Структурная схема ПЭВМ

Тема 2. Аппаратное обеспечение медицинской информатики.

История ЭВМ, поколения ЭВМ, структурная схема ПЭВМ. Функциональные и технические характеристики устройств ПК: процессор, производительность процессора (тактовая частота, разрядность), АЛУ, УУ, МПП, внутренняя память (RAM, ROM), электронные платы, системный интерфейс (локальные шины, шины расширений), устройства внешней памяти: НГМД, НЖМД, НМЛ, CD-R, CD-RW; время доступа, трансфер, логическая структура диска, форм-фактор, кластер, файл, фрагментированные файлы; основные устройства: системный блок, монитор (CRT, LCD, плазменные мониторы, частота вертикальной развертки, частота горизонтальной развертки, размер зерна, разрешение, размер диагонали, стандарт безопасности для монитора), клавиатура; дополнительные устройства: мышь (мышастик, «летучая» мышь, трекбол, действия мышью), принтер (матричный, струйный, лазерный, сублимационный), сканер (ручной, планшетный, роликовый, проекционный), модем, факс-модем.

История создания и поколения ЭВМ

Первой действующей электронно-вычислительной машиной (ЭВМ) стал ENIAC (США, 1945-46 гг.). ENIAC содержал 18000 электронных ламп и потреблял 150 квт электроэнергии. Однако, эта машина еще не использовала принцип хранимой программы. Большой вклад в разработку ЭВМ внес американский математик Джон фон Нейман. Его принцип хранимой программы был впервые реализован в Англии в 1949 году в машине EDSAC и используется и в современных компьютерах. Этот принцип требует, чтобы программа вводилась в память компьютера так же, как в нее вводятся данные.

В истории развития вычислительной техники принято выделять поколения ЭВМ. Переход от одного поколения к другому связан со сменой элементной базы, на которой построен компьютер. Выделяют следующие поколения ЭВМ:

· первое поколение: 1946-1957 годы; элементная база – электронные вакуумные лампы; оперативное запоминающее устройство (ОЗУ) – до 100 байт; быстродействие — до 10000 операций в секунду;

· второе поколение: 1958-1964 годы; элементная база – транзисторы; ОЗУ — до 1000 байт; быстродействие — до 1 млн. операций в секунду;

· третье поколение: 1965-1975 годы; элементная база – малые интегральные схемы; ОЗУ — до 10 Кбайт; быстродействие – до 10 млн. операций в секунду;

· четвертое поколение: 1976 год; элементная база — большие (БИС) и сверхбольшие (СБИС) интегральные схемы; ОЗУ — от 100 Кбайт и выше; быстродействие — свыше 10 млн. операций в секунду.

· пятое поколение ЭВМ: 1990—Переход к компьютерам пятого поколения предполагал переход к новым архитектурам, ориентированным на создание искусственного интеллекта. Считалось, что архитектура компьютеров пятого поколения будет содержать два основных блока. Один из них — собственно компьютер, в котором связь с пользователем осуществляет блок, называемый «интеллектуальным интерфейсом». Задача интерфейса — понять текст, написанный на естественном языке или речь, и изложенное таким образом условие задачи перевести в работающую программу. Основные требования к компьютерам 5-го поколения: Создание развитого человеко-машинного интерфейса (распознавание речи, образов); Развитие логического программирования для создания баз знаний и систем искусственного интеллекта; Создание новых технологий в производстве вычислительной техники; Создание новых архитектур компьютеров и вычислительных комплексов.

· шестое и последующие поколения ЭВМ:Электронные и оптоэлектронные компьютеры с массовым параллелизмом, нейронной структурой, с распределенной сетью большого числа (десятки тысяч) микропроцессоров, моделирующих архитектуру нейронных биологических систем.

Классификация ЭВМ

Рис. 2.1. Классификация ЭВМ

Универсальные большие и супер-ЭВМ обладают способностью работать одновременно с большим количеством пользователей, создавать гигантские базы данных и обеспечивать эффективную вычислительную работу. Они обеспечивают устойчивость вычислительного процесса, безопасность информации и низкую стоимость ее обработки.

Средние ЭВМ. Вычислительные машины этого класса обладают несколько меньшими возможностями, чем большие ЭВМ, но им присуща и более низкая стоимость.

Малые ЭВМ составляют самый многочисленный и быстроразвивающийся класс ЭВМ. Их популярность объясняется малыми размерами, низкой стоимостью (по сравнению с большими и средними ЭВМ) и универсальными возможностями.

Классмини-ЭВМ появился в 60-е годы. Для мини-ЭВМ характерно представление данных с узким диапазоном значений, использование принципа магистральности в архитектуре и более простое взаимодействие человека и ЭВМ. Такие машины широко применяются для управления сложными видами оборудования, создания систем автоматизированного проектирования и гибких производственных систем.

Микро-ЭВМ- определяющим признаком которого является наличие одного или нескольких микропроцессоров. Создание микропроцессора не только изменило центральную часть ЭВМ, но и привело к необходимости разработки малогабаритных устройств ее периферийной части.

Успехи в развитии микропроцессоров и микро-ЭВМ привели к появлениюперсональных ЭВМ (ПЭВМ), предназначенных для индивидуального обслуживания пользователя и ориентированных на решение различных задач неспециалистами в области вычислительной техники. Все оборудование персональной ЭВМ размещается в пределах стола.

Структурная схема ПЭВМ

Персональный компьютер (ПК) – это настольная или переносная ЭВМ, удовлетворяющая требованиям общедоступности и универсальности применения. Рассмотрим состав и назначение основных блоков ПК.

ПЭВМ включает три основных устройства: системный блок, кла­виатуру и дисплей (монитор). Однако для расширения функциональ­ных возможностей ПЭВМ можно подключить различные дополни­тельные периферийные устройства, в частности: печатающие устрой­ства (принтеры), накопители на магнитной ленте (стримеры), различ­ные манипуляторы (мышь, джойстик, трекбол, световое перо), уст­ройства оптического считывания изображений (сканеры), графопо­строители (плоттеры) и др.

Устройства, находящиеся внутри системного блока, называют внутренними, а устройства, подключаемые к нему снаружи, называют внешними.

Внешние устройства подсоединяются к системному блоку с помощью кабелей через специальные гнезда (разъемы), которые размещаются обычно на задней стенке системного блока.

Системный блок.

По внешнему виду системные блоки различаются формой корпуса. Корпуса персональных компьютеров выпускают в горизонтальном (desktop) и вертикальном (tower) исполнении.

Рис.2.7. Корпуса ПК

Являясь главным в ПЭВМ, этот блок вклю­чает в свой состав центральный микропроцессор, сопроцессор, моду­ли оперативной и постоянной памяти, контроллеры, накопители на магнитных дисках и другие функциональные модули. ПЭВМ, как правило, имеет модульную структу­ру (рис. 2.8). Все модули связаны с системной магистралью (ши­ной). Набор модулей определяется типом ПЭВМ. Пользователи по своему желанию могут изменять конфигурацию ПЭВМ, подключая дополнительные пери­ферийные устройства.

В некоторых моделях ПЭВМ при наличии свободных гнезд до­полнительные устройства вставляются непосредственно в системный блок, например, модем для обмена информацией с другими ПЭВМ через телефонную связь или стример для хранения больших массивов информации на МЛ.

Рис. 2.8. Структурная схема ПЭВМ с периферийными устройствами:

АЛУ – арифметико-логическое устройство; УУ – устройство управления; ПП – постоянная память; ОП – оперативная память; ВУ – внешнее устройство; НГМД – накопитель на гибких магнитных дисках; ИЖМД – накопитель на жестких маг­нитных дисках; НМЛ – накопитель на магнитной ленте; ПУ – печатаюшее устройство

Системная магистраль. Она выполняется в виде совокупности шин (кабелей), используемых для передачи данных, адресов и управ­ляющих сигналов. Количество линий в адресно-информационной шине определяется разрядностью кодов адреса и данных, а количество линий в шине управления – числом управляющих сигналов, используемых в ПЭВМ.

Контроллеры (К). Эти устройства служат для управления внешни­ми устройствами (ВУ). Каждому ВУ соответствует свой контроллер. Электронные модули-контроллеры реализуются на отдельных печат­ных платах, вставляемых внутрь системного блока. Такие платы часто называют адаптерами ВУ (от адаптировать – приспосабливать). После получения команды от микропроцессора контроллер функционирует автономно, освобождая микропроцессор от выполнения специфиче­ских функций, требуемых для того или другого конкретного ВУ.

Контроллер содержит регистры двух типов – регистр состояния (управления) и регистр данных. Эти регистры часто называют порта­ми ввода-вывода. За каждым портом закреплен определенный номер – адрес порта. Через порты пользователь может управлять ВУ, исполь­зуя команды ввода-вывода. Программа, выполняющая по обращению из основной выполняемой программы операции ввода-вывода для конкретного устройства или группы устройств ПЭВМ, входит в со­став ядра операционной системы ПЭВМ.

Для ускорения обмена информацией между микропроцессором и внешними устройствами в ПЭВМ используется прямой доступ к па­мяти (ПДП). Контроллер ПДП, получив сигнал запроса от внешнего устройства, принимает управление обменом на себя и обеспечивает обмен данными с ОП, минуя центральный микропроцессор. В это время микропроцессор продолжает без прерывания выполнять теку­щую программу. Прямой доступ к памяти, с одной стороны, освобо­ждает микропроцессор от непосредственного обмена между памятью и внешними устройствами, а с другой стороны, позволяет значитель­но быстрее по сравнению с режимом прерываний удовлетворять за­просы на обмен.

Системный интерфейс

Системный интерфейс ПК – это система связи и сопряжения узлов и блоков ПК между собой. Она представляет собой совокупность электрических линий связи (провода), схем сопряжения с устройствами компьютера, протоколов передачи и преобразования сигналов.

В подавляющем большинстве современных ПК в качестве системного интерфейса используется системная шина. Системная (общая) шина – это канал передачи электрических сигналов для обмена информацией между основными и дополнительными устройствами компьютера. Она обеспечивает три направления передачи информации:

1. между МП и ОП;

2. между МП и портами вв/в ВУ;

3. между ОП и портами вв/в ВУ в режиме прямого доступа

Управление работой системной шины осуществляется МП. Важнейшими функциональными характеристиками системной шины являются количество обслуживаемых ею устройств и ее пропускная способность (скорость передачи информации). Пропускная способность зависит от тактовой частоты, на которой работает шина, и разрядности шины. Разрядность – это максимальное количество разрядов двоичного числа, над которым одновременно производится элементарная машинная операция, в том числе и операция передачи информации. Чем больше разрядность, тем больше и производительность.

В ПК используются следующие типы шины:

• шины расширений – шины общего назначения, позволяющие подключать большое число разнообразных устройств (шины ISA, EISA, MSA и др);

• локальные шины, предназначенные для обслуживания небольшого количества устройств определенного класса (шины VLB, PCI, EIDE и др)

Эти шины отличаются разрядностью, тактовой частотой и числом подключаемых устройств.

Электронные платы

Электронные начинка ПК выполняется из нескольких модулей – электронных плат. Плата представляет собой прямоугольную пластину из пластика, на которой размещены электронные элементы (микросхемы, резисторы, конденсаторы и др.) и различные разъемы. Внутри платы проложены проводники для соединения всех элементов между собой.

Самой большой электронной платой в компьютере является системная плата. На ней обычно располагаются МП, модули ОП, BIOS, контроллеры (электронные схемы, управляющие работой различных устройств компьютера) и шины (магистрали передачи данных между ОП и контроллерами).

Разные компьютеры включают в себя набор разных ВУ, а значит и контроллеров. Подключение к ПК дополнительного ВУ вызывает необходимость установки в системный блок управляющего им контроллера. В большинстве компьютеров контроллеры устройств располагаются на отдельных платах, которые вставляются в специальные разъемы (слоты) на материнской плате. Контроллер устройства может быть встроен в материнскую плату – контроллер клавиатуры, который обычно расположен на материнской плате как ее элемент

Микропроцессор

Ядром любой ПЭВМ является центральный микропроцессор, который выполняет функции обработки информа­ции и управления работой всех блоков ПЭВМ.

Рис. 2.9. Микропроцессор.

Конструктивно МП, как правило, выполнен на одном кристалле (на одной СБИС). В состав МП входят:

1. центральное устройство управления,

2. арифметико-логическое устройство,

3. внутренняя регистровая память,

4. КЭШ-память,

5. схема формирования действительных адресов операндов для об­ращения к оперативной памяти, схемы управления системной шиной и др.

Кристалл-пластинка обычно помещается в пластмассовый или керамический плоский корпус и соединяется золотыми проводками с металлическими штырьками (контактами), чтобы его можно было присоединить к системной плате компьютера.

Использование современных высоких технологий позволяет разместить на БИС процессора огромное количество (42 миллиона в процессоре Pentium 4) функциональных элементов (переключателей), размеры которых составляют всего около 0,13 микрон (1 микрон=10^-6 метра).

МП обрабатывает информацию трех типов – данные, адреса и команды программ. Он оперирует информацией, организованной в виде машинных слов, длина которых, как правило, составляет от 8 до 64 бит. В состав МП входят:

• УУ – формирует и подает во все блоки машины в нужные моменты времени определенные сигналы управления (управляющие импульсы), обусловленные спецификой выполняемой операции и результатами предыдущих операций; формирует адреса ячеек памяти, используемых выполняемой операцией, и передает эти адреса в соответствующие блоки ЭВМ; опорную последовательность импульсов УУ получает от генератора тактовых импульсов;

• АЛУ – предназначено для выполнения всех арифметических и логических операций над числовой и символьной информацией;

• МПП – служит для кратковременного хранения информации, записи и выдачи информации, непосредственно используемой в вычислениях в ближайшие такты работы машины. МПП строится на регистрах и используется для обеспечения высокого быстродействия машины, т.к. основная память не всегда обеспечивает скорость записи, поиска и считывания информации, необходимую для эффективной работы быстродействующего микропроцессора. Регистры – быстродействующие ячейки памяти различной длины (в отличие от ячеек ОП, имеющих стандартную длину 1 байт и более низкое быстродействие).

Важнейшей характеристикой, определяющей быстродей­ствие процессора, является тактовая частота, то есть ко­личество тактов в секунду. Такт – это промежуток времени между началами подачи двух последовательных импульсов специальной микросхемой – генератором тактовой часто­ты, синхронизирующим работу узлов компьютера. На вы­полнение процессором каждой базовой операции (например, сложения) отводится определенное количество тактов. Ясно, что чем больше тактовая частота, тем больше операций в се­кунду выполняет процессор. Тактовая частота измеряется в мегагерцах (МГц) и гигагерцах (ГГц). За 20 с небольшим лет тактовая частота про­цессора увеличилась почти в 500 раз, от 5 МГц (процессор 8086, 1978 год) до 2,4 ГГц (процессор Pentium 4, 2002 год).

Другой характеристикой процессора, влияющей на его производительность, является разрядность процессора. Раз­рядность процессора определяется количеством двоичных разрядов, которые могут передаваться или обрабатываться процессором одновременно. Часто уточняют разрядность процессора и пишут 64/36, что означает, что процессор име­ет 64-разрядную шину данных и 36-разрядную шину адреса.

Современный процессор Pentium 4 имеет разрядность 64/36, то есть одновременно процессор обрабатывает 64 бита, а адресное пространство составляет 68 719 476 736 байтов – 64 гигабайта.

Производительность процессора является его интеграль­ной характеристикой, которая зависит от частоты процессо­ра, его разрядности, а также особенностей архитектуры (на­личие кэш-памяти и др.)- Производительность процессора нельзя вычислить, она определяется в процессе тестирова­ния, по скорости выполнения процессором определенных операций в какой-либо программной среде.

Графическая плата

Графическая плата (известна также как графическая карта, видеокарта, видеоадаптер) (англ. videocard) — устройство, преобразующее изображение, находящееся в памяти компьютера, в видеосигнал для монитора.

Первый IBM PC не предусматривал возможности вывода графических изображений. Современный ПК позволяет выводить на экран двух- и трёхмерную графику и полноцветное видео.

Обычно видеокарта является платой расширения и вставляется в специальный разъём (ISA, VLB, PCI, AGP, PCI-Express) для видеокарт на материнской плате, но бывает и встроенной.

Современная графическая плата состоит из следующих основных частей:

Графический процессор (GPU) — занимается расчетами выводимого изображения, освобождая от этой обязанности центральный процессор, производит расчеты для обработки команд трехмерной графики. Является основой графической платы, именно от него зависят быстродействие и возможности всего устройства. Современные графические процессоры по сложности мало чем уступают центральному процессору.

Видеоконтроллер — отвечает за формирование изображения в видеопамяти.

Видеопамять — выполняет роль буфера, в котором в цифровом формате хранится изображение, предназначенное для вывода на экран монитора. Ёмкость видеопамяти так же, как и оперативной памяти кратна степени числа два и на сегодняшний день измеряется в мегабайтах.

Цифро-аналоговый преобразователь (ЦАП) — служит для преобразования изображения, формируемого видеоконтроллером, в уровни интенсивности цвета, подаваемые на аналоговый монитор. Большинство ЦАП имеют разрядность 8 бит на канал — получается по 256 уровней яркости на каждый основной цвет RGB, что в сумме дает 16.7 млн. цветов.

Основные производители

ATI Technologies, NVIDIA Corporation, Matrox, 3D Labs, 3dfx (приобретена NVidia), S3 Graphics, XGI Technology Inc. (приобретена ATI в 2006 г.)

Звуковая плата

Звуковая плата (также называемая звуковая карта, аудиоадаптер) используется для записи и воспроизведения различных звуковых сигналов: речи, музыки, шумовых эффектов.

IBM-PC проектировался не как мультимедийная машина, а инструмент для решения серьёзных научных и деловых задач, звуковая карта на нём не была предусмотрена и даже не запланирована. Единственный звук, который издавал компьютер — был звук встроенного динамика бипера, сообщавший о неисправностях.

Любая современная звуковая карта может использовать несколько способов воспроизведения звука. Одним из простейших является преобразование ранее оцифрованного сигнала снова в аналоговый. Глубина оцифровки сигнала (например, 8 или 16 бит) определяет качество записи и, соответственно, воспроизведения. Так, 8-разрядное преобразование обеспечивает качество звучания кассетного магнитофона, а 16-разрядное — качество компакт-диска.

В настоящее время звуковые карты чаще бывают встроенными в материнскую плату, но выпускаются также и как отдельные платы расширения.

На материнскую плату звуковая плата устанавливается в слоты ISA (устаревший формат) или РСI (современный формат). Когда звуковая плата установлена, на задней панели корпуса компьютера появляются порты для подключения колонок, наушников, микрофона…

Основные производители

Creative Labs, Diamond Multimedia System Inc., ESS Technology, KYE Systems (Genius), Turtle Beach Systems, Yamaha Media Technology.

Сетевая плата

Сетевая плата (также известная как сетевая карта, сетевой адаптер, Ethernet card, NIC (англ. network interface card)) — печатная плата, позволяющая взаимодействовать компьютерам между собой, посредством локальной сети.

Обычно, сетевая плата идёт как отдельное устройство и вставляется в слоты расширения материнской платы (в основном — PCI, ранние модели использовали шину ISA). На современных материнских платах, сетевой адаптер все чаще является встроенным, таким образом, покупать отдельную плату не нужно.

На сетевой плате имеются разъёмы для подключения кабеля витой пары и/или BNC-коннектор для коаксиального кабеля.

Сетевая карта относится к устройствам коммуникации (связи). Кроме нее к устройствам коммуникации относится модем, но он служит для организации связи в глобальной сети (Интернет). Скорость передачи данных устройствами коммуникации измеряется в битах в секунду (а также в Кбит/с и Мбит/с). Модем, используемый для подключения домашнего компьютера к сети Интернет по телефонной линии, обычно обеспечивает пропускную способность до 56 Кбит/c, а сетевая карта - до 100 Мбит/с.

TV-тюнер

TV-тюнер (англ. TV tuner, ТВ-тюнер) — устройство, предназначенное для приёма телевизионного сигнала в различных форматах вещания (PAL, SÉCAM, NTSC) с показом на компьютере или просто на отдельном мониторе. Tune означает “настраивать” (на длину волны).

TV-тюнер может представлять собой как отдельное устройство с радиовходом и аудио-видео выходами, так и плату расширения. Внешние ТВ-тюнеры подключаются к компьютеру через порт USB или между компьютером и дисплеем через видеокабель, внутренние вставляются в слот ISA, или PCI, или PCI-Express.

Кроме того, большинство современных ТВ-тюнеров принимают FM-радиостанции и могут использоваться для захвата видео.

Внутрення память

Память компьютера построена из двоичных запоминающих элементов – бит, объединенных в группы по 8 бит, которые назы­ваются байтами. (Единицы измерения памяти совпадают с единица­ми измерения информации.) Все байты пронумерованы. Номер байта называется его адресом.

Байты могут объединяться в ячейки, которые называются также словами. Для каждого компьютера характерна определенная длина слова – два, четыре или восемь байт. Это не исключает ис­пользования ячеек памяти другой длины (например, полуслово, двойное слово). Как правило, в одном машинном слове может быть представлено либо одно целое число, либо одна команда. Однако до­пускаются переменные форматы представления информации.

Широко используются и более крупные производные едини­цы объема памяти: Килобайт, Мегабайт, Гигабайт, Терабайт, Петабайт и Экзабайт.

Современные компьютеры имеют много разнообразных за­поминающих устройств, которые сильно отличаются между собой по назначению, временным характеристикам, объему хранимой инфор­мации и стоимости хранения одинакового объема информации.

Различают два вида памяти – внутреннюю и внешнюю.

В состав внутренней памяти входят: оперативная память; кэш-память; специальная память.

Оперативная память (ОЗУ, англ. RAM, Random Access Memory – память с произвольным доступом) – это быстрое запоминающее устройство не очень большого объема, непосредственно связанное с процессором и предназначенное для записи, считывания и хранения выполняемых программ и данных, обрабатываемых этими программами.

Оперативная память используется только для временного хра­нения данных и программ, так как, когда машина выключается, все, что находилось в ОЗУ, пропадает. Доступ к элементам оперативной памяти прямой – это означает, что каждый байт памяти имеет свой индивидуальный адрес.

Объем ОЗУ обычно составляет от 32 до 512 Мбайт. Для не­сложных административных задач бывает достаточно и 32 Мбайт ОЗУ, но сложные задачи компьютерного дизайна могут потребовать от 512 Мбайт до 2 Гбайт ОЗУ.

Обычно ОЗУ исполняется из интегральных микросхем памя­ти SDRAM (синхронное динамическое ОЗУ). Каждый информацион­ный бит в этих микросхемах запоминается в виде электрического заряда крохотного конденсатора, образованного в структуре полупроводникового кристалла. Из-за токов утечки такие конденсаторы бы­стро разряжаются, и их периодически (примерно каждые 2 миллисе­кунды) подзаряжают специальные устройства. Этот процесс называ­ется регенерацией памяти.

Микросхемы SDRAM имеют емкость 16–256 Мбит и более. Они устанавливаются в корпуса и собираются в модули памяти (рис. 2.2).

Рис. 2.10. Микросхемы памяти DIMM и RIMM

Большинство современных компьютеров комплектуются моду­лями типа DIMM (Dual-In-line Memory Module – модуль памяти с двухрядным расположением микросхем). В компьютерных системах на самых современных процессорах используются высокоскоростные модули Rambus DRAM (RIMM) и DDR DRAM.

Модули памяти характеризуются такими параметрами, как объем (16, 32, 64, 128, 256 или 512 Мбайт), число микросхем, паспортная ча­стота (100 или 133 МГц), время доступа к данным (5 или 7 наносекунд) и число контактов (72, 168 или 184). В 2001 г. начался выпуск модулей памяти на 1 Гбайт и опытных образцов модулей на 2 Гбайта.

Кэш-память

Кэш-память (англ. Cache – тайник), или сверхоперативная память, – очень быстрое ЗУ небольшого объема, которое используется при обмене данными между мик­ропроцессором и оперативной памятью для компенсации разницы в скоро­сти обработки информации процессором и несколько менее быстродей­ствующей оперативной памятью.

Кэш-памятью управляет специальное устройство – контрол­лер, который, анализируя выполняемую программу, пытается предви­деть, какие данные и команды, вероятнее всего, понадобятся в бли­жайшее время процессору, и подкачивает их в кэш-память. При этом возможны как попадания, так и промахи. В случае попадания, т. е. если в кэш подкачаны нужные данные, извлечение их из памя­ти происходит без задержки. Если же требуемая информация в кэше отсутствует, то процессор считывает ее непосредственно из оперативной памяти. Соотношение числа попаданий и промахов определяет эффективность кэширования. Кэш-память реализуется на микросхе­мах статической памяти SRAM (Static RAM), более быстродействую­щих, дорогих и малоемких, чем DRAM.

Современные микропроцессоры имеют встроенную кэш-память, так называемый кэш первого уровня емкостью 8, 16 или 32 Кбайт. Кроме того, на системной плате компьютера может быть установлен кэш второго уровня емкостью 256, 512 Кбайт и выше.

Специальная память

К устройствам специальной памяти относятся постоянная память (ROM), перепрограммируемая постоянная память (Flash Memory), память CMOS RAM – разновидность ПЗУ, видеопамять и некоторые другие виды памяти.

Постоянная память (ПЗУ, англ. ROM, Read Only Memory – память только для чтения) – энергонезависимая память, используется для хранения дан­ных, которые никогда не потребуют изменения. Содержание памяти специ­альным образом «зашивается» в устройстве при его изготовлении для по­стоянного хранения. Из ПЗУ можно только читать.

Перепрограммируемая постоянная память (Flash Memory) – энергонезависи­мая память, допускающая многократную перезапись своего содержимого с дискеты.

Прежде всего в постоянную память записывают программу управления работой самого процессора. В ПЗУ находятся програм­мы управления дисплеем, клавиатурой, принтером, внешней памя­тью, программы запуска и остановки компьютера, тестирования ус­тройств.

Важнейшая микросхема постоянной или Flash-памяти – мо­дуль BIOS.

BIOS (Basic Input/Output System – базовая система ввода-вывода) – сово­купность программ, предназначенных для: автоматического тестирования устройств после включения питания компьютера и загрузки операционной системы в оперативную память.

Роль BIOS двоякая: с одной стороны – это неотъемлемый элемент аппаратуры (Hardware), а с другой стороны – важный мо­дуль любой операционной системы (SoftWare).

Разновидность постоянного ЗУ – CMOS RAM.

CMOS RAM – это память с невысоким быстродействием и минималь­ным энергопотреблением от батарейки. Используется для хранения ин­формации о конфигурации и составе оборудования компьютера, а также о режимах его работы. Содержимое CMOS изменяется специаль­ной программой Setup, находящейся в BIOS (англ. Set-up – устанавли­вать).

Видеопамять (VRAM) – разновидность ОЗУ, в котором хранятся закодированные изображения. Это ЗУ организовано так, что его содержимое доступно сразу двум устройствам – процессору и дисплею. Поэтому изображение на экране меняется одновременно с обновлением видеоданных в памяти.

Поиск по сайту: