Запоминающие устройства ПК

Регистровая КЭШ-память - высокоскоростная память сравнительно большой емкости, являющаяся буфером между ОП и МП и позволяющая увеличить скорость выполнения операций. Создавать ее целесообразно в ПК с тактовой частотой задающего генератора 40 МГц и более. Регистры КЭШ-памяти недоступны для пользователя, отсюда и название КЭШ (Cache), в переводе с английского означает "тайник".

В КЭШ-памяти хранятся данные, которые МП получил и будет использовать в ближайшие такты своей работы. Быстрый доступ к этим данным и позволяет сократить время выполнения очередных команд программы. При выполнении программы данные, считанные из ОП с небольшим опережением, записываются в КЭШ-память.

Основная память содержит оперативное(ОЗУ) (RAM- Random Access Memory — память с произвольным доступом) и постоянное(ПЗУ) (ROM - - Read-Only Memory) запоминающие устройства. Она предназначена для хранения и оперативного обмена информацией с прочими блоками машины.

Оперативное запоминающее устройство предназначено для хранения информации (программ и данных), непосредственно участвующей в вычислительном процессе на текущем этапе функционирования ПК.

ОЗУ — энергозависимая посиять: при отключении напряжения питания информация, хранящаяся в ней, теряется. Основу ОЗУ составляют большие интегральные схемы, содержащие матрицы полупроводниковых запоминающих элементов (триггеров). Запоминающие элементы расположены на пересечении вертикальных и горизонтальных шин матри­цы; запись и считывание информации осуществляются подачей электрических импульсов по тем шинам матрицы, которые соединены с элементами, принадлежащими выбранной ячейке памяти.

Конструктивно элементы оперативной памяти выполняются в виде отдельных микросхем типа DIP (Dual In-line Package — двухрядное расположение выводов) или в виде моду­лей памяти типа SIP (Single In-line Package — однорядное расположение выводов), или, что чаще, SIMM (Single In line Memory Module — модуль памяти с одноразрядным располо­жением выводов). Модули SIMM имеют емкость 256 Кбайт, 1, 4, 8, 16 или 32 Мбайта, с контролем и без контроля четности хранимых битов; могут иметь 30- ("короткие") и 72- ("длинные") контактные разъемы, соответствующие разъемам на материнской плате компьютера. На материнскую плату можно установить несколько (четыре и более) модулей SIMM.

Видеопамять(VRAM) –разновидность оперативного ЗУ, в котором хранятся закодированные изображения. Это ЗУ организовано так, что его содержание доступно сразу двум устройствам – процессору и дисплею, Поэтому изображение на экране меняется одновременно с обновлением видеоданных в памяти. В состав видеоконтроллера входит электрическая схема, управляющая выводом изображения на экран.

Постоянное запоминающее устройство также строится на основе установленных на материнской плате модулей (кассет) и используется для хранения неизменяемой информации: загрузочных программ операционной системы, программ тес­тирования устройств компьютера и некоторых драйверов базовой системы ввода-вывода (BIOS - Base Input-Output System) и др. Из ПЗУ можно только считывать информацию, запись информации в ПЗУ выполняется вне ЭВМ в лабораторных условиях. Модули и кассеты ПЗУ имеют емкость, как правило, не превышающую нескольких сот килобайт. ПЗУ — энергонезависимое запоминающее устройство.

Примечание. В последние годы в некоторых ПК стали использоваться полупо­
стоянные, перепрограммируемые запоминающие устройства — FLASH-na-
мять. Модули или карты FLASH-памяти могут устанавливаться прямо в
разъемы материнской платы и имеют следующие параметры: емкость от
32 Кбайт до 4 Мбайт, время доступа по считыванию 0,06 икс, время записи
одного байта примерно 10 мкс; FLASH-память энергонезависимое запоминающее устройство.

Для перезаписи информации необходимо подать на специальный вход FLASH-памяти напряжение программирования (12 В), что исключает возможность случайного стирания информации. Перепрограммирование FLASH-памяти может выполняться непосредственно с дискеты или с клавиатуры ПК при наличии специального контроллера либо с внешнего программатора, подключаемого к ПК.

FLASH-память может быть полезной как для создания весьма быстродействующих, компактных, альтернативных НЖМД запоминающих устройств — "твердотельных дисков", так и для замены ПЗУ, хранящего программы BIOS, позволяя "прямо с дискеты" обновлять и заменять эти программы на более новые версии при модернизации ПК.

Структурно основная память состоит из миллионов отдельных ячеек памяти емкостью 1 байт каждая. Общая емкость основной памяти современных ПК обычно лежит в пределах от 1 до 32 Мбайт. Емкость ОЗУ на один-два порядка превышает емкость ПЗУ: ПЗУ занимает 128 (реже 256) Кбайт, остальной объем — это ОЗУ.

Примечание. Оперативная память может строиться на микросхемах динамического (Dinamic Random Access Memory — DRAM) или статического (Static Random Access Memory — SRAM) типа. Статический тип памяти обладает существенно более высоким быстродействием, но значительно дороже динамического. Для регистровой памяти (МПП и КЭШ-память) используются SRAM, а ОЗУ основной памяти строится на базе DRAM-микросхем.

Внешняя память.Она относится к внешним устройствам ПК и используется для долговременного хранения любой информации, которая может когда-либо потребоваться для решения задач. В частности, во внешней памяти хранится все программное обеспечение компьютера. Устройства внешней памяти или, иначе, внешние запоминающие устройства весьма разнообразны. Их можно классифицировать по целому ряду признаков: по виду носителя, типу конструкции, по принципу записи и считывания информации, методу доступа и т.д.

Носитель — материальный объект, способный хранить информацию.

Один из возможных вариантов классификации ВЗУ приведен на рис.2

В зависимости от типа носителя все ВЗУ можно подразделить на накопители на магнитной ленте и дисковые накопители. Накопители на магнитной ленте, в свою очередь, бывают двух видов: накопители на бобинной магнитной ленте (НБМЛ) и накопители на кассетной магнитной ленте (НКМЛ - стриммеры). В ПК используются только стриммеры.

Назначение этих накопителей - хранение больших объемов информации, запись и выдача хранимой информации по запросу в оперативное запоминающее устройство.

Накопители на дисках более разнообразны:

• накопители на гибких магнитных дисках (НГМД), иначе, на флоппи-дисках или на дискетах; FDD(Floppy Disk Drive) емкость 1,44Мб;

• накопители на жестких магнитных дисках (НЖМД) типа "винчестер"; HDD (Hard Disk Drive);

• накопители на сменных жестких магнитных дисках, использующие эффект Бернулли;

• накопители на флоптических дисках ;

• накопители сверхвысокой плотности записи, иначе, VHD-накопители;

• накопители на лазерно – оптических дисках - компакт - дисках CD (запись и считывание информации с помощью лазерного луча):

· (Compact Disk ROM); CD – ROM, DVD- ROM (информация только читается); CD- R (CD Recordable),(DVD- R,DVD+R(читать и записывать информацию можно один раз);CD- RW, DVD –RW, DVD+RW –(читать и многократно записывать)

DVD – цифровой диск, для хранения видеофильмов

· накопители на магнитооптических дисках для записи и считывания информации используют магнитный слой, который может размагничиваться при t>150; типа СС WORM (Continuous Composite Write Once Read Many — однократная запись — многократное чтение);

· накопители на магнитооптических дисках (НМОД) и др.

· карта памяти;

· флэш – память;

Основные характеристики накопителей и носителей:

· информационная емкость;

· скорость обмена информацией;

· надежность хранения информации;

· стоимость

Хранение информации на внешних носителях отличается от хранения информации в оперативной памяти тем, что на внешних носителях информация может храниться после отключения питания компьютера.

Источник питания.Это блок, содержащий системы автономного и сетевого энергопитания ПК.

Таймер.Это внутри машинные электронные часы, обеспечивающие при необходимости автоматический съем текущего момента времени (год, месяц, часы, минуты, секунды и доли секунд). Таймер подключается к автономному источнику питания — аккумулятору и при отключении машины от сети продолжает работать.

Внешние устройства (ВУ).Это важнейшая составная часть любого вычислительного комплекса. Достаточно сказать, что по стоимости ВУ иногда составляют 50 - 80% всего ПК. От состава и характеристик ВУ во многом зависят возможность и эффективность применения ПК в системах управления и в народном хозяйстве в целом.

ВУ ПК обеспечивают взаимодействие машины с окружающей средой: пользователями, объектами управления и другими ЭВМ. ВУ весьма разнообразны и могут быть класси­фицированы по ряду признаков. Так, по назначению можно выделить следующие виды ВУ:

• внешние запоминающие устройства (ВЗУ) или внешняя память ПК;

• диалоговые средства пользователя;

• устройства ввода информации;

• устройства вывода информации;

• средства связи и телекоммуникации.

Диалоговые средствапользователя включают в свой состав видеомониторы (дисплеи), реже пультовые пишущие машинки (принтеры с клавиатурой) и устройства речевого ввода-вывода информации.

Видеомонитор (дисплей) устройство для отображения вводимой и

выводимой из ПК информации текстовой или графической) – электронные ЭЛТ), жидкокристаллические с плоским экраном;

Устройства речевого ввода-вывода относятся к быстроразвивающимся средствам мультимедиа. Устройства речевого ввода — это различные микрофонные акустические системы, "звуковые мыши", например, со сложным программным обеспечением, позволяющим распознавать произносимые человеком буквы и слова, идентифицировать их и закодировать.

Устройства речевого вывода — это различные синтезаторы звука, выполняющие преобразование цифровых кодов в буквы и слова, воспроизводимые через громкоговорители (динамики) или звуковые колонки, подсоединенные к компьютеру.