Основні характеристики мікропроцесора

Мікропроцесор характеризується:

1. Тактовою частотою, що визначає максимальний час виконання переключення елементів в ЕОМ.

2. Розрядністю, тобто максимальним числом одночасно оброблюваних двійкових розрядів.

3. Архітектурою. Поняття архітектури мікропроцесора містить у собі систему команд і способи адресації, можливість сполучення виконання команд у часі, наявність додаткових пристроїв у складі мікропроцесора, принципи і режими його роботи.

Внутрішня пам'ять – це пам'ять яка реалізується на електричних схемах і призначена для мікропроцесора та інших пристроїв ПК. Обєм такої памяті незначний, зате швидкість читання і запису інформації дуже велика.

5

Всім комп'ютерам потрібна пам'ять декількох виглядів. Пам'ять вимагається на кожному кроці виконання програм. Пам'ять потрібна як для вхідних даних так і для зберігання результатів. Вона необхідна для взаємодії з периферією комп`ютера і навіть для підтримання образу, видимого на екрані. Вся пам'ять комп'ютера ділиться на внутрішню і зовнішню. В комп'ютерних системах робота з пам'яттю ґрунтується на дуже простих концепціях. В принципі, все, що вимагається від комп'ютерної пам'яті, це зберігати один байт інформації так, щоб потім він міг бути витягнутий звідти.

Внутрішня пам'ять комп’ютера призначена для оперативної обробки даних. Виділяють наступні види внутрішньої памяті:

Оперативна пам’ять – в ній розміщуються програми, котрі виконуються та дані для роботи цих програм. Вона є дуже швидкодійною та електрозалежною. Оперативна пам'ять є одним з найважливіших елементів комп'ютера. Саме з її процесор бере програми і вихідні дані для обробки, у неї він записує отримані результати. Назва “оперативна” ця пам'ять одержала тому, що вона працює дуже швидко, так що процесору практично не приходиться чекати при читанні даних з пам'яті чи запису в пам'ять. Однак дані, що містяться в ній, зберігаються тільки поки комп'ютер включений. При вимиканні комп'ютера вміст оперативної пам'яті стирається. Часто для оперативної пам'яті використовують позначення RAM (Random Access Memory, тобто пам'ять з довільним доступом).

Кеш пам’ять – слугує буфером між оперативною пам’яттю та мікропроцесором та дозволяє підвищити швидкість виконання операцій. В ній розміщуються данні, котрі процесор буде використовувати в найближчі такти своєї роботи. Ця пам'ять зберігає копії найбільш часто використовуваних участків оперативної памяті. Коли мікропроцесор звертається до памяті, спочатку дані шукаються в кеш памяті, а після при необхідності – в оперативній.

Постійна пам’ять – біос – в ній зберігаються дані, занесені при виготовленні комп’ютера. Вона зберігає: програми для перевірки обладнання при загрузці ОС, програми початку загрузки ОС, програми по виконанню базових функцій та обслуговування обладнання комп’ютера, програму настройки конфігурації комп’ютера. Вона дозволяє встановити характеристики: тип відеоконтролера, жорстких дисків, дисководів, режими роботи з оперативною пам’яттю.

Напівпостійна пам’ять – зберігає параметри конфігурації копютера. Вона має низьке енергоспоживання і не змінюється при вимкненні комп’ютера.

Відеопамять – використовується для зберігання зображення видимого на екрані. Входить до складу відеоконтроллера.

Внутрішня пам'ять — це електронні схеми. Внутрішня пам'ять дискретна — це означає, що вона складається з певних «часток» — комірок. Комірка пам'яті називається біт. Один біт — це двійковий розряд пам'яті. Він зберігає двійковий код (0 або 1). Слово «біт» — скорочення від англійського binary digit — двійкова цифра. Отже, пам'ять комп'ютера — це впорядкована послідовність двійкових розрядів (біт). Ця послідовність поділяється на групи по 8 розрядів; кожна така група утворює байт пам'яті.

Жорсткі диски – призначені для зберігання найрізноманітнішої інформації. Жорсткий диск або вінчестер — постійний запам'ятовуючий пристрій ЕОМ. Постійний, означає, що на відміну від оперативної пам'яті, продовжує зберігати дані після вимикання струму.

6

Запам`ятовуючі пристрої можна умовно розділити на такі два типи: зовнішні і внутрішні. Внутрішні запам`ятовуючі пристрої служать для зберігання інформації в рамках конкретного ПК і не передбачають можливості перенесення інформації на інші машини. Для перенесення і зберігання інформації служать зовнішні запам`ятовуючі пристрої. Тепер це невеликого розміру предмети. Невибагливі й надійні, а головне, об`ємні у порівнянні з класичними ЗЗП - книгами.

Сьогодні зовнішні запам`ятовуючі пристрої є двох видів: магнітні і оптичні. Перші в свою чергу поділяються на гнучкі магнітні диски (Floppy Disk), і жорсткі магнітні диски (Hard Disk). Ці два типи восновному відрізняються ціною і об`ємом. Перші дешеві, але не дуже місткі. Другі відносно дорогі, зате в сотні разів об`ємніші.

Оптичні диски (лазерні диски) переважно служать для тиражування загальновживаної інформації, хоча сучасні технології дозволяють їх перезаписувати. Ці носії також є двох типів: CD (Compact Disk), і DVD (Digital Video Disk). Обидва типи дуже місткі дешеві й надійні. Єдиним їх мінусом (великим, слід сказати) є складність, а часто й неможливість перезапису.

Магнітні диски є двох видів: гнучкі і жорсткі. Принципової різниці між ними немає, є тільки якісна. Жорсткі диски швидші, об`ємніші, надійніші і значно дорожчі. На їх основі зроблена така невід`ємна частина кожної ПЕОМ, як вінчестер. Гнучкі диски переважно служать для перенесення невеликих об`ємів інформації з машини на машину.

7

Пристрої введення інформації --це пристрої комп'ютера, призначені для передавання інформації від користувача комп'ютеру.

Клавіатура (keyboard) — сукупність розміщених у певному порядку клавіш пристрою, що використовується для введення і редагування даних, а також керування виконанням окремих операцій.

Маніпулятор типу «миша», «мишка» (англ. mouse devices) — один з вказівних пристроїв вводу (англ. pointing device), які здійснюють інтерфейс користувача з комп'ютером.

Трекбол (англ. track ball — кулька, що залишає слід) — це пристрій, за принципом дії та функціями схожий на мишу. На відміну від миші, під час роботи з трекболом переміщення курсора відбувається при обертанні кульки пальцем. Трекбол може вбудовуватися у клавіатуру, таким чином він не потребує місця. Крім того, керувати ним можна точніше, ніж мишею.

Джойстик (від англ. joy — радість, stick — палиця) — це пристрій, який використовується в комп'ютерних іграх. Джойстик виглядає як рукоятка з кнопками (для «пострілу», «стрибка» тощо), при обертанні якої переміщується курсор на екрані.

Сенсорний екран Magic Touch (від англ. magic touch — магічний дотик) — це пристрій, призначений для позначення позиції на екрані комп'ютера. Сенсорний екран має вигляд плоскої прозорої пластини, яка надягається на монітор і має вигляд зовнішнього екрана. Сенсорний екран Magic Touch робить поверхню монітора «чутливою» до дотику.

Цифрові фото- та відеокамери — це пристрої, призначені для введення графічної та звукової інформації (фотознімки для фотокамер та відео зображення зі звуком для відеокамер).

Сканер — це пристрій для введення графічних зображень з паперу. За допомогою спеціального програмного забезпечення можна розпізнавати текст, введений за допомогою сканера, і це дозволяє швидко переносити у комп'ютер надрукований (на принтері, друкарській машинці, а іноді — навіть рукописний) текст. Введена інформація може оброблятися за допомогою графічних або текстових редакторів, зберігатися, виводитися на друк тощо.

Мікрофон — це пристрій для введення звукової інформації. Мікрофон підключається до звукової плати, яка вмонтовується в системний блок.

8

Пристрої виведення інформації — це пристрої комп'ютера, призначені для передавання інформації від комп'ютера до користувача.

З часів створення комп'ютерів до 60-х років минулого сторіччя користувач міг отримувати від комп'ютера лише текстову інформацію, яка виводилася на папір. У сучасних комп'ютерах користувач має змогу одержувати від комп'ютера інформацію будь-якого виду: числову, текстову, графічну та звукову.

Монітор (monitor — слідкувати) або дисплей (display — відображувати) — електронний пристрій для відображення інформації. Сучасні комп'ютерні монітори бувають кількох типів:

• на основі електронно-променевої трубки (CRT)

• рідкокристалічні (LCD, TFT як підвид LCD)

• плазмові

• проекційні

Основна характеристика дисплею — розмір екрану (традиційно вимірюється в дюймах). Плазмові і проекційні монітори використовують там, де потрібен великий розмір екрану (діагональ метр і більше). Розмір екрана вимірюється по діагоналі у дюймах. Використовуються монітори розміром 14", 15", 17", 19", 20", 21", 24, 28, від 30 та більше".

Принтери та плоттери — це пристрої для виведення на папір символьної та графічної інформації.

Існує багато моделей принтерів, однак, як правило, використовуються три види — матричні, струменеві та лазерні.

Звукова плата — це пристрій комп'ютера, який забезпечує введення та виведення звукової інформації. Звукова плата вмонтовується в системний блок та виконує операції, пов'язані з перетворенням звукової інформації на цифрову та навпаки. До звукової плати можна підключати колонки або навушники (для виведення звуку) або мікрофон (для введення). Основним параметром звукової плати є розрядність, що визначає кількість бітів, які використовуються при опрацюванні звукових сигналів. Нині найбільш популярні 32- та 64-розрядні плати.

9

Модем - пристрій для перетворення цифрових даних комп'ютера в тоновий сигнал, що може бути переданий телефонною лінією. Комп'ютер не можна просто так підключити до телефонної лінії і передавати сигнали по ній, оскільки він "говорить цифровою мовою", що складається з електронних сигналів, а звичайна телефонна лінія здатна передавати тільки аналогові імпульси, тобто звук. Щоб установити за допомогою телефонної лінії з'єднання між двома комп'ютерами, на кожному кінці цієї лінії необхідно встановити модеми. Сучасні модеми, крім передавання й отримання сигналу, мають додаткові функції, наприклад - автоматичний набір номера, відповідь і повторний набір тощо. Деякі модеми конструктивно поєднані з телефаксами (так звані факс-модеми). За конструктивним виконанням модеми бувають внутрішні (що вставляються в системний блок комп'ютера) і зовнішні (що підключаються через комунікаційний порт).

USB (англ. Universal Serial Bus, абревіатура читається ю-ес-бі) — укр. універсальна послідовна шина, призначена для з'єднання периферійних пристроїв. Символом USB є чотири геометричні фігури: квадрат, трикутник, велике коло та мале коло.

Шина USB представляє собою послідовний інтерфейс передавання даних для середньо швидкісних та низько швидкісних периферійних пристроїв. Для високошвидкісних пристроїв на сьогодні кращим вважається FireWire.

USB-кабель представляє собою дві звиті пари: по одній парі відбувається передавання даних в кожному напрямку (диференціальне включення), а інша пара використовується для живлення периферійного пристрою (+5 В). Завдяки вбудованим лініям живлення, що забезпечують струм до 500 мА, USB часто дозволяє використовувати пристрої без власного блоку живлення (якщо ці пристрої споживають струм силою не більше 500 мА).

10

Операційна система являє собою сукупність програм, які виконують такі основні функції:

• управління ресурсами комп’ютера та виконанням програм

• організація даних у зручній для опрацювання формі

• організація інтерфейсу користувача

Сучасні операційні системи працюють в діалоговому режимі. Це означає, що комп’ютер знаходиться у постійній взаємодії з користувачем та технічними пристроями. Можливість такої роботи заснована на перериваннях. Сутність переривання полягає у тому, що процесор виконує завдання до тих пір, поки не виникає сигнал від зовнішнього пристою. Процесор може або одразу переключитись на опрацювання цього сигналу, або відкласти його обробку до завершення виконання поточних дій. Наприклад, якщо натискувались клавіші алфавітно-цифрової групи, а процесор виконував якусь програму, то на екрані монітора відповідні символи з’являться лише після завершення роботи програми. В даному випадку перериванням, пов’язане з введенням даних, було опрацьовано одразу, а переривання, пов’язане з виводом символів – лише після завершення програми. Такий спосіб опрацювання сигналів набагато зручніший, ніж постійне опитування процесором зовнішніх пристроїв з метою встановлення їх стану. Наприклад, якби телефон не був би обладнаний дзвінком, напевне, нам довелось би постійно піднімати слухавку, щоб визначити, чи хоче хто-небудь зв’язатись з нами.

Робота зі всіма зовнішніми пристроями заснована на перериваннях. Натискування клавіш клавіатури користувачем генерує переривання. Вивід інформації на дисплей або принтер, обмін даними з запам’ятовуючими пристроями також оснований на перериваннях. Однак, наведена функція лише одна з багатьох, яки виконуються операційною системою.

Для реалізації наведених вище функцій операційна система має такі складові:

• драйвери зовнішніх пристроїв;

• ядро операційної системи;

• командний процесор.

Драйвер – це програма, яка здійснює управління роботою зовнішнього пристрою. Для стандартних зовнішніх пристроїв (клавіатури, монітора, накопичувачів) більшість драйверів реалізовані або в базовій системі вводу-виводу, яка розташована в постійній пам’яті, або у відповідному файлі драйверів. Однак в деяких випадках драйвери можуть надаватись у вигляді окремих файлів.

Ядро операційної системи призначене для організації файлової системи. Як відомо, дані записуються на носій по секторам. Для опрацювання даних нам потрібно було б знати адреси всіх секторів , які належать тим чи іншим даним. Для позбавлення цієї незручності дані записуються у вигляді файлів. Сама операційна система слідкує за тим, які сектори належать файлові, а які вільні (для запису наступної порції даних), позбавляючи нас тим самим рутинної роботи по розміщенню даних.

11

На першому етапі графічний інтерфейс дуже схожий на технологію командного рядка. Відмінності від технології командного рядка полягали в наступним: 1. При відображенні символів допускалося виділення частини символів кольором, інверсним зображенням, підкресленням і мерехтінням. Завдяки цьому підвищилася виразність зображення. 2. У залежності від конкретної реалізації графічного інтерфейсу курсор може представлятися не тільки мерехтливим прямокутником, але і деякою областю, що охоплює кілька символів і навіть частину екрана. Ця виділена область відрізняється від інших, невиділених частин (зазвичай кольором). 3. Натискання клавіші Enter не завжди приводить до виконання команди і переходу до наступного рядка. Реакція на натискання будь-якої клавіші багато в чому залежить від того, в якій частині екрану знаходився курсор. 4. Крім клавіші Enter, на клавіатурі все частіше стали використовуватися "сірі" клавіші управління курсором. 5. Вже в цій редакції графічного інтерфейсу стали використовуватися маніпулятори (типу миші, трекбола тощо - див рис.3) Вони дозволяли швидко виділяти потрібну частину екрану і переміщати курсор.

Підводячи підсумки, можна навести такі відмітні особливості цього інтерфейсу. 1) Виділення областей екрану. 2) Перевизначення клавіш клавіатури в залежності від контексту. 3) Використання маніпуляторів і сірих клавіш клавіатури для керування курсором. 4) Широке використання кольорових моніторів.

Поява цього типу інтерфейсу збігається з широким розповсюдженням операційної системи MS-DOS. Саме вона впровадила цей інтерфейс в маси, завдяки чому 80-ті роки пройшли під знаком вдосконалення цього типу інтерфейсу, поліпшення характеристик відображення символів та інших параметрів монітора.

Типовим прикладом використання цього виду інтерфейсу є файлова оболонка Nortron Commander (про файлові оболонках дивись нижче) і текстовий редактор Multi-Edit. А текстові редактори Лексикон, ChiWriter і текстовий процесор Microsoft Word for Dos є прикладом, як цей інтерфейс перевершив сам себе.

Багатозадачність (англ. multitasking) - властивість операційної системи або середовища програмування забезпечувати можливість паралельної (або псевдопараллельной) обробки декількох процесів. Справжня багатозадачність операційної системи можлива тільки в розподілених обчислювальних системах. Існує 2 типа багатозадачності :

• Процесна багатозадачність (заснована на процесах - одночасно виконуються програми). Тут програма - найменший елемент коду, яким може керувати планувальник операційної системи. Більш відома більшості користувачів (робота в текстовому редакторі і прослуховування музики).

• Потокова багатозадачність (заснована на потоках). Найменший елемент керованого коду - потік (одна програма може виконувати 2 і більше завдання одночасно).