Információs technológiák elektronikus könyvtára
A számítógépek belső berendezései. Processzorok és memória
Az első, az ábrán látható számítógépes eszközt mikroprocesszornak nevezik. Az első mikroprocesszor 1971-ben jött létre, és mikroszámolókra készült.
A mikroprocesszor vagy a CPU a PC agya (a "CPU" a központi processzoregység, azaz a CPU egység). A processzor kiválasztja a parancsokat a PC memóriájából, dekódolja és végrehajtja azokat. Ezeken a parancsokon aritmetikai és logikai műveleteket végez, adatokat fogad a bemeneti eszközökről, és az eredményeket a kimeneti eszközökre küldi. A processzor speciális szinkronizációs és vezérlési jeleket generál, felügyeli a busz és az összes periféria működését. Szerkezetileg a processzor különleges chipet jelent, amelyet "chip" (chipset) vagy "BIS" (nagy integrált áramkör) neveznek.
A CPU mellett más speciális processzorok is használatosak, például aritmetikussá, a koprocesszornak nevezik (a második eszköz a diagramon). A koprocesszor (NPU) a numerikus processzoregység vagy az "FPU" (lebegőpontos egység) alternatív matematikai processzor. Matematikai számításokat végez lebegőponttal (pont) többszörösen gyorsabb, mint a tényleges processzor. Korábban külön "BIS-t" képviselt. A modern kialakításban ugyanabban a házban található, központi processzorral. Sikeresen felhasználták a grafikus statikus és dinamikus képek megjelenítésének felgyorsítására. A számítógépekben speciális kiegészítő processzorokat is telepítenek, telepítve a megfelelő kártyákra (táblák), például a grafikus adapterre.
A processzort jellemző paraméter fő mutatója, valamint a számítógép maga a teljesítmény - az adatfeldolgozás sebessége, vagyis az adatfeldolgozás sebessége. a másodpercenként végrehajtott parancsok milliói (MIPS) száma. Következésképpen a számítógép egyik fontos jellemzője az órafrekvencia. megahertzben kifejezve. A modern PC-kben több GHz (GHz) ér.
A PC következő paramétere (a 3. és a 4. ábrán) digitális memória. A kapacitást bájtban mérjük.
Értsd ezt a kérdést, ismerd meg, hogyan jelenik meg az információ a számítógépben. Nézzük ezt a problémát. Az információ feldolgozásához a számítógépről a beírt adatok (betűk, számok, speciális jelek) kódoltak, mivel a számítógép csak speciális gépi kódokban érti az információkat.
A mindennapi életben a decimális számrendszert használja, amely a számjegyek számát "0" -ról "9" -re emeli. Bármelyik szám ebben a rendszerben egységekből, tízekből, százakból, ezerekből stb. Áll. Például a 153 szám 1, 5 tíz és 3 egység, vagy 1 * 102 + 5 * 10 + 3 * 100 lehet. Ezért a számrendszer alapja a 10-es szám.
A számítástechnika információinak megjelenítéséhez a bináris rendszert használják. amelynek alapja a 2. szám. Ez a rendszer két "0" és "1" számjegyből áll, ami nagyon kényelmes bármely elektronikus eszköz számára. A nullát és egy egységet a rendszer úgy érzékeli, mint egy jel jelenlétét vagy hiányát, logikailag hamis vagy helyes állítást, és így tovább, majd könnyen feldolgozható elektromos jelekké.
Bináris formában ábrázolt számok olyan számok összegéből állnak, amelyek értéke 2-nek az "n2" teljesítményhez tartozik. Tehát 20 = 1, 21 = 2, 22 = 4, 23 = 8, 24 = 16, 25 = 32, 26 = 64, 27 = 128, 28 = 256 stb.
Például, a decimális számrendszer 153-as számát egy bináris szám formájában ábrázoljuk: 1 * 27 + 1 * 24 + 1 * 23 + 1 * 20. Ha a megfelelő számításokat elvégezzük, kapunk 128 + 16 + 8 + 1 = 153.
A számítástechnikában ez az információs bit minimális egysége (angol "bináris számjegy"). az "1" vagy a "0" vagy az "Engedélyezett" parancs - a jel jelenléte és a "Ki" - nincs jel. Egy közös információs egység egy byte.
1 bájt = 8 bit, azaz. nyolc egységből és nullából áll. A bájt egy karaktert, karaktert vagy számjegyet egyezik meg.
A bináris szimbólumok kódolásához az Egyesült Államokban külön táblát fejlesztettek ki (az amerikai szabványkód az információcserére (ASCII), amelyet az egész világon használnak. Minden egyes szimbólum, számjegy vagy karakter tizedes számot rendel 0-tól 255-ig (28).
Az első 32 karakter és a 127 kóddal ellátott szimbólum szolgálati szimbólum. Karakter kódok 32-127 meghatározása a szabvány minden IBM-kompatibilis számítógépek között a latin ábécé és jóváhagyta az ISO (International Organization for Standardization különböző területeken az emberi tevékenység). A 128-tól 255-ig terjedő karakterek a nemzeti ábécék - a kódtábla kiterjesztett része - végrehajtására szolgálnak. Például bizonyos orosz ábécé betűit a következő tizedes kódolás: a nagy „A” megfelel a 128 kód, egy kis „a” - 160, egy kis „m” - 172, és a cím „M” - 140. decimális bináris információ kód 140 felírható a következő bitek száma 10001100 = 128 + 8 + 4 = 140.
A számítógép elektronikus (számítógépes) memóriája belső és külső részekre van felosztva. A "belső memória" operatív, tartós memóriából és gyorsítótárból áll.
Teljesítménye (sebesség, frekvencia) megegyezik a CPU teljesítményével. Ugyanakkor biztosítják, hogy a számítógép két alapvető eszköze időben összehangolódjon, és a számítógép teljesítménye magas legyen.
RAM (harmadik eszköz az ábrán), vagy egy véletlen hozzáférésű memória (RAM) - a speciális belső memóriával rendelkezik, amely lehetővé teszi, hogy gyorsan lejegyez benne, és olvasni belőle a szükséges információkat - egy sor kristály képes sejtek adattárolásra.
Az információ ebben a memóriában tárolt csak olyan (rövid vagy hosszú) út, így a számítógép bekapcsolt hívják illékony, ideiglenes tárolása, vagy angolul «RAM» (Random Access Memory - Random Access Memory). Általában a számítógépek "DRAM" - dinamikus memóriát használnak, amely mikrokondenzátorokból álló cellákból áll, amelyek képesek feltölteni a lemezüket.
A számítógép működése közben a RAM-ban lévő információk folyamatosan frissülnek. Ez tartalmazza az adott pillanatban végrehajtott összes programot. Ezek a szövegek, adatok, programok stb. Elemei. speciális memóriacellákban találhatók.
Jelenleg a cache memória (Cache memória) széles körben használatos. Belső lehet (beépített, például a processzorban) és külső. Külső cache - gyorsítótár (ultragyors) memória található, mint a puffer között a processzor és a RAM tároló a merevlemezen, stb a köztes eredmények tárolására. Segít javítani a számítógép teljesítményét. Célja, hogy csökkentse a processzor órajel ciklusainak számát, amikor lassabb "RAM" -ot használ.
Az IBM kompatibilis számítógépeken a RAM a következőképpen oszlik meg:
640 KB - a PC fő memóriája (Hagyományos alapmemória - normál alapmemória)
384 KB - Felső memória legfeljebb 1 MB (UMA - felső memória),
fenntartott terület a rendszer szükségleteihez. Ben:
(általában nem teljesen használt).
128 KB - a saját "ROM BIOS" adapternek tartalék.
128 KB - "System BIOS", "ROM" az alaplapon.
1 MB felett - kiterjesztett memória
Az UMA illesztőprogramok kihasználatlan területei, a DOS-EMM386 illesztőprogram használatával, az UMB (Felső memória blokk) felső memóriablokkaként használhatók a rezidens programok befogadására.
Kiterjesztett memória. a következőkből áll:
# 9679; a program specifikáció (EMS - Expanded Memory Specification), amely 4 lap 16 MB-os felső memóriát használ;
# 9679; a program specifikáció (XMS - eXtended Memory Specification) a DOS meghajtóval - HIMEM.SYS;
# 9679; nagy memóriaterület (HMA).
A negyedik az eszközök a rajzon látható egy nem-felejtő csak olvasható memória (ROM), vagy angolul, «ROM» ( «csak olvasható memória»). . ROM célja, hogy tárolja a rendszer programok működésének ellenőrzésére a külső eszközöket a számítógéphez, a szolgáltatás diagnosztikai program ellenőrzése, stb Arra használják, hogy «BIOS» (Basic Input / Output System - Basic Input Output System), amely felelős az önellenőrző számítógépes eljárást, azaz . futtatja a "POST" (Power-On Self-Test) tesztet; a csomagtartó-pántoló program végrehajtásához; Alacsony szintű interfészeket és a BASIC programozási nyelvet is tartalmaz. Ez a chip az alaplapra van telepítve és tárolja a számítógép alapvető (alap) beállításait.
A processzor és a belső tárolóeszközök minden számítástechnikai eszköz fő moduljai. Ezek elegendőek ahhoz, hogy a számítógép működjön. De ahhoz, hogy biztosítsuk a párbeszédet egy személyrel, ez nem elég, mivel lehetetlen átadni az érintett feladatokat, és tájékoztatni a felhasználót a döntésük eredményéről stb.
A számítógépen lévő összes többi eszközt általában külsõnek nevezik. A fenti fő modulokkal való kapcsolatot egy speciális belső eszköz vagy modul hajtja végre, amelyet "busznak" neveznek.
A busz vagy csomagtartó (az ötödik eszköz az áramkörben) lehetővé teszi, hogy a processzor és a belső tárolóeszközök kommunikáljanak az összes külső eszközzel a speciális csatlakozókon (bővítőhelyeken) telepített bővítőkártyákkal (kártyákkal).
Mind a fenti eszközök, mind mások közvetlenül az alaplapon helyezkednek el, amit az "Alaplap" vagy az "anyacsatlakozó" - az alaplap.
Különböző külső eszközök csatlakoztatása a behelyezett nyílásokba vagy adapterekbe (a hatodik eszköz a rajzon). Külső eszközök nem csak a tényleges számítógépes munka (kijelző vezérlők, hajtások mágneses adathordozón, stb), de a felhasználók a különböző kiegészítő funkciók, mint például a hálózati adapterek, multimédia kártyák ( «Multimédia») és mások.
Bemenet / kimenet és hosszú távú tárolóeszközök
A külső tárolóeszközök külső memóriának nevezhetők. Ezek nem eltávolítható és eltávolítható (hordozható) eszközöket jelentenek az információk hosszú távú vagy ideiglenes tárolásához. Részletesebben tárgyalja az 5. alfejezetben. Itt csak a témával kapcsolatos alapvető információkat tekintjük át.
A külső memória, mint a könyvtár, olyan hasznos információ tárolója, amelynek mennyisége jelentősen meghaladja a számítógép belső memóriájának mennyiségét. Az eszközök és az adathordozók közé tartoznak a következők: lemezek, hajlékonylemezek és egyéb közvetlen hozzáférési memóriaeszközök mágneses, optikai, mágneses optikai és egyéb médiákon.
Külső hosszú távú memória - olyan hely hosszú távú tárolására, amelyet a felhasználó és a számítógép RAM-ja egy adott időpontban nem használ.
Az információkat különböző adathordozókon tárolják. Ha a médiából származó információ csak olvasható, akkor egy ilyen médiumot vagy eszközt nevezhetünk információ-kimenetnek és tárolóeszköznek. Ha a médium lehetővé teszi az adatok írását, olvasását, frissítését, megsemmisítését és tárolását, akkor az ilyen médiumot és (vagy) egy ilyen médiummal rendelkező eszközt beviteli / kimeneti eszköznek és információ tárolásának nevezik.
A külső memóriaeszközök fő képviselői a merevlemezek a rugalmas és kemény merevlemezeken. Továbbá, vannak olyan memória eszközök formájában optikai lézeres lemez (csak olvasható - CD-ROM, rögzítésére - CD-R, az újraírás - CD-R W), DVD különböző módosításokat. magneto-optikai adathordozók: floppy (Floptical vezetők) és kemény (MOD - magneto-optikai meghajtók), szalagok (szalagok) és chips (flash kártyák). Paramétereik, médiatermékeik és funkcióik, beleértve a tárolást is, az 5. témakörben tárgyalták.
Az első a megjelenés szempontjából rugalmas mágneslemezek vagy floppy lemezek (angol "Floppydiskettes"). 1980 óta használják őket. A modern floppy lemezek mérete 3,5 "(89 mm), és hordozható adathordozók, amelyek lehetővé teszik a bemeneti / kimeneti és információ tárolási eljárásokat. A velük dolgozó eszköz floppy meghajtó (floppy meghajtó) vagy hajlékonylemez-meghajtó (angol). Ez a külső eszköz a rendszeregységen belül van telepítve. Most a rugalmas hordozók nem felelnek meg a modern felhasználók igényeinek, és egyre kevésbé használják őket. A magas költségek (kb. 15 rubel) bizonyítéka, a rájuk rögzített adatok tárolásának megbízhatatlansága és a tárolt adatok kis mennyisége (1, 44 MB).
egy lemezre rögzítő rendszer némileg hasonlít a lemezmeghajtó, ellentétben, amely a felvétel nem spirál, és koncentrikus körökben - a pályán (angol -. „pályák» / traks /), mindkét oldalán elhelyezkedő, a hajlékonylemez és generátorok mint hengerek . A körök pedig szektorokra vannak osztva (6-3. Ábra). Minden szektorban. méretétől függetlenül a pálya azonos 512 bájtos, ami úgy érhető el változtatásával a rögzítési sűrűség: a periférián és több közelebb a központhoz lemezre.
A hajlékonylemez kapacitása nagyon egyszerű. A körök számát (pályákat) a szektorok számával kell megszorozni. Például megszorozzuk a 80 sávot a 18 ágazat két oldalán a floppy lemez kap 80 * 18 * (512B * 2) = 1474560 bájt, vagy 1, 47 MB - kapacitású, modern floppy lemezen.
Szerzett floppy lemez formázása a gyárban dolgozni IBM specifikációnak megfelelő számítógép, amely jelzi, oly módon, hogy ha lehetséges volt, hogy ez a rekord, és az olvasó a rögzített géppel olvasható információt. Szükség esetén formázható (inicializálva). Használhatja a «Format» speciális programot a művelet formázás lemezeket. A Windows alatt ez az eljárás a következő. A mappában „Sajátgép” ikonra, akkor válassza a „Disk Drive 3.5” (A)”, és állva rajta a kurzort, nyomja meg a jobb gombot rá. Ekkor megnyílik egy legördülő menü ikon „Disk 3.5” (A) „amelyben van olyan elem” Format”. Meg kell erősíteni és az eljárásokat kínálnak az ablakon „Format Disk 3,5 (A)” (ábra. 6-4).
A hajlékonylemezeket egyre inkább felváltják a kompakt lemezek, amelyek mennyisége eléri a 700 MB-ot, és a költség megegyezik a hajlékonylemezek költségével.
A következő külső tárolóeszköz egy kemény mágneses lemez.
A merevlemez (angolul "merevlemezek") egy egymás fölé rakott halmozatot jelent, és a merevlemezek (lemezek). Minden hajlékonylemeznek van saját olvasási / írási feje. Együtt ezek a fejek mereven rögzítve vannak egy tengelyen (6-5. Ábra). Ezeknek a lemezeknek a készlete speciális lezárt tokba van telepítve, és együttesen merevlemez-meghajtóként (HDD) vagy merevlemez-meghajtóknak (HDD).
Ez a nem eltávolítható külső eszköz a rendszeregység belsejében van telepítve. A merevlemez egy bemeneti / kimeneti eszköz és információ tárolása. Nem ajánlott ugyanolyan módon átvinni, mint a hajlékonylemezek ("nem cserélhető lemezek"). Nevének ellenére a merevlemez egy nagyon törékeny eszköz, amely érzékeny a túlterheltségre, a sokkra és a joltsre.
Amikor a hajtás fut, aerodinamikus párnát képeznek a fej és a lemez felületének között. A fej a mágneses felszín fölött több ezer milliméter magasságban mozog. A HDD működését egy speciális hardver-logikai eszköz vezérli - egy merevlemezes vezérlő. Ez a technikai megoldás lehetővé teszi, hogy jelentősen növelje a felvétel sűrűségét és sokáig (több évig) nagy mennyiségű információt tároljon lemezeken (több millió lemezen).
A HDD fő paraméterei a kapacitás, a teljesítmény és a sebesség. A modern eszközök kapacitása több száz GB-ot is elér.
A teljesítményt a belső adatátviteli sebesség határozza meg, és MB / s-ban mérve (többtől tizedig és több száz MB / s-ig). Ez sokkal inkább attól függ, hogy milyen interfészek kapcsolódnak a merevlemezhez az alaplaphoz. A merevlemez az alaplap csatlakozóihoz csatlakozik, speciális csatlakozó kábellel (kábellel).
Sebesség - az adatokhoz való hozzáférés időpontja. Általában figyeljen az átlagos hozzáférési időre - a megfelelő adatok megtalálásához szükséges időtartamra. A lemez forgási sebességétől függ. 5400 ford./perc fordulatszámú lemezek esetén az átlagos hozzáférési idő 9-10 μs, 7200 / perc - 7-8 μs frekvenciájú lemezek esetén. A magasabb szintű eszközök átlagos adatelérési időt biztosítanak 5-6 μs-ig.
A mágneses rétegre vonatkozó adatokat lézersugárral rögzítik. Ez egy kétlépéses felvételi eljárást használ. A lemez mágneses változásai csak akkor valósulhatnak meg, ha két feltétel egyidejűleg alkalmazható: a mágneses mező és a lézer által létrehozott speciális hőmérséklet, valamint az információvesztés valószínűsége nagyon kicsi.
A külső memória optikai eszközei közé tartoznak a lézeres kompakt lemezek.