Информатика является одной из наиболее быстро и динамично разви-вающихся научных дисциплин

Вид материала

Содержание

Тема 1.7Продолжение темы: “Внутренние устройства системного блока”.
3) Микросхема ПЗУ.
4) Энергонезависимая память CMOS.
5) Тактовый генератор.
6) Шины процессора.

Подобный материал:

1 2 3 4 5 6 7

Тема 1.7Продолжение темы: “Внутренние устройства системного блока”.

2) Оперативная память.

Оперативная память (RAM – Random Access Memory) – это массив кри-сталлических ячеек, способных хранить данные.

По физическому принципу действия различают динамическую память (DRAM – Dynamic RAM) и статическую память (SRAM – Static RAM).

Ячейки динамической памяти можно представить в виде микрокон-денсаторов, способных накапливать заряд на своих обкладках. Это наиболее доступный и дешевый вид памяти.

Недостатки:

a) Низкая скорость записи данных, связанная с наличием переходных процессов при зарядке и разрядке конденсаторов;

b) Необходимость постоянной регенерации ячеек оперативной памяти, обусловленная свойством зарядов ячеек быстро рассеиваться в пространстве. Если динамическую память постоянно не “подзаряжать”, то утрата данных про-изойдет через доли секунды.

Микросхемы динамической памяти используются в качестве основной оперативной памяти компьютера.

Каждая ячейка памяти имеет свой адрес, который выражается числом. В настоящее время в большинстве процессоров принята 32-разрядная адресация, а это означает, что независимых адресов может быть 2 . Таким образом, в со-временных компьютерах возможна непосредственная адресация к полю памя-ти размером 2 = 4 294 967 296 байт ≈ 4,3 Гбайт. Однако этот предел практи-чески никогда не достигается, т. к. предельный размер поля оперативной памя-ти, которую можно установить в компьютере, определяется чипсетом материн-ской платы, и зачастую на порядок меньше.

Адрес любой ячейки памяти размером в 1 байт можно выразить 4 байта-ми.

С развитием компьютерной техники количество оперативной памяти в ПК постоянно растет:

20 лет назад ~ max 1 Мб;

15 лет назад ~ max 4 Мб;

10 лет назад ~ max 8 Мб;

7 лет назад ~ max 16 Мб;

5 лет назад ~ max 32 Мб;

4 года назад ~ max 64 Мб;

3 года назад ~ max 128 Мб;

2 года назад ~ max 256 Мб;

1 год назад ~ max 512 Мб;

Сейчас ~ min 256 Мб;

~ max – 1 Гб и выше.

Динамическая оперативная память в компьютере размещается на стан-дартных планках, называемых модулями (в народе – шоколадками). Модули оперативно памяти вставляют в соответствующие разъемы – слоты (Slot) на материнской плате.

Конструктивно модули памяти бывают однорядными (SIMM-модули) и двухрядными (DIMM-модули). Разъемы для них также различны. Устаревшие SIMM-модули можно устанавливать только парами. Количество разъемов для их установки на материнской плате всегда четное. DIMM-модули можно уста-навливать по одному.

В литературе можно встретить высказывания, о том, что на материнских платах, имеющих разъемы двух типов, комбинировать модули разных типов нельзя. Однако, на практике это иногда делается; при этом работа более быст-рых DIMM-модулей замедляется до скорости SIMM-модулей.

Основными характеристиками модулей оперативной памяти являются объем памяти и время доступа.

Для SIMM – модулей:

2 × 4 Мб

2 × 8 Мб

2 × 16 Мб 50 – 70 нс

2 × 32 Мб

2 × 64 Мб

Для DIMM – модулей:

16 Мб

32 Мб

64 Мб 6 – 10 нс

128 Мб

256 Мб

В настоящее время SIMM-модули больше не выпускаются, а DIMM-модули уже вытесняются новым типом двухрядных модулей DDR, для которых время доступа еще сократилось, а объем памяти одного модуля может быть

128 Мб, 256 Мб, 512 Мб и выше.

Ячейки статистической памяти (SRAM) можно предоставить как электронные микроэлементы – триггеры, состоящие из нескольких транзисто-ров. В триггере хранится не заряд, а состояние (включен / выключен), поэтому этот тип памяти обеспечивает более высокое быстродействие, хотя технологи-чески он сложнее и, соответственно, дороже.

Микросхемы статической памяти используют в качестве кэш-памяти. Их либо встраивают в процессор (кэш 1 го и 2 го уровня), либо впаивают на мате-ринскую плату вблизи процессора (кэш 3 го уровня). Изменить объем кэш – па-мяти можно только сменив материнскую плату или процессор.

Обычно общий объем кэш – памяти 1 го и 2 го уровней колеблется в пре-делах 128 Кб, 256 Кб, 512 Кб, кэш 3 го уровня не более чем в 2 – 4 раза больше.

3) Микросхема ПЗУ.

В момент включения компьютера в оперативной памяти ничего нет. По-этому процессор аппаратно (без участия программ) обращается по стартовому адресу за своей первой командой и далее начинает работать по программам.

Этот исходный адрес указывает на постоянное запоминающее устрой-ство (ПЗУ) – разновидность памяти, способную хранить информацию дли-тельное время, даже когда компьютер выключен.

Программы и данные, находящиеся в ПЗУ записываются (“прошивают-ся”) в микросхемы ПЗУ на этапе их производства и не могут быть изменены в процессе эксплуатации. Если во время эксплуатации целесообразно изменять программы, хранящиеся в ПЗУ, вместо микросхем ПЗУ применяют перепро-граммируемые постоянные запоминающие устройства (ППЗУ). В этом слу-чае изменение содержимого ПЗУ можно выполнить непосредственно в составе вычислительной системы (флэш-технология) или на специальных устройствах, называемых программаторами.

Комплект программ, находящихся в ПЗУ, образует базовую систему ввода-вывода (BIOS – Basic Input-Output System). Основное назначение про-грамм этого пакета состоит в тестировании (т. е. проверке состава и работоспо-собности) компьютерной системы, обеспечении взаимодействия с жестким диском, монитором, клавиатурой, а также в подготовке запуска операционной системы.

4) Энергонезависимая память CMOS.

При изготовлении ПЗУ заранее не известно, какой будет конфигурация компьютера, а для начала работы, программы, входящие в BIOS должны “знать”, где можно найти нужные параметры оборудования. Специально для этого на материнской плате есть микросхема “энергонезависимой памяти”, по технологии изготовления называемая CMOS (Complimentary Metal-Oxide Semi-conductor – металлооксидный добавочный полупроводник).

От оперативной памяти она отличается тем, что ее содержимое не стира-ется при выключении компьютера, а от ПЗУ – тем, что данные в нее можно за-носить и изменять в соответствии с тем, какое оборудование входит в состав системы.

Эта микросхема постоянно подпитывается от батарейки, расположенной на материнской плате и может сохранять данные, даже если компьютер не включать несколько лет.

В микросхеме CMOS хранятся данные о гибких и жестких дисках, о процессоре, о некоторых других устройствах.

Показания системного таймера (часов) постоянно хранятся и изменяют-ся в CMOS, и таким образом, даже в выключенном состоянии, компьютер четко отслеживает время и календарь.

5) Тактовый генератор.

Тактовый генератор – это микросхема, вырабатывающая через равные промежутки времени электрические сигналы, которые используются для при-ведения в действие всех устройств компьютерной системы.

Тактовый генератор задает собственную частоту материнской платы, а также, через множители или делители, частоты устройств, работающих быстрее (например, процессора) или медленнее материнской платы.

6) Шины процессора.

Шины – это наборы проводников, по которым происходит обмен сигна-лами между внутренними устройствами компьютера.

Так, например, процессор связан с остальными устройствами компьюте-ра и в первую очередь с оперативной памятью тремя основными шинами:

a) Адресная шина. Адресная шина современных процессоров

32-разрядная, т. е. состоит из 32 параллельных линий. В зависимости от того, есть напряжение на какой–то из линий или нет, говорят, что на этой линии вы-ставлена единица или ноль. Комбинация из 32 нулей и единиц образует

32-разрядный адрес, указывающий на одну из ячеек оперативной памяти. К ней подключается процессор для копирования данных из ячейки в один из своих регистров.

b) Шина данных. По этой шине происходит копирование данных из оперативной памяти в регистры процессора и обратно. В современных компью-терах шина данных 64-разрядная, т. е. состоит из 64 линий, по которым одно-временно на обработку поступают 8 байт.

c) Шина команд. По этой шине в процессор поступают команды из тех областей оперативной памяти, где хранятся программы. Самые простые коман-ды укладываются в 1 байт; однако, есть и такие, для которых нужно 2, 3 и более байтов. В большинстве современных процессоров шина команд 32 – разрядная; хотя существуют 64 – разрядные и даже 128 – разрядные процессоры.

Blog