4. Пам’ять еом. Внутрішня I зовнішня пам’ять комп’ютера. Характеристика різних видів внутрішньої пам’яті.

Запам'ятовуючий пристрій (пам'ять) комп'ютера призначений для збереження даних і програм для їхнього оброблення. Пам'ять комп'ютера дискретна, вона складається з окремих комірок. Найменший елемент пам'яті — біт — двійковий розряд. У ньому зберігається двійковий код (0 або 1). Вісім послідовних двійкових розрядів складають байт. Максимальна кількість байтів, що може бути одночасно оброблена командою процесора, називається машинним словом, довжиною якого визначається розрядність процесора.

Обсяг пам'яті комп'ютера вимірюється в байтах та їхніх похідних: кілобайтах (1 Кб = 1024 б), мегабайтах (1Мб = 1024 Кб), гігабайтах (1Гб = =1024 Мб) тощо. Основними характеристиками запам'ятовуючих пристроїв є швидкодія та ємність.

Пам'ять комп'ютера має багаторівневий характер. Таке сполучення запам'ятовуючих систем називається ієрархією пам'яті комп'ютера.

Пам'ять комп'ютера за способом організації та використання можна розділити на внутрішню й зовнішню.

Внутрішня пам'ять комп'ютера містить у собі оперативну пам'ять, постійну пам'ять, кеш-пам'ять.

Оперативна пам'ять (оперативний запам'ятовуючий пристрій — ОЗП) — енергозалежний, швидкодіючий запам'ятовуючий пристрій, призначений для збереження інформації (програм даних), що безпосередньо беруть участь в обчислювальному процесі на поточному етапі функціонування комп'ютера.

ОЗП — енергозалежна пам'ять: у разі вимикання напруги живлення, інформація, що зберігається в ній, губиться.

Постійна пам'ять (постійний запам'ятовуючий пристрій — ПЗП використовується для збереження незмінної інформації: завантажувальні програми ОС, програми тестування пристроїв комп'ютера та деяких драйверів базової системи введення-виведення (ВІОS). ПЗП призначена тільки для читання інформації.

Кеш-пам'ять — високошвидкісна пам'ять порівняно більшої ємності, що є буфером між оперативною пам'яттю та мікропроцесором і дозволяє збільшити швидкість виконання операцій. У кеш-пам'яті зберігаються дані, які мікропроцесор одержав і буде використовувати в найближчі такти своєї роботи. Мікропроцесори, починаючи від МП 80486, мають свою вбудовану кеш-пам'ять (або кеш-пам'ять 1-го рівня). Кеш-пам'ять 2-го рівня розміщується на материнській платі поза мікропроцесором і зберігає дані й результати, оброблювані процесором у даний момент часу.

Зовнішня пам'ять комп'ютера призначена для довготермінового збереження інформації. ЗЗП також називається накопичувачем.

Накопичувачі бувають зовнішніми (власний корпус і джерело живлення), вбудованими в корпус комп'ютера, зі змінними та незмінними носіями, з носіями різної форми (диски, стрічки). Накопичувачі мають різні характеристики: максимально можливий обсяг збереженої інформації, час доступу.

Накопичувачі на магнітних стрічках називаються стримерами. У сучасних стрімерах використовуються спеціальні касети (картриджі) з магнітною стрічкою.

Стрімери мають різні стандарти, що визначають інтерфейс із комп'ютером, формат магнітної стрічки, методи кодування та стискання. Відмітною рисою накопичувачів на дисках є використання як носіїв інформації дисків різного діаметра, що відрізняються форм-фактором. Випускаються носії з форм-фактором (розміром) 1,8", 2,5", 3,5", 5,25". Жорсткі незмінні диски називаються вінчестерами. Вони являють собою систему, що складається з механічного приводу голівок читання-запису, декількох носіїв і контролера, що забезпечує роботу всього пристрою. Магнітна голівка (кілька магнітних голівок у спеціальному позиціонері) є однією з найбільш важливих частин пристрою. Носій інформації складається з декількох дисків, кожний із яких має дві робочі поверхні. Під час запису інформації використовуються магнітні властивості шару, нанесеного на поверхню.

Гнучкі диски у залежності від розміру бувають двох видів — 5,25" і 3,5". Операції читання/запису здійснюються контактним способом, тобто під час зіткнення магнітної голівки пристрою із поверхнею носія. У таких носіїв невисока щільність запису, швидкість обміну, значний час доступу.

Магнітооптичні диски мають різну ємність від 128 Мбайт до 640 Мбайт. Запис здійснюється після нагрівання лазером магнітного шару до певної температури. Надійність збереження інформації забезпечується тим, що за звичайної температури інформація не піддається дії зовнішніх магнітних полів.

Пристрої СD-RОМ використовують носії ємністю до 650 Мбайт, які являють собою диски зі світловідбиваючим шаром на одному боці, де зберігається інформація. На диск нанесена доріжка-спіраль від центра до краю диска, що складається із точок, які відбивають і не відбивають світло; зчитування здійснюється лазерним променем.

Накопичувачі СD-R дозволяють лише одноразово записувати інформацію на диски. Промінь лазера пропалює плівку на поверхні диска, змінюючи його відбиваючу здатність. Перезапис при цьому неможливий. Такі диски зчитуються на будь-якому приводі СD-RОМ. Накопичувані СD-R\W дозволяють робити багаторазовий запис на диск. Тут використовується властивість робочого шару переходити під впливом лазерного променя в кристалічний чи аморфний стан, які мають різну відбиваючу здатність. Накопичувані DVD призначені для збереження відео, аудіо, високої якості, комп'ютерної інформації великого обсягу. Щільність запису вища, ніж у звичайних СD-RОМ. Накопичувачі DVD – ROM дозволяють записувати й перезаписувати інформацію.

Накопичувачі на змінних жорстких дисках використовують технологію вінчестерів. Параметри таких пристроїв наближаються до параметрів при­строїв із жорсткими незнімними дисками. В останні роки в ПК стали використовуватися нові запам'ятовуючі пристрої — флеш-пам'ять. Модулі або карти флеш-пам'яті можуть встановлюватися прямо в роз'єми материнської плати. Флеш-пам'ять має низку переваг у використанні: висока надійність і ударостійкість, низьке енергоспоживання. Однією з основних переваг флеш-пам'яті є її компактність, тому вона поступово усе активніше застосовується для збереження й перенесення даних.

забезпечуватись як апаратними, так і програмними засобами. Критерієм вибору того чи іншого засобу є його ефективність та продуктивність. Структурно комп’ютер складається з чотирьох основних пристроїв відповідно до тих завдань, які він вирішує при опрацюванні даних. Фізично кожен елемент структурної схеми складається з різноманітних пристроїв. Сучасні комп’ютери мають блочно-модульну конструкцію: апаратну конфігурацію, необхідну для виконання певних робіт, можна складати з готових вузлів та блоків. Головним пристроєм комп’ютера є центральний процесор. Він і виконує основні операції по опрацюванню даних та управління роботою інших пристроїв. По способу розташування пристроїв відносно процесора їх поділяють на внутрішні та зовнішні (периферійні). До внутрішніх відносіть деякі види пам’яті. Зовнішніми є пристрої вводу-виводу інформації, пристрої для її тривалого збереження. Програмне забезпечення являє собою сукупність програм, призначених для розв’язання завдань на комп’ютері. Програма – це впорядкований набір команд. Програмне та апаратне забезпечення працюють взаємопов’язано і в неперервній взаємодії. Будь-який апаратний пристрій управляється програмно. Програмне забезпечення можна поділити на три класи : системне, прикладне та інструментальне. Наведена класифікація є досить умовною. Інтеграція програмного забезпечення призвела до того, що практично будь-яка програма має риси кожного класу. Системне програмне забезпечення здійснює управління роботою обчислювальної системи. Як правило, системні програми забезпечують взаємодію інших програм з апаратними складовими, організацію інтерфейсу користувача. Сюди відносять операційні системи, сервісні системи. Прикладне програмне забезпечення призначене для розв’язання прикладних завдань фахової діяльності людини (тобто, прикладене до практики). Інструментальне програмне забезпечення призначене для розробки всіх видів інформаційно-програмного забезпечення. При цьому під інформаційним забезпеченням розуміють сукупність попередньо підготовлених даних, необхідних для роботи програмного забезпечення. Наприклад, будь-яка сучасна програма має вбудовану довідку для роботи з цією програмою.

Комп'ютери 1-го покоління мали елементною базою радіолампи. Такі комп'ютери вимагали для свого розміщення великі приміщення з кондиціонерами для охолодження. Комп'ютери були дуже об'ємні, ненадійні, мали низьку швидкодію. Програми для них розроблялись в машинних кодах. Програми з одних комп'ютерів не підходили для інших. Введення даних і програм проводилось за допомогою набірних полів із штекерами та перфокарт, інформація зберігалася на широких магнітних стрічках і на магнітних барабанах.

Комп'ютери 2-го покоління з кращими характеристиками з'явились у 1955 р. з появою транзисторів. Габарити комп'ютера зменшились і для його розміщення достатньо було машинної зали. За пультом такого комп 'ютера працював один оператор, з 'явились нові накопичувачі на магнітній стрічці, електрифікована друкарська машинка для керування роботою, введення даних і програм здійснювалось з перфокарт і перфострічок, з'явились мови програмування "для людини":Фортран, Кобол, Бейсик.

На Україні в інституті кібернетики під керівництвом академіка Глушкова В.М. були створені комп'ютери "Мир-1" і "Мир-2", які на той час мали вражаючі технічні характеристики.

В комп'ютерах 3-го покоління замість транзисторів застосовуються інтегральні схеми, у яких на одній кремнієвій пластині розміщуються десятки, сотні і тисячі елементів. Розміри комп'ютера зменшились до розмірів кількох шаф, швидкодія збільшилась до мільйонів операцій за секунду. На комп'ютері змогли одночасно працювати кілька операторів, застосовувались віддалені термінали у вигляді дисплеїв (моніторів), з'явились комп'ютерні мережі, впроваджені перші гнучкі магнітні диски. Програми і технічні засоби стандартизуються, що дало можливість копіювати і поширювати програми.

3 винайденням мікропроцесора та інтегральних схем надвеликої інтеграції розміри комп'ютера зменшились до настільного приладу.

Мікропроцесор — це пристрій невеликих розмірів (не більше сірникової коробки), що є набором електронних схем, які вмістились на крихітному кристалі кремнію. Мікропроцесор дав можливість створити комп'ютер 4-го покоління. Серед них найбільш популярні невеликі за розмірами персональні комп'ютери. Персональні комп'ютери з'явились в США в 1976 році (фірма Apple) і в 1981 році (фірма IBM).

Персональні комп'ютери можуть працювати у всесвітній мережі Інтернет і забезпечувати користувача науковою, довідковою, навчальною, культурною і розважальною інформацією. Спілкування з персональним комп'ютером стало простим і природним завдяки застосуванню засобів мультимедіа.

Мультимедіа — це поєднання кількох видів інформації (текстової, графічної, музичної, відео) або сукупність пристроїв для відтворення такого комплексу інформації.

Комп'ютери 5-го покоління згідно прогнозів будуть використовувати елементну базу оптичної електроніки, біоелектроніки, молекулярної електроніки, біоніки і досягнень нейроінженерії. Такі комп 'ютери будуть мати нетрадиційну архітектуру, природну форму спілкування з користувачем (наприклад, голосом), елементи штучного інтелекту (наприклад, здатність до самонавчання).

5. Пристрої введення-виведення інформації, основні характеристики. Контролери. Адаптери. Магістраль. Методика ознайомлення учнів з фізичними основами ЕОМ та принципами роботи зовнішніх пристроїв ЕОМ (дисплей, принтер, дисковод).

Пристрої введення інформації:

1. клавіатура, яка дозволяє вводити числову та текстову інформацію. За допомогою клавіатури користувач також може управляти роботою комп’ютера.

2. Миша;

3. Трекболи – за своєю будовою та принципом роботи схожі на мишки, але при русі пристрою введення обертається кулька. Трекбол може розміщуватися на поверхні клавіатури або на підставці;

4. Джойстики - пристрої, створенні для ігор (це рукоятка керування з кнопками);

5. Дигітайзери – призначені для точного введення малюнків і креслень.

6. Сканери – призначені для оптичного зчитування зображень і перетворення у цифровий код; Існують ручні сканери, планшетні, а також барабанні. Планшетні – це настільні. Кладеться аркуш під кришку сканера, а скануючи головка рухається відносно аркуша за допомогою спеціального двигуна. У сканерах барабанного типу аркуш протягується автоматично через пристрій сканера, при цьому зчитування виконується нерухомою скануючою головкою.

7. Цифрові відеокамери, фотоапарати.

Пристрої виведення інформації:

1. Монітор – служить для відображення на екрані графічної та символьної інформації. Застосовуються монітори на електронно-променевих трубках, що нагадують кінескопи звичайних телевізорів, а також монітори на рідких кристалах

2. Відеоадаптер. Зображення на екрані монітора визначається відеосигналом, який надходить на монітор від відеоадаптера. Відеоадаптер – це зазвичай, окрема плата, яка вставляється до відповідного слоту на материнській платі. Команди з формування зображення надходять від мікропроцесора до відеоадаптера, де згідно з ними конструюється зображення. Це зображення заноситься до внутрішньої пам’яті відеоадаптера, що назив. відеопам’яттю. На основі її вмісту формується вихідний сигнал відеоадаптера, який подається до монітора.

3. Принтери.

Можливі різні класифікації принтерів:

1. За послідовністю друку (посимвольні, порядкові, поаркушеві);

2. За кількістю відтворюваних кольорів (чорно-білі, кольорові);

3. За способом дії (ударні, безударні);

4. За способом отримання зображення на папері (матричні, струменеві, лазерні, світлодюдш, термічні тощо).

Матричні - ударні друкувальні пристрої, у яких є друкуюча головка з висувними голочками. Між головкою та папером розташована фарбуюча стрічка. Коли принтер працює, у головці висуваються потрібні голки. Вони вдаряють по паперу через фарбуючу стрічку, і на ньому лишається слід або відбиток. Чим більше голок у друкувальній головці, тим вища якість зображення.

Струменеві принтери - це найпоширеніші нині принтери. Вони серйозно відсунули матричні принтери, бо дозволяють досягти прийнятної якості відбитка при невисокій вартості пристрою. Струменеві принтери - безударні пристрої, тому вони

6. Зовнішні запам’ятовуючі пристрої ЕОМ. Гнучкі, жорсткі й оптичні диски та їх основні характеристики. Форматування диску. Структура розміщення інформації на магнітних дисках. Поняття файла. Логічний файл. Каталоги файлів. Шляхи до файла. Атрибути файлів.

Зовнішня пам'ять комп'ютера призначена для довготермінового збереження інформації. ЗЗП також називається накопичувачем.

Накопичувачі бувають зовнішніми (власний корпус і джерело живлення), вбудованими в корпус комп'ютера, зі змінними та незмінними носіями, з носіями різної форми (диски, стрічки). Накопичувачі на магнітних стрічках називаються стримерами. У сучасних стрімерах використовуються спеціальні касети (картриджі) з магнітною стрічкою. Стрімери мають різні стандарти, що визначають інтерфейс із комп'ютером, формат магнітної стрічки, методи кодування та стискання.

Відмітною рисою накопичувачів на дисках є використання як носіїв інформації дисків різного діаметра, що відрізняються форм-фактором. Випускаються носії з форм-фактором (розміром) 1,8", 2,5", 3,5", 5,25".

Жорсткі незмінні диски називаються вінчестерами. Вони являють собою систему, що складається з механічного приводу голівок читання-запису, декількох носіїв і контролера, що забезпечує роботу всього пристрою. Магнітна голівка є однією з найбільш важливих частин пристрою. Носій інформації складається з декількох дисків, кожний із яких має дві робочі поверхні. Під час запису інформації використовуються магнітні властивості шару, нанесеного на поверхню.

Гнучкі диски у залежності від розміру бувають двох видів — 5,25" і 3,5". Операції читання/запису здійснюються контактним способом, тобто під час зіткнення магнітної голівки пристрою із поверхнею носія. У таких носіїв невисока щільність запису, швидкість обміну, значний час доступу.

Магнітооптичні диски мають різну ємність від 128 Мбайт до 640 Мбайт. Запис здійснюється після нагрівання лазером магнітного шару до певної температури. Надійність збереження інформації забезпечується тим, що за звичайної температури інформація не піддається дії зовнішніх магнітних полів.

В останні роки в ПК стали використовуватися нові запам'ятовуючі пристрої — флеш-пам'ять. Модулі або карти флеш-пам'яті можуть встановлюватися прямо в роз'єми материнської плати. Флеш-пам'ять має низку переваг у використанні: висока надійність і ударостійкість, низьке енергоспоживання. Однією з основних переваг флеш-пам'яті є її компактність, тому вона поступово усе активніше застосовується для збереження й перенесення даних.

Форматування

Новий диск перед його використанням для збереження інформації має бути відформатований. При форматуванні виконується електронна розмітка магнітних доріжок і секторів диска, перевіряють всі сектори на можливість запису-зчитування, а також формується на диску системна ділянка (стартовий сектор системного завантажувача, таблиці розміщення файлів і кореневий каталог). В наслідок форматування доріжкам і секторам надаються номери. Якщо під час форматування на поверхні диска з’являються дефектні місця, то на них буде поставлена певна електронна мітка, яка забороняє запис. Процедуру форматування можна застосовувати як до нових дисків, так і до дисків, що вже