Вопрос 4 Внутренние устройства компьютера
1. Процессор
Функции процессора:
обработка данных по заданной программе путем выполнения арифметических и логических операций;
программное управление работой всех устройств компьютера.
Центральный процессор в общем случае содержит в себе:
арифметико-логическое устройство;
шины данных и шины адресов;
регистры;
счетчики команд;
кэш — очень быструю память малого объема (от 8 до 512 Кбайт);
математический сопроцессор чисел с плавающей точкой.
Та часть процессора, которая выполняет команды, называется арифметико-логическим устройством (АЛУ), а другая его часть, выполняющая функции управления устройствами, называется устройством управления (УУ).
С
овременные
процессоры выполняются в виде
микропроцессоров.
Физически микропроцессор представляет
собой интегральную
схему
— тонкую пластинку кристаллического
кремния прямоугольной формы площадью
всего несколько квадратных миллиметров,
на которой размещены схемы, реализующие
все функции процессора. Кристалл-пластинка
присоединятся к системной плате
компьютера.
Рис. 2 Микропроцессор Pentium III
2 Память
Функции памяти:
приём информации из других устройств;
запоминание информации;
выдача информации по запросу в другие устройства машины.
Память компьютера построена из двоичных запоминающих элементов — битов, объединенных в группы по 8 битов, которые называются байтами. 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 байтов. Широко используются более крупные производные единицы объема памяти: Килобайт, Мегабайт, Гигабайт, Терабайт и Петабайт.
Различают два основных вида памяти — внутреннюю и внешнюю.
В состав внутренней памяти входят оперативная память, кэш-память и специальная память.
О
перативная
память
(ОЗУ, англ. RAM) — это быстрое запоминающее
устройство не большого объёма,
непосредственно связанное с процессором
и для записи, считывания и хранения
данных. Она используется только для
временного
хранения данных. Доступ к элементам
оперативной памяти прямой — это
означает, что каждый байт памяти имеет
свой индивидуальный адрес. ОЗУ исполняется
из интегральных
микросхем
памяти DRAM (Dynamic RAM — динамическое ОЗУ).
Современные микросхемы устанавливаются
в корпуса и собираются в модули
памяти.
Наиболее распространены модули типа SIMM— модуль памяти с однорядным расположением микросхем). В модуле SIMM элементы памяти собраны на маленькой печатной плате длиной около 10 см. Ёмкость таких модулей неодинаковая — 256 Кб - 64 Мб. Важная характеристика модулей памяти — время доступа к данным, которое обычно составляет 60 – 80 наносекунд.Скорость работы компьютера существенным образом зависит от быстродействия оперативной памяти.
ОЗУ состоит из двух-трех частей: основная часть большей емкости строится на относительно медленных (более дешевых) элементах, а дополнительная (так называемая кэш-память) состоит из быстродействующих элементов. Данные, к которым чаще всего обращается процессор находятся в кэш-памяти, а больший объем оперативной информации хранится в основной памяти.
· Кэш-память
Кэш (или просто кэш, от англ. Cache — склад, тайник)— очень быстрое ЗУ небольшого объёма, которое используется при обмене данными между микропроцессором и оперативной памятью для компенсации разницы в скорости обработки информации процессором и 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. Современные микропроцессоры имеют встроенную кэш-память, так называемый кэш первого уровня размером 8–16 Кбайт. Кроме того, на системной плате компьютера может быть установлен кэш второго уровня ёмкостью от 64 Кбайт до 256 Кбайт и выше.
Специальная память
К устройствам специальной памяти относятся постоянная память (ROM), перепрограммируемая постоянная память (Flash Memory), память CMOS RAM, питаемая от батарейки, видеопамять и некоторые другие виды памяти.
Постоянная память (ПЗУ) — энергонезависимая память, используется для хранения постоянных данных. Содержание памяти специальным образом “зашивается” в устройстве при его изготовлении для постоянного хранения. Из ПЗУ можно только читать.
В постоянную память записывают программу управления работой самого процессора, программы управления дисплеем, клавиатурой, принтером, внешней памятью, программы запуска и остановки компьютера, тестирования устройств.
Постоянная память (ROM BIOS — Base Input/Output System) имеет небольшой объем (до 64 Кбайт), содержит программу начального запуска, описание конфигурации системы, а также драйверы (программы нижнего уровня) для взаимодействия с системными устройствами.
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.
Внешняя память (ВЗУ) предназначена для длительного хранения программ и данных. Внешняя память не имеет прямой связи с процессором. Информация от ВЗУ к процессору и наоборот циркулирует примерно по следующей цепочке:
В состав внешней памяти компьютера входят:
накопители на жёстких магнитных дисках;
накопители на гибких магнитных дисках;
накопители на компакт-дисках;
накопители на магнито-оптических компакт-дисках.