Основные характеристики центрального микропроцессора. Уровни памяти. Внешние запоминающие устройства. Основные модели IBM-PC и их характеристики.

Микропроцессор – СБИС, созданная в едином полупроводниковом кристалле кремния или германия с применением микроэлектронной технологии. Назначение микропроцессора – управление работой компьютера по заданной программе и выполнять операции обработки информации. Состав: устройство управления, арифметически-логическое устройство, внутренняя память (регистры, КЭШ-память), специальные системные средства (внутренняя шина, схемы управления системной шиной, математический сопроцессор, генератор тактовой частоты, счетчик времени).

Основные характеристики процессора:

· Тактовая частота – количество тактов в секунду. Такт – промежуток времени между началом текущего импульса и началом подачи следующего.

· Разрядность процессора – максимальное количество битов двоичного кода, которое может обрабатываться или передаваться процессором одновременно.

· Адресное пространство – максимальный объем внутренней памяти, с которым может работать компьютер.

· Объем КЭШ-памяти. Ячейка памяти – группа последовательных байтов оперативного запоминающего устройства, вмещающая в себя информацию, доступную для обработки отдельной командой процессора. Машинное слово – содержимое ячейки памяти. Размер ячейки памяти и машинного слова равен разрядности процессора. Адрес ячейки памяти равен адресу младшего байта, входящего в ячейку, т. е. байта с наименьшим номером. Адресация начинается с 0. Адресное пространство процессора – количество адресов, к которым может обратиться процессор, используя адресный код.

В современном компьютере выделяют 4 основные вида памяти: внутрипроцессорная память, оперативная память или оперативное запоминающее устройство (ОЗУ), постоянная память или постоянное запоминающее устройство (ПЗУ), дисковая память или память на внешних носителях.

К внутрипроцессорной памяти относятся: регистровая память, кэш первого и второго уровней. Регистровая память имеет самый маленький объем и является самой быстрой. КЭШ-память - сверхоперативная память, которая обеспечивает быстрый доступ к информации по принципу кэширования: данные из оперативной памяти переписываются в буферное запоминающее устройство между процессором и ОЗУ, а затем в регистры процессора при повторном обращении к памяти сначала производится поиск данных и кэш памяти, и необходимые данные переносятся в регистры процессора.

Оперативная память – область памяти, предназначенная для хранения информации в течении одного сеанса работы компьютера; энергозависимая память; область память, в которую загружаются данные и программы, откуда процессор берет инструкции для выполнения и данные для обработки.

Постоянная память – память, данные которой не теряются после выключения компьютера.

Внешние запоминающие устройства. Накопители – устройства для долговременного хранения больших объемов информации, а также записи и считывания информации с различных носителей. По типу носителя накопители подразделяются на накопители на магнитных лентах (стримеры) и дисковые накопители. По способу записи и чтения информации дисковые накопители подразделяются на магнитные, оптические и магнитно-оптические.

Основные типы дисковых накопителей:

· Накопители на оптических дисках (CD-r, CD-RW…)

· Накопители на магнитных дисках (floppy disk drives)

· Накопители на жестких магнитных дисках (hard drives)

15. Магнитные диски – основной носитель информации персонального компьютера. Файловая организация информации на дисках. Иерархическая файловая структура диска.

Устройство с несменным носителем – это накопители на жестких магнитных дисках (НЖМД). В отличие от накопителей на гибких магнитных дисках для них обычно не предусматривается изъятия носителя из устройства и замены его аналогичным – винчестер герметически закрыт в корпусе устройства, и весь НЖМД обычно монтируется однократно при сборке компьютера. Винчестер вращается непрерывно после включения питания устройства. Поскольку объем информации, хранимой одним устройством этого вида, весьма значителен (более 300 Мбайт), то оно используется совместно всеми пользователями компьютера.

Винчестер вместе с магнитными головками герметически закрыт в металлическом корпусе, изолирующем их от нежелательных воздействий окружающей среды. Благодаря этому существенно снижается вероятность погрешности записи вследствие загрязнения головок или порчи поверхности жесткого диска. В НЖМД магнитные головки осуществляют считывание и запись информации, не соприкасаясь с поверхностями носителя. Это так называемые плавающие головки, которые во время вращения диска удерживаются на небольшом расстоянии от поверхности подъемной силой, образуемой воздушным потоком между головкой и поверхностью диска. Бесконтактная запись позволяет достигать высокой скорости вращения носителя и предотвращает износ головок. В свою очередь, большая частота оборотов диска позволяет значительно увеличить скорость записи и считывания НЖМД, что уменьшает общее время доступа к этому виду памяти.

Способ хранения файлов на дисках компьютера называется файловой системой. Иерархическая структура, в виде которой операционная система отражает файлы и папки диска, называется файловой структурой. Основной задачей, которую решает файловая система, является обеспечение взаимодействия программ и физических устройств ввода/вывода, таких как накопители на жестких дисках, магнитных лентах и т. д. Основные функции, выполняемые файловой системой, можно условно разделить на две группы: функции для работы с файлами, то есть их создание, удаление, изменение атрибутов, определение структуры файлов; функции для работы с данными, хранящимися в файлах, то есть чтение и запись, поиск и т. д. Таким образом, в логическом плане файловую систему можно разделить на следующие составные части: файлы, хранящиеся на устройстве ввода/вывода; структура файлов; функции работы с файлами и их структурой.

16. Кодирование информации. Системы счисления, используемые в компьютерах и их взаимосвязь. Перевод чисел из системы счисления с основанием p в систему счисления с основанием q.

Кодирование информации — процесс преобразования сигнала из формы, удобной для непосредственного использования информации, в форму, удобную для передачи, хранения или автоматической переработки; использование различных способов её представления, приспособленных для хранения, передачи и переработки информации; установление соответствия между элементами данных и совокупностями символов в некотором алфавите, называемом кодом.

Система счисления – это совокупность приемов наименования и записи чисел в виде, удобном для прочтения и выполнения арифметических операций. Системы счисления: позиционные и непозиционные. Системы счисления называется позиционной, если любое число в ней изображается в виде последовательности цифр, количественное значение каждой из которой зависит от того какое место она занимает в коде числа. В противном случае система называется непозиционной. Основанием позиционной системы счисления называется количество различных символов, используемых для изображения числа в данной системе счисления.

За основание системы можно принять любое натуральное число -- два, три, четыре и т.д. Следовательно, возможно бесчисленное множество позиционных систем: двоичная, троичная, четверичная и т.д. Запись чисел в каждой из систем счисления с основанием q означает сокращенную запись выражения:

a_n-1 q^n-1 + a_n-2 q^n-2+... + a₁ q¹ + a₀ q⁰ + a_-1 q^-1 +... + a_-m q^-m,

где a_i - цифры системы счисления; n и m - число целых и дробных разрядов, соответственно.

Двоичная система счисления:

Переведём число 2000 в двоичную систему.

1. Делим 2000 на основание новой системы счисления — 2:

2000:2=1000(0 - остаток),

1000:2=500(0),

500:2=250(0),

250:2=125(0),

125:2=62(1),

62:2=31(0),

31:2=15(1),

15:2=7(1),

7:2=3(1),

3:2=1(1)

2. Собираем последнее частное от деления (всегда равно 1) и остатки от деления и записываем их по порядку, начиная снизу:

200010==111110100002

Существуют системы счисления, родственные двоичной. При работе с компьютерами иногда приходится иметь дело с двоичными числами, так как двоичные числа заложены в конструкцию компьютера. Двоичная система удобна для компьютера, но неудобна для человека — слишком длинные числа неудобно записывать и запоминать. На помощь приходят системы счисления, родственные двоичной — восьмеричная и шестнадцатеричная.

Например, в шестнадцатеричной системе для записи чисел предназначены 10 арабских цифр и буквы латинского алфавита {А, В, С, D, Е, F}. Чтобы записать число в этой системе счисления, удобно воспользоваться двоичным представлением числа. Возьмём для примера то же число — 2000 или 11111010000 в двоичной системе. Разобьём его на четвёрки знаков, двигаясь справа налево, в последней четвёрке слева припишем незначащий 0, чтобы количество знаков в триадах было по четыре: 0111 1101 0000. Начнём перевод — числу 0111 в двоичной системе соответствует число 7 в десятичной (710=1*20+1*21+1*22), в шестнадцатеричной системе счисления цифра 7 есть; числу 1101 в двоичной системе соответствует число 13 в десятичной (13=1*20 + 0*21 + 1*22 + 1*23), в шестнадцатеричной системе этому числу соответствует цифра D, и, наконец, число 0000 — в любой системе счисления 0. Запишем теперь результат:

111110100002 = 7D016.

Дата добавления: 2015-09-05