Файл: Кудряшова Анастасия Юрьевна Интернеткурс по дисциплине Информационные технологии в.pdf

45
Для этих целей в компьютере предусмотрено постоянное запоминающее устройство.
Постоянное запоминающее устройство (ПЗУ) — устройство энергонезависимой памяти, которая постоянно, даже после выключения компьютера, хранит фиксированные
(«вшитые») программу и данные и использует их для загрузки операционной системы и подключения устройств (рисунок 3.9).
Рисунок 3.9 – Постоянное запоминающее устройство (ПЗУ)
Для хранения параметров конфигурации компьютера предназначена память на основе полупроводников — CMOS-память.
BIOS (англ. Base Input Output System — базовая система ввода-вывода)- программа, которую процессор выполняет для проверки устройств во время запуска, загрузки операционной системы или установки новой. Кроме того, программа BIOS устанавливает поток данных между операционной системой компьютера и подсоединенными устройствами: жестким диском, клавиатурой, мышью, принтером, видеосистемой, управляет потребляемой мощностью и питанием ПК.
Данные в ПЗУ записываются в процессе изготовления, сохраняются после выключения питания компьютера и могут только читаться, результаты своей работы компьютер здесь не сохраняет (для ПЗУ используется и английский термин Read Only
Memory, ROM — память только для чтения).
При включении компьютера процессор обращается к ПЗУ, считывает программу BIOS, начинает ее выполнять и осуществляет тестирование основных устройств: клавиатуры, оперативной памяти, дисководов и др. Если устройства не обнаружены или не работают, BIOS сообщает об ошибках звуковыми сигналами или текстом на экране. Если устройства обнаружены и работают должным образом, устанавливается связь системной платы с устройствами, подключаются клавиатура, жесткий диск и начинается процесс загрузки операционной системы ПК.
После успешной загрузки операционной системы в оперативную память дальнейшее управление компьютером берет на себя операционная система, которая в последующем выполняет загрузку и управление прикладной программой или передает его какой-нибудь прикладной программе, например, текстовому процессору Word.
В современных компьютерах система BIOS записывается в так называемой флеш- памяти (англ. in a flash — мгновенно) — в запоминающее устройство с возможностью перепрограммирования.
Флеш-память, как и обычное ПЗУ, энергонезависима, т.е. данные не пропадают после отключения питания, но флеш-память позволяет обновлять, перезаписывать находящиеся в ней данные.
Система BIOS хранит программу установки Setup (англ. set up — установить).
Сообщение о работе этой программы иногда высвечивается при загрузке компьютера на черном фоне экрана: «Чтобы войти в Setup, нажмите клавишу F1» (или Del, или другую).
Программа позволяет пользователю установить клавишами клавиатуры некоторые настройки BIOS, которые записываются в отдельную постоянную CMOS-память, питаемую от аккумуляторной батарейки. CMOS-память (Complimentary Metal Oxide
Semiconductor Memory) представляет собой память для хранения конфигурации

46 компьютера. Она имеет низкое энергопотребление и не изменяется при отключении питания. Эта память располагается на контроллере периферии, для электропитания которого используются специальные аккумуляторы. В CMOS хранятся некоторые настройки системы, текущая дата и время (их можно настроить также с помощью операционной системы), пароль на вход в компьютер. О пребывании в программе Setup свидетельствует характерный «старомодный», под DOS, вид экрана и заголовок типа
Award BIOS Setup (если BIOS компании Award).
Помимо основной системы BIOS в компьютере есть местные, например, видеосистемы BIOS.
Оперативная память — память временного хранения данных и команд, необходимых процессору для выполнения операций в текущем сеансе работы.
Отличается особо быстрым доступом к чтению и записи данных процессором или другими устройствами. Работа компьютера — это прежде всего работа процессора с оперативной памятью.
При включении компьютера в оперативную память загружаются с диска программы и данные для работы операционной системы и работы отдельных устройств, а затем прикладные программы, которые открывает пользователь. Оперативная память хранит данные только на время, пока компьютер включен, поэтому она временная (на время сеанса работы) и энергозависимая (пока подает энергию источник питания).
Данные в памяти утрачиваются при выключении компьютера или перезагрузке операционной системы.
Процессор выполняет вычисления по программе, размещенной в оперативной памяти, обменивается с памятью данными, отправляет данные из памяти во внешние запоминающие устройства или сеть. Доступ к данным оперативной памяти происходит гораздо быстрее, чем к данным внешней памяти, например, жесткого диска, поэтому она и называется оперативной — быстродействующей.
Объем оперативной памяти определяет, насколько большие программы могут выполняться, а также сколько данных будет подготовлено им для доступа, сколько программ могут выполняться одновременно, что очень важно для быстродействия. В современные персональные компьютеры устанавливается память объемом 1 Гбайт и более.
Процессор выполняет операции с двоичными числами. Чем большей разрядности число может обработать процессор единовременно и чем больше оперативной памяти он может использовать для размещения обрабатываемых данных, тем выше быстродействие компьютера, тем лучше он работает с большими объемами данных.
Ячейка памяти — минимальная адресуемая область памяти, хранящая данные в виде двоичного числа определенной длины. Двоичное число (1 или 0) в ячейке памяти определяется наличием или отсутствием электрического заряда. Восемь ячеек оперативной памяти имеют индивидуальный адрес. Адрес — число, которое идентифицирует отдельные части памяти. Процессор рассматривает оперативную память как кипу страниц с пометками, пронумерованными записками, куда можно быстро заглянуть по номеру. Процессор, обладающий способностью работать с двоичными числами больших разрядов, может нумеровать и использовать очень много таких
«страниц и записей». Способность адресовать оперативную память позволяет процессору найти ячейку по адресу (как камеру хранения по номеру).
Английский термин RAM (Random Access Memory — память произвольного доступа) отражает свойство предоставлять с одинаковой скоростью доступ к любой ячейке памяти независимо от адреса ячейки.
Процессор одновременно обрабатывает несколько разрядов чисел. Повышение максимальной разрядности чисел позволяет увеличить количество ячеек оперативной памяти, а значит, возможный максимальный ее объем. Так, 32-разрядный процессор и 32- разрядная адресация могут адресовать 2 32
байта, т.е. 4 Гбайт оперативной памяти (если такой объем оперативной памяти доступен на компьютере). Перенос данных из памяти

47 процессору выполняется 32-разрядной программой в несколько раз быстрее, чем 16- разрядной программой.
В компьютере с 64-разрядным процессором и 64-разрядной возможностью адресации предел оперативной памяти увеличивается до 2 64
= 1,8 · 1024 байт. Прикладные программы с 64-разрядным кодом, применяемые в Windows 10 (7,8) выполняют операции перемещения данных в памяти, сложения, вычитания, деления, умножения, сравнения крупных массивов чисел.
Развитие технологии процессоров направлено на повышение разрядности обрабатываемых двоичных чисел. Для увеличения разрядности и скорости выполнения программ кристалл интегральной схемы плотнее насыщают транзисторными элементами, уменьшают размеры, применяют новые технологии производства.
Физически оперативная память выполняется в виде модулей из многих запоминающих ячеек (каждая со своим адресом), представляющих собой пластины с рядами контактов, на которых размещаются микросхемы памяти (рисунок 3.10).
Рисунок 3.10 – Память ОЗУ
Модули памяти могут различаться между собой по размеру и количеству контактов, по быстродействию, по информационной емкости и т.д.
Важнейшей характеристикой модулей оперативной памяти является быстродействие, которое зависит от максимально возможной частоты операций записи или считывания информации из ячеек памяти. Современные модули памяти обеспечивают время доступа к информации менее 10 наносекунд (10–9 с).
В персональных компьютерах объем адресуемой памяти и величина фактически установленной оперативной памяти практически всегда различаются. Хотя объем адресу мой памяти может достигать 4 Гбайт, величина фактически установленной оперативной памяти может быть значительно меньше, например, «всего» 1 Гбайт.
Кеш-память может размещаться как вспомогательная между оперативной памятью и процессором, между оперативной памятью и диском.
Кеш-память — это буферная, недоступная для пользователя быстродействующая память, автоматически используемая компьютером для ускорения операций с информацией, хранящейся в более медленно действующих запоминающих устройствах.
Например, для ускорения операций с основной памятью организуется регистровая кеш- память внутри микропроцессора (кеш-память первого и второго уровня) или вне микропроцессора на материнской плате; для ускорения операций с дисковой памятью организуется кеш-память на ячейках электронной памяти.

48 оперативной памяти.
Связь устройств ПК осуществляется с помощью средств сопряжения, которые называются интерфейсами. Интерфейс представляет собой совокупность линий и шин, сигналов электронных схем и алгоритмов, предназначенную для осуществления обмена информацией между устройствами. В соответствии с функциональным назначением интерфейсы можно поделить на два основных класса: системные интерфейсы ЭВМ и интерфейсы периферийного оборудования.
Современные ПК имеют два типа шин: системную шину, соединяющую процессор с ОЗУ и кеш-памятью второго уровня, и шины ввода/вывода, соединяющие процессор с периферийными устройствами посредством моста, как правило, встроенного в микросхему системной шины (рисунок 3.11).
Рисунок 3.11 - Соединение устройств компьютера линиями системной шины и шинами ввода/вывода
Набор микросхем системной логики, или чипсет (англ. chipset), на системной плате требуется процессору для работы с разнородными видами памяти, с портами ввода/вы вода, внешними устройствами, приложениями. Процессор занимается вычислениями, а интегральные микросхемы — чипы обеспечивают взаимодействие подсистем компьютера, подключаемых устройств.
На системной плате находятся микросхемы с дополнительными процессорами
«местного значения» — контроллеры, освобождающие центральный процессор от выполнения функций управления отдельными внешними устройствами (клавиатурой, монитором, жестким диском, принтером), устанавливающие связующие «мосты взаимопонимания» между внутренними и периферийными устройствами, обслуживающие их запросы к памяти, расставляющие приоритеты в обслуживании.
Системная шина — совокупность сигнальных линий, которые соединяют центральный процессор с оперативной памятью на материнской плате для обмена информацией. Посредством шины процессор выбирает адресуемое устройство, выполняет обмен данными и служебными сигналами. Системная шина состоит из трех групп линий — для адресов, данных и управления.
Ширина шины — число параллельных проводников, каждый из которых предназначен для передачи отдельного бита, — параметр, определяющий производительность компьютера. Процессор передает данные по шине в виде нескольких битов одновременно (параллельно). Количество битов, которые можно передать по шине единовременно, определяет разрядность шины: 16, 32 ,64… бита. Чем больше ширина
(разрядность) шины, тем большей разрядности числа она может передавать, а это позволяет адресовать больше оперативной памяти и повышает быстродействие компьютера.
Еще один важный параметр шины — частота передачи данных в секунду, в зависимости от поколения компьютера она составляет 833 МГц и более. Соответственно пропускная способность шины по передаче данных — 8,8 Гбайт в секунду.
Шины ввода/вывода подразделяются на локальные и стандартные. Локальные

49 шины ввода/вывода — это скоростные шины, предназначенные для обмена информацией между быстродействующими устройствами (видеоадаптерами, сетевыми картами и др.) и системной шиной. В современных ПК такими шинами являются шины PCI (Peripheral
Com- ponent Interconnect) и AGP (Accelerated Graphics Port).
Шина PCI служит для ввода и вывода информации от сетевых адаптеров, контроллеров SCSI-устройств и др. Шина PCI работает на половинной частоте системной шины. Шина AGP предназначена для обеспечения работы видеосистемы ПК и подключения ее видеоадаптера.
Стандартные шины ввода/вывода используются для подключения более медленных устройств. Стандартными шинами ввода/вывода являются шины USB и IEEE
1394 (FireWire).
Универсальная последовательная шина (англ. Universal Serial Bus, USB) — стандарт, предназначенный для организации соединения многочисленных и разнотипных вне них устройств с помощью единого интерфейса (рисунок 3.12). Шина USB дает возможность пользователям подключать внешние устройства без перезагрузки операционной системы и выстраивать многоуровневое каскадирование.
Рисунок 3.12 – Виды USB
USB — универсальная последовательная шина для легкого подключения различного вида устройств — клавиатуры, мыши, мобильных телефонов, накопителей информации, сканеров, принтеров и т.д.
Вопрос 4. Периферийные устройства
Периферийное устройство — часть аппаратного обеспечения, конструктивно отделенная от основного блока вычислительной системы, от состава и характеристик которой во многом зависят возможность и эффективность применения ПК. Так, по назначению можно выделить следующие виды периферийных устройств:
• внешние запоминающие устройства, или внешняя память ПК;
• устройства ввода информации;
• устройства вывода информации;
• устройства передачи информации.
Периферийные устройства функционируют по командам центрального процессора и предназначены для внешней обработки данных, их подготовки, ввода, хранения, управления, защиты, вывода и передачи по каналам связи. К периферийным устройствам ПК относятся внешние устройства памяти, устройства вывода информации, устройства ввода информации, печатающие устройства, устройства дистанционной передачи данных, аудиосистемы.
Периферийное устройство может быть как физически внешним (принтер, сканер, внешний модем), так и находиться в системном блоке (накопители информации или внутренний модем).
Для длительного хранения информации компьютер оснащается внешними запоминающими устройствами, которые классифицируют по разным признакам: по типу доступа: