Для чего нужна память?

Регистровая память является самой быстродействующей и самой малоёмкой. Она находится в процессоре.

Кэш-память - это посредник между процессором и оперативной памяти для хранения данных, к которым процессор чаще всего обращается, чтобы не брать эти данные каждый раз из сравнительно медленно работающей оперативной памяти. Размер КЭШа изменяется от нескольких килобайт до нескольких мегабайт. Работает кэш в несколько раз медленнее регистров процессора.

Оперативная память работает ещё медленнее, но емкость её гораздо больше, чем объём кэш-памяти. В оперативной памяти хранятся исполняемые программы и данные, которые эти программы используют.

Как уже было сказано выше, процессор взаимодействует с устройствами через системную шину. Устройства, находящиеся на материнской плате (BIOS, чипсеты), называются внутренними. Те устройства, которые не находятся на мат. плате являются, соответственно, внешними. К внешним устройствам относят монитор, клавиатуру, мышь, дисковые накопители, оперативная память. Данные и сигналы на шины системной магистрали выставляет контроллер внешнего устройства. Так, например, когда мы нажимаем клавишу на клавиатуре, контроллер клавиатуры должен сгенерировать соответствующие сигналы (в частности, код нажатой клавиши) и отправить их на системную магистраль. Процессор должен распознать

эти сигналы и выполнить соответствующие действия.

Взаимодействие монитора с процессором осуществляется через видеокарту, работа с сетью возможна благодаря сетевой карте, работа с устройствами для вывода звука - благодаря звуковой карте.

Персональные компьютеры используются повсеместно. Своим успехом они в немалой степени обязаны возможности дальнейшей их модернизации. Для того чтобы увеличить объем оперативной памяти мы можем купить и вставить дополнительные модули памяти в слоты. Никто не мешает нам поменять жесткий диск, поставить DVD-ROM - главное иметь для этого средства. Эта возможность заменять одни комплектующие другими для усовершенствования компьютера называется принципом открытой архитектуры.

Этапы загрузки компьютера

Примерный порядок загрузки выглядит следующим образом:

1. Самодиагностика, идентификация, проверка процессора и сопроцессора.

2. Включение механизма Plug and Play (устройства определяются при подключении автоматически).

3. Проверка и инициализация видеоадаптера.

4. Проверка CMOS памяти и часов реального времени.

5. Определение объема и проверка оперативной памяти.

6. Инициализация дисковых накопителей.

7. Проверка клавиатуры и инициализация портов (LPT, СОМ).

8. Проверка модулей расширения BIOS.

9. Вызов системного загрузчика. 10.Загрузка ОС.

Общая классификация компьютеров

Массовость использования ПК, огромные рекламные усилия производителей и коммерсантов не должны заслонить тот факт, что кроме ПК есть и другие, много­кратно более мощные, вычислительные системы. Всегда есть круг задач, для кото­рых недостаточно существующих вычислительных мощностей и которые столь важ­ны, что для их решения не жалко никаких средств. Это, например, может быть связано с обороноспособностью государства, решением сложнейших научно-тех- нических задач, созданием и поддержкой гигантских банков данных. В настоящее время лишь немногие государства способны производить, так называемые, супер­ЭВМ — компьютеры, на фоне которых «персоналки» кажутся игрушками. Впро­чем, сегодня ПК часто становится терминалом — конечным звеном в гигантских

телекоммуникационных системах, в которых решением непосильных для ПК за­дач обработки информации занимаются более мощные ЭВМ.

Схема классификации компьютеров, исходящая из их производительности, раз­меров и функционального назначения, приведена на рис. 1. Следует отметить, что вопрос об отнесении конкретного компьютера к одной из категорий этой схемы может иметь неоднозначный ответ, привязанный к конкретной историчес­кой обстановке или доминирующему поколению ЭВМ.

Место супер-ЭВМ в этой иерархии уже обсуждалось. Определить супер-ЭВМ можно лишь относительно: это самая мощная вычислительная система, существу­ющая в соответствующий исторический период. Б настоящее время наиболее изве­стны мощные супер-ЭВМ: Cray и IBM SP2 (США). Модель Сгау-3, выпускаемая с начала 1990-х гг. на основе принципиально новых микроэлектронных технологий, является 16-процессорной машиной с быстродействием более 10 млрд опер/с (по другим данным 16 млрд опер/с) над числами с «плавающей точкой» (т.е. длинны­ми десятичными числами; такие операции гораздо более трудоемки, чем над це­лыми числами); в модели CS 6400 число процессоров доведено до 64. Супер-ЭВМ требуют особого температурного режима, зачастую водяного охлаждения (или даже охлаждения жидким азотом). Их производство по масштабам несопоставимо с про­изводством компьютеров других классов (так, в 1995 г. корпорацией Cray было выпущено всего около 70 таких компьютеров).

Большие ЭВМ более доступны, чем супер-ЭВМ. Они также требуют специально­го помещения, иногда весьма немалого, поддержания жесткого температурного ре­жима, высококвалифицированного обслуживания. Такую ЭВМ в 1980-е гг. мог себе позволить завод, даже крупный вуз. Классическим примером служат выпускавшиеся в США машины серии IBM 370 и их отечественные аналоги ЕС ЭВМ. Большие ЭВМ используются для производства сложных научно-технических расчетов, математи­ческого моделирования, а также в качестве центральных машин в крупных авто­матизированных системах управления. Впрочем, скорость прогресса в развитии вы­числительной техники такова, что возможности больших ЭВМ конца 1980-х гг. практически по всем параметрам перекрыты наиболее мощными «супер-мини» середины 1990-х гг. Несмотря на это, выпуск больших машин продолжается, хотя цена одной машины может составлять несколько десятков миллионов долларов.

Мини-ЭВМ появились в начале 1970-х гг. Их традиционное использование — либо для управления технологическими процессами, либо в режиме разделения времени в качестве управляющей машины небольшой локальной сети. Мини-ЭВМ используются, в частности, для управления станками с ЧПУ, другим оборудова­нием. Среди них выделяются «супер-мини», имеющие характеристики, сравнимые с характеристиками больших машин (например, в 1980-х гг. таковыми считались семейство VAX-11 фирмы DEC и его отечественные аналоги — СМ 1700 и др.).

МикроЭВМ обязаны своим появлением микропроцессорам. Среди них выделя­ют многопользовательские, оборудованные многими выносными терминалами и работающие в режиме разделения времени; встроенные, которые могут управлять станком, какой-либо подсистемой автомобиля или другого устройства (в том чис­ле и военного назначения), будучи его малой частью. Эти встроенные устройства (их часто называют контроллерами) выполняются в виде небольших плат, не име­ющих рядом привычных для пользователя компьютера внешних устройств.

Термин «рабочая станция» используется в нескольких, порой несовпадающих, смыслах. Так, рабочей станцией может быть мощная микроЭВМ, ориентированная на специализированные работы высокого профессионального уровня, которую нельзя отнести к персональным компьютерам хотя бы в силу очень высокой стоимости. Это, например, графические рабочие станции для выполнения работ по автомати­зированному проектированию или для высокоуровневой издательской деятельно­сти. Рабочей станцией могут называть и компьютер, выполняющий роль хост-машины в глобальной вычислительной сети. Компьютеры фирм Sun Microsystems, Hewlett-Packard, стоимостью в десятки раз большей, чем персо­нальные компьютеры, являются одно- или многопроцессорными машинами с ог­ромным (по меркам ПК) оперативным запоминающим устройством (ОЗУ), муль­типроцессорной версией операционной системы, несколькими CD ROM-накопителями и т.д.

Нельзя, наконец, не сказать несколько слов об устройствах, приносящих боль­шую пользу и также являющихся ЭВМ (поскольку они чаще всего и электронные, и вычислительные), — аналоговых вычислительных машинах (АВМ). Они уже пол­века хотя и находятся на обочине развития современной вычислительной техни­ки, но неизменно выживают. Известны системы, в которых АВМ сопрягаются с цифровыми, значительно увеличивая эффективность решения задач в целом. Ос­новное в АВМ — они не цифровые, обрабатывают информацию, представленную не в дискретной, а в непрерывной форме (чаше всего в форме электрических токов). Их главное достоинство — способность к математическому моделированию процессов, описываемых дифференциальными уравнениями (порой очень слож­ных) в реальном масштабе времени. Недостаток — относительно низкая точность получаемых решений и не универсальность.

Принципы построения и физические основы периферийных устройств.

Ввод информации

1. Клавиатура

2. Манипуляторы

3. Сканеры

4. Дигитайзеры

5. Цифровые камеры

1 . Клавиатура. Универсальным устройством ввода информации яв­ляется клавиатура. Клавиатура позволяет вводить чис­ловую и текстовую информацию. Стандартная клавиа­тура имеет 101 клавишу.

Клавиатура компьютера предназначена для ввода информации от пользователя. Расположение латинских букв на клавиатуре компьютера, как правило, такое же, как на английской пишущей машинке, а букв кирилли­цы — как на русской пишущей машинке.

Ввод прописных и строчных букв

Для ввода прописных (заглавных) букв и других сим­волов, располагающихся на верхнем регистре клавиату­ры (они написаны на верхней части клавиш), имеется клавиша Shift. Например, чтобы ввести строчную бук­ву «ф», надо нажать клавишу, на которой изображено «Ф», а чтобы ввести прописную букву «Ф», надо нажать клавишу Shift и, не отпуская ее, нажать на клавишу «Ф».

В отрыве от стандартов

Не будем углубляться в экзотику, а назовем лишь некоторые наиболее распространенные виды нестандартных клавиатур.

Портативные. Они меньше стандартных и обычно имеют 83 клавиши, которые установлены почти вплотную друг к другу (с расстоянием между центрами в 13–15 мм вместо обычных 19).

В первую очередь портативные клавиатуры характерны для ноутбуков. К категории портативных относятся не только уменьшенные, но и составные модели, в которых цифровой и наборный блоки автономны (существуют и модели, в которых наборный блок состоит из двух частей), а также разборные клавиатуры, от которых цифровой блок (в целях экономии места или по иным соображениям) можно отсоединить. О целесообразности такого решения можно спорить, так же как и о достоинствах клавиатур следующей категории.

Эргономичные. Обеспокоенные состоянием здоровья пользователей, много времени проводящих за компьютером, производители все чаще выпускают такие модели клавиатур, форма

к орпуса и взаимное расположение клавиш на которых соответствуют естественному положению рук человека. Практически все эргономичные клавиатуры имеют встроенный упор для ладоней (обычно несъемный, но возможны варианты). Ряды алфавитных клавиш на них разделены и развернуты друг относительно друга, в результате чего их расположение становится V-образным, а вся клавиатура имеет S-образную форму. Однако пользователю, привыкшему к клавиатуре стандартной формы (особенно если он печатает «вслепую»), адаптироваться к эргономичной модели будет непросто.

Мультимедийные. В последнее время почти все производители оснащают клавиатуры дополнительными кнопками, с помощью которых можно, например, управлять воспроизведением музыки или видео. Выпускаются даже специализированные модели, «заточенные» под мультимедиацентры. Благодаря поставляемым с такой клавиатурой драйверам функции дополнительных клавиш обычно легко изменить.

М обильные. Они предназначены для использования в паре с карманным компьютером, коммуникатором или ультрапортативным ноутбуком (то есть с теми устройствами, собственная клавиатура которых для набора текста неоптимальна) и для удобства переноски складываются или даже сворачиваются в трубочку. Такие модели по достоинству оценят в первую очередь те, кто много и часто работает в дороге — они легкие, непромокаемые, достаточно долговечные. Но стоят недешево.

Игровые. Для геймеров-энтузиастов выпускают специальные модели с коротким ходом клавиш и богатым набором дополнительных кнопок. Кроме того, определенные клавиши, н апример, на таких клавиатурах можно заблокировать: ведь если геймер в пылу сражения случайно нажмет на нее, игра прервется... Некоторые производители оснащают клавиатуры различными дополнительными «фичами», например подсветкой клавиш для работы или игры в темноте или компактным дисплеем для отображения дополнительной информации. Изначально создаваемые для геймеров, эти опции нашли себе применение и в других сферах: так, дисплеи на клавиатурах уже научились использовать для своих целей утилиты мониторинга системы.

Д изайнерские. Для особо требовательных к внешнему виду техники пользователей существуют эксклюзивно оформленные модели клавиатур. В эпоху повального увлечения моддингом и тюнингом

всего и вся разнообразие «доработанных» клавиатур поражает воображение. Металл, силикон, стекло, фарфор, мех, кожа, стразы, береста и дерево, роспись... Многие компании специализируются на создании необычных клавиатур, нанося на эти компьютерные аксессуары аэрографию и даже раскрашивая их «под хохлому». Практической пользы в декорировании клавиатур, разумеется, никакой. И относиться к подобным изыскам нужно критично и осторожно – в силу все той же заботы о собственном здоровье. А остальное — вопросы вкуса и достатка...

К данной категории можно отнести и клавиатуры, кнопки на которых оснащены маленькими дисплеями с меняющимся в зависимости от работающей программы изображениями.

Наиболее раскрученным представителем этого класса устройств является «клава» Optimus Maximus, разработанная студией Артемия Лебедева. Стоит эта модель невероятно дорого: около 44 тыс. руб., то есть в 50 раз дороже качественной клавиатуры среднего класса.

Л азерные. Единственным осязаемым компонентом такой клавиатуры является компактная «коробочка» проектора. Испускаемый ею луч света «рисует» клавиши на поверхности стола, а инфракрасные датчики следят за тем, когда и какую из них «нажимает» пользователь. Стоят такие устройства дорого, а удобство пользования ими пока что оставляет желать лучшего: они не поддерживают печать с высокой скоростью.