1.3 Базова система вводу-виводу (bios)

Складовою частиною апаратних засобів і програмним модулем операційної системи одночасно. BIOS вбудована в ПК і містить

програми управління клавіатурою, відеокартою, дисками, портами і іншими пристроямидо завантаження операційної системи. Вона також містить програму тестування при включенні живлення комп'ютера і програму початкового завантажувача.(рис.4)

Р ис. 4 BIOS

Більшість сучасних відеокарт, а також багато SCSI-контролери мають власну BIOS, яка доповнює систему.

У сучасних ПК BIOS реалізована у вигляді однієї мікросхеми ПЗУ, встановленої на системній платі комп'ютера. Для її зберігання в материнських платах застосовуються електрично перепрограмовані запам'ятовувальні пристрої (ППЗП). BIOS містить CMOS RAM - енергонезалежну пам'ять, у якій зберігається інформація про поточну дату, свідчення таймера (годин), конфігурації комп'ютера (кількості оперативної пам'яті, типах накопичувачів і т.д.). В BIOS є програма Setup, яка може змінювати вміст CMOS-пам'яті, тобто задавати параметри конфігурації системи (звичайно запускається натисненням клавіші Del в процесі завантаження). При завантаженні і виконання контролю обладнання BIOS полает на динамік комп'ютера звуки, за яким можна діагностувати його стан. Якщо все в порядку, то подається довгий гудок; якщо несправна відеокарта - один довгий і два коротких гудка; якщо несправна пам'ять - повторювані короткі гудки. Якщо несправний процесор, то ніяких гудків не буде, оскільки програма виконується процесором.

1.4 Память

Всі комп'ютери використовують три види пам'яті - оперативну, постійну і зовнішню.

Оперативна пам'ять (ОЗП - оперативно запам'ятовуючий пристрій) призначена для зберігання інформації, до якої доводиться часто звертатися, і забезпечує режими її запису, зчитування та зберігання (рис.5) За способом зберігання інформації оперативна пам'ять буває статичної та динамічної.

Р ис.5. Оперативна пам'ять

Постійна пам'ять (ПЗУ - постійне запам'ятовуючий пристрій) зазвичай містить таку інформацію, яка не повинна змінюватися в ході виконання мікропроцесором різних програм. Постійна пам'ять має також назва ROM (Read Only Memory), яке вказує на те, що забезпечуються тільки режими зчитування та зберігання. Постійна пам'ять энергонезависима, тобто може зберігати інформацію і при вимкненому живленні. Всі мікросхеми постійної пам'яті за способом занесення в них інформації діляться на масочные, програмовані виробником (ROM), одноразово програмовані користувачем (Program-mable ROM) і багаторазово програмовані користувачем (Erasable PROM). Останні, у свою чергу, поділяються на стираються електрично і за допомогою ультрафіолетового випромінювання. До елементів EPROM з електричним стиранням інформації відносяться, наприклад, мікросхеми флеш-пам'яті. Від звичайних EPROM вони відрізняються високою швидкістю доступу і швидким стиранням записаної інформації. Даний тип пам'яті сьогодні широко використовується для зберігання BIOS і інший постійної інформації.

Оперативна пам'ять виконана зазвичай на мікросхемах динамічного типу з довільною вибіркою (DRAM). Кожен біт такий пам'яті видається наявністю або відсутністю) заряду на конденсаторі, утвореній у структурі напівпровідникового кристала. Інший тип пам'яті - статичний (SRAM) - як елементарної комірки використовує так званий статичний тригер (схема якого складається з декількох транзисторів). Статичний тип пам'яті має більш високою швидкодією та використовується, наприклад, для організації кеш-пам'яті.

Для опису характеристик швидкодії оперативної пам'яті застосовуються так звані цикли читання/запису. Так, для SRAM читання одного слова виконується за 3 такту, запис за 4 такту.

Динамічна пам'ять (DRAM) в сучасних ПК використовується в якості оперативної пам'яті загального призначення, а так само як пам'ять для відеоадаптера.

М ікросхеми відеопам'яті, що використовуються в відеоадаптери, відносяться до динамічної оперативної пам'яті, робота якої має ряд особливостей, які перебувають в тому, що доступ до неї здійснюється досить великими блоками, а перезапис проводиться без переривання процедури зчитування з пам'яті. Цю задачу найбільш ефективно вирішує так звана двопортова БАРАНА, для якої можливо одночасне зчитування та запису даних. Така пам'ять представлена VRAM (Video RAM) і WRAM Window (RAM). Для прискорення доступу до пам'яті з боку графічного прискорювача (що особливо важливо в 3D-акселераторах) використовується або MDRAM, що використовує розпаралелення операцій доступу даними між великою кількістю банків пам'яті. Або синхронна пам'ять SGRAM.

Кеш пам'ять-Кешуванням даних називається розміщення найбільш важливих і часто використовуваних даних в пам'яті з більш швидким доступом. Застосування кешування істотно підвищує швидкодію ПК при читанні даних (в 10-1000 разів).(рис.6) Крім кешування операцій читання даних можна виконувати кешування запису даних. Застосування кеш-запису ще більше збільшує швидкість роботи ПК, але підвищує ризик втрати даних у разі раптового виходу системи з ладу (наприклад, при відключенні електроживлення).

Рисунок 6.Кеш – паять

Зв'язок пристроїв з материнською платою здійснюється її шинними інтерфейсами. Пропускна здатність першої шини, виконаної два десятки років тому в архітектурі ISA, становила близько 5,5 Мбіт/с. Розширенням цього стандарту став EISA (розширений ISA) продуктивністю до 32 Мбіт/с. З 2000 р. випуск материнських плат для роз'ємів ISA і EISA припинений з-за низької продуктивності цих шин.

З виходом процесора Intel 80386 і 80486 для обміну даних між оперативною пам'яттю і процесором впроваджений новий стандарт VLB, що дозволяє збільшити продуктивність шини до 130 Мбіт/с.

З появою процесора Intel Pentium впроваджена шина стандарту PCI продуктивністю до 264 Мбіт/с для 32-розрядних даних і 528 Мбіт/с для 64-розрядних даних. Шина має роз'єми для підключення зовнішніх пристроїв і PCI мости у вигляді чіпсета для зв'язку з основною шиною ISA/EISA. Впровадження шини PSI дозволило вперше реалізувати режим Plug And Play, що складається в здатності операційної системи автоматично реагувати на появу нового пристрою і виробляти його встановлення на комп'ютері за допомогою автоматичних програмних засобів. Пізніше, з виходом процесора Intel Pentium Pro, отримає використання шина FSB продуктивністю до 800 Мб/с, а для забезпечення високої продуктивності відеокарт - шина AGP з пропускною здатністю до 1066 Мб/с. Найбільш досконалої вважається шина USB, призначена для зв'язку материнської плати з периферійними пристроями. Її перевагами є: можливість підключення практично необмеженої кількості таких пристроїв (до 256); відсутність конфліктів обладнання; можливість підключення нових пристроїв під час роботи комп'ютера і об'єднання декількох комп'ютерів в мережу без встановлення спеціального мережевого програмного забезпечення.

З овнішня пам'ять реалізована зазвичай на магнітних або оптичних накопичувачах (носіях інформації).(рис.7)

Рис. 7. Зовнішня пам'ять