Архитектура компьютера. Память

Размещено на http://www.allbest.ru/

1. Память компьютера. Виды памяти: оперативная и постоянная. Назначение. История развития

Память является необходимым компонентом любого компьютера. Без памяти не было бы компьютеров, по крайней мере, таких, какие есть сейчас. Память используется как для хранения команд, которые нужно выполнить, так и данных.

Для персонального компьютера самая быстрая - внутренняя память (взаимодействующая с процессором) имеет несколько уровней:

* постоянную (только читаемую) память, в которой хранятся программы, необходимые для запуска компьютера;

* оперативную память для хранения обновляемых данных;

* кеш-память, увеличивающую производительность процессора.

Постоянная память: ПЗУ и система BIOS. Работа компьютера после включения начинается только при условии, что процессор получит из памяти данные и программы для обработки. Сразу "после пробуждения" процессору необходимы инициирующие команды и данные, которые сохраняются при отключении питания и предоставляются процессору при включении. Для этих целей в компьютере предусмотрено постоянное запоминающее устройство.

Постоянное запоминающее устройство (ПЗУ) - устройство энергонезависимой памяти, которая постоянно, даже после выключения компьютера, хранит фиксированные ("вшитые") программу и данные и использует их для загрузки операционной системы и подключения устройств. Для хранения параметров конфигурации компьютера предназначена постоянная память на основе полупроводников - G'il/05-память. Для хранения видеоизображений, выводимых на экран монитора, служит видеопамять.

Схема ПЗУ постоянно хранит программу BIOS (англ. Base Input Output System - базовая система ввода-вывода), которую процессор выполняет для проверки устройств во время запуска, загрузки операционной системы или установки новой. Кроме того, программа BIOS устанавливает поток данных между операционной системой компьютера и подсоединенными устройствами: жестким диском, клавиатурой, мышью, принтером, видеосистемой, управляет потребляемой мощностью и питанием ПК. Данные в ПЗУ записываются в процессе изготовления, сохраняются после выключения питания компьютера и могут только читаться, результаты своей работы компьютер здесь не сохраняет (для ПЗУ используется и английский термин Read Only Memory, ROM - память только для чтения).

При включении компьютера процессор обращается к ПЗУ, считывает программу BIOS, начинает ее выполнять и осуществляет тестирование основных устройств: клавиатуры, оперативной памяти, дисководов и др. Если устройства не обнаружены или не работают, BIOS сообщает об ошибках звуковыми сигналами или текстом па экране. Если устройства обнаружены и работают должным образом, устанавливается связь системной платы с устройствами, подключаются клавиатура, жесткий диск и начинается процесс загрузки операционной системы ПК.

После успешной загрузки операционной системы в оперативную память дальнейшее управление компьютером берет на себя операционная система, которая в последующем выполняет загрузку и управление прикладной программой или передает его какой-нибудь прикладной программе, например, к текстовому редактору Word.

В современных компьютерах система BIOS записывается в так называемой флеш-памяти (англ. in a flash - мгновенно) - в запоминающее устройство с возможностью перепрограммирования. Флеш-память, как и обычное ПЗУ, энергонезависима, т.е. данные не пропадают после отключения питания, но флеш-память позволяет обновлять, перезаписывать находящиеся в ней данные.

Система BIOS хранит программу установки Setup (англ. set up - установить). Сообщение о работе этой программы иногда высвечивается при загрузке компьютера на черном фоне экрана: "Чтобы войти в Setup, нажмите клавишу F1" (или Del, или другую). Программа позволяет пользователю установить клавишами клавиатуры некоторые настройки BIOS, которые записываются в отдельную постоянную CMOS-память, питаемую от аккумуляторной батарейки. CMOS-память (Complimentary Metal Oxide Semiconductor Memory) представляет собой память для хранения конфигурации компьютера. Она имеет низкое энергопотребление и не изменяется при отключении питания. Эта память располагается на контроллере периферии, для электропитания которого используются специальные аккумуляторы. В CMOS хранятся некоторые настройки системы, текущая дата и время (их можно настроить также с помощью операционной системы), пароль на вход в компьютер. О пребывании в программе Setup свидетельствует характерный "старомодный", под DOS, вид экрана и заголовок типа Award BIOS Setup (если BIOS компании Award).

Помимо основной системы BIOS в компьютере есть местные, например, видеосистемы BIOS.

Оперативная память - память временного хранения данных и команд, необходимых процессору для выполнения операций в текущем сеансе работы. Отличается особо быстрым доступом к чтению и записи данных процессором или другими устройствами. Работа компьютера - это прежде всего работа процессора с оперативной памятью.

При включении компьютера в оперативную память загружаются с диска программы и данные для работы операционной системы и работы отдельных устройств, а затем прикладные программы, которые открывает пользователь. Оперативная память хранит данные только на время, пока компьютер включен, поэтому она временная (на время сеанса работы) и энергозависимая (пока подает энергию источник питания). Данные в памяти утрачиваются при выключении компьютера или перезагрузке операционной системы.

Процессор выполняет вычисления по программе, размещенной в оперативной памяти, обменивается с памятью данными, отправляет данные из памяти во внешние запоминающие устройства или сеть. Доступ к данным оперативной памяти происходит гораздо быстрее, чем к данным внешней памяти, например, жесткого диска, поэтому она и называется оперативной - быстродействующей.

Объем оперативной памяти определяет, насколько большие программы могут выполняться, а также сколько данных будет подготовлено им для доступа, сколько программ могут выполняться одновременно, что очень важно для быстродействия. В современные персональные компьютеры устанавливается память объемом 1 Гбайт и более.

Процессор выполняет операции с двоичными числами. Чем большей разрядности число может обработать процессор единовременно и чем больше оперативной памяти он может использовать для размещения обрабатываемых данных, тем выше быстродействие компьютера, тем лучше он работает с большими объемами данных.

Ячейка памяти - минимальная адресуемая область памяти, хранящая данные в виде двоичного числа определенной длины. Двоичное число (1 или 0) в ячейке памяти определяется наличием или отсутствием электрического заряда. Восемь ячеек оперативной памяти имеют индивидуальный адрес. Адрес - число, которое идентифицирует отдельные части памяти. Процессор рассматривает оперативную память как кипу страниц с пометками, пронумерованными записками, куда можно быстро заглянуть по номеру. Процессор, обладающий способностью работать с двоичными числами больших разрядов, может нумеровать и использовать очень много таких "страниц и записей". Способность адресовать оперативную память позволяет процессору найти ячейку по адресу (как камеру хранения по номеру). Английский термин RAM (Random Access Memory - память произвольного доступа) отражает свойство предоставлять с одинаковой скоростью доступ к любой ячейке памяти независимо от адреса ячейки.

Процессор одновременно обрабатывает несколько разрядов чисел. Повышение максимальной разрядности чисел позволяет увеличить количество ячеек оперативной памяти, а значит, возможный максимальный ее объем. Так, 32-разрядный процессор и 32-разрядная адресация могут адресовать 232 байта, т.е. 4 Гбайт оперативной памяти (если такой объем оперативной памяти доступен на компьютере). Перенос данных из памяти процессору выполняется 32-разрядной программой в несколько раз быстрее, чем 16-разрядной программой.

В компьютере с 64-разрядным процессором и 64-разрядной возможностью адресации предел оперативной памяти увеличивается до 264 = 1,8 * 1021 байт. Прикладные программы с 64-разрядным кодом, применяемые в Windows 7 и Windows 8, быстрее, чем в Windows ХР, выполняют операции перемещения данных в памяти, сложения, вычитания, деления, умножения, сравнения крупных массивов чисел.

Развитие технологии процессоров направлено на повышение разрядности обрабатываемых двоичных чисел. Для увеличения разрядности и скорости выполнения программ кристалл интегральной схемы плотнее насыщают транзисторными элементами, уменьшают размеры, применяют новые технологии производства.

Физически оперативная память выполняется в виде модулей из многих запоминающих ячеек (каждая со своим адресом), представляющих собой пластины с рядами контактов, на которых размещаются микросхемы памяти.

Модули памяти могут различаться между собой по размеру и количеству контактов, по быстродействию, по информационной емкости и т.д. Важнейшей характеристикой модулей оперативной памяти является быстродействие, которое зависит от максимально возможной частоты операций записи или считывания информации из ячеек памяти.

2. Создать в MS Word таблицу с графами: наименование товара, поставщик, дата поставки, производитель, цена, количество, стоимость. Подсчитать по таблице максимальную цену, общее количество товара

память процессор разрядность оперативный

Список литературы

1. Таненбаум Э., Остин Т. Архитектура компьютера. 6-е издание. изд. - СПб: Питер, 2013. - 816 с.

2. Макарский Д.М. 100 способов ускорить работу компьютера, о которых должен знать каждый. изд. - Мск.: Эксмо, 2016. - 223 с.

Размещено на Allbest.ru