Лекционный материал по теме «Основные характеристики компьютеров»

Лекция 37 «Основные характеристики компьютеров»

1 Память компьютера

Организация памяти компьютера

Всю память компьютера можно разделить на

1.       Оперативная память

Оперативная память (RAM—Random Access Memory) —это массив кристаллических ячеек, способных хранить данные. В ячейку можно записать только 0 или 1, т.е. 1 бит информации. Такая ячейка так и называется - «бит». Это наименьшая частица памяти компьютера и в связи с этим память имеет битовую структуру, которая определяет первое свойство оперативной памяти —дискретность. Бит является слишком маленькой единицей информации, поэтому биты объединили в группы по 8 —байты. В одном байте памяти можно сохранить 1 байт информации. Каждый байт получает порядковый номер — адрес. Адресуемость — второе свойство оперативной памяти. Нумерация начинается с нуля. Группа из нескольких байтов, которые процессор может обработать, как единое целое, называется машинным словом. Длина машинного слова бывает различной длины —8, 16, 32 бита и т.д. Объем оперативной памяти увеличивался из поколения в поколение. В современных компьютерах ее размер достигает 2048, 4096 Мбайт. Физически ОЗУ (оперативное запоминающее устройство) выполнено на микросхемах,  в  которых    логическими  элементами  выступают конденсаторы и триггеры. Поэтому ее третье свойство — энергозависимость. Так, как и конденсаторы, и триггеры хранят информацию, закодированную с помощью электрического сигнала, следовательно, его отсутствие ведет к потере информации. Это значит, что ОЗУ используется для временного хранения данных и программ, так как когда машина выключается (пропадает источник электрических сигналов), все, что находилось в данной памяти, пропадает. И, наконец, оперативную память в компьютере размещают на стандартных панельках, называемых модулями. Модули вставляются в соответствующие разъемы на материнской плате. Важнейшей характеристикой модулей ОЗУ является их быстродействие, т.е. у памяти есть своя скорость работы. У современных модулей скорость доступа к информации очень большая и равна порядка 10 нс(наносекунд)(1 нс = 10-9с).

2.       Постоянная память

Постановка проблемы.

Попытайтесь представить себе, что происходит в момент включения компьютера. Где процессор должен брать свои первые команды? Наводящие вопросы:

1. Может ли процессор брать свои первые команды из оперативной памяти? По-чему?

2. Может ли процессор брать свои первые команды из внешней памяти? Почему?

3. Какой должна быть память, чтобы процессор мог к ней обратиться в момент старта?

Вывод: первую свою команду процессор находит в памяти, которая в отличие от магнитных и оптических дисков является внутренней и, в отличие от ОЗУ, энергонезависимой, т.е.  хранит информацию постоянно, даже после выключения компьютера. Такая память действительно существует и называется ПЗУ (ROM–ReadOnlyMemory, память только для чтения) - постоянное запоминающее устройство. Микросхема ПЗУ устанавливается так, что ее память занимает нужные адреса. Поэтому процессор, когда начинает свою работу, попадает в постоянную память, заготовленную для него заранее. Из ПЗУ можно только читать информацию. В постоянной памяти хранятся программы, необходимые для запуска компьютера и «зашитые» в нее при изготовлении.  Основное назначение этих программ, состоит в том, чтобы проверить состав и работоспособность компьютерной системы сразу после включения. Итак, в ПЗУ должна храниться информации об устройствах компьютера, т.е. параметры и характеристики монитора, жесткого диска, мыши и т.д. для того, чтобы при включении компьютера, прежде чем начать работу, можно было убедиться, что все они работоспособны.

—Как вы считаете, знали ли изготовители ПЗУ параметры вашего жесткого диска или монитора?

—Вы сменили монитор. Как сообщить о его параметрах ПЗУ, если вы сами не можете в нем изменить информацию?

—Можно ли записать эту информацию в ОЗУ?

Вывод: необходима такая память, в которую можно было бы записывать, информацию (в отличие от ПЗУ) и которая была бы энергонезависимой (в отличие от ОЗУ). И такая память действительно существует и по технологии изготовления называется она CMOS.

3.CMOS-память

CMOS—это память с невысоким быстродействием и минимальным энергопотреблением от батарейки, расположенной на материнской плате. Заряда батарейки хватает на несколько лет. CMOS используется для хранения информации о составе оборудования компьютера, а также о режимах его работы. Наличие этого вида памяти позволяет отслеживать время и календарь, даже если компьютер выключен. Таким образом, программы, записанные в ПЗУ, считывают информацию о составе оборудования компьютера из микросхемы CMOS, после чего выполняют тестирование устройств ПК.

Внешняя память (ВЗУ)

Внешняя память, в отличие от оперативной, является энергонезависимой, но не имеет прямой связи с процессором. Информация от внешней памяти к процессору и наоборот циркулирует примерно по такой схеме:

В накопителях на гибких магнитных дисках (НГМД) и накопителях на жестких дисках магнитных дисках (НЖМД), или т.н. винчестерах,в основу записи, хранения и считывания информации положен магнитный принцип. В лазерных дисководах – оптический принцип.

2. Характеристики памяти

Объем памяти (ёмкость) –  max объем информации, который может храниться в ней.

Плотность записи – объем информации, записанной на единице длины дорожки (бит/мм).

Скорость обмена информации – скорость записи/считывания на носитель, которая определяется скоростью вращения и перемещения этого носителя в устройстве.