Файл: Устройство персонального компьютера ( Основные компоненты персонального компьютера ).pdf

В SSD как и в USB Flash используются три типа памяти NAND: SLC (Single Level Cell), MLC (Multi Level Cell) и TLC (Three Level Cell). Отличие только в том, что SLC позволяет хранить в каждой ячейке только один бит информации, MLC – два, а TLC – три ячейки (использование разных уровней электрического заряда на плавающем затворе транзистора), что делает память MLC и TLC более дешёвой относительно ёмкости.

Главной задачей контроллера SSD является обеспечение операций чтения/записи, и управление структурой размещения данных. Основываясь на матрице размещения блоков, в какие ячейки уже проводилась запись, а в какие еще нет, контроллер должен оптимизировать скорость записи и обеспечить максимально длительный срок службы SSD-диска. Вследствие особенностей построения NAND-памяти, работать с ее каждой ячейкой отдельно нельзя. Ячейки объединены в страницы объемом по 4 Кбайта, и записать информацию можно только полностью заняв страницу. Стирать данные можно по блокам, которые равны 512 Кбайт. Все эти ограничения накладывают определенные обязанности на правильный интеллектуальный алгоритм работы контроллера. Поэтому, правильно настроенные и оптимизированные алгоритмы контролера могут существенно повысить производительность и долговечность работы SSD-диска.

В контроллер входят следующие основные элементы:

• Processor – как правило 16 или 32 разрядный микроконтроллер. Выполняет инструкции микропрограммы, отвечает за перемешивание и выравнивание данных на Flash, диагностику SMART, кеширование, безопасность.
• Error Correction (ECC) – блок контроля и коррекции ошибок ECC.
• Flash Controller – включает адресацию, шину данных и контроль управления микросхемами Flash памяти.
• DRAM Controller - адресация, шина данных и управление DDR/DDR2/SDRAM кэш памятью.
• I/O interface – отвечает за интерфейс передачи данных на внешние интерфейсы SATA, USB или SAS.
• Controller Memory – состоит из ROM памяти и буфера. Память используется процессором для выполнения микропрограммы и как буфер для временного хранения данных. При отсутствии внешней микросхемы RAM памяти выступает в роли единственного буфера данных SSD.

В SSD накопителях применяется кэш память в виде энергозависимой DRAM микросхемы, наподобие как в жёстких дисках. Но в твердотельных накопителях она несёт ещё одну важную функцию. Часть прошивки и самые часто изменяющиеся данные находятся в ней, сокращая износ энергозависимой NAND памяти.

• 1. Контроллеры и адаптеры

Контроллер — это электронное устройство, предназначенное для подключения к магистрали компьютера разных по принципу действия, интерфейсу и конструктивному исполнению периферийных устройств. Все устройства ввода/вывода и внешняя память также имеют свои контроллеры.

К термину “контроллер” очень близок по смыслу другой термин — “адаптер”. Назначение обоих одинаково, но контроллер несколько сложнее: “подразумевается его некоторая активность — способность к самостоятельным действиям после получения команд от обслуживающей его программы. Сложный контроллер может иметь в своем составе и собственный процессор” 11. На уровне рядового пользователя данные понятия практически неразличимы и могут считаться синонимами.

И еще одним похожим устройством является сопроцессор. Сопроцессоры “помогают” основному (центральному) процессору, который исполняет программу, реализовывать сложные специфические функции. Примером может служить графический сопроцессор, выполняющий геометрические построения и обработку графических изображений, — его вполне можно считать графическим контроллером. Несколько особняком стоит математический сопроцессор, который выполняет свои функции “в одиночку”, не управляя никакими внешними устройствами.

Все перечисленные выше устройства служат для уменьшения нагрузки на центральный процессор и повышают общую производительность системы. Значение контроллеров состоит в том, что они освобождают процессор от наиболее медленных функций ввода/вывода информации. Идеи применения специализированных интеллектуальных схем для разгрузки центрального процессора были заложены еще в третьем поколении ЭВМ в больших машинах коллективного пользования IBM-360 (в СССР данное семейство машин известно в качестве “аналога” под именем ЕС ЭВМ). В четвертом поколении возникла технологическая возможность собирать схемы управления в едином кристалле, и появились микроконтроллеры.

В состав контроллера, как правило, входят: собственный микропроцессор, ОЗУ, ПЗУ, регистры внешних устройств (через них контроллер взаимодействует с центральным процессором), буферные (согласующие) схемы. В определенном смысле сложный контроллер является упрощенной специализированной ЭВМ.

Периферийные устройства

Периферийные устройства – это любые дополнительные и вспомогательные устройства, которые подключаются к ПК для расширения его функциональных возможностей.

По расположению всю периферию для ПК можно разделить на две группы:

Внутренние устройства, устанавливаемые внутри системного блока. К ним относят встроенные приводы для чтения дисков, жесткие и твердотельные накопители, видеокарты и даже микрофоны и колонки, если речь идёт об элементах ноутбука;

Внешнее оборудование, располагаемое снаружи компьютера. Среди таких устройств тоже можно встретить дисководы и жёсткие диски – но только подключаемые извне. Внешней периферией называют и мониторы, и принтеры, и сканеры, и такие устройства ввода как клавиатура и мышь.

По назначению все периферийные устройства можно разделить на три категории – периферия для ввода (манипуляторы, клавиатуры и сканеры), вывода (дисплей и принтер) и хранения данных (жёсткие диски и другие виды накопителей).

Периферией для ввода называется оборудование, предназначенное для введения данных в электронно-вычислительную машину. Различают несколько видов таких устройств: для ввода графической информации (сканер или специальный планшет); механического ввода (клавиатуры); непрерывного ввода (мышь). Кроме того, отдельно выделяют устройства для ввода графической и звуковой информации. А также указательные (координатные) и игровые – при этом, например, джойстики относят и к первому, и ко второму типу. Тогда как геймпады и рули – только к устройствам, предназначенным для игр.

К устройствам для вывода информации относят такое оборудование, которое преобразует результаты работы компьютера в форму, доступную для восприятия человеком. Например, в звук (как наушники и колонки) или изображение (мониторы, принтеры и проекторы). К игровым устройствам для вывода относят шлемы и очки виртуальной реальности – хотя пользоваться ими можно далеко не только для игр.

К устройствам хранения относят внутренние и внешние жесткие диски, SSD, различные флэш-накопители. Так же можно отнести к периферийным устройствам для хранения данных и дисководы, и кардридеры. При этом сами они не хранят информацию – для этого требуется диск или флеш-карта – однако без использования этой периферии информация не может ни считываться, ни записываться.

Список используемой литературы

1. Ермолович А. В., Шилов В. В. ПЕРСОНАЛЬНЫЙ КОМПЬЮТЕР // Большая российская энциклопедия. Том 25. Москва, 2014, с. 749-750
2. Лысенко В. В., Малинина Л. А., Беляев М. А. Основы информатики: Учебник для вузов, 2006
3. Мюллер С. Модернизация и ремонт ПК. 19-е изд. М, 2011
4. Таненбаум Э. Архитектура компьютера 4-е издание, 2003
5. Евгения Благово, Состав и назначение элементов компьютера, 2018
6. Овчеренко В. А., Токарев В. Г. Периферийные устройства информационных систем: физические принципы организации и интерфейсы ввода-вывода, Новосибирск, 2019
7. Большая российская энциклопедия [сайт] URL: https://bigenc.ru/
8. Заметки Сис. Админа [сайт]. URL: https://sonikelf.ru/
9. Википедия — свободная энциклопедия [сайт]. URL: https://ru.wikipedia.org/
10. Сергей Бондаренко IT-уроки [сайт] URL: http://it-uroki.ru/
11. ГОСТ Р 7.0.5-2008 «Библиографическая ссылка»