Добавил:
Upload Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:
ТЕОРИЯ-Устройство персонального компьютера.doc
Скачиваний:
4
Добавлен:
03.11.2018
Размер:
675.33 Кб
Скачать

Конкуренты Intel.

Фирма AMD.

Процессор AMD K6 один из удачных процессоров фирмы AMD. Процессоры фирмы AMD с самого начала повторяли один в один 386 и 486 процессоры Intel. Они были полностью совместимы по системе команд с процессорами фирмы Intel.

Проведенные тестирования показывают, что почти все характеристики Pentium выше, чем у процессора К6, но цена процессора К6 меньше цены Pentium на 50$ , для выполнения работ не требующих высокой производительности процессор К6 предлагает лучшее соотношение цена-качество.

AMD K6-2 c технологией 3Dnow! (кодовое имя было К6 3D) – это развитие технологии MMX, это 57 дополнительных инструкций для ускорения операций трехмерной графики и 8 дополнительных регистров, увеличивающие производительность мультимедийных приложений. Процессор AMD К6-2 следующий в линейке К6, он появился раньше Pentium II, частота до 500Мгц. Недостаток этих процессоров в том, что кэш хотя и большой расположен на системной плате и работал на частоте системной шины.

AMD K6-3 частота 450-500Мгц. Начиная с модели К7 фирма AMD отходит от совместимости с архитектурой Intel процессоров. Теперь нельзя процессор фирмы AMD вставит вместо процессора Intel. Потому как материнские платы и организация шины теперь разные. Этот процессор получил название Athlon именно он первый перешагнул черту 1000Мгц в 2000-2001гг.

Второй конкурент фирмы Intel фирма Cyrix.

Cyrix 6x86MX очень хорош для работы в офисах, так как этот процессор не отличается хорошей производительностью. Поэтому работники офиса не будут играть, а будут заниматься непосредственно делом. У этих процессоров плохая совместимость с отдельными проиводителями железа.

Память.

Память предназначена для записи, хранения, выдачи команд и обрабатываемых данных.

Существует несколько разновидностей памяти: показанных на рис 5. . Существование целой иерархии видов памяти объясняется их различием по быстродействию, энергозависимости, назначению, объему и стоимости. Многообразие видов памяти помогает снять противоречие между высокой стоимостью памяти одного вида и низким быстродействием памяти другого вида. Память современных компьютеров строится на нескольких уровнях, причем память более высокого уровня меньше по объему, быстрее и в пересчете на один байт имеет большую стоимость, чем память более низкого уровня.

Р ис. 1 Струкура памяти процессора.

Внутренняя память.

ОЗУ (Оперативно – запоминающее устройство) по английские -RAM (Random Access Memory – память с произвольным доступом, т.е. возможны чтение и запись) – устройство предназначенное для оперативной записи, хранения и считывания информации непосредственно участвующей в информационно – вычислительном процессе в текущее время.

Достоинством оперативной памяти является ее относительно высокое быстродействие, по отношению к внешней памяти, и возможность обращения к каждой ячейке памяти отдельно. Скорость доступа или необходимое время для считывания данных в ОЗУ составляет для SIММ-модулей — 50-70 нс (50*10-9 – 70*10-9сек), для совре­менных DIММ-модулей оно составляет 7-10 нс(наносекунд).

Особенности ОЗУ:

  1. ОЗУ является энергозависимым запоминающим устройством и при выключении компьютера вся информация в ОЗУ пропадет.

  2. При загрузке компьютера в ОЗУ заносится (загружается) цепочка байтов, в которых храниться операционная система.

  3. В ОЗУ помещаются все запускаемые программы и данные, обрабатываемые данными программами

  4. Содержимое многих ячеек памяти постоянно изменяется в процессе работы программы (пересылка данных, арифметические операции и многое другое). После загрузки новой программы содержимое ОЗУ замещается новым, а после выключения машины пропадает вовсе.

Каждая ячейка памяти имеет свой адрес, который выражается числом. В настоя­щее время в процессорах Intel Pentium и некоторых других принята 32-разрядная адресация, а это означает, что всего независимых адресов может быть 232. Таким образом, в современных компьютерах возможна непосредственная адресация к полю памяти размером 232 = 4 294 967 296 байт (4,3 Гбайт). Однако это отнюдь не означает, что именно столько оперативной памяти непременно должно быть в ком­пьютере.

Оперативная память в компьютере размещается на стандартных панельках, назы­ваемых модулями. Модули оперативной памяти вставляют в соответствующие разъемы на материнской плате.

Конструктивно модули памяти имеют два исполнения — однорядные (SIMM-модули) и двухрядные (DIMM-модули). На компьютерах с процессорами Pentium однорядные модули можно применять только парами (количество разъемов для их установки на материнской плате всегда четное), а DIMМ-модули можно устанав­ливать по одному.

Основными характеристиками модулей оперативной памяти являются объем памяти и время доступа. .SIMM-модули поставляются объемами 4,8,16,32 Мбайт, а DIMM-модули — 16,32,64,128 Мбайт и более.

Регистровая память — наиболее быстрая (ее иногда называют сверхоперативной). Она представляет собой несколько регистров общего назначения (РОН), которые размещены внутри процессора. Регистры используются при выполнении процессором простейших операций: пересылка, сложение, счет и т.д. Наилучшим вариантом было бы размещение всей памяти на одном кристалле с процессором. Однако из-за существующих технологических сложностей изготовления памяти большого объема пришлось бы большое число микросхем отправить в брак.

ПЗУ (Постоянное – запоминающее устройство) по английски ROM (Read Only Memory) – это устройство предназначенное для хранения неизменяемой информации.

Информация из ПЗУ может только считываться. При выключении питания содержимое ПЗУ сохраняется - это энергозависимая память. Модули ПЗУ имеют емкость, как правило, несколько сот килобайт. 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 (BIOSBasic Input Output System). Основное назначение программ этого пакета состоит в том, чтобы 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.

Работа стандартных устройств может обслуживаться программами, входящими в BIOS, но такими средствами нельзя обеспечить работу со всеми возможными устройствами. Так, например, изготовители BIOS абсолютно ничего не знают о параметрах наших жестких и гибких дисков, им не известны ни состав, ни свойства произвольной вычислительной системы. Для того чтобы начать работу с другим оборудованием, программы, входящие в состав BIOS, должны знать, где можно найти нужные параметры.

Специально для этого на материнской плате есть микросхема «энергонезависимой памяти», называемая CMOS (КМОС). От оперативной памяти она отличается тем, что ее содержимое не стирается во время выключения ком­пьютера, а от ПЗУ она отличается тем, что данные в нее можно заносить и изме­нять самостоятельно, в соответствии с тем, какое оборудование входит в состав системы. Эта микросхема постоянно 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. Тот факт, что компьютер четко отслеживает время и календарь (даже и в выключенном состоянии), тоже связан с тем, что показания системных часов постоянно хранятся (и изменяются) в CMOS. Таким образом, программы, записанные в BIOS, считывают данные о составе обо­рудования компьютера из микросхемы CMOS, после чего они могут выполнить обращение к жесткому диску, а в случае необходимости и к гибкому, и передать управление тем программам, которые там записаны.

Кеш – память (Cache – тайник) – высокоскоростная ( и более дорогая) память большой емкости, позволяющая увеличить скорость выполнения операций.

Регистры кеш – памяти недоступны пользователю. В кеш – памяти хранится информация, которую микропроцессор получил, и будет использовать в ближайшие такты своей работы. Кеш – память предназначена для согласования скорости работы более медленных устройств, типа оперативной памяти, с более скоростными, например – процессором. Использование кеш – памяти увеличивает быстродействие процессора в целом.

Различают:

  • Внутреннюю кеш – память, расположенную на кристалле микропроцессора (время доступа 5-10нс, объем обычно не > 512Кb)

  • Внешнюю кеш – память – микросхема быстрой статической памяти, как правило, устанавливается на системной плате (время доступа 15нс, объем от 256Кb до нескольких мегабайт).

  • Кеш –память контроллеров дисков, которая сокращает время поиска данных на диске, но не влияет на скорость обмена между ОЗУ и МП.

В современных быстро скоростных компьютерах кеш – память располагается между микропроцессором и оперативной памятью и обеспечивает быстрый доступ микропроцессора к оперативной памяти, иначе процессор будет простаивать. Такая кеш – память называется «сверхоперативной» и имеет относительно небольшой объем от 256 Кb до нескольких мегабайт.

Внешняя память (ВЗУ).

Предназначена для долговременного хранения информации. К ВЗУ относятся накопители на магнитной ленте (магнитофоны, стримеры), накопители на жестких дисках (винчестеры), накопители на гибких дисках, проигрыватели оптических дисков. ВЗУ по сравнению с ОЗУ имеют, в основном, больший объем памяти, но существенно меньшее быстродействие.

Стример. (англ. tape streamer) — устройство для резервного копирования больших объёмов информации. В качестве носителя здесь применяются кассеты с магнитной лентой ёмкостью 1 — 2 Гбайта и больше.

Стримеры позволяют записать на небольшую кассету с магнитной лентой огромное количество информации. Встроенные в стример средства аппаратного сжатия позволяют автоматически уплотнять информацию перед её записью и восстанавливать после считывания, что увеличивает объём сохраняемой информации.

Недостатком стримеров является их сравнительно низкая скорость записи, поиска и считывания информации.

Накопители на магнитных дисках. В персональном компьютере применяются два вида магнитных дисков: сменные гибкие диски (дискеты) и жесткий несъемный диск (винчестер). Винчестер – жаргонное название жесткого диска, так как первая модель жесткого диска емкостью 16Kb имела 30 дорожек по 30 секторов, что случайно совпадало с калибром “30/30” винтовки фирмы Winchester. Отсюда и название.

Накопители на гибких магнитных дисках – устройства хранения, позволяющие переносить информацию с одного компьютера на другой, хранить информацию, т.е. создавать архивные копии информации, содержащейся на жестком диске.

Основными параметрами гибких дисков являются: технологический размер (изме­ряется в дюймах), плотность записи (измеряется в кратных единицах) и полная емкость.

Первый компьютер IBM PC (родоначальник платформы) был выпущен в 1981 году. К нему можно было подключить внешний накопитель, использующий односто­ронние гибкие диски диаметром 5,25 дюйма. Емкость диска составляла 160 Кбайт. В следующем году появились аналогичные двусторонние диски емкостью 320 Кбайт. Начиная с 1984 года, выпускались гибкие диски 5,25 дюйма высокой плотности (1,2 Мбайт). В наши дни диски размером 5,25 дюйма не используются, и соответ­ствующие дисководы в базовой конфигурации персональных компьютеров после 1994 года не поставляются.

Гибкие диски размером 3,5 дюйма (89мм) выпускают с 1980 года. Односторонний диск обычной плотности имел емкость 180 Кбайт, двусторонний — 360 Кбайт, а двусто­ронний двойной плотности — 720 Кбайт. Затем появились диски раз­мером 3,5 дюйма высокой плотности. Они имели емкость 1440 Кбайт (1,4 Мбайт) и маркировались буквами HD (high density высокая плотность).

Дискета изготавливается из гибкого пластика (лавсана) и покрыта ферромагнитным слоем. Дискета тщательно защищена от внешних воздействий пластмассовой кассетой, которая предохраняет поверхность диска от пыли и механических повреждений.

Дискета имеет две прорези: центральное отверстие для соединения с дисководом и широкое окно внизу диска, закрытое шторкой и предназначенное для записи и считывания информации.

На стороне, противоположной шторке, расположены два отверстия: одно сквозное, а другое со специальным переключателем. Если переключатель открывает отверстие, это означает, что информацию с диска можно только считывать. Если отверстие перекрыто переключателем, это означает что информацию на диск можно и записывать и считывать.

Основными параметрами гибких дисков являются: технологический размер (изме­ряется в дюймах), плотность записи (измеряется в кратных единицах) и полная емкость. В основном сейчас используются 3х-дюймовые диски объемом 1,44 Mb, хотя на такую дискету можно сбросить до 2,88Mb информации, при условии использования специального драйвера. Для обращения к гибким дискам используют латинские обозначения A: и B:.

Дисковод – устройство, предназначенное для записи и чтения информации с гибкого диска. Дискета вставляется в дисковод и как только будет получена команда на чтение или запись информации диск приводится во вращение. Во время работы головка механически контактирует с поверхностью диска. В остальное время диск не вращается.

В настоящее время гибкие диски практически не используются для хранения информации.

Накопители на жестких магнитных дисках – устройства, предназначенные для постоянного хранения информации, которая более или менее часто используется при работе с компьютером. Это устройства с несменным носителем. Устройство жесткого диска очень похоже конструктивно на устройство гибкого диска. Однако жесткий диск хранит гораздо больший объем информации и скорость обмена данными у жесткого диска гораздо больше, чем те же параметры у гибких дисков. Поэтому жесткий диск может включать в себя несколько пластин из сплавов алюминия или керамики, покрытых ферромагнитным слоем, и запись информации производит не одна, а несколько головок, собранных в единый блок. Пакет дисков вращается со скоростью 10000 об/мин поэтому механический контакт между головками и дисками отсутствует – каждая головка плавает на расстоянии 0,13 – 0,15 мкр от поверхности диска. Любое проникновение в такой механизм мельчайших частиц, выведет его из строя. Поэтому жесткие диски заключены в герметичный корпус.

Доступный в настоящее время уровень технологий позволяет создавать жесткие диски объемом более 900Gb. На современном компьютере может стоять от одного до четырех жестких дисков. Первый жесткий диск обозначается латинской буквой С:.

Управление работой жесткого диска выполняет специальное аппаратно-логическое устройство — контроллер жесткого диска. В прошлом оно представляло собой отдельную дочернюю плату, которую подключали к одному из свободных слотов материнской платы. В настоящее время функции контроллеров дисков выполняют микросхемы, размещенные е на системной плате, хотя некоторые виды высокопроизводительных контроллеров жестких дисков по-прежнему постав­ляются на отдельной плате.

К основным параметрам жестких дисков относятся емкость и производительность. Емкость дисков зависит от технологии их изготовления. Производительность - показатель скорости внутренней передачи данных (до 30-60 Мбайт/с).

Кроме скорости передачи данных с производительностью диска напрямую связан параметр среднего времени доступа. Он определяет интервал времени, необходимый для поиска нужных данных, и зависит от скорости вращения диска. Для дисков, вращающихся с частотой 5400 об/мин, среднее время доступа составляет 9-10 мкс, для дисков с частотой 7200 об/мин — 7-8 мкс. Изделия более высокого уровня обеспечивают среднее время доступа к данным 5-6 мкс.

Накопители на оптических дисках СD-ROM (Compact Disk Read – Only – Memory) – компакт-диск с информацией только для чтения. Он представляет собой обычный «лазерный» диск и поставляется фирмой изготовителем с уже записанной на нем информацией. Термином обозначается, как сам компакт-диск, так и устройство для его чтения. Главное достоинство компакт диска: сочетание небольшой стоимости с большим объемом информации, высокой скорости считывания и высокой степенью надежности. Благодаря большой емкости от 250Mb до 1,5Gb компакт – диски служат отличным средством хранения больших объемов информации.

Устроен диск достаточно просто. На его поверхность нанесен тонкий слой отражающего вещества (алюминиевая или золотая фольга), на котором можно различить тончайшую спиралевидную дорожку, идущую от центра витками к внешней грани. На дорожке расположены микроуглубления, с помощью которых кодируется информация. Если быть более точным, то она кодируется чередованием углублений и промежутков между ними углубления не отражают свет, а промежутки между углублениями его отражают. Отражение от ровного места дает «1», а от впадины – «0».

CD-R (CD-Recoder записывающий CD) – устройство для однократной записи компакт-дисков. Для записи своего компакт - диска на таком устройстве необходим специальный пустой компакт – диск . информация на такой диск записывается лазерным лучом. В процессе записи луч нагревает участки пластика, который темнеет и перестает пропускать свет к отражающему слою, образуя тем самым последовательность отражающих и не отражающих свет участков диска для кодирования информации. На диск CD-R можно записывать информацию только один раз и перезаписать ее уже не возможно. Для записи дисков CD-R необходимо установить специальное программное обеспечение, которое обычно поставляется вместе с устройством для записи.

Диски CD-RW (CD- Rewritable – перезаписываемый CD) – устройство, которое позволяет многократно записывать и стирать информацию с компакт – диска. Диски CD –RW считываются только на новых универсальных устройствах CD – ROM, рассчитанных на работу с различными носителями, эти диски при чтении наиболее «капризны», так как изменение отражательных свойств у них намного меньше, чем у CD –R или CD – ROM.

DVD (Digital Versatile Disc, цифровой многоцелевой, или универсальный, диск) – это оптические диски большой емкости, которые применяются для хранения полнометражных фильмов, музыки высокого качества, компьютерных программ.

Существует несколько вариантов DVD, отличающихся по емкости: односторонние и двухсторонние, однослойные и двухслойные.

Односторонние однослойные DVD имеют емкость 4,7 Гбайт информации, двухслойные – 8,5 Гбайт; двухсторонние однослойные вмещают 9,4 Гбайт, двухслойные – 17 Гбайт.

Помимо чтения данных с DVD со скоростью порядка 1,2 Мбайт/с, накопители DVD способны читать обычные CD-ROM со скоростью, примерно соответствующей 8–10-скоростным приводам CD-ROM.

В настоящее время уже массово эксплуатируются устройства DVD, позволяющие записывать и перезаписывать данные.

Магнитооптические диски (ZIP) — запись на такой диск производится под высокой температурой намагничиванием активного слоя, а считывание — лучом лазера. Эти диски удобны для хранения информации, но оборудование стоит дорого. Емкость такого диска до 20,8 Мб, время доступа от 15 до 150 мс, скорость считывания информации до 2000 Кб/сек.

Flash- память— разновидность полупроводниковой энергонезависимой перезаписываемой памяти.

Она может быть прочитана сколько угодно раз, но писать в такую память можно лишь ограниченное число раз (максимально — около миллиона циклов). Причина в том, что для записи в память необходимо сначала стереть участок памяти, а участок может выдержать лишь ограниченное число стираний.

Преимуществом флэш-памяти над оперативной является её энергонезависимость – при выключении энергии содержимое памяти сохраняется.

Преимуществом флэш-памяти над жёсткими дисками, CD- и DVD-дисками является отсутствие движущихся частей. Поэтому флэш-память более компактна, дешева (с учётом стоимости устройств чтения-записи) и обеспечивает более быстрый доступ.

Благодаря своей компактности, дешевизне и низкому энергопотреблению флешпамять широко используется в цифровых портативных устройствах — фото- и видеокамерах, диктофонах, MP3-плеерах, КПК, мобильных телефонах. Кроме того, она используется для хранения встроенного программного обеспечения в различных устройствах (маршрутизаторах, мини АТС, принтерах, сканерах, модемax), различных контроллерах.

Также в последнее время широкое распространение получили USB флеш-накопители («флешка», USBдрайв, USBдиск), практически вытеснившие дискеты и CD.

На конец 2008 г. основным недостатком, не позволяющим устройствам на базе флеш памяти вытеснить с рынка жёсткие диски, является высокое соотношение цена/объём, превышающее этот параметр у жестких дисков в 2‑3 раза. В связи с этим и объёмы флеш накопителей не так велики. Многие фирмы уже заявили о выпуске накопителей объёмом 256 ГБ и более. Например, в ноябре 2009 года компания OCZ предложила SSD накопитель ёмкостью 1 Тб и 1,5 млн. циклов перезаписи.

Ещё один недостаток устройств на базе флеш памяти по сравнению с жёсткими дисками — как ни странно, меньшая скорость. Несмотря на то, что производители флэш накопителей заверяют, что скорость этих устройств выше скорости винчестеров, в реальности она оказывается ощутимо ниже. Конечно, флэш накопитель не тратит подобно винчестеру время на разгон, позиционирование головок и т. п. Но время чтения, а тем более записи, ячеек флеш памяти, используемой в современных накопителях, больше. Что и приводит к значительному снижению общей производительности. Справедливости ради следует отметить, что последние модели флэш накопителей и по этому параметру уже вплотную приблизились к винчестерам. Однако, эти модели пока слишком дороги

Порты.

Порты бывают входными и выходными, универсальными (ввод - вывод), они служат для обеспечения обмена информацией ПК с внешними, не очень быстрыми устройствами. Информация, поступающая через порт, направляется в МП, а потом в ОП. Выделяют два вида портов:

последовательный — обеспечивает побитный обмен информацией, обычно к такому порту подключают модем;

параллельный — обеспечивает побайтный обмен информацией, к такому порту подключают принтер. Современные ПК обычно оборудованы 1 параллельным и 2 последовательными портами.

Тут вы можете оставить комментарий к выбранному абзацу или сообщить об ошибке.

Оставленные комментарии видны всем.