Центральные устройства ПК. Основная память. Состав, назначение, стандартное распределение, основные характеристики.

Структура основной памяти состоит из отдельных ячеек, ёмкостью – 1 байт каждая. Каждая ячейка имеет свой уникальный адрес. Основная память имеет для ОЗУ и ПЗУ единое адресное пространство.

ОЗУ – RAM (Random Access Memory)

ПЗУ - ROM (Read-Only Memory)

ОЗУ предназначен для хранения (программ, промежуточных и окончательных результатов) непосредственно участвующей в вычислительном процессе на текущем этапе функционирования ПК. Это энергозависимая память, т. К. при отключении питания информация в ней теряется, используется для чтения и записи. С точки зрения физического принципа действия различают: динамическую память DRAM и статическую SRAM. Динамическую память можно представить в виде микроконденсаторов, способных накапливать заряд на своих обкладках – наиболее распространённый и экономически доступный вид памяти.

“-“:

1 как при заряде, так и при разряде неизбежны переходные процессы, т.е. запись происходит медленнее

2 заряды ячеек имеют свойство рассеваться в пространстве невероятно быстро. Если их постоянно не подзаряжать, то утрата данных происходит через сотые доли секунды. Поэтому должна постоянно происходить подзарядка ячеек ОП, что вызывает непроизводительный расход ресурсов вычислительной системы.

3 ячейки статической памяти можно представить как электронные микроэлементы – триггеры, в которых хранится не заряд, а состояние (вкл./выкл.), этот тип памяти обеспечивает более высокое быстродействие, технологически сложнее, дороже.

Микросхемы динамической памяти используются в качестве оперативной памяти, микросхемы статической – в качестве КЭШ.

Основная память в ПК размещается на стандартных панелях-модулях, которые вставляются в специальные разъёмы на материнской плате.

ПЗУ.

В момент включения ПК, в его ОП нет ничего: ни данных, ни программ, но процессору нужны команды первый момент после включения.

Сразу после включения ПК на адресной шине материнской платы выставляется стартовый адрес. Это происходит аппаратно, без участия программ. Микропроцессор обращается по выставленному адресу за своей первой командой и далее начинает работать по программам. Этот исходный адрес не может указывать на оперативную память, в которой ничего нет, он указывает на ПЗУ. Микросхема ПЗУ способна длительное время хранить информацию, даже когда ПК выключен. Комплект программ, находящихся в ПЗУ, образует базовую систему ввода-вывода (BIOS – Basic Input-Output System). Назначение BIOS – проверить состав и работоспособность компьютерной системы, и обеспечить взаимодействие с клавиатурой, монитором, жестким и гибким дисками. Программы, входящие в BIOS, позволяют наблюдать на экране диагностические сообщения, а также вмешиваться в ход запуска с помощью клавиатуры. Запись в ПЗУ происходит на заводе-изготовителе (прошивка BIOS).

КЭШ – память, CMOS.

КЭШ – служит для кратковременного хранения, записи и выдачи информации, непосредственно используемой в вычислениях в ближайшие такты работы ПК, для высокого быстродействия ПК, т.к. оперативная память не всегда обеспечивает скорость записи, поиска и считывания информации.

Размер КЭШ – памяти.

Обмен данными в МП происходит в несколько раз быстрее, чем обмен с другими устройствами. Для того, чтобы уменьшить количество обращений к оперативной памяти внутри процессора создаётся буферная область (КЭШ-память), как бы сверхоперативная память. Когда МП нужны данные он сначала обращается в КЭШ, только если там нужных данных нет, происходит его обращение в оперативную память. При работе программ данные считываются из ОП в КЭШ с небольшим опережением.

КЭШ – распределяется по нескольким уровням:

1.выполняется на том же кристалле, что и сам процессор. Объём ~=10 Кб.

2.находится либо в кристалле процессора, либо в том же узле, что и процессор, хотя и располагается на отдельном кристалле.

3.выполняется на быстродействующих микросхемах и размещается на материнской плате, вблизи МП (объём несколько Мб), но работает на частоте материнской платы.

5.СМОS – энергозависимая память. Кроме обычной оперативной и постоянной памяти в ПК имеется небольшой участок памяти для хранения параметров конфигурации ПК.

Для того, чтобы начать работу с дурим оборудованием программы BIOS должны знать, где можно найти нужные параметры. По очевидным причинам их нельзя хранить ни в ПЗУ, ни в ОЗУ. Для этого на материнской плате есть микросхемы энергозависимой памяти, по технологии изготовления называемой CMOS, обладающей нужным энергопотреблением.

От ОЗУ она отличается тем, что её1 содержимое не стирается во время отключения ПК, а от ПЗУ тем, что данные в неё можно заносить и изменять самостоятельно в соответствии с тем, какое оборудование входит в состав системы. Эта микросхема питается небольшой батарейкой на материнской плате (хватает на несколько лет). Тот факт, что ПК чётко показывает часы и дату объясняется CMOS.

Внешняя память.

Диски относятся к носителям информации с прямым доступом. Можно обратиться к дорожке, каждая дорожка разбита на сектора. В качестве запоминающей среды у магнитных дисков используются магнитные материалы со специальными свойствами, позволяющими фиксировать два магнитных состояния (два направления намагниченности, соответственно 0 или 1).

Информация на магнитных дисках записывается и считывается магнитными головками вдоль концентрических окружностей – дорожек (треков).

Обмен данными осуществляется последовательно целым числом секторов. Смежные сектора – кластер – минимальная единица размещения информации на диске, состоящей из нескольких секторов – дорожки. При записи и чтении магнитный диск вращается, а механизм управления магнитной головкой подводит её к дорожке, выбранной для записи или считывания информации.

HDD. (Hard Drive Disk) – жёсткий диск.

Внутри механического корпуса на оси электродвигателя располагаются несколько дисков. Корпус HDD либо герметичен, либо имеет защищённое отверстие для свежего воздуха. Большинство электронных элементов управления размещаются в корпусе HDD.

Основные характеристики: ёмкость, среднее время поиска, скорость передачи информации, частота вращения, число дисков.

FDD. (Floppy Drive Disk) – гибкий магнитный диск.