125 Кібербезпека / Магістр (вступні питання)
.pdfтехнічні та експлуатаційні характеристики процесорів. По способу обробки та передачі інформації відрізняють процесори:
-паралельної дії;
-послідовної дії.
Більшість універсальних процесорів, до яких належать і сучасні мікропроцесори, є процесорами першого типу, тобто послідовної дії. В них обробка та передача інформації відбувається словами, розрядність яких рівна
(чи пропорційна) розрядності процесора. Прикладами сучасних процесорів послідовної дії є різні функціональні перетворювачі (наприклад, спецпроцесори для перетворення координат), процесори калькуляторів та інші. По режиму виконання програм відрізняють процесори:
-однопрограмні;
-мультипрограмні.
В мультипрограмних процесорах висока продуктивність досягається за рахунок паралельної роботи функціональних блоків процесора при виконанні різних програм чи незалежних ділянок однієї програми. При цьому забезпечується можливість одночасного доступу до процесора кількох користувачів в режимі розподілення часу.
Співпроцéсор, копроцесор (англ. coprocessor) — спеціалізований процесор, який доповнює функціональні можливості основного процесора.
Операціями, що виконуються на співпроцесорі, може бути арифметика з числами з рухомою комою, комп'ютерна графіка, обробка сигналів, обробка тексту, шифрування чи комунікація з периферійними пристроями. Делегуючи ресурсоємні завдання співпроцесорам, центральний процесор покращує свою продуктивність. Також співпроцесори дозволяють тюнінгувати серію комп'ютерів, так що користувачі, яким не потрібна додаткова продуктивність,
не змушені будуть платити за неї.
Оперативна пам'ять — пам'ять ЕОМ, призначена для зберігання коду та даних програм під час їх виконання. У сучасних комп'ютерах оперативна пам'ять переважно представлена динамічною пам'яттю з довільним доступом.
Основні характеристики оперативної пам'яті:
Тип. Безумовно, це головна характеристика оперативної пам'яті.
Адже кожне нове покоління комп'ютерів змінює процесори, материнську плату,
а значить — і оперативну пам'ять. В нових компютерах стандартом є тип DDR
II. А останні моделі процесорів та материнських плат підтримують тип DDR III.
Об'єм. Чим більший об'єм оперативної пам'яті має комп'ютер, тим швидше він працює, тим більшу кількість різноманітних програм водночас ви можете використовувати.
Частота. Частота оперативної пам'яті вимірюється у мегагерцах
(МГц). Чим більша частота модулів оперативної пам'яті, тим чіткіше та швидше працює комп'ютер. Для нормальної роботи потрібно, щоб були встановлені модулі оперативної пам'яті з частотою як мінімум 333 МГц та об'ємом як мінімум 256 Мб.
Види ЗПДД (запам'ятовуючий пристрій з довільним доступом)
Напівпровідникова статична (SRAM) — комірками є напівпровідникові тригери. Переваги — невелике енергоспоживання, висока швидкодія. Відсутність необхідності проводити «регенерацію». Недоліки — малий обсяг, висока вартість. Нині широко використовується як кеш-пам'ять процесорів у комп'ютерах.
Напівпровідникова динамічна (DRAM) — кожна комірка є конденсатором на основі переходу КМОН-транзистора. Переваги — низька вартість, великий обсяг. Недоліки — необхідність періодичного прочитування і перезапису кожної комірки — т.з. «регенерації», і, як наслідок, зниження швидкодії, велике енергоспоживання. Процес регенерації реалізується спеціальним контролером, встановленим на материнській платі або в центральному процесорі. DRAM зазвичай використовується як оперативна пам'ять (ОЗП) комп'ютерів.
Феромагнітна — є матрицею з провідників, на перетині яких знаходяться кільця або біакси, виготовлені з феромагнітних матеріалів.
Переваги — стійкість до радіації, збереження інформації при виключенні живлення; недоліки — мала ємність, велика вага, стирання інформації при кожному читанні. В наш час коли в такому, зібраному з дискретних компонентів вигляді, не застосовується.
Форм фактор (конструкція модулів) для настільних комп‘ютерів називається DIMM, і вона відрізняється від форм фактора модулів пам‘яті для ноутбуків, які називаються SODIMM. Це треба враховувати при виборі оперативної пам‘яті ноутбука. Як і модулі для настільних комп‘ютерів, модулі
SODIMM для пам‘яті DDR, DDR2 і DDR3 мають конструктивні відмінності, які не дозволяють встановити їх в невідповідний роз‘єм. Зараз всі нові комп‘ютери оснащуються підтримкою виключно самої нової пам‘яті DDR3 (у форм факторі
DIMM або SODIMM, залежно від типу комп‘ютера). Але, старі версії DDR і DDR2 все ще можна знайти в продажі, тому якщо ви хочете збільшити обсяг оперативної пам‘яті у вашому старому комп‘ютері це можна зробити без проблем.
Сучасні типи пам‘яті
DDR - є найстарішим видом оперативної пам'яті, яку можна ще сьогодні купити, але її світанок вже пройшов, і це найстаріший вид оперативної пам'яті, який ми розглянемо. Вам доведеться знайти далеко не нові материнські плати та процесори які використовують цей вид оперативної пам'яті, хоча безліч існуючих систем використовують DDR оперативну пам'ять. Робоча напруга DDR - 2.5 вольт (зазвичай збільшується при розгоні процесора), і є найбільшим споживачем електроенергії з розглянутих нами 3 видів пам'яті.
DDR2 - це найбільш поширений вид пам'яті, який використовується в сучасних комп'ютерах. Це не самий старий, але і не новітній вид оперативної пам'яті. DDR2 в загальному працює швидше ніж DDR, і тому DDR2 має швидкість передачі даних більше ніж в попередній моделі (найповільніша модель DDR2 по своїй швидкості дорівнює найшвидшої моделі DDR). DDR2
споживає 1.8 вольт і, як в DDR, зазвичай збільшується напруга при розгоні процесора
DDR3 - швидкий і новий тип пам'яті. Знову ж, DDR3 розвиває швидкість більше ніж DDR2, і таким чином найнижча швидкість така ж як і найшвидша швидкість DDR2. DDR3 споживає електроенергію менше інших видів оперативної пам'яті. DDR3 споживає 1.5 вольт, і трохи більше при розгоні процесора.
Контролер Це спеціальний процесор у комп'ютері, який управляє зовнішніми
обладнаннями (монітором, принтером і т.д.). Це інтелектуальний елемент системи контролю управління доступом (СКУД), підрозділяють на автономні,
мережеві та інтегровані. Контролерів в системі може бути кілька, а у великих системах вони ще й багаторівневі. Контролери низького рівня встановлюються зазвичай поблизу зчитувача і з завданням справляються самі, якщо ж зустрічають незнайому карту, запитують контролер більш високого рівня, який їх координує. У більш складних випадках запит йде на центральний комп'ютер,
який зберігає всю базу даних. У мінімальному варіанті контролер може бути вбудований в корпус зчитувача. Іноді всі проблеми лягають на стандартний комп'ютер. Хороші контролери обов'язково підтримують режим зв'язку з віддаленим комп'ютером по телефонній лінії. Це дозволяє централізовано координувати базу даних у всіх філіях однієї організації, і, крім того, мати оперативні рапорти про всі позаштатних ситуаціях.
Автономні (локальні) СКУД, керовані мікрокомп'ютером, як правило,
обслуговують один КПП (можливо, з кількома лінійками проходу і відповідно контрольними терміналами). Ідентифікаційна інформація про користувачів і їх повноваженнях зберігається в локальній базі даних. СКУД такого типу найбільш прості по конфігурації, а й найменш надійні з точки зору можливості виведення їх з ладу. Вони можуть застосовуватися в основному на тих об'єктах,
де не потрібен високий рівень безпеки. Часто в літературі такі системи носять назву однодверних. Мережі контролерів бувають однорангові (однорівневі) і
многоранговие (багаторівневі), де число рівнів рідко перевищує два. У мережі є єдина шина (вона може подовжуватися за рахунок повторювачів або розгалуджувачів). У тимчасової мережі всі її вузли (контролери доступу) мають рівні права. Серед представників цього сімейства - системи Northern Computers,
Kantech, Parsec і більшість інших систем, в тому числі і російського виробництва.
Найпоширенішими прикладів контролерів є:
•відеоконтролер
•мережева плата
•адаптери зовнішніх інтерфейсів: ATA, SCSI, USB, FireWire, IrDA
Для кожного зовнішнього пристрою в комп'ютері є електронна схема
(контролер або адаптер), що їм управляє. Деякі контролери (наприклад,
контролер дисків) можуть управляти відразу декількома пристроями. Усі контролери взаємодіють із процесором й оперативною пам'яттю через системну магістраль передачі даних, що називається шиною. Шина – системна плата, що забезпечує введення-виведення інформації. Характеристикою шини є швидкість обміну. Одним з контролерів, які присутні у всіх комп'ютерах, є
контролер портів введення-виведення. Це порти паралельні (LPT1-LPT4), до них звичайно приєднують принтери й сканери, послідовні асинхронні порти
(COM1-COM4), до них приєднуються миша, модем і т.д., ігровий порт - для підключення джойстика, порт USB (USB 2) - недавня розробка - порт із найвищою швидкістю введення-виведення, до нього підключаються нові моделі принтерів, сканерів, модемів, моніторів і т.д.
Комп‘ютерна шина
Комп'ю́терна ши́на (англ. computer bus, походить від латинського omnibus, що означає — «для всіх») служить для передачі даних між окремими функціональними блоками комп'ютера і є сукупністю сигнальних ліній, які мають певні електричні характеристики і протоколи передачі інформації. Шини можуть розрізнятися розрядністю, способом передачі сигналу (послідовні або паралельні, синхронні або асинхронні), пропускною здатністю, кількістю і
типами підтримуваних пристроїв, протоколом роботи, призначенням
(внутрішня або інтерфейсна).
Традиційно в електроніці шиною звався інформаційний канал, до якого приєднувалася низка пристроїв, які могли читати та передавати дані. Але з розвитком комп'ютерних технологій шинами за аналогією стали називати з'єднання типу точка-точка (наприклад AGP чи HyperTransport), а також канали зі складною диспетчеризацією доступу.
Існують і спеціалізовані шини, такі як внутрішні шини процесорів або шина для підключення відеоадаптерів — AGP.
Усі стандарти розрізняються як за кількістю й використанням сигналів, так і за протоколами їхнього обслуговування.
Шина входить до складу материнської плати, на якій розташовуються її провідники і роз'єми (слоти) для підключення плат адаптерів пристроїв
(відеокарти, звукові карти, внутрішні модеми, накопичувачі інформації,
пристрої введення/виведення і т. д.) і розширень базової конфігурації
(додаткові пусті роз'єми).
Існують 16- і 32-розрядні, високопродуктивні (VESA, VLB, AGP і РСІ із тактовою частотою більше 16 МГц) і низькопродуктивні (ISA і EISA із тактовою частотою 8 і 16 МГц) системні шини. Також шини, розроблені за сучасними стандартами (VESA, VLB і РСІ), допускають підключення декількох однакових пристроїв, наприклад декілька жорстких дисків, а шина РСІ забезпечує самостійну конфігурацію периферійного (додаткового)
устаткування — підтримку стандарту Plug and Play, що виключає ручну конфігурацію апаратних параметрів периферійного устаткування при його зміні або нарощуванні. Операційна система, яка підтримує цей стандарт, сама налаштовує устаткування, підключене через шину РСІ, без втручання користувача.
Існують як 64-розрядні розширення шини РСІ, так і 32-розрядні, що працюють на частоті 66 МГц.
Приклади шин: ISA, EISA, PCI, AGP, PCI Express, HyperTransport,
ATA, Serial ATA, SCSI, Fibre Channel, USB, FireWire, LPC, FWH.
Коп‘ютерна пам‘ять
Комп'ю́терна па́м‘ять (англ. memory, storage) — функціональна частина ЕОМ, призначена для прийому, зберігання та видачі даних.
Комп'ютерна пам'ять — частина ЕОМ, фізичний пристрій або середовище для зберігання даних протягом певного часу. В основі роботи запам'ятовуючих пристроїв може лежати будь-який фізичний ефект, що забезпечує приведення системи до двох або кількох стійких станів. У сучасній комп'ютерній техніці часто використовуються фізичні властивості напівпровідників, коли проходження струму через напівпровідник або його відсутність трактується як наявність логічних сигналів 0 або 1. Стійкі стани, що визначаються напрямком намагніченості, дозволяють використовувати для зберігання даних різноманітні магнітні матеріали. Наявність або відсутність заряду в конденсаторі також може бути покладена в основу системи зберігання інформації.
Найпоширеніші засоби машинного зберігання даних, використовувані в персональних комп'ютерах — це модулі оперативної пам'яті, а також тверді диски (вінчестери), дискети (гнучкі магнітні диски), CD або DVD диски, а
також пристрої флеш-пам'яті.
Типи запам'ятовувальних пристроїв Напівпровідниковий
Напівпровідниковий запам'ятовуючий пристрій використовує напівпровідникові мікросхеми для зберігання інформації. Такий пристрій може містити мільйони крихітних транзисторів або конденсаторів. Існують енергозалежні і енергонезалежні форми напівпровідникової пам'яті. У сучасних комп'ютерах первинне зберігання майже виключно складається з динамічної енергозалежної напівпровідникової пам'яті або динамічної пам'яті з довільним доступом. З початку століття тип енергонезалежної напівпровідникової пам'яті,
відомої як флеш-пам'ять, стабільно збільшила свою частку на ринку офф-лайн сховищ для домашніх комп'ютерів. Незалежний напівпровідниковий
запам'ятовуючий пристрій також використовується для вторинного зберігання в різних сучасних електронних пристроях і спеціалізованих комп'ютерах.
Уже у 2006 році виробники ноутбуків і настільних комп'ютерів почали використовувати твердотільні флеш-накопичувачі (SSD) в конфігурації за замовчуванням для вторинного зберігання або в додаток чи замість більш традиційних HDD.
Магнітний Магнітний запис використовує різні моделі намагніченості на
поверхні магнітного покриття для зберігання інформації. Магнітне зберігання є енергонезалежним. Інформація доступна за допомогою однієї або більше головки читання / запису, які можуть містити один або більше записуючих перетворювачів. Головка читання / запису покриває тільки частину поверхні таким чином, що голова, або носій, або обидва повинні бути зміщені по відношенню до іншого, щоб отримати доступ до даних. У сучасних комп'ютерах, магнітна пам'ять буде приймати такі форми:
Магнітний диск
oДискета, використовувана для зберігання в автономному режимі
oЖорсткий диск, який використовується для вторинного зберігання
Накопичувачі на магнітній стрічці, використовуваний для третинної
іофф-лайн зберігання
Carousel пам'яті (магнітні валки)
У ранніх комп'ютерах, накопичувач на магнітних також використовується для:
Первинного зберігання у вигляді магнітної пам'яті або оперативної пам'яті, пам'яті ядра, тонкоплівкової пам'яті і / або твісторної пам'яті[en].
Третинного (наприклад, NCR CRAM) або від зберігання лінія у вигляді магнітних карт.
Магнітна стрічка часто використовувалася для вторинного зберігання.
Оптичний Оптичний запам'ятовуючий пристрій, наприклад типовий оптичний
диск, зберігає інформацію в деформаціях на поверхні круглого диска і зчитує цю інформацію шляхом висвітлення поверхні з лазерним діодом і спостерігаючи віддзеркалення. Зберігання оптичних дисків є енергонезалежним. Деформації можуть бути постійними (тільки для зчитування інформації), формуються один раз (для одноразового запису носія) або з багатошаровим покриттям (для багаторазового перезапису носіїв). Наступні форми дисків в даний час є в загальному користуванні:
CD, CD-ROM, DVD, BD-ROM: Тільки для читання інформації.
Використовується для зберігання цифрової інформації (музика, відео,
комп'ютерні програми)
CD-R, DVD-R, DVD+R, BD-R: Носії з одноразовим записом,
використовується для третинного і офф-лайн зберігання
CD-RW, DVD-RW, DVD+RW, DVD-RAM, BD-RE: Повільне записування, швидке зчитування інформації, використовується для третинного і офф-лайн зберігання
Ultra Density Optical або UDO аналогічний за розміром до BD-R або
BD-RE. Повільне записування, швидке зчитування інформації,
використовується для третинного і офф-лайн зберігання.
Магніто-оптичний диск — це оптичний диск для зберігання, де магнітна область на феромагнітній поверхні зберігає інформацію. Інформація зчитується оптично і записуються шляхом комбінування магнітних і оптичних методів зберігання. Магніто-оптичний диск є енергонезалежним носієм із послідовним доступом, повільним записом та швидким зчитуванням.
Використовується для третинного і офф-лайн зберігання.
Також було запропоновано зберігання оптичних даних 3D.
USB-флеш-накопичувач
USB-флеш-накопи́чувач, флешка (скор. UFD (USB Flash drive)) —
носій інформації, що використовує флеш-пам'ять для збереження даних та підключається до комп'ютера чи іншого пристрою через USB-порт.
USB-флеш-накопичувачі зазвичай підтримують перезаписування.
Розмір — близько 5 см, вага — менше, ніж 60 г. Надзвичайну популярність здобули у 2000-ні у зв'язку з тим, що вони дуже компактні, легкі і мають великий об'єм пам'яті (від 32 Мб до 256 Гб.). Основне призначення — зберігання й перенесення файлів та обмін ними, резервне копіювання,
завантаження операційних систем тощо.
25. Інформаційні основи комп’ютерних систем:
поняття й властивості інформації, аналогові й дискретні сигнали, дискретизація інформації, найпростіші еквівалентні перетворення.
Поняття інформації. Види та властивості інформації.
Інформація - це сукупність відомостей (даних), які сприймають із навколишнього середовища (вхідна інформація), видають у навколишнє середовище (вихідна інформація) або зберігають всередині певної системи.
Інформація існує у вигляді документів, креслень, рисунків, текстів,
звукових чи світлових сигналів, електричних та нервових імпульсів тощо. Саме слово «інформатика» походить від латинського information, що означає виклад,
роз'яснення факту, події.
Отже, інформація – це продукт взаємодії даних та методів, який розглядається в контексті цієї взаємодії.