системная шина (системная магистраль данных);
3. центральный процессор (ЦП);
4. внутренняя память.
Материнская плата – это основная плата ПЭВМ, которая обеспечивает подключение и согласование всех компонентов компьютера.
Платами называют различные комбинации микросхем (звуковая плата, плата видеоадаптера и т.д.). Компоненты компьютера подключаются к материнской плате через разъёмы (внутренняя память, процессор), либо через специальные устройства сопряжения (адаптеры, контроллеры). Подобные устройства сопряжения называют интерфейсами.Интерфейс – программное или аппаратное средство связи между различными устройствами или программами.
Контроллер – это специализированный процессор, управляющий работой соответствующего внешнего устройства. ЦП при необходимости произвести обмен данными выдает задание на его осуществление контроллеру. Обмен информацией осуществляется под управлением контроллера без участия ЦП. Системная шина предназначена для передачи данных, адресов, команд, сигналов между различными компонентами компьютера. Она представляет собой группу электрических проводников и состоит из трех частей:
|
|
|
1. шина данных, по которой передается обрабатываемая информация;
2. шина адреса, определяющая, куда передаются данные;
3. шина команд (шина управления), регулирующая процесс обмена информации.
ЦП совершает все арифметические и логические операции. Современные процессоры могут состоять из нескольких ядер, каждое из которых может работать как отдельный процессор. Кроме этого, он включает в себя специальный электронный блок (устройство управления), которое включает в работу другие устройства. Через ЦП проходит вся обрабатываемая информация.
Основными параметрами процессора являются:
1. рабочее напряжение (обеспечивает материнская плата);
2. рабочая тактовая частота (характеризует скорость выполнения электронных операций). Исполнение каждой команды занимает определенное количество тактов. В компьютере тактовые импульсы задает одна из микросхем, расположенных на материнской плате. Чем выше частота тактов, тем больше команд может исполнить процессор в единицу времени и тем выше его производительность.
3. коэффициент внутреннего умножения тактовой частоты. Тактовые сигналы процессор получает от материнской платы, которая по физическим причинам не может работать с такими высокими частотами, как процессор. Для получения более высоких частот в процессоре происходит внутреннее умножение частоты на коэффициент. В разных процессорах этот коэффициент может быть различным (3; 3,5; 4; 4,5 и более).
|
|
|
4. разрядность – показывает, сколько бит данных может принять и обработать процессор за один такт. Такая разрядность определяется разрядностью шиной команд.
5. размер КЭШ-памяти. КЭШ-память предназначена для согласования высокой скорости работы с данными внутри процессора и в несколько раз меньше скорости обмена с оперативной памятью. Она может быть первого уровня (внутри процессора объёмом в десятки килобайт), второго уровня (может быть 512 Кб и более; обычно внутри процессора, иногда вне его, но в том же узле) и третьего уровня (объемом в несколько Мб вне процессора на материнской плате). Первые две работают на частоте процессора, а третья на частоте материнской платы. Наличие этой памяти существенно увеличивает производительность процессора и компьютера в целом.
(19.09.2012 г.)
6. система исполняемых команд. Система команд любого процессора обязательно содержит группы команд, обеспечивающих передачу данных (копирование данных из одного места в другое), сдвиги двоичного кода влево и вправо, анализ отдельных битов, ввод и вывод информации для обмена с внешними устройствами. Основными группами являются арифметические и логические группы. В настоящее время конкурируют два направления в построении системы команд.
CISC – процессор (комплекс инстракшн сет компьютер). Это процессоры с расширенным набором команд, которые используются в универсальных компьютерах.
RISC – процессор. Это процессоры с сокращенной системой команд, которые используются в специализированных компьютерах. Чем шире набор команд, тем сложнее архитектура процессора и длиннее формальная запись команд. Поэтому больше средняя продолжительность исполнения каждой команды, измеренная в тактах работы процессора. При архитектуре RISC – процессора количество команд меньше и выполняются они быстрее. Однако при этом выполнение сложных операций обеспечивается программно, что приводит к уменьшению общей производительности. Если такие операции выполняются редко, то в целом производительность процессора значительно выше, чем CISC – процессора.
Производительность процессора – это скорость выполнения операций (инструкций). Для измерения производительности используются различные единицы, чаще всего MIPS (миллион операций в секунду, вычисляется с помощью специальных тестов), FLOPS (количество операций с дробными числами в секунду, вычисляется с помощью специальных тестов), MTOPS (количество операций в секунду, вычисляемых теоретически). Чаще всего используют FLOPS.
Внутренняя память – состоит из нескольких устройств, каждое из которых представляет собой одну или несколько микросхем (chip). Комплект микросхем, спроектированный для совместной работы, называют чипсетом (chip-set). Элементарной единицей памяти является ячейка (регистр). Каждая ячейка состоит из последовательности элементов, каждый из которых может находиться в одном из двух состояний. Одно из этих состояний условно сопоставляется нулю, а другое единице. Размещение информации в ячейках называется записью информации из ячеек в какое-либо устройство или в другие ячейки называется считыванием информации из памяти.
Основными видами внутренней памяти является:
1. постоянная память (постоянное запоминающее устройство ПЗУ);
2. оперативная память (ОЗУ);
3. CMOS-память.
ПЗУ в современных компьютерах представляет собой флеш-память, которая допускает перезапись информации. В ПЗУ находятся программы, которые обеспечивают начало работы компьютера, связь процессора с другими устройствами и проверку работоспособности основных частей ЭВМ. Эти программы не уничтожаются при отключении компьютера, они предназначены только для чтения и объединены в комплекс (базовая система ввода-вывода: BIOS). Другие программы работают на основе программы BIOS. Основы BIOS составляют так называемые драйверы, т.е. программы, в каждой из которых описаны особенности управления компонентами и ресурсами системной платы.
|
|
|
ОЗУ (RAM-память с произвольным доступом). Предназначен для хранения оперативной, часто изменяющейся информации. Эта память используется процессором. Оперативная память это место всей деятельности компьютера и её объём имеет существенное значение (чем больше объём этой памяти, тем выше производительность компьютера в целом).
CMOS-память используется для постоянного хранения сведений об аппаратной конфигурации компьютера (состав и настройки внутренних и внешних устройств). Эта информация может быть отредактирована автоматически (операционной системой) или пользователем при помощи программы Setup из BIOS. Эта память совмещена с часами реального времени (таймер) и питается от батарейки, поэтому находящаяся в ней информация не уничтожается при отключении компьютера.
К периферийным (внешним) относятся устройства ввода и вывода информации, устройства внешней памяти и другие. К ввода (клавиатура, сканер, мышь-устройство координирующего ввода), к вывода (принтер, монитор, аудиоколонки. Эти устройстваподключаются к компьютеру через специальные устройства – порты). На устройство внешней памяти можно записать и прочитать информацию. При отключении, информация на эти устройства сохраняется, поэтому их ещё называют долговременными запоминающими устройствами (ДЗУ).
(26.09.2012 г.)
Внешняя память.
Внешняя память – это место хранения неиспользуемой в данный момент информации. В персональном компьютере в качестве устройств внешней памяти в основном используют накопители на дисках (дисковая память) и так называемая флеш-память.
Дисковая память состоит из устройств считывания/записи (дисковод) и носителя информации (диски). Дисковая память бывает нескольких видов, из которых чаще всего используют:
|
|
|
1. накопители на жестких несменных магнитных дисках (НЖМД) или винчестерские диски (HDD – Hard Disk Drive), накопители на оптических дисках. Размер дисков, как правило, 3,5 дюйма (НЖМД) или 5,25 дюйма (оптические диски).
НЖМД представляет собой единое устройство, в котором находится дисковод и несколько дисков, установленных на одной оси. Диски изготовлены из твердого сплава с магниточувствительным покрытием. Объем памяти и скорость чтения/ записи таких накопителей значительно превосходит другие устройства, поэтому используется в текущей работе.
Накопители на оптических дисках. В настоящее время наиболее распространены:
1. накопители на сменных оптических дисках (CD);
2. накопители на сменных оптических дисках (DVD). Используется для длительного хранения важной информации большого объема (CD-700 Мб; DVD-до 10 Гб). Различают оптические диски RDM (CDrom и DVDrom), Recordable (CD-R, DVD-R), ReWritable (CD-RW, DVD-RW). Чаще всего используют CDrom и DVDrom, которые предназначены только для чтения. На поверхности этих дисков информация представляется чередованием углублений (лунок) и их отсутствием вдоль траектории и наносится механическим путём с использованием матрицы. Считывание осуществляется с помощью лазерного луча, который по-разному отражается от углублений и других участков. Накопители на оптических дисках на основе CD и DVD отличаются технологией записи и считывания информации.
Диск Recordable допускает однократную запись, при этом вместо углублений с помощью высокотемпературного воздействия необратимо изменяются оптические свойства соответствующих мест.
Диск Rewritable позволяет вести многократную запись, при этом применяется магнитооптический принцип, т.е. запись магнитная, а считывание оптическое. Считывание основано на различии в коэффициенте отражения для намагниченных и ненамагниченных участков.
Флеш – память.
Итак, флеш-память (флеш-карта) представляет собой электронное устройство на основе микросхемы. Первый образец был разработан в 1984 г. – Фудзио Масуоко. Он из Тошибы. Первый коммерческий образец появился в конце 2000 года. Чаще всего используют флеш-память, подключаемая к USB разъему. Такая память состоит из трёх элементов:
1. USB разъём;
2. контроллер памяти;
3. микросхема памяти.
Современная флеш-память может обладать объемом до сотен Гигабайт.
Сектора одинаковые на всех дорожках и по размеру и по количеству.
Для дисков поверхность рассматривается как массив расположенных на них точек. Каждые из точек эквивалентны нулю (если точка ненамагниченная, а для оптических дисков точки нет) или единице (если точка намагниченная, а для оптических дисков точка есть). Информация на диске MG MD записывается вдоль концентрических окружностей, не связанных друг с другом. Каждая из этих траекторий называется дорожкой (или треком). Количество дорожек для разных устройств может различаться. Каждая дорожка по окружности разделяется на части, называемые секторами. Для разных устройств количество этих секторов может различаться. В одном и том же устройстве количество дорожек на поверхностях всех дисков одинаково и количество секторов на всех дорожках одинаково. Считывание и запись информации производится только полными секторами. В НЖМД несколько дисков, поэтому и несколько поверхностей (на каждом диске две поверхности).
Все дорожки, находящиеся на одном расстоянии от центра и расположенные на разных поверхностях, образуют цилиндр. Сектора, дорожки, цилиндры и поверхности нумеруются, начиная с нуля.
Новый магнитный диск не пригоден для записи и считывания информации. Необходимо с помощью специальных программ нанести на него специальные магнитные метки, разделяющие поверхность на дорожки и сектора. Этот процесс разметки называется физическим форматированием.
Для упрощения работы дисковое пространство НЖМД рекомендуется разделить на несколько частей (разделов) фиксированного размера с помощью специальной программы. После этого физически он остается единым устройством, но для программ каждый раздел считается отдельным устройством памяти. Поэтому эти разделы называют логическими дисками (пользователь с ними работает как с отдельными устройствами памяти). Все устройства долговременной памяти имеют имена, состоящие из одной латинской буквы C, D, E, F…
(03.10.2012 г.)
