Добавлен: 06.04.2023
Просмотров: 95
Скачиваний: 2
Каждая магнитная дорожка в процессе работы может быть перемещена и настроена на необходимую дорожку. При подготовке жесткого диска к работе пакет магнитных дисков внутри него обязательно форматируется для нанесения разметки магнитных дорожек, нанесения служебных зон секторов на дорожках. Для выполнения операция чтения/записи контроллеру жесткого диска передается адрес в следующем виде: номер цилиндра, номер рабочей поверхности цилиндра, номер сектора на выбранной дорожке. На основании переданного адреса магнитные головки перемещаются к нужному цилиндру и ожидают появления маркера начала дорожки, далее происходит ожидание появления необходимого сектора и только после этого начинается выполнение операции чтения или записи информации. При этом на необходимый цилиндр фактически устанавливаются все головки, но в момент выполнения одной операции чтения или записи работает только одна.
Из-за невысокого расстояния между секторами и высокой скорости вращения магнитных дисков система управления не всегда успевает выполнить переключение на чтение или запись информации к следующему сектору. В данном случае после обработки сектора необходимо дождаться, когда магнитный диск выполнит оборот и под головкой окажется необходимый сектор. Для избегания подобных ситуаций при форматировании диска используется чередование секторов: для этого последовательность нумерации секторов на дорожке задается таким образом, что следующий по порядку номер сектора принадлежит не следующему по физическому размещению сектору, а через “k” секторов (где k - фактор чередования).
Так как физически жесткие диски различных фирм-производителей могут быть по разному реализованы, возникает проблема совместимости диска с устройствами ввода/вывода компьютера. Данная проблема решается за счет стандартизации интерфейсов передачи данных между для подключения жесткого диска к ПК [6].
Любой жесткий диск состоит из герметичного блока (гермоблока) и платы с электронной системой управления жестким диском. Внутри гермоблока находятся все механические части жесткого диска: магнитные диски, шпиндель, на котором размещены магнитные дички, считывающие головки, а также небольшой плоский двигатель, который может размещаться под дисками или встроен непосредственно в шпиндель (рисунок 2).
Рисунок 2 – Физическое устройство жесткого диска
При вращении дисков внутри гермоблока создается обильный воздушный поток, при этом воздух фильтруется специальным фильтром, размещенным в одной из стенок гермоблока. За счет воздушного потока и возникает воздушная подушка между головкой жесткого диска и магнитной поверхность, защищая их от преждевременного износа и выхода из строя.
Ближе к интерфейсным разъемам жесткого диска размещается поворотный позиционер, визуально схожий с небольшим башенным краном – на одной стороне его оси расположены несущие с магнитными головками, а на другой – хвостовик с обмоткой электромагнитного привода. При повороте коромысла, расположенного на позиционере, головки передвигаются от крайних дорожек диска к центральным дорожкам и наоборот. Угол между осями позиционера и шпинделя рассчитан таким образом, чтобы при повороте диска головка омела наименьшее отклонение от касательной дорожки.
В ранних моделях жестких дисков в качестве позиционера использовался шаговый двигатель. В связи с этим расстояние между дорожками напрямую зависело от величины шага двигателя. Современные модели в качестве позиционера используют линейный двигатель, не имеющий дискретности, в связи с чем установка головки на дорожку осуществляется с использованием сигналов, записанных на дисках. Это позволило увеличить точность работы привода, а соответственно и плотность записи на дисках.
Оперативная память компьютера — память, которая хранит временную информацию, необходимую для нормального функционирования запущенных процессов и программ. При завершении работы системы она обнуляется.
Физическая память реализована в архитектуре компьютера в виде микросхем. Она делится на физические страницы, а адресное пространство делится на логические страницы. К физической памяти относят жёсткие диски, съёмные модули памяти, внешние накопители.
Разновидностью оперативной памяти является видеопамять. Это память, которая используется в видеокартах компьютера для обработки графических процессов. Видеопамять снабжает графический процессор всей информацией, необходимой для визуализации изображения. Чем выше значение объёма видеопамяти, тем проще процессору обрабатывать графику компьютера, а, значит, кадры на экране будут меняться быстрее и качественнее.
Оперативная память временно сохраняет данные, и его производительность зависит от производительности компьютера. Чем больше объем оперативной памяти, тем плавно будет работать операционная система, а более быстрые программы будут загружаться. Для домашнего использования будет хватать до 4 гигабайт, в то время как игровые компьютеры и ресурсоемкие приложения потребуют от 8 до 32 гигабайт оперативной памяти. Скорость, измеренная в МГц, является еще одним соображением в отношении того, что напечатано, но, самое главное, ОЗУ должно быть совместимо с основной платой. Наиболее популярными типами оперативной памяти сейчас являются DDR3 и DDR4.
Глава 2. Программные составляющие персонального компьютера
2.1 Операционная система
Операционная система – программа, которая позволяет управлять оборудованием — компьютером, мобильным телефоном, часами и так далее. По сути, она является прослойкой между машинным языком и пользователем.
На текущий момент, самые распространенные семейства операционных систем – Windows и UNIX (особенно, Linux и BSD).
Примеры наиболее часто используемых систем.
- Windows
- Linux:
- Ubuntu
- CentOS
- Debian
- Red Hat
- Mint
- Arch Linux
- FreeBSD
- Mac OS X
Основные функции, которые выполняет операционная система: обязательные:
- Управление оперативной памятью.
- Обеспечение пользовательского интерфейса.
- Сохранение информации об ошибках системы.
- Управление данными на носителях (жесткие диски, SSD).
- Запуск программ и обеспечения среды для их корректной работы.
- Унифицированный доступ к периферии (мышь, клавиатура, камера и так далее).
Дополнительные:
- Многозадачность.
- Эффективное распределение ресурсов.
- Ограничение доступа процессам к ресурсам.
- Доступ к системе авторизованному пользователю.
- Предоставление среды для взаимодействия процессов между собой.
- Самозащита от случайных или злонамеренных действий пользователей.
2.2 Системное и прикладное программное обеспечение
Персональные компьютеры - это универсальные устройства для обработки информации. Они могут выполнять любые действия по обработке информации. Однако сам по себе компьютер не обладает знаниями ни в одной области своего применения, все эти знания сосредоточены в выполняемых на компьютере программах. Выражение "компьютер сделал" означает, что на компьютере была выполнена программа, которая позволила совершить соответствующее действие.
Современные словари дают такие определения термина программа.
1) План того, что должно быть сделано, выполнено
2) Закодированная (записанная в специальной форме) информация, вводимая в компьютер для управления его деятельностью.
Первое значение слова было известно задолго до появления компьютеров. Планы могут быть составлены людьми для людей. Для определения компьютерной программы более подходит второе определение.
Программа – это составленная на понятном компьютеру языке точная и подробная последовательность инструкций; или набор инструкций на машинном языке, который хранится в виде файла на магнитном диске и по вашей команде загружается в компьютер для выполнения [6].
Совокупность программ, используемых при работе на ПК и обеспечивающие функционирование аппаратный средств, разработку, отладку и выполнение задач пользователя называется программным обеспечением (ПО). Иными словами программное обеспечение служит интерфейсом между аппаратными средствами ПК и пользователями. Программное обеспечение (Software) по назначению можно разделить на:
- системное (СПО),
- инструментальное (ИПО),
- прикладное (ППО).
Рисунок 2.1 – Классификация программного обеспечения
К системному программному обеспечению относятся программы, управляющие работой аппаратных средств и обеспечивающие услугами пользователей и пользовательские прикладные комплексы:
- операционные системы,
- драйверы (управление вводом/выводом),
- программы-оболочки(NC),обеспечивающие удобства общения с ЭВМ,
- операционные оболочки (графический интерфейс, мультипрограммирование, средства обмена информацией между программами),
- утилиты,
- средства тестирования и диагностики ЭВМ,
- программы, управляющие локальной сетью.
Инструментальное программное обеспечение обеспечивает создание новых программ, включая системные программы, и являются промежуточным классом между системными и прикладными программами. В его состав входят:
- компиляторы,
- интерпретаторы языков высокого уровня.
- библиотеки стандартных программ,
- прикладные утилиты,
- средства редактирования, отладки и тестирования программ.
Языком программирования называется совокупность, состоящая из алфавита, системы записи и набора правил, определяющих синтаксис правильной программы. Машинный язык - это язык, основанный на двоичных кодах, т.е. кодах которые состоят только из 0 и 1 (двоичная система счисления), так как компьютер может воспринимать любые команды только в виде сигналов, принимающих два различных значения: есть сигнал - 1, нет сигнала - 0. Файл - это основная, структурная единица информации, записанная на каком-либо постоянном запоминающем устройстве, например, дискете или винчестере, и имеет конкретное имя, по которому его можно отличить от множества ему подобных.
Программное обеспечение (ПО) или Software - это совокупность программ, используемых при работе на ПК и обеспечивающих функционирование, диагностику и тестирование аппаратных средств, а так же разработку, отладку и выполнение задач пользователя. Программное обеспечение служит интерфейсом между аппаратными ресурсами ПК и пользователями и позволяет решать задачи любой предметной области.
Системное программное обеспечение - это комплекс программ, управляющих работой аппаратных средств и обеспечивающий услугами пользователей и пользовательские прикладные комплексы [12].
Операционные системы - это комплекс программ, предназначенных для управления ресурсами ПК. Фактически операционная система управляет всеми процессами внутри компьютера; производит обмен между компьютером и подключенными к нему периферийными устройствами, обеспечивает возможность общения между прикладными программами и модулями аппаратуры; служит в качестве посредника между компьютером и пользователем.
Драйверы - это специальные программы управления вводом/выводом, позволяющие ОС работать с теми или иными внешними устройствами, обучая ее новому протоколу обмена данными и т.д. Драйверы бывают стандартными и загрузочными. Стандартные драйверы управляют работой стандартных устройств (монитор, клавиатура, диски, принтеры), записываются в ПЗУ ПК и образуют в совокупности «базовую систему ввода/вывода» – BIOS. Загружаемые драйверы (нестандартные) используются для управления дополнительными внешними устройствами ПК, для управления стандартными устройствами, используемыми в режиме, отличном от штатного; для управления верхней, высокой и расширяемой памятью; для формированием виртуальных дисков и работой с ними и т.д.
Утилиты - это вспомогательные программы, чаще всего используемые для организации резервирования; для предотвращения заражения ПК вирусом и ликвидации последствий заражения; для архивации информации; для приспособления других программ к работе с нестандартными языками, текстами, пользователями; для диагностики конфигурации и работоспособности ПК; для убыстрения доступа к информации на дисках (организация кэш-буфера); для оптимизации размещения данных на диске; для динамического сжатия дисков (увеличения объема диска); для защиты хранящихся на компьютере данных.
Программы-оболочки - это программы, обеспечивающие более удобный и наглядный способ общения с ПК, чем ОС. Программы-оболочки не заменяют ОС, а дополняют ее. Например, NC, VC, Norton Navigator.