Генератор тактових імпульсів

Генератор тактових імпульсів генерує послідовність електричних сигналів (імпульсів), що синхронізують роботу електричних ланцюгів комп'ютера. Проміжок між імпульсами складає такт роботи комп'ютера. Частота тактових імпульсів - одна з основних характеристик ПК і багато в чому визначає швидкість його роботи, тому що кожна операція виконується за визначену кількість тактів.

Системна шина

Системна шина - це основна інтерфейсна система ПК, що забезпечує сполучення і зв'язок усіх пристроїв. Системна шина включає такі підсистеми:

1) кодову шину даних для передачі всіх розрядів числового коду операнда;

2) кодову шину адреси для передачі всіх розрядів числового коду адреси комірки основної пам'яті або порту введення-висновку зовнішнього пристрою;

3) кодову шину інструкцій для передачі керуючих сигналів в усі пристрої;

4) шину струму для підключення блоків ПК до системи енергоживлення.

Системна шина забезпечує три напрямки передачі інформації:

· між процесором і основною пам'яттю;

· між процесором і портами введення-виведення зовнішніх пристроїв;

· між основною пам'яттю і портами введення-виведення.

Порти введення-виведення можна розглядати як транзитні лінії для пересилання даних. На відміну від основної пам'яті, де байти містяться на збереження в комірках, порт пересилає дані приєднаному до нього пристрою. Пристрій також передає дані через порт. Подібність портів введення-виведення з пам'яттю полягає в тому, що, як і комірки пам'яті, порти адресуються.

Усі блоки, а точніше їх порти введення-виведення підключаються до шини одноманітно через відповідні уніфіковані рознімання: безпосередньо або через контролери. Контролер (адаптер) - електронна мікросхема, що керує роботою пристрою. Керування системною шиною здійснюється ЦП безпосередньо або через додаткову мікросхему - контролер шини.

Під час з'єднання різних електронних компонентів повинні виконуватися 4 умови: фізична, логічна, електрична сумісність і синхронність сигналу. Цим обумовлене існування угод між виробниками, що називається специфікацією шини – стандарт із визначеним набором характеристик (ISA, EISA,VESA, PCA, MCA).

Основна пам'ять

Види пам'яті: основна, зовнішня, КЕШ-пам'ять.

Постійна пам'ять (ПП) - дані заносяться в неї під час виготовлення ПК, її ще називають ROM (read only memory) і енергонезалежною, тому що її вміст не залежить від наявності живлення. Дані в ПП не можуть бути змінені, вони тільки зчитуються програмами, це: завантажувальні програми операційної системи, програми тестування пристроїв ПК і виконання базових функцій по обслуговуванню в основному пристроїв введення-виведення, тому основну частину ПП називають BIOS (basic input output system). У BIOS утримується програма налагодження конфігурації ПК, а самі параметри конфігурації зберігаються в CMOS - напівпостійній пам'яті, що живиться від акумулятора (CMOS - абревіатура від англійської назви технології низького енергоспоживання). Пізніше з'явилися технології виробництва електрично-програмованої ROM. Такі пристрої можна назвати енергонезалежною оперативною пам'яттю (NVRAM).

Оперативна пам'ять (ОП) - її ще називають RAM-пам'ять (random access memory - пам'ять довільного доступу). Це тимчасова, енергозалежна пам'ять, призначена для збереження програм і даних, що беруть участь в обчислювальному процесі на поточному етапі функціонування ПК. При відключенні живлення вміст оперативної пам'яті зникає.

Конструктивно елементи постійної пам'яті реалізуються у вигляді модулів на материнській платі, а оперативної пам'яті - великих інтегральних схем, що містять матриці напівпровідникових запам'ятовуючих елементів (тригерів), логічно побудованих у вигляді комбінації функцій алгебри логіки, що забезпечує незмінність вхідної інформації на виході. Структурно основна пам'ять складається з мільйонів окремих комірок ємністю 1 байт кожна. Загальна ємність основної пам'яті сучасних ПК складає 4-64 Мбайт і більше. Ємність ОП на 1-2 порядки перевищує ємність ПП.

За внутрішньою організацією розрізняють два типи модулів пам'яті: SIMM (модулі пам'яті в одну лінійку) і DIMM (модулі пам'яті в дві лінійки) – однобічні й двосторонні.

У свою чергу схеми (енергозалежні чипи) поділяються на дві групи: статичні (SRAM) і динамічні (DRAM). Статичні схеми мають меншу ємність, зберігають постійні значення напруги і працюють швидше (КЕШ). Динамічні схеми мають у 4 рази більший об’єм пам'яті, але працюють повільніше, тому що вимагають постійної регенерації напруги в комірках.

Реєстрова КЕШ-пам'ять - високошвидкісна пам'ять порівняно великої ємності, що дозволяє збільшити швидкість виконання операцій процесором, а також використовувана як буфер (проміжна) між ОП і ЦП. Регістри КЕШ-пам'яті недоступні для користувача, звідси і назва (cache - схованка). У КЕШ містяться копії ділянок пам'яті, що найбільш часто використовуються, під час звернення ЦП до пам'яті спочатку ведеться пошук у КЕШ, час доступу до якої в кілька разів менший, ніж до ОП.

ЦП, починаючи з моделі 80486, мають вбудовану КЕШ-пам'ять, або КЕШ І рівня (L1), чим, зокрема, і зумовлюється їх висока продуктивність. ЦП Pentium і PentiumPro мають КЕШ окремо для даних і для команд (Pentium - 8 Кбайт, PentiumPro - 256-512 Кбайт). У моделі процесора Pentium Pro з'явився КЕШ ІІ рівня (L2), ще один блок швидкої пам'яті, що збільшує швидкість обробки даних. L2 – додатковий чип, розміщений усередині корпуса ЦП.

Для всіх ПК може використовуватися додаткова КЕШ-пам'ять ІІІ рівня (L3), що розташовується на материнській платі поза ЦП, ємність - до декількох Мб. Недоліком L3 є більш низька швидкість обміну даними з ЦП, ніж у L2. Для прискорення операцій з дисковою пам'яттю організується КЕШ на комірках електронної пам'яті (програмний або дисковий КЕШ в ОП).

Особливість КЕШ-пам'яті: чим вищий рівень, тим більша ємність, але нижча швидкість роботи.

Зовнішня пам'ять

Пристрої зовнішньої пам'яті досить різноманітні (зовнішні запам'ятовуючі пристрої - ЗЗП). Їх можна класифікувати за рядом ознак: видом носія, типом конструкції, принципом запису і зчитування інформації, методом доступу.

Носій - матеріальний об'єкт, здатний зберігати інформацію.

За типом носія усі ЗЗП можна розділити на накопичувачі на магнітній стрічці (касетні - стримери) і дискові накопичувачі.

Стример – пристрій резервного копіювання інформації, використовується для збереження архіву твердого диска на випадок можливих аварійних ситуацій у роботі ПК.

Диски належать до носіїв із прямим доступом, це означає, що ПК може звернутися до ділянки інформації на диску безпосередньо, де б не знаходилася головка читання/запису.

Основні типи дисків:

1) накопичувачі на гнучких магнітних дисках (НГМД) - дискети;

2) накопичувачі на твердих магнітних дисках - «вінчестери»;

3) накопичувачі на лазерних компакт-дисках;

4) диски Бернуллі, магнітно-оптичні диски, диски надвисокої щільності і т.д.

Диски характеризуються:

1) ємністю (Мб);

2) часом доступу - середнім часом позиціонування головки читання/запису на потрібну доріжку і чекання сектора (мс);

3) трансфером - швидкістю передачі даних (Кб/c);

4) видом доступу - читання/запис.

Як запам'ятовуюче середовище у магнітних дисках використовують магнітні матеріали зі спеціальними властивостями, що дозволяють фіксувати два напрямки намагніченості - 0 і 1. Пристрій читання/запису магнітних дисків називається дисководом. Усі диски характеризуються діаметром (форм-фактором), основні типи дискет: 3,5''(89 мм) і 5,25''(133 мм). Диски 3,5'' мають більш високі характеристики і поступово витиснули 5,25''.

Тверді диски відрізняються від гнучких типом носія. Якщо гнучкий диск виготовлений із пластику, то твердий – з алюмінію або скла з магнітним покриттям.