Организация памяти персонального компьютера

Память – это устройство, предназначенное для хранения информации. Всю информацию можно разбить на несколько типов: системная информация – информация о текущем состоянии процессора, таблицы, содержащие информацию, необходимую для управления вычислительным процессом (формируется аппаратно или системными программами); программная информация – код программы (набор команд), описывающий алгоритм решения конкретной задачи на компьютере (создается программистом); обрабатываемая информация – данные, используемые в ходе вычислительного процесса (исходные данные и результаты вычислений).

В современных вычислительных системах память разбивается на несколько уровней. Процессоры имеют собственные запоминающие устройства (регистры, кэш), используемые для хранения системной информации и промежуточных результатов вычислений. Программы и данные на время выполнения программы переписываются (загружаются) в оперативную память, откуда их может прочитать процессор. А для долговременного хранения информации (данных и программ) используются внешние запоминающие устройства (внешняя память).

Внутренняя (основная) память персонального компьютера делится на несколько типов:

– оперативная память (ОЗУ – оперативное запоминающее устройство, RAM – Random Access Memory, т.е. память с произвольным доступом, доступная как для чтения, так и для записи) содержит команды и данные, с которыми в данный момент работает процессор;

– постоянное запоминающее устройство (ПЗУ, или ROM – Read Only Memory, т.е. память, доступная только для чтения) предназначено для хранения информации, которая не меняется в ходе вычислительного процесса, но постоянно используется;

– видеопамять – память, в которой хранится информация о выводимом процессором на экран монитора изображении.

Минимальной единицей адресации памяти является байт (8 двоичных разрядов, 8 бит). Так как современные ПК имеют достаточно большой объем памяти, ее принято измерять не в байтах, а в более крупных единицах: 1 Кб (1 килобайт = 1024 байт), 1 Мб (1 мегабайт = 1024 килобайт), 1 Гб (1 гигабайт = 1024 мегабайт).

ОЗУ – одно из центральных устройств, поэтому его характеристики очень важны для организации эффективной, производительной работы компьютера. Основной характеристикой ПК, связанной с ОЗУ, является ее объем.

Оперативная память является энергозависимой, то есть при отключении электропитания ее содержимое стирается.

11. Внешние устройства компьютера. Устройства ввода/вывода

Программы для выполнения, а также данные, подлежащие обработке, должны быть загружены в оперативную память компьютера. Полученные результаты необходимо вывести в удобной для пользователя форме на экран или на печать или же сохранить в файлах. Для решения этих задач пред­назна­чены устройства ввода/вывода.

Компьютер принимает данные, программы или команды при помощи устройств ввода. Наиболее часто для ввода информации используются следующие устройства:

– Клавиатура (предназначена для ввода в компьютер команд и данных в виде строк символов; при нажатии клавиши или комбинации клавиш, соответствующих некоторому символу, автоматически происходит формирование соответствующего этому символу двоичного кода, который записывается в специальный буфер клавиатуры для последующей обработки программой, выполняющейся процессором).

– Мышь (координатный манипулятор, приемы работы с которым зависят от программного обеспечения, использующего мышь).

– Джойстик (манипулятор, используемый в игровых программах и тренажерах).

– Сканер – устройство для считывания текстовой или графической информации. Считанная информация представляется как рисунок, но с помощью программного обеспечения в этом рисунке можно распознать прочитанный текст. Сканеры отличаются друг от друга разрешающей способностью, количеством распознаваемых цветов, назначением и режимами работы (настольные и ручные, с автоподачей и без и т.д.).

– Микрофоны и средства распознавания речи.

Основное назначение устройств ввода – преобразование вводимой информации в цифровую форму, в двоичный код, который может быть размещен в оперативной памяти в формате, соответствующем типу данных.

Устройства вывода преобразуют данные из внутреннего их представления в оперативной памяти компьютера в какую-либо форму, в которой они могут существовать вне компьютера. Наиболее распространенными устройствами вывода для ПК являются следующие устройства:

– Дисплеи (мониторы), предназначенные для визуализации графической и текстовой информации на экране (характеристики мониторов рассматриваются ниже).

– Принтеры – печатающие устройства, предназначенные для вывода текстовой или графической информации на бумагу или специальную пленку. Принтеры могут быть черно-белыми и цветными. По способу печати различают матричные принтеры (печать осуществляется с помощью тонких металлических стержней (иголок), содержащихся в головке), струйные принтеры (изображение формируется микрокаплями специальных чернил), лазерные принтеры (используется принцип ксерографии, обеспечивается максимальная скорость и качество печати), термопринтеры (принцип работы факса, используются для печати на бумаге больших форматов – до А1).

– Динамик и колонки используются для вывода звуковой информации. Для воспроизведения звуковых файлов (MIDI или WAV, например) через колонки необходимо наличие звуковой карты, реализующей синтез звука. Без установки такой карты невозможна работа с мультимедиа.

– Проекционные системы позволяют динамично и профессионально провести презентацию и в учебном компьютерном классе, и в конференц-зале. В зависимости от характеристик используемой компьютерной техники набор презентационных средств может включать жидкокристаллические панели, проекторы, экраны, микрофонные системы, демонстрационные доски и т.п.

Монитор (дисплей) предназначен для вывода на экран текстовой и графической информации. Мониторы бывают монохромные и цветные. Они отличаются своими размерами. Большинство современных систем работает в графическом режиме. В этом режиме информация на экране монитора отображается точками, количество которых по горизонтали и по вертикали называют разрешающей способностью монитора. Еще одна важная характеристика монитора – размер точки (Dot Pitch). От нее зависит четкость изображения, особенно при использовании высоких разрешений. Все современные мониторы имеют размер точки 0.28 или ниже. Кроме того, монитор должен обеспечивать оптимальную частоту кадровой развертки. Эта частота должна быть как минимум 75 гц (желательно выше).

На экране монитора отображается изображение, формируемое процессором в видеобуфере (видеопамяти). Видеопамять размещается на видеокарте. Видеокарта – это контроллер монитора, через который компьютер производит вывод изображения на монитор. Видеокарта либо вставляется в AGP-слот (или один из слотов PCI) на материнской плате, либо монтируется на материнской плате (такой вариант усложняет обновление).

Видеокарты различаются скоростью работы, определяющейся типом набора микросхем (chipset), на котором они основаны. Одной из самых важных характеристик видеокарты является объем установленной на ней видеопамяти. Чем больше объем видеобуфера, тем большее разрешение экрана и количество цветов доступно для использования (для каждой точки (пиксела, pixel – picture element) нужно хранить цвет, которым она будет отображаться на экране; чем больше цветов можно задать, тем больше места требуется для хранения их кодов). В современных видеокартах минимальное количество видеопамяти составляет 4 Мб. При таком объеме видеопамяти для монитора с диагональю 17 дюймов оптимален видеорежим 12801024 при использовании цветовой палитры High Color.

Для объединения компьютеров в сеть, организации передачи информации по сети в компьютер устанавливаются специальные устройства – сетевые карты или модемы.

Модемы используются для установления связи по телефонной линии. Главная характеристика модема – скорость передачи. Она зависит как от качества телефонной связи, так и от стандартов передачи данных, поддерживаемых модемами. Все модемы подключаются к последовательным портам компьютера (COM). Модемы могут быть как внешними (подключаются через разъем на корпусе), так и внутренними (устанавливаются в компьютер в виде платы расширения).

Выбор сетевой карты для подключения ПК к локальной сети осуществляется в зависимости от топологии сети и метода доступа.