Основными характеристиками памяти являются объем, время доступа и плотность записи информации.
Объем памяти определяется максимальным количеством информации, которая помещается в память (Кб, Мб, Гб и т.д.).
Время доступа к памяти (секунды) представляет собой минимальное время, достаточное для размещения в памяти единицы информации.
Плотность записи информации (бит/сек2) представляет собой количество информации, записанной на единице поверхности носителя. Производительность ПК во многом определяется быстродействием процессора, а также объемом оперативной памяти и скоростью доступа к ней.
Для ускорения доступа к оперативной памяти используется кэш-память (cache – запас, тайник). Кэш или сверхоперативная память — очень быстрое ЗУ небольшого объёма до 1 Мб, которое используется при обмене данными между микропроцессором и оперативной памятью для компенсации разницы в скорости обработки информации процессором и оперативной памятью, что приводит к увеличению производительности ПК. Непосредственного доступа из программы в кэш-память нет.
По принципу записи результатов Кэш делят на:
1. «с обратной записью» - результаты операций, прежде чем их записать в ОП, фиксируются в Кэш, а затем контроллер Кэш – память самостоятельно переписывают их в ОП.
2. «со сквозной записью» - результаты операций одновременно, параллельно записываются в Кэш и в ОП.
В современных компьютерах Кэш реализуется по 2- х уровневой схеме:
– Первичный Кэш (1-й уровень) встроен непосредственно внутри процессора
– Вторичный (2-ой уровень) устанавливается на системной плате.
ПЗУ, постоянное запоминающее устройство или постоянная память (от англ. ROM, Read Only Memory – память только для чтения), служит для хранения неизменяемой (постоянной) программной и справочной информации. Это энергонезависимая память, используется для хранения данных, которые никогда не потребуют изменения.
В момент включения компьютера в его оперативной памяти нет ничего – ни данных, ни программ, поскольку оперативная память не может ничего хранить без подзарядки ячеек более сотых долей секунды, но процессору нужны команды, в том числе и в первый момент после включения.
Поэтому сразу после включения на адресной шине процессора выставляется стартовый адрес. Это происходит аппаратно, без участия программ (всегда одинаково). Процессор обращается по выставленному адресу за своей первой командой и далее начинает работать по программам.
Этот исходный адрес не может указывать на оперативную память, в которой пока ничего нет. Он указывает на другой тип памяти – постоянное запоминающее устройство (ПЗУ). Микросхема ПЗУ способна длительное время хранить информацию, даже когда компьютер выключен. Программы, находящиеся в ПЗУ, называют «зашитыми» – их записывают туда на этапе изготовления микросхемы. Из ПЗУ можно только читать.
Электронная микросхема EPROM (Erasable Programmable Read-Only Memory) – стираемое перепрограммируемое постоянное запоминающее устройство(ППЗУ). Память такого типа может стираться и заполняться данными несколько десятков тысяч раз. Используется в твердотельных накопителях. Одной из разновидностей EPROM является Flash-память.
Важнейшей микросхемой постоянной или Flash-памяти — модуль BIOS.
BIOS (Basic Input/Output System - базовая система ввода-вывода) — совокупность программ, предназначенных для:
автоматического тестирования устройств после включения питания компьютера
загрузки операционной системы в оперативную память
По своей сути BIOS является посредником между аппаратным и программным обеспечением компьютера.
Разновидность постоянного ЗУ — CMOS RAM.
CMOS RAM — это память с невысоким быстродействием и минимальным энергопотреблением от батарейки.
Используется для хранения информации о конфигурации и составе оборудования компьютера, а также о режимах его работы.
Содержимое CMOS изменяется специальной программой Setup, находящейся в BIOS (англ. Setup – устанавливать). Питание производится со специального аккумулятора, установленного на материнской плате.
Видеопамять (VRAM) — разновидность оперативного ЗУ, в котором хранятся закодированные изображения. Это ЗУ организовано так, что его содержимое доступно сразу двум устройствам — процессору и дисплею. Поэтому изображение на экране меняется одновременно с обновлением видеоданных в памяти.
Самой быстродействующей является микропроцессорная память, которая реализуется на том же кристалле, что и процессор. Она предназначена для хранения небольшого количества информации (до нескольких десятков слов, а в RISC-архитектурах – до сотни), обрабатываемой в текущий момент времени. Обращение к этой памяти производится непосредственно по командам процессора.
Видеока́рта (известна также как графи́ческая пла́та, графи́ческий ускори́тель, графи́ческая ка́рта, видеоада́птер) (англ. videocard) — устройство, преобразующее изображение, находящееся в памяти компьютера, в видеосигнал для монитора.
Обычно видеокарта является платой расширения и вставляется в разъём расширения, универсальный (PCI-Express, PCI, ISA, VLB, EISA, MCA) или специализированный (AGP), но бывает и встроенной (интегрированной) в системную плату.
Аудиоадаптер (Sound Blaster или звуковая плата) - это специальная электронная плата, которая позволяет записывать звук, воспроизводить его и создавать программными средствами с помощью микрофона, наушников, динамиков, встроенного синтезатора и другого оборудования.
Аудиоадаптер содержит в себе два преобразователя информации:
• аналого-цифровой, который преобразует непрерывные (то есть, аналоговые) звуковые сигналы (речь, музыку, шум) в цифровой двоичный код и записывает его на магнитный носитель;
•цифро-аналоговый, выполняющий обратное преобразование сохранённого в цифровом виде звука в аналоговый сигнал, который затем воспроизводится с помощью акустической системы, синтезатора звука или наушников.
Для синтеза звука используются два основных метода: метод частотной модуляции ( FM – Frequency Modulation) и метод волновых таблиц ( WT – Wave Table). Второй метод обеспечивает более высокое качество звука.
Качество звука, оцифрованного звуковой картой, определяется такими параметрами, как …
+ частота дискретизации
+ глубина кодирования
Все дополнительные устройства взаимодействуют с процессором и ОП через системную магистраль передачи данных – шину. Виды слотов расширения различаются по типу шины. Шина характеризуется типом, разрядностью, частотой и количеством подключаемых внешних устройств.
Магистраль (системная шина) включает в себя три многоразрядные шины: шину данных, шину адреса и шину управления. К магистрали подключаются процессор и оперативная память, а также периферийные устройства ввода, вывода и хранения информации, которые обмениваются информацией на машинном языке (последовательностями нулей и единиц в форме электрических импульсов).
Шина данных. По этой шине данные передаются между различными устройствами. Например, считанные из оперативной памяти данные могут быть переданы процессору для обработки, а затем полученные данные могут быть отправлены обратно в оперативную память для хранения. Таким образом, данные по шине данных могут передаваться от устройства к устройству в любом направлении. Шина данных всегда двунаправленная.
Разрядностьшины данных определяется разрядностью процессора, то есть количеством двоичных разрядов, которые могут обрабатываться или передаваться процессором одновременно. Разрядность процессоров постоянно увеличивается по мере развития компьютерной техники.
Рис. 2. Магистрально-модульное устройство компьютера
Шина адреса. Выбор устройства или ячейки памяти, куда пересылаются или откуда считываются данные по шине данных, производит процессор. Каждое - устройство или ячейка оперативной памяти (кроме процессора) имеет свой адрес. Адрес передается по адресной шине, причем сигналы по ней передаются в одном направлении - от процессора к оперативной памяти и устройствам (однонаправленная шина).
Разрядность шины адреса определяет объем адресуемой памяти (адресное пространство), то есть количество однобайтовых ячеек оперативной памяти, которые могут иметь уникальные адреса. Количество адресуемых ячеек памяти можно рассчитать по формуле:
N = 2I , где I - разрядность шины адреса.
Разрядность шины адреса постоянно увеличивалась и если составляет 36 бит, то максимально возможное количество адресуемых ячеек памяти равно:
N = 236 = 68 719 476 736.
Разрядность шины адреса в процессорах Pentium Extreme Edition составляет 64 бита. Таким образом, максимально возможное количество адресуемых ячеек памяти равно:
N = 264 ячеек.
Шина управления. По шине управления передаются сигналы, определяющие характер обмена информацией по магистрали. Сигналы управления показывают, какую операцию - считывание или запись информации из памяти - нужно производить, синхронизируют обмен информацией между устройствами и так далее.
В отличие от шины адреса и шины данных состоит из отдельных управляющих сигналов. Каждый из этих сигналов во время обмена информацией имеет свою функцию. Линии шины управления могут быть как однонаправленными, так и двунаправленными.
Каждая шина характеризуется:
1. шириной – числом параллельных проводников для передачи информации;
