4.4 Системы, расположенные на материнской плате
ОПЕРАТИВНАЯ ПАМЯТЬ (RAM, ОЗУ)
Оперативная память определяет число и размер одновременно выполняющихся программ. При запуске операционной системы или прикладных программ происходит загрузка данных из внешней памяти в оперативную. Данная память энергозависимая. При выключении питания компьютера все данные в ОЗУ теряются.
Модули памяти изготавливаются в виде микросхем (рисунок 8)
Рисунок 8
Наиболее важными характеристиками памяти являются:
тип;
емкость;
время доступа, которое необходимо для осуществления полного цикла обращения к информации, хранящейся по случайному адресу. Время доступа к памяти обычно маркируется на корпусе модуля. Время доступа к современной памяти составляет 5 нс.
Существует много различных типов оперативной памяти, но с точки зрения физического принципа действия различают динамическую память и статическую память.
С точки зрения организации элементов памяти существует два наиболее распространенных вида модулей памяти:
SIMM (Single In-Line Memory Module) – одинарный модуль памяти;
DIMM (Dual In-Line Memory Module) – двойной модуль памяти.
С точки зрения применяемых технологий, существует семь разных типов памяти:
FPM(FastPageMode– быстрый постраничный режим);
EDO (Extended Data Out – расширенные данные);
BEDO (BurstEDO– взрывные расширенные данные);
EDRAM(EnhancedDRAM– расширенная динамическая память);
SDRAM(SynchronousDRAM– синхронная динамическая память);
DRDRAM(DirectRambusDRAM– прямая динамическая память);
DDR SDRAM(DoubleDataRateSDRAM– синхронная память с двойной скоростью передачи данных.)
Наиболее известные фирмы-производители микросхем и модулей оперативной памяти: Fujitsu,Hitachi,Hynix,IBM,Infineon,Kingston,Micron,Mitsubishi,MoselVitelic,NEC,Samsung,Siemens,Toshibaи др.
ПРОЦЕССОР
Это основная микросхема компьютера, производящая все вычисления
Конструктивно состоит из ячеек, Внутренние ячейки процессора называются регистры. Для работы с вещественными данными в состав процессора входит сопроцессор.
С остальными устройствами компьютера процессор связан несколькими группами проводников – шинами:
Адресная шина. У процессоров Pentiumона 32-разрядная, к ней подключается процессор для копирования данных из ячейки оперативной памяти с указанным 32-разрядным адресом в один из своих регистров.
Шина данных. По ней происходит копирование данных из оперативной памяти в регистры процессора и обратно. В современных ПК она 64-разрядная, т.е. за один раз на обработку поступает 8 байт.
Шина команд. Это 32-разрядная шина для засылки команд из оперативной памяти в процессор, чтобы он мог обрабатывать данные.
Основными параметрами процессоров являются:
Рабочее напряжение. Раньше оно было 5 В, сейчас 2 В. Понижение напряжения позволяет увеличивать производительность без угрозы перегрева процессора.
Разрядность процессорапоказывает, сколько бит данных он может принять и обработать в своих регистрах за один такт. Современные процессоры – 32-разрядные.
Рабочая тактовая частота. Чем выше тактовая частота, тем больше команд сможет исполнить процессор в единицу времени. Сегодня рабочие тактовые частоты некоторых процессоров уже превосходят 3 миллиарда тактов в секунду (3ГГц).
Кэш-память– буферная память внутри процессора. Это как бы «сверхоперативная память». Когда процессору нужны данные, то он сначала обращается в кэш-память, и только если там нужных данных нет, происходит обращение в оперативную память.
Архитектура– определяет, какие машинные инструкции входят в набор выполняемых им команд, каков объем внутренней памяти, какова разрядность внутренней шины данных и адресов (от 4 до 64 бит).
В современных персональных компьютерах разных фирм применяются процессоры двух основных архитектур.
CISC(Complex Instruction Set Computer)– полная система команд переменной длины. Такая архитектура имеет обширный набор команд, но это усложняет внутреннее устройство управления процессора, увеличивает время исполнения команды на микропрограммном уровне (команды имеют различную длину и время исполнения).
RISC (ReducedInstructionSetComputer) – сокращенный набор команд фиксированной длины. Такая архитектура имеет ограниченный набор команд и каждая команда выполняется за один такт работы процессора. Небольшое число команд упрощает устройство управления процессора.
Степень интеграции – количество транзисторов на кристалл. У процессораIntel Pentium 4 а одном ядре 125 млн. транзисторов на площади 1,12 см кв.
Структурно микропроцессор представляет собой большую интегральную схему (БИС)
БИС может иметь структуру:
– секционную;
– однокристальную.
Секционная– позволяет повышать разрядность и емкость запоминающего устройства, но приводит к увеличению габаритов и энергопотребления.
Однокристальная– обладает постоянной разрядностью и позволяет выполнять заранее определенный набор команд, хранящихся в памяти процессора. Процессоры с такой структурой обеспечивают высокое быстродействие, малые габариты и энергопотребление.
Некоторые процессоры для современных ПК:
Intel Core (2006 г.) – фирмаIntel
Celeron– вариантPentium 4 (более дешевая версия)
Athlon (K7) – фирма AMD (Advanced Micro Devices)
МИКРОСХЕМА ПЗУ И СИСТЕМА BIOS
В микросхему ПЗУ «зашиты» программы, которые образуют базовую систему ввода/вывода (BIOS). Эти программы тестируют оборудование ПК и обеспечивают взаимодействие оборудования компьютерной системы.
Для того, чтобы начать работу с другим оборудованием, программы, входящие в BIOS, должны знать, где можно найти нужные параметры. Специально для этого на материнской плате есть микросхема «энергонезависимой памяти», по технологии изготовления называемая CMOS. От ПЗУ она отличается тем, что данные в нее можно заносить и изменять самостоятельно при помощи программы SETUP, которая вызывается нажатием клавиши DELETE сразу после включения питания компьютера. Эта микросхема постоянно подпитывается от небольшой аккумуляторной батарейки, расположенной на материнской плате. В ней хранятся данные о гибких и жестких дисках, о процессоре и других устройствах ПК. Там также хранятся показания системных часов.
Таким образом, программы BIOS сначала считывают данные о составе оборудования из микросхемы CMOS, после чего они могут выполняться.