Оперативна память

План

• Базова апаратна конфігураціф ПК

Системний блок

1.2Матери́нська пла́та

1.3 Операці́йна система

Центральний процесор

BIOS та ПЗП

1.6 Енергонезале́жна па́м'ять

1.7 Монітор, клавіатура, мишка

Оперативна память

1.9 Відеокарта

• Кодування інформації

• Внутрішні пристрої системного блоку

3.1 Пристрої введення графічної інформації

3.2 Пристрій виведення інформації

3.3 Пристрої збереження даних

4)Висновик

Вступ

Персональний комп'ютер - універсальна технічна система. Його конфігурацію (склад устаткування) можна гнучко змінювати в міру необхідності. Тим не менш, існує поняття базової конфігурації, яку вважають типовою. У такому комплекті комп'ютер зазвичай поставляється. Поняття базової конфігурації може змінюватися. В даний час в базовій конфігурації розглядають чотири пристрої:

системний блок;

монітор;

клавіатуру;

миша.

Системний блок - основний вузол, всередині якого встановлені найбільш важливі компоненти. Пристрої, що знаходяться всередині системного блоку називаються внутрішніми, а підключаються до нього зовні - зовнішніми і периферійними. Основною характеристикою корпусу системного блоку є параметр, званийформ-фактором. Від нього залежать вимоги, які пред'являються до розташовуваних пристроям. Форм-фактор системного блоку обов'язково повинен бути узгоджений з форм-фактором головної (системної, материнської) плати. В даний час найбільш розповсюджені корпусу з форм-фактором ATX. Корпуси поставляються разом із блоком живлення.

1) Базова апаратна конфігураціф ПК

1.1Системний блок - функціональний елемент, який захищає внутрішні компоненти комп'ютера від зовнішнього впливу та механічних пошкоджень, підтримує необхідний температурний режим в середині системного блоку, екранує створені внутрішніми компонентами електромагнітні випромінення та є основою для подальшого розширення системи. Системні блоки зазвичай виробляються з деталей на основі сталі, алюмінію та пластмаси, також інколи використовують такі матеріали, як деревина та органічне скло.

1.2Матери́нська пла́та, систе́мна пла́та, ба́зова пла́та, відома також як головна плата — плата, на якій містяться основні компоненти комп'ютера, що забезпечують логіку.

На системній платі монтується чіпсет, це мікросхеми, які забезпечують і контролюють логіку функціонування плати. На платі також розташовуються роз'єми для підключення центрального процесора, графічного адаптера, звукової плати,жорстких дисків, оперативної пам'яті та інші роз'єми.

Всі основні електронні схеми комп'ютера і необхідні додаткові пристрої включаються в системну плату, або підключаються до неї за допомогою слотів розширення. Найважливішою частиною системної плати є чипсет, який складається, як правило, з двох частин — північного моста (Northbridge) і південного моста (Southbridge). Зазвичай північний і південний міст розташовані на окремих мікросхемах. Саме північний і південний мости визначають, в значній мірі, особливості системної плати і те, які пристрої можуть підключатися до неї.

Сучасна системна плата ПК, як правило, включає чипсет, що здійснює взаємодію центрального процесора з ОЗП і основною оперативною пам'яттю, з портами вводу/виводу, із слотами розширення PCI Express, PCI, а також, зазвичай, з USB, SATA і IDE/ATA. Більшість пристроїв, які можуть приєднуватися до системної плати, роблять це за допомогою одного або декількох слотів розширення або сокетів, а деякі сучасні системні плати підтримують бездротові пристрої, що використовують протоколи IrDA,Bluetooth, або 802.11 (Wi-Fi). На сайті фірми Intel приведений докладний опис її системних плат.

На системній платі містяться змонтовані:

слоти DIMM для установки модулів пам'яті типу SDRAM, DDR, DDR2.. (різні для кожного типу пам'яті). Найчастіше їх 3-4, хоча на компактних платах можна зустріти тільки 1 або 2 таких слоти;

спеціалізований рознім типу AGP або PCI-Express для установки відеокарти. Втім, останнім часом, з поголовним переходом на відеоінтерфейс останнього типу, часто-густо зустрічаються плати з двома, а то і з трьома відеорознімами. Також зустрічаються і системні плати (з найдешевших) без відеорознімів взагалі — їхні чіпсети мають вбудоване графічне ядро, і зовнішня графічна карта для них необов'язкова;

поруч із слотами для відеокарт зазвичай знаходяться слоти для підключення додаткових карт розширення стандартів PCI або PCI-Express х1 (раніше зустрічалися ще і слоти ISA, але зараз такі плати — музейна рідкість);

інтерфейси (IDE і/або сучасніший Serial ATA) для підключення дискових накопичувачів — твердих дисків і оптичних приводів. Також там досі знаходиться рознім для floppy-дисковода (3,5" дискети), хоча все йде до того, що від нього незабаром остаточно відмовляться. Всі дискові накопичувачі підключаються до системної плати за допомогою спеціальних кабелів, які в розмовній мові називають «шлейфами»;

недалеко від процесора розташовуються розєми для підключення живлення (частіше всього два типи — 24-контактний ATX і 4-контактний ATX12V для додаткової лінії +12 V) і дво-, три- або чотирифазний модуль регулювання напруги VRM (Voltage Regulation Module), що складається з силових транзисторів, дроселів і конденсаторів. Цей модуль перетворює, стабілізує і фільтрує напругу, що подається від блоку живлення;

задню частину системної плати займає панель з рознімами для підключення додаткових зовнішніх пристроїв — монітора, клавіатури і миші, мережних-, аудіо- і USB-пристроїв тощо;

окрім перелічених слотів і рознімів, на будь-якій системній платі є велика кількість допоміжних джамперів (перемичок) і рознімів: це можуть бути і контакти для підключення системного динаміка, кнопок і індикаторів на передній панелі корпусу, і розніми для підключення вентиляторів, і контактні колодки для підключення додаткових аудіорознімів і рознімів USB і FireWire.

Класифікація системних плат за форм-фактором

Форм-фактор системної плати — стандарт, що визначає розміри системної плати для персонального комп'ютера, місця її кріплення до корпусу; розташування на ній інтерфейсів шин, портів вводу/виводу, сокета центрального процесора (якщо він є) і слотів для оперативної пам'яті, а також тип розніму для підключення блоку живлення.

Форм-фактор (як і будь-які інші стандарти) носить рекомендаційний характер, проте переважна більшість виробників намагаються їх дотримуватися, оскільки ціною відповідності існуючим стандартам є сумісність системної плати і стандартизованого устаткування (периферії, карт розширення) інших виробників. Застарілими вважаються: Baby-AT; Mini-ATX; повнорозмірна плата AT; LPX. Сучасними вважаються: АТХ; microATX; Flex-АТХ; NLX; WTX. Впроваджуваними вважаються: Mini-ITX іNano-ITX; Pico-ITX; BTX, MicroBTX і PicoBTX.

Мікропроцесори

Архітектура системної плати безпосередньо залежить від зовнішньої архітектури мікропроцесора. У 1976 році фірма Intel почала посилено працювати над мікропроцесором 8086. Розмір його регістрів в порівнянні з 8080 був збільшений в два рази, що дало можливість збільшити його продуктивність в 10 разів. Крім того розмір інформаційних шин був збільшений до 16 розрядів, що дало можливість збільшити швидкість передачі інформації на мікропроцесор і з нього в два рази. Розмір його адресної шини також був істотно збільшений — до 20 біт. Це дозволило 8086 прямо контролювати 1М оперативної пам'яті.

У 1982 році Intel створила процесор 80286. Замість 20-розрядної адресної шини 8088/8086, 80286 мав 24-розрядну шину. Ці додаткові 4 розряди давали можливість збільшити максимум пам'яті, що адресувалася, до 16 Мб.

Intel 80386 був створений в 1985 році. Із збільшенням шини даних до 32 біт, число адресних ліній також було збільшене до 32. Саме по собі це розширення дозволило мікропроцесору прямо звертатися до 4Гб фізичної пам'яті. Крім того він міг працювати з 16 трильйонами байт віртуальної пам'яті. Існує модифікація процесора Intel 80386 — 386SX. Головна відмінність його від 80386 це 16-бітовий вхід/вихід шини даних. Як наслідок його внутрішні регістри заповнюються в два кроки. Всі процесори сімейства 486 мають 32-розрядну архітектуру, внутрішню кеш-пам'ять 8 Кб (у DX4 — 16 КВ). Моделі SX не мали вбудованого співпроцесора, він був винесений на плату. Моделі DX2 реалізують механізм внутрішнього подвоєння частоти (наприклад, процесор 486DX2-66 встановлюється на 33-мегагерцовую системну плату), що дозволяє підняти швидкодію практично в два рази, оскільки ефективність кешування внутрішньої кеш-пам'яті становить майже 90 відсотків. Процесори сімейства DX4 486DX4-75 і 486DX4-100 призначені для установки на 25-ти і 33-мегагерцові плати.

Створеніі в середині 1989 і 1995 року процесори Pentium і Pentium Pro значно відрізнялися за своєю архітектурою від своїх попередників. В основу архітектури була покладена суперскалярна архітектура, яка і дала можливість отримати п'ятикратну продуктивність Pentium в порівнянні з моделлю 80486. Хоча Pentium проектувався як 32-розрядний, для зв'язку з рештою компонентів системи використовувалася зовнішня 64-розрядна шина.

Процесор	Розрядність шини даних	Робоча частота, Мгц
i4004		0.75
i8008		0.8
i8080
i8086		5; 8; 10
i8088		5; 8
i80286		8; 10; 12; 16
i80386 DX		20; 25; 33; 40
i80386 SX		20; 25; 33
i80486 DX		25; 33; 50; 66;75;100;120
i80486 SX		16; 20; 25; 33
Pentium		60; 66; 75; 90; 100; 120; 133;
Pentium Pro		166; 180; 200

Шини

Комп'ютерна шина — це канал пересилки даних, що спільно використовується різними блоками системи. Інформація передається по шині у вигляді груп бітів. До складу шини для кожного біта слова може бути передбачена окрема лінія (паралельна шина), або всі біти слова можуть послідовно в часі використовувати одну лінію (послідовна шина).

Першою системною шиною, розробленою для комп'ютерів PC/XT, в основі яких лежали мікропроцесори, була шина PC/XT-bus. Вона була 8-и розрядною, а її контролер забезпечував роботу на частоті мікропроцесора (4,77 мгц). З появою машин типу PC/AT, що використовували 16-и розрядні мікропроцесори 80286, а пізніше і 80386 (версія SX), була створена шина PC/AT-bus. У зв'язку із зростанням тактової частоти мікропроцесорів до 12-16 Мгц контролер виконував її ділення навпіл для забезпечення прийнятної тактової частоти роботи шини.

1.3 Операці́йна систе́ма, скорочено ОС — це базовий комплекс програмного забезпечення, що виконує управління апаратним забезпеченням комп'ютера або віртуальної машини; забезпечує керування обчислювальним процесом і організовує взаємодію з користувачем.

Операційна система звичайно складається з ядра операційної системи та базового набору прикладного програмного забезпечення

Головні функції:

Виконання на вимогу програм користувача тих елементарних (низькорівневих) дій, які є спільними для більшості програмного забезпечення і часто зустрічаються майже у всіх програмах (введення та виведення даних, запуск і зупинка інших програм, виділення та вивільнення додаткової пам'яті тощо).

Стандартизований доступ до периферійних пристроїв (пристрої введення-виведення).

Завантаження програм у оперативну пам'ять і їх виконання.

Керування оперативною пам'яттю (розподіл між процесами, організація віртуальної пам'яті).

Керування доступом до даних енергонезалежних носіїв (твердий диск, оптичні диски тощо), організованим у тій чи іншій файловій системі.

Забезпечення користувацького інтерфейсу.

Мережеві операції, підтримка стеку мережевих протоколів.

До складу операційної системи входять:

ядро операційної системи, що забезпечує розподіл та управління ресурсами обчислювальної системи;

базовий набір прикладного програмного забезпечення, системні бібліотеки та програми обслуговування.

Ядро системи — це набір функцій, структур даних та окремих програмних модулів, які завантажуються в пам'ять комп'ютера при завантаженні операційної системи та забезпечують три типи системних сервісів:

управління введенням-виведенням інформації (підсистема вводу-виводу ядра ОС);

управління оперативною пам'яттю (підсистема управління оперативною пам'яттю ядра ОС);

управління процесами (підсистема управління процесами ядра ОС).

Кожна з цих підсистем представлена відповідними функціями ядра системи.

Багатозадачні операційні системи також включають ще одну обов'язкову складову — механізм підтримки багатозадачності. Ця складова не надається в якості системного сервісу і тому не може бути віднесена до жодної з підсистем.

Підсистеми ядра ОС:

Інтерфейс ядра операційної системи

Функції ядра операційної системи можуть бути виконані внаслідок виконання в прикладних програмах спеціальних функцій — системних викликів. Призначення системного виклику полягає в тому, що прикладні програми не взмозі самотужки визначити, за якими адресами знаходяться функції ядра.

Системний виклик в один з машинно-залежних способів реалізує механізм отримання адрес функцій ядра та передачу в ці функції необхідних параметрів системного виклику, а також отримання результату системного виклику. Найчастіше системні виклики забезпечуються через систему переривань, завдяки чому адреса функції ядра не тільки обраховується апаратно (в процесі обробки переривання), але й забезпечується захист інформаційних ресурсів ядра.

Системні виклики найчастіше мають синтаксис функції мови програмування, на якій написано ядро ОС.

Підсистема управління введенням-виведенням

Підсистема управління введенням-виведенням реалізує базові механізми обміну даними між пристроями введення-виведення та оперативною пам'яттю обчислювальної машини та забезпечує організацію файлів в файлові системи.

Операція введення виконується як читання даних з зовнішнього пристрою в оперативну пам'ять, операція виведення — як запис даних з оперативної пам'яті на зовнішній пристрій.

При роботі з файлами система введення-виведення впроваджує спеціальну абстракцію — потік вводу-виводу, що дозволяє програмам, які звертаються за сервісами введення-виведення, використовувати одноманітний перелік функцій роботи з файлами незалежно від типу пристрою, на якому знаходиться файл, та типу файлової системи, яка містить цей файл. Відмінності доступу до різних пристроїв та файлових систем забезпечуються додатковими програмними модулями — драйверами пристроїв та файлових систем.

В окремих операційних системах підсистема управління введенням-виведенням також може впроваджувати механізми, які призвані підвищити швидкість обміну даними між задачами та файлами. Найчастіше використовується механізм буферизації (кешування) даних, який полягає в тому, що при читанні даних з файлу підсистема намагається за одну операцію введення читати дані блоками зручного (звичайно досить великого) розміру, а не порціями, які запитує задача. Завдяки цьому за одну операцію введення в оперативну пам'ять потрапляють також додаткові дані, які зберігаються в кеші і в подальшому передаються в програму без додаткових звернень до пристрою. Подібним чином цей механізм працює і при виконанні операцій запису.

Підсистема управління оперативною пам'яттю

Будь яка програма може виконуватись лише тоді, коли вона завантажена в оперативну пам'ять, так само, будь які дані з файлів можуть оброблятись лише тоді, коли вони завантажені в оперативну пам'ять. Завантаження програми та даних в оперативну пам'ять призводить до того, що в оперативній пам'яті одночасно знаходяться одразу кілька компонентів: ядро операційної системи, командний інтерпретатор, програма, що виконується, та дані, що обробляються. Крім того, програма в процесі свого виконання може звертатись до підсистеми управління оперативною пам'яттю з запитами на виділення додаткової — динамічної — оперативної пам'яті.

В багатозадачних операційних системах кількість компонентів, що одночасно можуть знаходитись в оперативній пам'яті зростає пропорційно кількості задач і може сягати сотень.

Підсистема управління оперативною пам'яттю забезпечує розподіл оперативної пам'яті між різними компонентами, а також розподіляє пам'ять під кеш системи введення-виведення.

В окремих багатозадачних операційних системах підсистема управління оперативною пам'яттю також забезпечує віртуалізацію оперативної пам'яті, завдяки чому кожна задача (процес) отримує власну віртуальну пам'ять, причому таким чином, що нестача реальної (фізичної) пам'яті покривається за рахунок перерозподілу даних між оперативною пам'яттю та зовнішнім накопичувачем і переміщення даних між фізичною оперативною пам'яттю і зовнішнім накопичувачем приховується від задач. Це переміщення називається пейджингом (англ. paging) або свопінгом (англ. swapping — обмін) — в залежності від термінології конкретної ОС.

Запровадження механізму віртуалізації оперативної пам'яті дозволяє отримати два корисних наслідки:

кожна задача фактично виконується у власному адресовому просторі, тобто таким чином, якби вона виконувалась в однозадачній операційній системі, завдяки чому значно зменшується вплив окремих задач однією на одну та на ядро системи, а завдяки цьому — і надійність системи;

кожна задача отримує стільки віртуальної оперативної пам'яті, скільки потрібно, а не стільки, скільки є наявної фізичної оперативної пам'яті.

Віртуалізація оперативної пам'яті вимагає апаратної підтримки і звичайно забезпечується через спеціальну таблицю сторінок пам'яті, що містить відповідності між віртуальними та фізичними адресами.

Підсистема управління задачами (процесами)

Підсистема управління задачами (процесами) забезпечує створення задачі (процесу), завантаження програмного коду і його виконання та завершення задачі (процесу).

В багатозадачних системах підсистема управління задачами (процесами) також забезпечує механізми залежностей між задачами, в тому числі: синхронізацію задач та успадкування властивостей.

Засоби міжпроцесної взаємодії

Взаємодія процесів дозволяє процесам синхронізувати свою роботу, сумісно і узгоджено використовувати спільні ресурси та спільно виконувати обробку даних.

Взаємодія процесів забезпечується всіма підсистемами ядра ОС: підсистема управління введенням-виведенням забезпечує передачу даних між процесами; підсистема управління оперативною пам'яттю розподіляє під процеси спільну оперативну пам'ять, підсистема управління процесами забезпечує синхронізацію виконання процесів та впроваджує механізм обміну сигналів, за допомогою якого процеси повідомляються про виникнення в системі надзвичайних подій.

1.4 Центральний процесор, ЦП — функціональна частина ЕОМ, що призначена для інтерпретації команд.

Функфії

обробка даних по заданій програмі шляхом виконання арифметичних і логічних операцій;

програмне керування роботою пристроїв комп'ютера.

Ядро

В рамках однієї і тієї ж архітектури різні процесори можуть досить сильно відрізнятися один від одного. І відмінності ці утілюються в різноманітних процесорних ядрах, що володіють певним набором суворо обумовлених характеристик. Найчастіше ці відмінності втілюються в різних частотах системної шини (FSB), розмірах кеша другого рівня, підтримці тих або інших нових систем команд або технологічних процесах, за якими виготовляються процесори. Нерідко зміна ядра в одному і тому ж сімействі процесорів спричиняє за собою заміну процесорного роз'єму (сокет, англ. socket), з чого витікають питання подальшої сумісності материнських плат. Проте в процесі вдосконалення ядра виробникам доводиться вносити до нього незначні зміни, які не можуть претендувати на "власне ім'я ". Такі зміни називаються ревізіями (англ. stepping) ядра і, найчастіше, позначаються цифробуквенними комбінаціями. Проте в нових ревізіях одного і того ж ядра можуть зустрічатися досить помітні нововведення. Так, компанія Intel ввела підтримку 64-бітової архітектури EM64T в окремі процесори сімейства Pentium 4 саме в процесі зміни ревізії.

32-бітові та 64-бітові прочесори

Найуспішнішими і найпоширенішими донедавна були процесори з архітектурою IA32, яка була введена з появою покоління процесорів i80386 на заміну 16-бітним 8086, 80186, 80286.

Досить вдале 64-бітове розширення класичної 32-бітової архітектури IA32 було запропоноване в 2002 році компанією AMD (спочатку називалося x86-64, зараз - AMD64) в процесорах сімейства К8. Через деякий час компанією Intel було запропоновано власне позначення - EM64T (англ. Extended Memory 64-bit Technology). Але, незалежно від назви, суть нової архітектури одна і та ж: розрядність основних внутрішніх регістрів 64-бітових процесорів подвоїлася (з 32 до 64 біт), а 32-бітові команди x86-кода отримали 64-бітові аналоги. Крім того, за рахунок розширення розрядності шини адрес обсяг пам'яті, що адресується процесором, істотно збільшився.

Але ті, хто чекає від 64-бітових процесорів скільки-небудь істотного приросту швидкодії, будуть розчаровані — їхня продуктивність в переважній більшості сучасних застосунків (які в масі своїй підігнані під IA32) практично та ж, що і у старих добрих 32-бітових. Для пересічного користувача потенціал 64-бітової архітектури може розкритися тоді, коли масово з'являться застосунки, оптимізовані під нову архітектуру. Найефективнішим перехід на 64-бітові процесори стане для програм, що активно працюють з великими обсягами пам'яті, понад 4 ГБ: високопродуктивних серверів, баз даних, програм класу CAD/CAE, а також програм для роботи з цифровим контентом.

1.5 BIOS (англ. Basic Input/Output System — базова система введення/виведення) — є набором спеціальних підпрограм, які використовуються комп'ютерами архітектури x86 для ініціалізації компонентів персональної платформи, необхідних для її первинного завантаження та подальшої роботи. Такими є процесор, системна логіка (чіпсет), оперативна пам'ять, клавіатура,відеокарта та інші.

Фактично, це — перше програмне забезпечення, що виконується процесором. Оскільки на початковому етапі завантаженнякомп'ютера зовнішні пристрої недоступні, BIOS, в загальному випадку, зберігається незалежним від живлення персональної платформи чином — в NVRAM-пам'яті (від англ. Non Volatile, — не тимчасова). Для цього, як правило, використовується одна або декілька спеціальних мікросхем — пристроїв постійного зберігання даних, які розташовані на системній платі.

На застарілих платформах BIOS зберігався рівними частинами на двох мікросхемах: на одній — дані парних адрес (Even BIOS), на іншій — з непарних адрес (Odd BIOS).

Дата добавления: 2015-07-11