2. Микросхема пзу и система bios.

В момент включения компьютера в его оперативной памяти нет ничего – ни данных, ни программ, так как оперативная память не может ничего хранить без подзарядки ячеек более сотых долей секунды. Но процессору нужны команды даже в первый момент работы компьютера.

Поэтому сразу после включения на адресной шине процессора выставляется стартовый адрес. Это происходит аппаратно, без участия программ. Процессор обращается по выставленному адресу за своей первой командой и далее начинает работать по программам.

Этот исходный адрес не может указывать на оперативную память, в которой пока ничего нет. Он указывает на другой тип памяти – постоянное запоминающее устройство (ПЗУ). Микросхема ПЗУ способна длительное время хранить информацию, даже когда компьютер выключен. Программы, находящиеся в ПЗУ, называют «зашитыми» - их записывают туда на этапе изготовления микросхемы.

Комплект программ, находящихся в ПЗУ, образует базовую систему ввода- вывода (BIOS – Basic Input Output System).

Назначение:

• Проверить состав и работоспособность компьютерной системы и обеспечить взаимодействие с клавиатурой, монитором, жестким диском и дисководом гибких дисков.

• Программы, входящие в BIOS, позволяют нам наблюдать на экране диагностические сообщения, сопровождающие запуск компьютера, а также вмешиваться в ход запуска с помощью клавиатуры.

Энергонезависимая память CMOS

Изготовители BIOS ничего не знают о параметрах наших жестких и гибких дисков, им не известны параметры и свойства нашей вычислительной системы. То есть программы, входящие в состав BIOS должны знать, где можно найти нужные параметры. Их нельзя хранить ни в оперативной памяти, ни в постоянном запоминающем устройстве.

Специально для этого на материнской плате есть микросхема «энергонезависимой памяти», по технологии называемая CMOS. Ее содержимое не стирается во время выключения компьютера, а от ПЗУ отличается тем, что данные в нее можно заносить и изменять самостоятельно, в соответствии с тем, какое оборудование входит в состав системы. Эта микросхема подпитывается от небольшой батарейки, расположенной на материнской плате. Заряда этой батарейки хватает на то, чтобы микросхема не теряла данные, даже если компьютер не будут включать несколько лет.

В микросхеме CMOS хранятся данные о гибких и жестких дисках, о процессоре, о некоторых других устройствах материнской платы.

Программы, записанные в BIOS, считывают данные о составе оборудования компьютера из микросхемы, после чего они могут выполнить обращение к жесткому диску, а в случае необходимости к гибкому и передать управление тем программам, которые там записаны.

3. Жесткий диск

ВЗУ – это электромеханическое запоминающее устройство, которое характеризуется большим объемом хранимой информации и низкой (по сравнению с электронной памятью) быстродействием. К ВЗУ относятся: накопители на магнитной ленте (НМЛ), накопители на гибких магнитных дисках (НГДМ), накопители на жестких магнитных дисках (НЖМД), накопители на оптических дисках (НОД).

Основной принцип магнитной записи – с помощью записывающей головки происходит изменение магнитной индукции носителя. Носитель изготавливают из ферромагнитного материала с прямоугольной петлей гистерезиса. Располагается носитель на подложке, в качестве которой может выступать пластмассовая пленка, металлические или стеклянные диски.

Ток, протекающий по обмотке записывающей головки, создает в сердечнике магнитный поток. Через узкий зазор в сердечнике магнитный поток намагничивает носитель в одном из двух направлений, что зависит от направления протекающего по обмотке тока. Разные направления намагниченности носителя соответствуют логическому нулю и логической единице.

Таким образом, записывающая головка – это маленькие электромагниты, которые своим электромагнитным полем изменяют ориентацию магнитных доменов в носителе, в зависимости от полярности протекающего по обмотке тока.

При считывании информации с диска движущийся намагниченный носитель индуцирует в считывающей головке электродвижущую силу. Полярность возникающего на обмотке напряжения зависит от направления намагниченности носителя.

Жесткий диск – основное устройство для долговременного хранения больших объемов данных и программ. На самом деле это не один диск, а группа соосных дисков, соединенные между собой при помощи шпинделя (вала, оси) имеющих магнитное покрытие и вращающихся с высокой скоростью. Таким образом, этот диск имеет не две поверхности, как должно быть у обычного плоского диска, а 2n поверхностей, где n-число отдельных дисков в группе.

Над каждой поверхностью располагается головка, предназначенная для чтения записи данных. При высоких скоростях вращения дисков (90 об/с) в зазоре между головкой и поверхностью образуется аэродинамическая подушка, и головка парит над магнитной поверхностью на высоте, составляющей несколько тысячных долей миллиметра. При изменении силы тока, протекающего через головку, происходит изменение напряженности динамического магнитного поля в зазоре, что вызывает изменения в стационарном магнитном поле ферромагнитных частиц, образующих покрытие диска. Так осуществляется запись данных на магнитный диск.

Операция считывания происходит в обратном порядке. Намагниченные частицы покрытия, проносящиеся на высокой скорости вблизи головки, наводят в ней ЭДС самоиндукции. Электромагнитные сигналы, возникающие при этом, усиливаются и передаются на обработку.

Управление работой жесткого диска выполняет специальное аппаратно – логическое устройство – контроллер жесткого диска. Расположено в микропроцессорном комплекте (чипсете), хотя некоторые виды высокопроизводительных контроллеров жестких дисков по – прежнему поставляются на отдельной плате.

Жесткие диски изготавливаются из алюминия, латуни, керамики или стекла (толщина примерно 2 мм). Покрыты магнитным материалом (гамма – феррит-оксид, феррит бария, окись хрома и.т.п.).

Для записи используются обе поверхности дисков. В современных НЖМД используется от 4 до 9 пластин. Параметры жестких дисков: емкость и производительность.

Емкость зависит от технологии изготовления. В настоящее время широко используется технология с использованием гигантского магниторезистивного эффекта (GMR- Giant Magnetic Resistance). Теоретический предел емкости пластины, исполненной по этой технологии – 20 г байт. В настоящее время достигнут уровень 6,4 Гбайт на пластину, но развитие продолжается.

Производительность жестких дисков зависит от скорости внутренней передачи данных (до 30 – 60 Мбайт/с) и от характеристик интерфейса, с помощью которого они связаны с материнской платой. В зависимости от интерфейса:

Интерфейс EIDE – 13-16 Мбайт /с;

SCSI - до 80 Мбайт/с;

IEEE1394 – от 50 Мбайт/с.

Среднее время доступа:

При скорости вращения – 5400 об/мин – 9-10мкс,

7200 об/мин 7-8 мкс.

Возможно время доступа – 5-6 мкс.