3. Основні системи, розміщені на материнській платі.
Системи, розміщені на материнській платі.
процесор
оперативна пам’ять
мікросхема ПЗП і система BIOS
енергонезалежна пам’ять CMOS
шинні інтерфейси
чіпсет
Процесор – основна мікросхема комп’ютера, в якій здійснюються всі обчислення.
Основні функції:
виконання обчислень;
пересилання даних між внутрішніми регістрами;
керування ходом обчислювального процесу.
Внутрішні комірки процесора, які слугують носіями інформації називаються регістрами.
Мікропроцесор безпосередньо взаємодіє з оперативною пам’яттю і контролерами системної плати через групу провідників, які називаються шинами.
Існують:
шина даних;
адресна шина;
командна шина.
Система команд процесора – це сукупність всіх можливих команд, які може виконати процесор над даними.
Процесори, які відносяться до одного сімейства мають однакові або близькі системи команд. Процесори, які відносяться до різних сімейств, розрізняються за системою команд, невзаємозамінні.
Для мікропроцесорів попередніх поколінь був необхідний математичний співпроцесор – спеціалізована інтегральна мікросхема, яка працювала у взаємодії з центральним процесором і була призначена для виконання математичних операцій з плаваючою комою.
Якщо два процесори мають однакову систему команд, то вони повністю сумісні на програмному рівні.
Основні параметри процесорів:
робоча напруга;
розрядність;
робоча тактова частота;
коефіцієнт внутрішнього множення тактової частоти;
розмір кеш-пам’яті;
відповідність внутрішньої розрядності зовнішньої шини.
Робочу напругу забезпечує материнська плата, тому різним маркам процесорів відповідають різні материнські плати (їх необхідно вибирати сумісно).
З розвитком процесорної техніки відбувається поступове зниження робочої напруги, що дозволяє зменшити відстані між структурними елементами у кристалі процесора до десяткових долей міліметра, не боючись електричного пробою. Пропорційно квадрату напруги зменшується тепловіддача у процесорі, що дозволяє збільшити його продуктивність без загрози перегріву.
Робоча напруга сьогодні складає менше 3 В.
Розрядність процесора показує, скільки біт даних він може прийняти і обробити у своїх регістрах за 1 раз (за один такт). Сучасний показник 32 і менше.
Виконання кожної команди займає певну кількість тактів. У ПК тактові імпульси задає одна з мікросхем, яка входить у мікропроцесорний комплект (чіпсет) на материнській платі. Чим вища частота тактів, які надходять на процесор, тим більше команд він може виконати за одиницю часу, тим вища його продуктивність.
Перші процесори х86 могли працювати з частотою менше 4,774 Гц, сьогодні робочі частоти деяких процесорів перевищують 500 млн. тактів за сек (500 МГц). Pentium I – 66 МГц, Pentium II – 75 МГц, Pentium III – 166-200 МГц, Pentium IV – 300-400 МГц, Pentium V – 400-600 МГц.
Так як тактові сигнали процесор отримує від материнської плати, яка, на відміну від нього, являє собою не кристал кремнію, а великий набір провідників і схем, то за суто фізичними причинами вона не може працювати з такими високими частотами як процесор. Сьогодні її межа складає 100-133 МГц.
Для отримання більш високих частот у процесорі відбувається внутрішнє множення частоти на коефіцієнт 3; 3,5; 4; 4,5; 5; 7.
Розрядність процесора визначається розрядністю командної шини.
Оперативна пам’ять (RAM – Random Access Memory – пам’ять з довільним доступом) являє собою масив кристалічних комірок, здатних зберігати дані. На сьогоднішній день у якості запам’ятовуючих елементів оперативної пам’яті використовують великі інтегральні схеми.
Інтегральні мікросхеми пам’яті – це продукція високих технологій. Випускається невеликою кількістю японських, корейських, американських і європейських фірм.
Існує багато різних типів оперативної пам’яті, але з точки зору фізичного принципу дії розрізняють динамічну пам’ять (DRAM) і статичну пам’ять (SRAM).
Комірки динамічної пам’яті DRAM можна уявити у вигляді мікроконденсаторів, здатних накопичувати заряд на своїх обкладинках. Найбільш поширений і економічно доступний тип пам’яті, проте має недоліки:
1. Запис даних відбувається не досить швидко через перехідні процеси при заряді конденсаторів.
2. Необхідна постійна регенерація (підзарядка) комірок оперативної пам’яті, що викликає невиробничі витрати ресурсів обчислювальної системи.
Комірки статичної пам’яті (SRAM) можна уявити як електронні мікроелементи – тригери, які складаються з кількох транзисторів. У тригері зберігається не заряд, а стан (ввімкнено/вимкнено), тому цей тип пам’яті забезпечує більш високу швидкість, хоч технологічно він складніший і відповідно дорожчий.
Мікросхеми DRAM використовуються в якості основної оперативної пам’яті комп’ютера. Мікросхеми SRAM використовують в якості додаткової пам’яті (так званої кеш-пам’яті), призначеної для оптимізації роботи процесора.
Кеш-пам’ять ще називається понадоперативною. Вона розміщується якби “між” мікропроцесором і оперативною пам’яттю і зберігає копії ділянок оперативної пам’яті, що використовуються найбільш часто.
Час звернення до неї співставний з тактом роботи процесора. Звернення до оперативної пам’яті відбувається лише тоді, коли необхідних даних немає у кеш-пам’яті. Таким чином, використання кеш-пам’яті дає можливість узгоджувати за швидкістю роботу процесора і оперативної пам’яті на елементах динамічного типу.
Конструктивно оперативна пам’ять виконується у вигляді SIMM – корпусів з однорядним розміщенням контактів (Single in line Memory Module). Для під’єднання до системної плати має спеціальний роз’єм. В останній час (1999) з’явились нові корпуси пам’яті DIMM з дуже малим часом звернення (Dual in line Memory Module).
Кожна комірка пам’яті має свою адресу, яка виражається числом. Граничний розмір поля оперативної пам’яті, встановленої у комп’ютері визначається мікропроцесорним комплектом (чіпсетом) материнської плати і, як правило, становить кількасот Мбайт.
Одна адресна комірка містить 8 двійкових комірок, у яких можна зберегти 8 біт або 1 байт даних. Отже, адресу будь-якої комірки пам’яті можна передати 4-ма байтами.
Від кількості встановленої у комп’ютері оперативної пам’яті безпосередньо залежить, з якими програмами ми зможемо на ньому працювати. При недостатній кількості оперативної пам’яті багато програм або взагалі не будуть працювати, або будуть працювати дуже повільно.
Приблизна класифікація можливостей комп’ютера в залежності від обсягу оперативної пам’яті:
Обсяг ОП |
Використання програмних продуктів |
Можлива діяльність |
1 Мбайт |
Середовище DOS |
Коригування текстів, введення даних |
до 4 Мбайт |
Середовище DOS, Win 3.1, Win for workgroups. |
Робота в DOS комфортна. Деякі Win-програми не працюють, наприклад, CorelDraw 5), деякі дозволяють обробляти лише невеликі і нескладні документи. Може бути утруднений запуск кількох Win-програм. |
до 8 Мбайт |
Win 3.1, Win for workgroups, Win 95, OS/2 warp можливо, але повільно. |
Подальше збільшення обсягу оперативної пам’яті практично не підвищує швидкість для більшості офісних програм. |
до 16 Мбайт |
Win 95, OS/2 комфортно WinNT можливо, але краще додати 8-16 Мбайт |
|
32 і більше |
ОС WinNT |
Сервери локальних мереж, обробка фото зображень або відеофільмів, деяких інших додатків. |
Сьогодні типовим вважається розмір оперативної пам’яті 32-64 Мбайт, але скоро ця величина буде збільшена у 2-4 рази навіть для моделей масового вживання. Крім того, вартість оперативної пам’яті останнім часом різко знизилась.
Оперативна пам’ять у комп’ютері розміщена на стандартних панелях, які називаються модулями. Модулі оперативної пам’яті вставляють у відповідні роз’єми на материнській платі. Якщо до роз’ємів є зручний доступ, то цю операцію можна здійснити самому, інакше – необхідна неповна розбірка вузлів системного блоку і краще звернутися до спеціаліста.
Конструктивно модулі пам’яті мають два виконання:
однорядні (SIMM - модулі);
дворядні (DIMM - модулі).
На комп’ютерах Pentium SIMM – модулі можна використовувати лише парами (кількість роз’ємів для їх установки на материнській платі парна), а DIMM – модулі – вставляти по одному. Багато моделей материнських плат мають роз’єми обох типів, але комбінувати модулі різних типів на одній платі не можна.
Деякі характеристики модулів ОП:
SIMM 4, 8, 16, 32 Мбайт
обсяг пам’яті
DIMM 16, 32, 64, 128, 256 Мбайт і більше
Час доступу показує, скільки часу необхідно для звернення до комірок пам’яті. Чим менший, тим краще. Вимірюється у міліардних долях секунди (наносекундах, нс).
SIMM – 50-70 нс
Типовий час доступу
DIMM – 7-10 нс
Лекція 3.
Тема 1.2. Основи програмного забезпечення ПЕОМ
Мета: отримати загальне уявлення про програмне забезпечення комп’ютерів, його різновиди і склад.
План.
Програмне забезпечення ПЕОМ: призначення, загальні поняття про програму, програмну конфігурацію, міжпрограмний інтерфейс тощо.
Структура програмного забезпечення: системне та прикладне програмне забезпечення.
Складові системного програмного забезпечення та їх призначення.
Загальні поняття про файлову структуру (файл, каталог, їх ідентифікація; дерево каталогів).
Класифікація та призначення прикладних програмних засобів.
1. Програмне забезпечення ПЕОМ: призначення, загальні поняття про програму, програмну конфігурацію, міжпрограмний інтерфейс тощо.
Ми з вами назвали основні пристрої ПЕОМ які відносяться до апаратної частини, тобто матеріальні, виконані з певних конструкційних матеріалів, засоби які допомагають нам накопичувати, зберігати та обробляти інформацію. Але апаратна частина сама по собі “мертва” без програмної складової нашої обчислювальної системи, або ЕОМ. Щоб оживити наш комп’ютер людина створює спеціальні програми, або інструкції для машини, які вона повинна виконувати.
Програма – це впорядкована послідовність команд для управління апаратними засобами.
Програми та апаратне забезпечення працюють у безперервному зв’язку і взаємодії. Ми ці категорії розглядаємо окремо, але це досить умовно, бо між ними безпосередній (діалектичний) зв’язок.
Склад програмного забезпечення обчислювальної системи називається програмною конфігурацією.
За рівнями програмне забезпечення поділяється на:
базове;
системне;
службове;
прикладне;
Класифікація службового програмного забезпечення.
До службового програмного забезпечення відносяться:
диспетчери файлів (файлові менеджери);
засоби стискання даних (архіватори);
засоби перегляду та відтворення;
засоби діагностики;
засоби контролю (моніторингу);
монітори установлення;
засоби комунікації (комунікаційні програми);
засоби забезпечення комп’ютерної безпеки.