Принцип работы и классификация памяти. Продемонстрируйте на учебном стенде подключение к системной плате модулей памяти.

· Компью́терная па́мять (устройство хранения информации, запоминающее устройство) — часть вычислительной машины, физическое устройство или среда для хранения данных, используемая в вычислениях, в течение определённого времени. Память, как и центральный процессор, является неизменной частью компьютера с 1940-х. Память в вычислительных устройствах имеет иерархическую структуруи обычно предполагает использование нескольких запоминающих устройств, имеющих различные характеристики.

· В персональных компьютерах «памятью» часто называют один из её видов — динамическая память с произвольным доступом(DRAM), — которая в настоящее время используется в качестве ОЗУ персонального компьютера.

· Задачей компьютерной памяти является хранение в своих ячейках состояния внешнего воздействия, запись информации. Эти ячейки могут фиксировать самые разнообразные физические воздействия (см. ниже). Они функционально аналогичны обычномуэлектромеханическому переключателю и информация в них записывается в виде двух чётко различимых состояний — 0 и 1 («выключено»/«включено»). Специальные механизмы обеспечивают доступ (считывание, произвольное или последовательное) к состоянию этих ячеек.

· Процесс доступа к памяти разбит на разделённые во времени процессы — операцию записи (сленг. прошивка, в случае записи ПЗУ) и операцию чтения, во многих случаях эти операции происходят под управлением отдельного специализированного устройства —контроллера памяти.

· Также различают операцию стирания памяти — занесение (запись) в ячейки памяти одинаковых значений, обычно 00₁₆ или FF₁₆.

· Наиболее известные запоминающие устройства, используемые в персональных компьютерах: модули оперативной памяти (ОЗУ),жёсткие диски (винчестеры), дискеты (гибкие магнитные диски), CD- или DVD-диски, а также устройства флеш-памяти.

Операти́вная па́мять (англ. Random Access Memory, память с произвольным доступом; комп. жарг. Память, Оперативка) —энергозависимая часть системы компьютерной памяти, в которой временно хранятся данные и команды, необходимые процессору для выполнения им операции. Обязательным условием является адресуемость (каждое машинное слово имеет индивидуальный адрес) памяти^{[ источник не указан 313 дней ]}.

Обмен данными между процессором и оперативной памятью производится:

1. непосредственно,

2. либо через сверх быструю память, 0-го уровня — регистры в АЛУ, либо при наличии кэша — через него.

Содержащиеся в оперативной памяти данные доступны только тогда, когда на модули памяти подаётся напряжение, то есть, компьютер включён. Пропадание на модулях памяти питания, даже кратковременное, приводит к искажению либо полному уничтожению данных в ОЗУ.

Энергосберегающие режимы работы материнской платы компьютера позволяют переводить его в режим «сна», что значительно сокращает уровень потребления компьютером электроэнергии. Для сохранения содержимого ОЗУ в таком случае, применяют запись содержимого оперативной памяти в специальный файл (в системе Windows XP он называетсяhiberfil.sys).

В общем случае, оперативная память содержит данные операционной системы и запущенных на выполнение программ, поэтому от объёма оперативной памяти зависит количество задач, которые одновременно может выполнять компьютер.

Виртуа́льная па́мять (англ. Virtual memory) — технология управления памятью ЭВМ, разработанная для многозадачных операционных систем. При использовании данной технологии для каждой программы используются независимые схемы адресации памяти, отображающиеся тем или иным способом на физические адреса в памяти ЭВМ. Позволяет увеличить эффективность использования памяти несколькими одновременно работающими программами, организовав множество независимых адресных пространств (англ.), и обеспечить защиту памяти между различными приложениями. Также позволяет программисту использовать больше памяти, чем установлено в компьютере, за счет откачки неиспользуемых страниц на вторичное хранилище (см. Подкачка страниц).

При использовании виртуальной памяти упрощается программирование, так как программисту больше не нужно учитывать ограниченность памяти, или согласовывать использование памяти с другими приложениями. Для программы выглядит доступным и непрерывным все допустимое адресное пространство, вне зависимости от наличия в ЭВМ соответствующего объёма ОЗУ.

Применение механизма виртуальной памяти позволяет:

· упростить адресацию памяти клиентским программным обеспечением;

· рационально управлять оперативной памятью компьютера (хранить в ней только активно используемые области памяти);

· изолировать процессы друг от друга (процесс полагает, что монопольно владеет всей памятью).

В настоящее время эта технология имеет аппаратную поддержку на всех современных бытовых процессорах. В то же время во встраиваемых системах и в системах специального назначения, где требуется либо очень быстрая работа, либо есть ограничения на длительность отклика (системы реального времени) виртуальная память используется относительно редко. Также в таких системах реже встречается многозадачность и сложные иерархии памяти.

14. SCSI винчестеры. Подключение к ЭВМ с использованием SCSI контроллера.

SCSI-винчестеры используются в серверах и мощных рабочих станциях – этим объясняются основные их отличия: высокая производительность (скорость передачи данных на сегодняшний день – 320 Мбайт в секунду, скорость вращения шпинделя – 15000 об\мин, поддержка технологии NCQ) и повышенная надежность (особая механическая начинка обеспечивает также возможность «горячей» замены).

Интерфейс (англ. interface) — техническое средство взаимодействия 2-х разнородных устройств, что в случае с жёсткими дисками является совокупностью линий связи, сигналов, посылаемых по этим линиям, технических средств, поддерживающих эти линии (контроллеры интерфейсов), и правил (протокола) обмена. Современные серийно выпускаемые внутренние жёсткие диски могут использовать интерфейсы ATA (он же IDE и PATA), SATA, eSATA, SCSI, SAS, FireWire, SDIO и Fibre Channel.

SCSI (англ. Small Computer System Interface, произносится «скази» ^[1][2] (встречается вариант эс-си-эс-ай) — представляет собой набор стандартов для физического подключения и передачи данных между компьютерами и периферийными устройствами. SCSI стандарты определяют команды, протоколы и электрические и оптические интерфейсы. Разработан для объединения на одной шине различных по своему назначению устройств, таких как жёсткие диски, накопители на магнитооптических дисках, приводы CD, DVD, стримеры,сканеры, принтеры и т. д. Раньше имел неофициальное название Shugart Computer Systems Interface в честь создателя Алана Ф. Шугарта, разработанный в. 1978 г. и опубликованную в 1981 году.

Теоретически возможен выпуск устройства любого типа на шине SCSI.

SCSI широко применяется на серверах, высокопроизводительных рабочих станциях; RAID-массивы на серверах часто строятся на жёстких дисках со SCSI-интерфейсом (однако, в серверах нижнего ценового диапазона всё чаще применяются RAID-массивы на основеSATA). В настоящее время устройства на шине SAS постепенно вытесняют устаревшую шину SCSI.

Serial Attached SCSI (SAS) — компьютерный интерфейс, разработанный для обмена данными с такими устройствами, как жёсткие диски и ленточные накопители. SAS использует последовательный интерфейс для работы с непосредственно подключаемыми накопителями (англ. Direct Attached Storage (DAS) devices). SAS разработан для замены параллельного интерфейса SCSI и позволяет достичь более высокой пропускной способности, чем SCSI; в то же время SAS обратно совместим с интерфейсом SATA: устройства 3Гбит/с и 6Гбит/с SATA могут быть подключены к контроллеру SAS, но устройства SAS нельзя подключить к контроллеру SATA. Хотя SAS использует последовательный интерфейс в отличие от параллельного интерфейса, используемого традиционным SCSI, для управления SAS-устройствами по-прежнему используются команды SCSI. Протокол SAS разработан и поддерживается комитетом T10. Текущую рабочую версию спецификации SAS можно скачать с его сайта.^[1] SAS поддерживает передачу информации со скоростью до 6 Гбит/с; ожидается, что к 2012 году скорость передачи достигнет 12 Гбит/с^[2]. Благодаря уменьшенному разъему SAS обеспечивает полное двухпортовое подключение как для 3,5-дюймовых, так и для 2,5-дюймовых дисковых накопителей (раньше эта функция была доступна только для 3,5-дюймовых дисковых накопителей с интерфейсом Fibre Channel).

Биос

Роль BIOS при загрузке ПК

После включения питания напряжение подается на центральный процессор и другие микросхемы материнской платы. "Проснувшись", CPU запускает из микросхемы программу BIOS - и начинается процедура POST (Power On Self Test, инициализация при первом включении). Ее задача - просканировать и настроить все "железо".

Прежде всего формируется логическая архитектура компьютера. Подается питание на все чипсеты, в их регистрах устанавливаются нужные значения. Затем определяется объем ОЗУ (этот процесс можно наблюдать на экране), включается клавиатура, распознаются LPT- и COM-порты. На следующем этапе определяются блочные устройства - жесткие диски IDE и SCSI, флоппи-дисководы. Для устройств SCSI процедура несколько усложняется наличием собственной BIOS, которая берет на себя работу с соответствующим оборудованием и имеет собственную программу настройки. На заключительной стадии происходит отображение итоговой информации.

После окончания работы POST BIOS ищет загрузочную запись. Эта запись, в зависимости от настройки, находится на первом или втором жестком диске, флоппи-диске, ZIP или CDROM. После того как загрузочная записи найдена, она загружается в память - и управление передается ей.

Если в настройках SETUP BIOS есть ошибки, то они могут проявиться уже на этих стадиях, и до запуска ОС дело не дойдет. Но возможны и другие проявления неправильной настройки BIOS - медленная или нестабильная работа системы, внезапные перезагрузки. Поэтому давайте запустим программу настройки BIOS и предпримем небольшую экскурсию по ее лабиринтам.

Экскурсия в BIOS SETUP

Прежде всего, сразу после включения питания, посмотрите на нижнюю часть экрана. Здесь находится идентификационная запись о версии BIOS, например:

Press DEL to enter SETUP
04/19/2001-i815-W83627HF-6169RAB9C-00

Это означает, что, своевременно нажав клавишу Del, мы попадем в SETUP BIOS. К сожалению, единого стандарта интерфейса этой программы не существует. Однако некоторое логическое единообразие - следствие единой выполняемой задачи - все же имеется. На сегодняшний день подавляющее большинство настольных ПК оснащено AWARD BIOS, поэтому при описании настройки мы будем опираться, в основном, на этого производителя. Впрочем, приведенные сведения можно без затруднений использовать для настройки AMI или Phoenix SETUP BIOS.

Программа настройки BIOS разделена на функциональные блоки, каждый из которых выполняет свой класс задач. Обычно это следующие блоки (в скобках указано, как может называться этот раздел):

• общие параметры (STANDARD CMOS SETUP, MAIN);
• свойства самой BIOS (BIOS FEATURES SETUP, ADVANCED);
• свойства других чипсетов (CHIPSET FEATURES SETUP, Chip Configuration);
• свойства интегрированных устройств (INTEGRATED PERIPHERALS, I/O Devices Configuration);
• свойства слотов PCI (PNP/PCI CONFIGURATION, PCI CONFIGURATION);
• управление питанием (POWER MANAGMENT SETUP, POWER);
• пароли системы (SUPERVISOR PASSWORD, USER PASSWORD);
• сохранение и восстановление настроек (SAVE SETUP, LOAD BIOS DEFAULT, LOAD SETUP DEFAULTS);
• выход и сохранение (EXIT).

Следует иметь в виду, что это деление довольно условно: в каждом компьютере могут быть свои варианты распределение функций по группам.

Для того чтобы активировать некоторую группу, следует навести на нее с помощью клавиш Up и Down курсорную рамку и нажать Enter. Изменять свойства можно клавишами Page Up и Page Down, а также + и -. Описание управляющих клавиш обычно приводится в нижней информационной строке. Для выхода из блока используется клавиша Esc.

Остановимся на каждом разделе подробнее.

Общие свойства

В этом разделе устанавливается системное время, настраиваются IDE- и флоппи-дисководы, выбирается реакция системы на ошибки. Здесь же приводится размер инсталлированной в компьютере RAM. Обычно указывать время и дату приходится только при первом включении компьютера или при переходе на зимнее/летнее время. Впоследствии правильное значение поддерживается встроенными часами, питающимися от аккумулятора. В современных ОС неправильно идущие часы могут оказать плохую услугу, предоставляя ложную информацию о времени доступа к файлу и т.п.

Что такое LBA MODE

При настройке дисков IDE, помимо их геометрии, требуется указать тип адресации секторов. Это связано с тем, что файловая система FAT не способна зайти дальше 1023-го сектора, что ограничивает объем винчестера размером 512 Mб. Чтобы обойти это ограничение, была введена технология линейной адресации блоков - LBA. Она заключается в том, что BIOS указывает ОС "неправильные" параметры винчестера, намеренно уменьшая количество секторов, так чтобы оно не превышало 1024, и пропорционально увеличивая число цилиндров. Современные файловые системы (NTFS, EXT2) лишены этого недостатка. Но если Windows 9x ОС после установки на новый жесткий диск не запускается, возможно, стоит активировать LBA.

Как известно, к стандартному компьютеру можно подключить до четырех IDE-устройств. Существует два способа их настройки: автоматическое обнаружение при каждом включении и жесткое задание параметров. Например, если в компьютере установлен мастер-диск на первом IDE-порту, то, найдя в SETUP соответствующий пункт (Primary Master), можно выбрать для него один из двух режимов обнаружения - Auto или User Default. В последнем случае предполагается, что пользователь сам укажет геометрию винчестера - количество цилиндров, головок и секторов. Эта информация приводится на этикетке диска или может быть определена подручными средствами самого SETUP BIOS - IDE HDD AUTO DETECTION. Если конфигурация ПК изменяется крайне редко, то разумным будет ввести параметры вручную. Тем самым процедура POST ускорится на одну-две секунды. Установив для отсутствующих IDE-устройств режим None, вы еще более ускорите загрузку компьютера.

Настройка флоппи-дисководов производится с помощью параметров Drive A и Drive B. Для них нужно выбрать тип - обычно 1,44 M или None, если дисковод отсутствует. Другие форматы флоппи-накопителей используются крайне редко. А вот если не указать None для отсутствующего устройства, то при начальной загрузке будут возникать ошибки. От Floppe 3 Mode Support - последствия одной из многих неудачных попыток "вытянуть за уши" 3-дюймовые диски - рекомендуется отказаться.