Состав персонального компьютера

⇐ ПредыдущаяСтр 4 из 20Следующая ⇒

Современный компьютер представляет собой сочетание двух важнейших компонент: аппаратуры, состоящей из целого ряда устройств, и программного обеспечения, представляющего собой совокупность программ по управлению работой компьютера и обработке поступающей в компьютер информации.[6]

Основные элементы персонального компьютера:

1. системный блок;

2. клавиатура;

3. монитор (дисплей, устройство отображения);

Все остальные устройства, подключенные к компьютеру, являются периферийными. К ним относятся:

1. принтер;

2. мышь;

3. сканер;

4. плоттер (графопостроитель);

5. модем; и т.д.

В системный блок входят:

1. блок питания;

2. системная плата (материнская);

3. шина (системная магистраль передачи данных);

4. накопители на магнитных носителях;

5. видеоадаптер;

6. адаптеры (контроллеры);

7. порты ввода/вывода.

Корпус системного блока

От типа корпуса системного блока зависят, в частности, размеры и размещение используемой системной платы, минимальная мощность блока питания и максимальное количество устанавливаемых приводов накопителей. Можно выделить следующие наиболее известные типы корпусов:

baby – AT - горизонтального настольного исполнения;

mini – tower – “башенный” вертикального исполнения;

midi – tower – “башенный” вертикального исполнения;

big – tower – “башенный” вертикального исполнения напольного типа;

Notebook - портативный “книжного” формата.

Их основные параметры и дизайн могут варьироваться в зависимости от фирмы производителя. Общим для “настольных” корпусов типа desktop, является то, что системная плата располагается в нем горизонтально. Разумеется чем размеры корпуса меньше, тем меньше возможности для дальнейшего расширения системы. Поэтому основным отличием этих типов корпусов можно считать различное количество установочных мест для плат расширения и накопителей. Кстати, места для накопителей в свою очередь могут быть двух типов: с внешним доступом и внутренним доступом. Таким образом, по определению, доступ к накопителям, смонтированным в установочные места последнего типа, может осуществляться только при открытой крышке корпуса системного блока. Такие установочные места могут использоваться только для накопителей с несменным носителем.

Варианты корпусов типа tower (" башня" ) используются обычно для компьютеров " напольного" исполнения. В плане (горизонтальной плоскости) они занимают немного места и могут устанавливаться как на краю стола (mini – tower), так и на тумбочке (midi – tower) или непосредственно на полу (например, big – tower).Системная плата располагается в них вертикально и как правило, в этих корпусах имеется достаточно установочных мест для дополнительных проводов накопителей. Понятно, что размеры корпуса налагают ограничение и на тип используемой системной платы. В корпусе типа big – tower может быть установлена системная плата большого размера, чем например, в корпусе mini – tower.

Заметим, что большинство корпусов изготовлено из металла и покрыто пластиком. Это связано с тем что работа электронных компонентов компьютера сопровождается достаточно сильным электромагнитным излучением, которое приводит к радиочастотным помехам. Федеральная Комиссия Связи (FСС – Federal Comunications Comision) в США разработала ряд стандартов, ограничивающих допустимый уровень электромагнитного излучения, в частности, и для компьютеров. Так промышленные компьютеры должны иметь сертификат FCC типа " А", а офисные и домашние - типа " В". Следует отметить, что требования сертификата " В" на порядок более строгие, чем " А". Как правило, на корпусе системного блока располагается несколько кнопок (например RESET, TURBO ), индикаторы ( RESET, TURBO, HDD ), и выключатель питания ( POWER ). Внутри корпуса закреплен так же небольшой динамик. На ряде корпусов устаревших компьютеров имеется цифровой дисплей, используемый обычно для индикации тактовой частоты работы процессора.

Выбор корпуса системного блока. Как уже отмечалось, именно корпус определяет возможности расширения системы, например, по числу встраиваемых накопителей с внешним доступом. Кроме того, на расширение системы влияет максимальная мощность блока питания, который установлен в данном корпусе. В неявном виде тип корпуса ограничивает и количество карт расширения, устанавливаемых на материнской плате.

Блок питания

В компьютерной индустрии используются два типа блоков питания - линейные и импульсные.

Линейное регулирование. Эти источники заработали себе имя потому, что они реализуются на линейных (аналоговых) полупроводниковых цепях. Линейные блоки питания первоначально для понижения напряжения пропускают электрический ток через трансформатор. В результате на выходе трансформатора получают напряжение грубо приближенное к значению, которое требуется цепям компьютера. Дальше ток следует через несколько выпрямителей, которые преобразуют переменный ток в постоянный. А затем постоянный ток пропускается через линейный регулятор напряжения, который обеспечивает формирование напряжений, требуемых для цепей компьютера. В настоящее время блоки питания с линейным регулированием фактически не выпускаются.

Импульсные блоки питания. Хотя импульсные блоки питания являются более сложными, они в то же время зачастую дешевле своих линейных собратьев. Типовой источник первоначально преобразует частоту 50Гц входного напряжения в более высокую форму порядка 20000Гц. Одновременно, с увеличением частоты, происходит регулировка напряжения при помощи цифровой технологии, названной широкоимпульсной модуляцией. Длительность каждого импульса изменяется в зависимости от потребности компьютерных цепей. Широта каждого импульса формируется электрически при помощи коммутатора, который открывает, то закрывает электрический ток. Отсюда и второе название данного устройства коммутационный блок питания. Напряжение импульсов уменьшается при помощи трансформатора и преобразуется в чистый постоянный ток при помощи фильтров. Эффективность и сравнительно низкая стоимость коммутационных блоков питания происходит благодаря двум причинам: данная технология более эффективна, потому что меньше энергии теряется на рассеиваемое тепло. Вместо отсечения лишнего напряжения коммутаторы пропускают весь поток электронов, кроме того, для обработки высокочастотных сигналов требуются меньшие трансформаторы, которые более дешевле, как и цепи их фильтров.

Системная плата

Материнская плата - большая печатная плата стандартного размера, которая несет на себе главные компоненты компьютерной системы: процессор, оперативную память, микросхемы поддержки, шину, контроллеры устройств и несколько разъемов - гнезд, которые называются слотами от англ. slot - щель и служат для подключения к материнской плате других плат. Основными элементами компьютера, находящимися на материнской плате являются:

· Процессор для выполнения вычислений и общего управления всеми процессами внутри ЭВМ;

· Память для постоянного и временного хранения информации;

· BIOS (Basic Input Outout System – базовая система ввода – вывода информации) находящаяся в специальной микросхеме ПЗУ (постоянное запоминающее устройство);

· Контролеры, служащие для управления устройствами компьютера.

Функционально центральную печатную плату можно описать различным образом. Иногда такая плата содержит всю схему компьютера. Такие компьютеры называются одноплатными. Существуют IBM РС-совместимые компьютеры, у которых на одной системной печатной плате сосредоточены все элементы необходимые для его работы.

Известны три базовых размера системных плат: Full –size AT, Baby -АТ и LPX (Low Profile X). Первый типоразмер называется так потому, что полностью соответствует геометрии первых плат для компьютеров IBM РС/АТ -12 на 13.8 дюйма. Как правило, плата такого размера может быть установлена только в корпус типа big - tower. Таким образом, в большинстве компьютеров полноразмерные системные платы практически не используется.

В противоположность одноплатным в шиноориентированыхкомпьютерах центральная плата реализует схему минимальной конфигурации. Остальные функции реализуются с помощью многочисленных дополнительных плат. Все компоненты соединяются параллельными проводниками - шиной, откуда и пошло это название.

Центральная плата, к которой присоединяются все остальные устройства в системном блоке называется материнской, а все остальные присоединяемые к ней дочерними.

Системная плата отличается от одноплатного компьютера тем, что содержит только основные поддерживающие схемы. В системной плате не хватает видеоадаптера, некоторых видов памяти и средств связи с дополнительными устройствами. Эти устройства добавляются к системной плате путем присоединения дочерних плат к шине расширения, которая является частью системной платы. В терминах IBM эти присоединяемые платы обычно называются платами расширения.

Материнская плата любого компьютера выполняет несколько основных функций. Основная функция системной платы - это механическая основа любого компьютера. Она содержит платы расширения, разъемы, дополнительные элементы и обеспечивает электрическое соединение всех элементов компьютера. Плата содержит процессор и поддерживающие его элементы. Эти цепи определяют функционирование компьютера и его реакцию на каждое внешнее воздействие.

Ни один элемент компьютера полностью не определяет его основные характеристики. Все решает их полная совокупность. Наиболее важные части:

Микропроцессор. Центральная схема компьютера. Используемый процессор определяет не только производительность, но и его программную совместимость.

Сопроцессор. Дополнительный микропроцессор, позволяющий компьютеру выполнять отдельные операции во много раз быстрее центрального процессора (операции с плавающей запятой).

Память. Жизненно необходимый элемент компьютера в целом. В памяти хранится вся информация о конфигурации компьютера, а также программное обеспечение и файлы.

Базовая система ввода-вывода информации (BIOS)

Базовая система ввода-вывода компьютера, наполовину относится к программному, а наполовину к техническому обеспечению. С её помощью реализуются отсутствующие связи этих двух компонент, позволяющие компьютеру принимать работоспособное состояние. Как и все программное обеспечение BIOS - набор команд микропроцессора. Из за промежуточного положения между программным и техническим обеспечением эту систему часто относят к микропрограммному обеспечению.

BIOS совместимых с IBM компьютеров является очень специфическим микропрограммным обеспечением, включающем в себя подпрограммы, тестирующие компьютер; дающие возможность, используя только языки программирования без всякого дополнительного программного обеспечения работать с компьютером. В своей работе BIOS опирается на сведения об аппаратной конфигурации компьютера, которые хранит микросхема CMOS RAM, это энергозависимый вид памяти и питание микросхемы осуществляется от аккумулятора.

Процессор

Процессор является основополагающим элементом персонального компьютера. По типу процессора можно судить о компьютере в целом. Микропроцессор, а именно его арифметико-логическое устройство (АЛУ), может выполнять четыре основных действия: сложение, вычитание, умножение и деление над двоичными числами, а кроме того, операции компьютерной логики: сравнение, условный переход и повторение. Именно последние возможности процессора отличают компьютер от простого калькулятора и делают его намного более эффективным.

Наименьшей единицей информации, обрабатываемой процессором, хранимой в памяти и передаваемой по шине компьютера, является бит - сокращение от английского выражения “binary digit” (двоичная цифра), который может принимать только два значения: 0 и 1. Использование памятью и процессором компьютера двоичной системы исчисления, как наиболее элементарной системы из всех возможных, связано с простотой технической реализации элементов, имеющих два состояния " включено - выключено".

Сочетание из 8 бит называется байт, и оно уже может принимать 256 различных значений (2⁸). Для удобства представления информации в байтах используется шестнадцатеричная система исчисления, цифры в которой записываются в виде десяти обычных цифр: О, 1... 9 и соответственно первых шести букв латинского алфавита: А, В, С, В, Е, F. Таким образом, любые из 256 различных комбинаций из восьми нулей и единиц от 00000000 до 11111111 представляются некоторыми комбинациями всего из двух цифр шестнадцатеричной системы исчисления от 00 до FF.

Байт является основной единицей при хранении и передаче компьютерных данных. Кроме него часто используются термины: Кбайт (или просто К) - килобайт для обозначения 1024 байт (2¹⁰, округленно 1000 байт) и Мбайт - мегабайт, то есть 1048576 байт (2²⁰, округленно 1000000 байт). До недавнего времени процессоры персональных компьютеров обрабатывали одновременно 16 бит данных или 2 байта данных, что составляет одно машинное слово. Именно поэтому такие компьютеры назывались 16-разрядными (по аналогичной причине говорят 8- и 32-разрядных компьютерах). Компьютеры IBM работают на микропроцессорах фирмы Intel и соответственно оснащены микропроцессорами:

1) IBM PC, IBM XT – Intel 80086, Intel 80088;

2) IBM РС АТ 286 – Intel 80286;

3) IBM РС АТ 386 – Intel 80386;

4) IBM PС АТ 486 – Intel 80486.

IBM - совместимые компьютеры работают на микропроцессорах, изготовленных по схожей технологии с микропроцессорами фирмы Intel.

Процессор имеет следующие характеристики ( табл.2.1):

1) Быстродействие: которое определяется разрядностью и тактовой частотой.

· Тактовая частота – величина, характеризующая скорость работы процессора, указывает, сколько элементарных операций (тактов) микропроцессор выполняет в одну секунду. Тактовая частота микропроцессора измеряется в мегагерцах (МГц).

· Разрядность процессора - число бит одновременно обрабатываемых процессором за один временной цикл.

2) Объем адресуемой памяти, т.е. какую оперативную память (ее объем) может использовать процессор.

Таблица 2.1.

Основные характеристики процессоров Intel

Маркировка	Частота МГц	Сопроцессор	Разрядность	Год выпуска
Внутренняя	Шины данных	Шины адреса
8088, 8080	4 - 8	-
486 DX	25 - 50	+
Pentium	60 - 200	+
Pentium II	233 - 400	+
Pentium III	500- 1000	+
Pentium IV	1500 - 3000	+

На рынке производителей микропроцессоров высоких результатов добились фирмы Intel и AMD.Сегодня фирма Intel и AMD выпускают широкий спектр микропроцессов, в том числе и двуядерные микропроцессоры (CPU ATHLON64 X2 6000+ 2x(3000MHz 1024Kb 1000MHz Socket AM2 и CPU INTEL Core 2 Duo E6700 2x2660MHz-1066 4096Kb LGA775 BOX), когда на одном кристалле расположены два процессора. Весной 2007 года фирма Intel объявила о создание четырехядерного микропроцессора.

Для выполнения сложных научных расчетов и операций с числами большой разрядности используется математический сопроцессор. Сопроцессор - микросхема для операций с плавающей точкой.

РС ХТ использует сопроцессор Intel 8087;

РС АТ/286 использует сопроцессор Intel 287;

РС АТ/386 использует сопроцессор Intel 387.

Начиная с Intel 80486, сопроцессор встраивается в корпус процессора.

Тактовая частота - это частота импульсов, синхронизирующих работу элементов ПК. Тактирование обеспечивает кварцевый генератор синхронизации, расположенный на системной плате. Стандартные частоты: 4, 77; 6; 8; 10; 12; 16; 20; 25; 33, 3; 40; 50; 60; 66, 6 МГц, для новейших плат - 75, 83, 100, 125, 133, 150, 166, 200 МГц и более.

Некоторые компьютеры (старой модификации) могут работать на двух частотах - нормальной и повышенной (турбо). Переключение можно осуществлять переключателем TURBO на передней панели системного блока, или с помощью клавиатуры, нажав комбинацию клавиш. Например: Ctrl – Alt – “+” - повышение частоты, Ctrl – Alt – “ - ” - понижение частоты.

Частота процессора может, отличается от тактовой частоты ПК, это указывается на маркировке процессора:

80486DX2 - то есть процессор работает с удвоенной внутренней частотой по сравнению с тактовой частотой компьютера (производительность ПК увеличивается в 1, 5 раза);

80486DX4 - процессор работает с учетверенной внутренней частотой по сравнению с тактовой частотой компьютера, (производительность ПК увеличивается в 2, 5 раза).

Athlon64 3500+ 2200MHz – работает на частоте 2200МHz, но по производительности приравнивается к процессору Pentium 4 с частотой 3500 MHz.

Системная магистраль передачи данных (шина)

Шина (системная шина) или интерфейс - это общий канал связи, соединяющий все части компьютера друг с другом, представляет собой просто пучок проводов, по которым, как по отдельным линиям, передаются сигналы. Стык шины с устройством называется портом, каждому из которых, как и каждой ячейке памяти, присвоен свой уникальный номер, являющийся их адресом. Шина играет роль телефонного коммутатора, которым пользуются все устройства компьютера. Когда процессору необходимо связаться с тем или иным устройством, он посылает в общую шину сигнал, соответствующий номеру нужного порта или ячейки памяти, и устройство, порт которого имеет этот номер, немедленно “отвечает” ему. Кроме того, через шину передаются управляющие сигналы, а также электрические напряжения для питания электронных схем компьютера. Таким образом, все линии шины функционально разделяются на четыре группы: адресов, данных, управления и линии питания.

Существуют несколько стандартов шин:

- ISA (Industrial Standart Arhitecture) - ХТ 8-ми и АТ 16-ти разрядный канал обмена данными между устройствами компьютера.

- EISA (Extended ISA) - жестко стандартизированное расширение ISA до 32-разрядов.

- MCA (Micro Chanel Arhitecture) - используется только в фирменных компьютерах IBM (PS/2), и не совместима с другими.

- VLB (VESA Lokal Bus) - локальная шина фирмы VESA (32/64 битная шина), является дополнением к шине ISA и напрямую работает с процессором, обеспечивая высокую скорость ввода-вывода (скорость микропроцессора), эффективна при использовании VLB - видеоадаптера и дискового контроллера.

- PCI (Peripheral Component Interconnect bus) – шина соединения периферийных компонентов (32/64 битная шина), является мостом между локальной шиной процессора и шиной ввода-вывода ISA/EISA или МСА. Шина разработана для Pentium - систем, хорошо сочетается со всеми процессорами.

- AGP (Accelerated Grafic Port) – выделенный ускоренный графический порт для подключения графического акселератора, режим передачи данных 1х-8х, 32 разрядная шина, работающая на частоте 66Мгц.

- USB - это очень популярная универсальная последовательная шина. Предназначена для легкого подключения различного вида устройств это клавиатуры, мыши, джойстики, колонки, модемы, мобильные телефоны, ленточные, дисковые, оптические и магнитооптические накопители, флэш-диски, сканеры и принтеры, дигитайзеры, словом все, что подключается к ПК. Также, с ожиданием большого роста в области интеграции компьютеров и телефонии, шина USB может выступать в качестве интерфейса для подключения устройств цифровой сети с интегрированными услугами (ISDN) и цифровых устройств Private Branch eXchange (PBX). Пропускной способности в 480 Мбит/с в версии 2.0 достаточно для удовлетворения потребностей всех этих применений в полной мере. Добавление устройств больше не сопряжено с установкой дополнительных адаптеров, выполнением сложного конфигурирования, ручным инсталлированием дополнительного программного обеспечения: система автоматически определяет, какой ресурс, включая программный драйвер и пропускную способность, нужен каждому периферийному устройству и делает этот ресурс доступным без вмешательства пользователя.

- PCI-E (PCI Express Special Interest Group, сокращённо SIG) - обеспечивает достаточно широкую полосу пропускания шин ввода-вывода для удовлетворения растущих требований к скорости передачи данных по этим шинам. Технология PCI-E имеет многоуровневую логическую структуру, передает данные в пакетах и позволяет задействовать разные физические среды передачи.

Шины ввода-вывода конструктивно оформляются в виде щелевых разъемов (слотов) на системной плате. В них устанавливаются платы контроллеров и адаптеров, к которым подключаются периферийные устройства.

Память

Память- это рабочий стол компьютера, его рабочее место, где размещаются программы и данные, которые он обрабатывает. Память требуется на каждом шагу выполнения программ. Память нужна как для исходных данных, так и для хранения результатов. Она необходима для взаимодействия с периферией компьютера и даже для поддержания образа, видимого на экране.

Вся память компьютера делится на внутреннюю и внешнюю. В компьютерных системах работа с памятью основывается на очень простых концепциях. Все что требуется от компьютерной памяти, - это сохранять один бит информации так, чтобы потом он мог быть извлечен оттуда.

В настоящее время широкое распространение получили устройства динамической памяти, базирующиеся на способности сохранять электрический заряд. Память компьютера выполняется в виде электронных схем и разделяется на несколько функционально различных частей.

Оперативная память - оперативное запоминающее устройство (ОЗУ) или RAM (Random Access Memory) - это основная память компьютера, предназначенная для временного хранения (пока включен компьютер), используется для записи и чтения данных программ, а так же размещения самих программ во время их выполнение. После выключения компьютера ее содержимое теряется.

Память изготовляется в виде микросхем (DRAM, SIMM, DDR и т.д.). Микросхемы могут упаковываться в DIP- или ZIP-корпуса, устанавливаемые в колодки и собираться в модули SIPP (Single In-Line Package), DIMM (Dual In-Line Memory Module), устанавливаемые в специальные гнезда. Микросхемы базового объема памяти могут быть впаяны в системную плату.

Максимальный объем оперативной памяти в компьютере, определяется разрядностью шины адреса процессора (Максимальная память = 2^{разрядность шины адреса}). Например первый процессор персонального компьютера, 8088 может адресоваться к 1024 Кб (т.е. к 1048576 байтам) памяти. Для простоты это значение округляют до - 1 Мб. Первый мегабайт памяти компьютера называют - основной памятью. Память выше 1Мб называется - дополнительная (расширенная) память, она доступна для процессоров начиная с 80286.

Сегодня современные компьютеры оснащаются оперативной памятью объемом 512Мб и выше (например, DDR2 512Mb PC2-5300 667MHz).

Постоянная память - постоянно запоминающее устройство (ПЗУ) или ROM (Read Only Memory - память только для чтения), энергонезависимая память (т.е. при отключении питания, ее данные не стираются), используется для BIOS. BIOS содержит программы диагностики аппаратных средств, поддержки стандартных ресурсов и вызова загрузчика операционной системы.

Кеш - память (Cache Memory) - сверхоперативная память, буфер между процессором и ОЗУ. Процессор сначала обращается к кеш-памяти, если нужные данные отсутствуют, то происходит обращение к ОЗУ.

Время доступа к кеш-памяти значительно меньше, чем к обычной памяти, а наиболее необходимые процессору данные хранятся в именно в ней, поэтому время поиска данных уменьшается, а значит повышается быстродействие компьютера.

Кеш-память находится внутри микропроцессора и имеет 2 уровня. Первый уровень имеет небольшой размер (десятки килобайт) и предназначен для хранения микрокоманд, второй уровень размером сотни мегабайт (128 – 2048Мб) используется для хранения наиболее часто используемых данных.

Когда микропроцессор 80286 стали использовать, возникла проблема с организацией архитектуры памяти. Обычные микросхемы памяти не могли работать в таком быстром темпе, в котором работал микропроцессор. Поэтому пришлось использовать статус ожидания, в случае когда процессор требовал информацию из памяти, то есть микропроцессору приходилось зависать на один-два такта, что давало возможность памяти обработать запрос.

Чтобы справиться с ограничением по скорости, были использованы специальные решения по организации памяти. Наиболее простое из них - это использование обычной архитектуры с необходимым числом циклов ожидания.

Хорошая альтернатива предыдущему методу - использование кэш-памяти, что позволит избежать полного заполнения всей машины быстрой RAM памятью. Обычно программа использует память, какой либо ограниченной области. Храня нужную информацию в кэш-памяти, работа с которой позволяет процессору обходиться без всяких циклов ожидания.

Фундаментальные решения были приняты при разработке первых компьютеров. Для того, чтобы микропроцессор 8088 мог пользоваться памятью, она должна быть адресуемой. И этот микропроцессор должен обладать возможностью адресоваться к 1Мб. Конструкторы IBM решили выделить специальные области памяти для специфических целей. Они разделили всю память на разделы, и каждый раздел предназначался для реализации своих функций. Результирующая диаграмма названа картой памяти.

При разработке ЭВМ половина всей памяти была зарезервирована. Верхняя половина адресного пространства, была выделена для содержания кодов BIOS и для прямого процессорного доступа к памяти, используемой видеосистемой. Первые несколько Кбайт были зарезервированы под информацию о системе и расположение конкретных секций кодов, которые выполнялись на момент возникновения прерываний программного обеспечения. Эти ячейки памяти называются векторами прерывания, а функция программного кода - механизмом прерывания.

В конце адресного пространства располагается буфер клавиатуры - номиналом 16 байт. Здесь хранятся 16 последних символов введенных с клавиатуры. Этот буфер нужен для сохранения набранного текста во время, когда процессор занят другой задачей, после того как он освободится, текст будет обработан. Звуковой сигнал писк компьютера означает - буфер переполнен и дальнейший набор невозможен.

Ранее когда большинство компьютеров имели 60Кб памяти, 512Кб были очень большим объемом. Поэтому 128Кб были отданы под программное обеспечения, остальные 384Кб от начала адресного пространства, предназначались для использования программами BIOS и видеопамятью.

Эти решения выделяли 640Кб для DOS - это был максимум адресуемого пространства, которым мог оперировать 8088 при выполнении программ. Со временем эти 640Кб были названы базовой памятью, потому что это является основополагающим стандартом, на котором должны базироваться все IBM совместимые системы.

Дополнительная память. Память, выходящая за пределы 1 Мб адресуемого пространства 8088, которая может стать доступной в защищенном режиме Intel 80286 и 80386, обычно называется дополнительной памятью, хотя IBM иногда называет эту память расширенной (extended). Вплоть до 15 Мб дополнительной памяти может быть прибавлено в компьютеры на 80286 микропроцессоре, и до 4 Гб с 80386. Наиболее существенным различием базовой и дополнительной памяти является то, что программы, работающие в реальном режиме, не могут выполняться в дополнительной памяти. А так как DOS написана для реального режима, ему приходится обходиться только базовой памятью.

Дисковые накопители

Дисковые накопители разделяются на жесткие, встроенные в системный блок компьютера и обычно называемые винчестер и гибкие, вставляемые в отверстие дисковода компьютера и называемые дискетами или флоппи-дисками.

Кроме внутренней памяти компьютера (ОЗУ), есть понятие внешняя память. К устройствам внешней памяти относятся дисковые накопители, ленточные устройства и электронные накопители. Они энергонезависимы и предназначены для длительного хранения информации.

Диски приводятся во вращение приводами дисководов, которые также передвигают головки для чтения/записи информации в радиальном направлении. Количество головок дисковода определяет, в свою очередь, количество сторон или поверхностей на диске. Для дискеты таких головок две, а для жестких дисков их четыре и более, т.к. винчестер состоит из двух и более дисков, нанизанных на один общий стержень, являющийся осью вращения. При подготовке диска к работе он форматируется, т.е. поверхность каждой из сторон размечается на определенное количество концентрических окружностей-дорожек, а каждая дорожка размечается нанесением определенных меток на секторы (рис. 2.2, 2.3). Это делается для того, чтобы можно было точно позиционировать головку дисковода на диске, в секторы которого записывается в виде порций фиксированной величины информация.

Начало дорожки

1- й сектор

2- й сектор

……….

9- й сектор

Конец дорожки

Межсекторные интервалы

Рис. 2.3 Расположение информации на дорожке диска

Количество дорожек на диске, секторов на каждой дорожке и объем сектора в байтах определяется как конструктивными особенностями самих дисков, так и заданными пользователем параметрами специальных программ, производящих форматирование дисков, т.е. подготовку их для работы в той операционной системе, в которой будет работать компьютер. Так, например при форматировании двухсторонней дискеты на 360 Кбайт в операционной системе MS - DOS происходит разбивка каждой из сторон на 40 дорожек по 9 секторов на дорожке, с объемом записи в сектор по 0, 5 Кбайт (512 байт). Стандартные накопители на магнитных дисках:

FDD (Floppy Disk Drive) - накопитель на гибком магнитном диске (НГМД); HDD (Hard Disk Drive) - накопитель на жестком магнитном диске (НЖМД, винчестер);

Основные характеристики дисковых устройств:

• Емкость (Гбайт);

• Время доступа (поиск цилиндра и сектора), мс;

• Скорость вращения (об/мин);

• Скорость передачи данных, Кбайт/с, Мбайт/с, иногда Мбит/с.

Накопители на гибких магнитных дисках

Накопитель на гибком магнитном диске располагается на передней панели системного блока в специальных отсеках (иногда устройство располагается в отдельном корпусе и имеет собственный блок питания).

В дисковод вставляются гибкие магнитные диски (флоппи-диски, дискеты), на которые записывается или считывается информация. НГМД. Они различаются по размеру дискет и плотности хранения информации.

Различают следующие параметры диска:

1. количество цилиндров;

2. количество головок чтения - записи;

3. количество секторов на треке.

Плотность записи (Density) дискет обозначается латинскими буквами:

а) SD (Single - Density) - одинарная плотность (устаревший тип);

б) DD (Double - Density) - двойная продольная плотность (стандартные дискеты 360 Кбайт);

в) QD (Quadr - Density) - DD с удвоенным количеством треков (720 Кбайт);

г) HD (High - Density) - высокая плотность (стандартные дискеты 1, 2 и 1, 44 Мбайт);

д) ED (Extra – High - Density) - сверхвысокая плотность (2, 88 Мбайт).

По количеству рабочих поверхностей (головок дисковода), дискеты различаются:

Double Side (DS) - двусторонние (стандартные);

Single Side (SS) - односторонние, уже давно не выпускаются.

На дискетах может быть также показана поперечная плотность, TPI (Track Per Inch) -количество треков на дюйм.

Для персонального компьютера используются 3, 5 дюймовые дискеты.

3.5" :

QD - 720 Кбайт;

HD - 1, 44 Мбайт;

ED - 2, 88 Мбайт.

3, 5 дюймовые дискеты. У этих дискет пакет выполнен из пластмассы, металлической шторкой закрыто окно для считывания записи. Когда дискета вставляется в дисковод - шторка отодвигается, открывая окно. На противоположной стороне от шторки, по углам дискеты могут быть отверстия. Одно отверстие предназначено для защиты от записи. У нее имеется скользящая задвижка, которая открывает или закрывает отверстие. При открытом отверстии - запись на диск запрещена. Второе отверстие говорит о плотности записи магнитного диска:

· QD - если отверстия нет;

· HD - если есть отверстие.

Примечание:

Дискеты для 3, 5 дюймовых накопителей, кроме более высокой плотности хранения информации, лучше защищены от внешних воздействий (пыль, грязь, деформация). Однако все диски без исключения критичны к воздействию сильных внешних магнитных поле. При сильном охлаждении перед использованием дискетам нужно дать нагреться до комнатной температуры, чтобы исключить появление конденсата.

Накопители на жестких магнитных дисках

За редким исключением, практически все компьютеры имеют в своем составе накопитель на жестком магнитном диске (НЖМД). Его иначе называют винчестером. НЖМД размещается внутри системного блока, в специальном отсеке.

Основные характеристики:

а) габаритные размеры (форм-фактор);

б) физические характеристики;

в) метод кодирования и передачи информации;

г) интерфейс подключения винчестера к компьютеру;

д) скоростные характеристики.

Различают вертикальный и горизонтальный размеры винчестеров. Горизонтальный размер: 1.8; 2.5; 3.5 и 5.25 дюйма. Вертикальный размер обычно имеет одно из следующих обозначений:

FH – Full Height - более 3.25 дюймов;

HH – Half Height - 1.63 дюйма;

LP – Low Profile - около 1 дюйма.

Накопитель (НЖМД, HDD – Hard Disk Drive) представляет из себя, плотно упакованную металлическую коробку, внутри которого содержится один или несколько дисков (пластин) с магнитным покрытием. Они установлены на одной оси-шпинделе, который приводится в движение специальным двигателем. Скорость вращения двигателя для обычных моделей составляет около 3600 об/мин. В современных моделях скорость вращения достигает 4500, 5400, 7200 об/мин и выше. Чем выше скорость вращения, тем быстрее происходит обращение к диску при передаче больших объемов данных.[7]

Сами диски представляют собой алюминиевые, керамические или даже стеклянные пластины, на которые нанесен специальный магнитный слой. На пластины наносится магнитный слой:

- оксид железа (в самых старых устройствах),

- гамма-феррит оксид,

- изотропный оксид,

- феррит бария,

- пленка с напылением ферромагнитного металла (обычно кобальта) - в современных накопителях.

Количество дисков может быть разным - от одного до пяти и выше, число рабочих поверхностей при этом соответственно в два раза больше, но не всегда. Иногда наружные поверхности крайних дисков или одного из них не используются для хранения данных, при этом число рабочих поверхностей уменьшается и может оказаться нечетным.

Другой важной частью любого накопителя являются головки чтения-записи. Они находятся на специальном позиционере, который напоминает рычаг звукоснимателя на проигрывателе грампластинок. Существуют также линейные позиционеры.

В накопителях применяются несколько типов магнитных головок: монолитные, композиционные, тонкопленочные и магниторезистивные. Одним из перспективных в настоящее время считается магниторезистивные головки, разработанные фирмой IBM. Магниторезистивная головка, представляет собой сборку из двух головок: тонкопленочной для записи и магниторезистивной для чтения. Каждая из головок оптимизирована под свою задачу. В современный винчестерах магнитные головки находятся на расстоянии доли микрона от поверхности дисков (около 0, 13 мкм).

Все накопители характеризуются такими параметрами:

а) емкость (Мб, Гб);

б) среднее время доступа к данным (мс);

в) скорость передачи данных (Мб/с);

г) среднее время безотказней работы (200000 часов и более).

⇐ Предыдущая 1 2 345 6 7 8 9 10 Следующая ⇒