Архитектура компьютера

ПЛАН РАБОТЫ
Задание. 3
Задание 1. 4
1.1 Виды памяти.5
1.2 Характеристика памяти. 7
1.3 Прайс-лист цен за 2007 – 08 гг. со всеми параметрами. 8
Задание 2. 9
3. Решить задание. 17
Выводы:18
Использованная литература. 20
Приложение 1. 21
Задание
Вариант 2
1. Память компьютера:
1.1 виды памяти;
1.2 характеристика;
1.3 прайс-лист цен за 2007-08 гг со всеми параметрами (своего города).
2. Привести пример сборки компьютера с нуля для работы салона красоты (в ценовом эквиваленте до 2,900 грн):
2.1 перечислить все компоненты для системного блока и их основные характеристики;
2.2 монитор, мышка, клавиатура, колонки, блок бесперебойного питания и т.д.;
2.3 обосновать выбор той или иной составляющей;
2.4 прайс-лист магазина с ценами (в своем городе);
2.5 описать набор программ, необходимых для работы в салоне.
3 Решить задание:
3.1 Перевести из одной системы исчисления в другую:
10111(2) → N(10)
3.2 С помощью карт Карно минимизировать функцию и построить ее электронно-логическую схему
_ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _
F = a b c d + a b c d + a b c d + a b c d + a b c d + a b c d + a b c d
Задание 1
1. Память компьютера
Компактная микроэлектронная “память” широко применяется в современной аппаратуре самого различного назначения. Но тем не менее разговор о классификации памяти, её видах следует начать с определения места и роли, отведённой памяти в ЭВМ. Память является одной из самых главных функциональных частей машины, предназначенной для записи, хранения и выдачи команд и обрабатываемых данных. Следует сказать, что команды и данные поступают в ЭВМ через устройство ввода, на выходе которого они получают форму кодовых комбинаций 1 и 0. Основная память как правило состоит из запоминающих устройств двух видов оперативного (ОЗУ) и постоянного (ПЗУ).
Память - среда или функциональная часть ЭВМ, предназначенная для приема, хранения и избирательной выдачи данных. Различают оперативную (главную, основную, внутреннюю), регистровую, кэш- и внешнюю память.
Запоминающее устройство, ЗУ - технической средство, реализующее функции памяти ЭВМ.
Ячейка памяти - минимальная адресуемая область памяти (в том числе запоминающего устройства и регистра).
ОЗУ предназначено для хранения переменной информации; оно допускает изменение своего содержимого в ходе выполнения вычислительного процесса. Таким образом, процессор берёт из ОЗУ код команды и, после обработки каких-либо данных, результат обратно помещается в ОЗУ. Причем возможно размещение в ОЗУ новых данных на месте прежних, которые при этом перестают существовать. В ячейках происходит стирание старой информации и запись туда новой. Из этого видно, что ОЗУ является очень гибкой структурой и обладает возможностью перезаписывать информацию в свои ячейки неограниченное количество раз по ходу выполнения программы. Поэтому ОЗУ играет значительную роль в ходе формирования виртуальных адресов.
ПЗУ содержит такой вид информации, которая не должна изменяться в ходе выполнения процессором программы. Такую информацию составляют стандартные подпрограммы, табличные данные, коды физических констант и постоянных коэффициентов. Эта информация заносится в ПЗУ предварительно, и блокируется путем пережигания легкоплавких металлических перемычек в структуре ПЗУ. В ходе работы процессора эта информация может только считываться. Таким образом ПЗУ работает только в режимах хранения и считывания.
Из приведённых выше характеристик видно, что функциональные возможности ОЗУ шире чем ПЗУ: оперативное запоминающее устройство может работать в качестве постоянного, то есть в режиме многократного считывания однократно записанной информации, а ПЗУ не может быть использовано в качестве ОЗУ. Это заключение, в свою очередь, приводит к выводу, что ПЗУ не участвует в процессе формирования виртуальной памяти. Но бесспорно, ПЗУ имеет свои достоинства, например сохранять информацию при сбоях, отключении питания (свойство энергонезависимости). Для обеспечения надежной работы ЭВМ при отказах питания нередко ПЗУ используется в качестве памяти программ. В таком случае программа заранее “зашивается” в ПЗУ.
1 .1 Виды памяти.
1. В зависимости от возможности записи и перезаписи данных, устройства памяти подразделяются на следующие типы:- память (ЗУ) с записью-считыванием (read/write memory) - тип памяти, дающей возможность пользователю помимо считывания данных производить их исходную запись, стирание и/или обновление. К этому виду могут быть отнесены оперативная память, а также ППЗУ;
- постоянная память, постоянное ЗУ, ПЗУ (Read Only Memory, ROM) - типа памяти (ЗУ), предназначенный для хранения и считывания данных, которые никогда не изменяются. Запись данных на ПЗУ производится в процессе его изготовления, поэтому пользователем изменяться не может. Наиболее распространены ПЗУ, выполненные на интегральных микросхемах (БИС, СБИС) и оптических (компакт-) дисках;
- программируемая постоянная память, программируемое ПЗУ, ППЗУ (PROM, Programmable Read-Only Memory)
- постоянная память или ПЗУ, в которых возможна запись или смена данных путем воздействия на носитель информации электрическими, магнитными и/или электромагнитными (в том числе ультрафиолетовыми или другими) полями под управлением специальной программы. Различают ППЗУ с однократной записью и стираемые ППЗУ (EPROM, Erasable PROM), в том числе:
- электрическипрограммируемоеПЗУ, ЭППЗУ (EAROM, Alterable Read Only Memory);
- электрическистираемоепрограммируемоеПЗУ, ЭСПЗУ (EEPROMб, Electrically Erasable Programmable Read-Only Memory). К стираемым ППЗУ относятся микросхемы флэш-памяти, отличающиеся высокой скоростью доступа и возможностью быстрого стирания данных.
2. Виды памяти, различаемые по признаку зависимости сохранения записи при снятии электропитания:
- энергозависимая (не разрушаемая) память (ЗУ) (non-volatile storage) - память или ЗУ, записи в которых не стираются (не разрушаются) при снятии электропитания;
- динамическая память (dynamic storage) - разновидность энергозависимой полупроводниковой памяти, в которой хранимая информация с течением времени разрушается, поэтому для сохранения записей, необходимо производить их периодическое восстановление (регенерацию), которое выполняется под управлением специальных внешних схемных элементов.
3. Различия видов памяти по виду физического носителя и способа записи данных:
- акустическая память (acoustic storage) - вид памяти (ЗУ), использующий в качестве среды для записи и хранения данных замкнутые акустические линии задержки;
- голографическая память (holographic storage) - вид памяти (ЗУ), использующий в качестве среды для записи и хранения графической объемной (пространственной) информации голограмм;
- емкостная память (capacitor storage) - вид памяти (ЗУ), использующий в качестве среды для записи и хранения данных конденсаторы;
- криогенная память (cryogenic storage) - вид памяти (ЗУ), использующий в качестве среды для записи и хранения данных материалы, обладающие сверхпроводимостью;
- лазерная память (laser storage) - вид памяти (ЗУ), в котором запись и считывание данных производятся лучом лазера;
- магнитная память (magnetic storage) - вид памяти (ЗУ), использующий в качестве среды для записи и хранения данных магнитный материал. Наиболее широко использующимися устройствами реализации магнитной памяти в современных ЭВМ являются накопители на магнитных лентах (НМЛ), магнитных (жестких и гибких) дисках (НЖМД и НГМД);
- магнитооптическая память (magneto-optic storage) - вид памяти, использующий магнитный материал, запись данных на которые возможна только при нагреве до температуры Кюри, осуществляемом в точке записи лучом лазера;
- молекулярная память (molecular storage) - вид памяти, использующей технологию «атомной туннельной микроскопии», в соответствии с которой запись и считывание данных производится на молекулярном уровне. Носителями информации являются специальные виды пленок. Головки, считывающие данные, сканируют поверхность пленок. Их чувствительность позволяет определять наличие или отсутствие в молекулах отдельных атомов, на чем и основан принцип записи/считывания данных;
- полупроводниковая память (semiconductor storage) - вид памяти (ЗУ), использующий в качестве средств записи и хранения данных микроэлектронные интегральные схемы. Преимущественное применение этот вид памяти получил в постоянных запоминающих устройствах и, в частности, в качестве оперативной памяти ЭВМ, поскольку он характеризуется высоким быстродействием;
- электростатическая память (electrostatic storage) - вид памяти (ЗУ), в котором носителями данных являются накопленные заряды статического электричества на поверхности диэлектрика.
4. По назначению, организации памяти и/или доступа к ней различают следующие виды памяти:
- автономная память, автономное ЗУ (off-line storage) - вид памяти (ЗУ), не допускающий прямого доступа к ней а также управление центрального процессора: обращение к ней, а также управление ею производится вводом в систему специальных команд и через посредство оперативной памяти;
- адресуемая память (addressed memory) - вид памяти (ЗУ), к которой может непосредственно обращаться центральный процессор;
- ассоциативная память, ассоциативное ЗУ (АЗУ) (associative memory, content-addressable memory (CAM)) - вид памяти (ЗУ), в котором адресация осуществляется на основе содержания данных, а не их местоположения, чем обеспечивается ускорение поиска необходимых записей. С указанной целью поиск в ассоциативной памяти производится на основе определения содержания в той или иной ее области (ячейке памяти) слова, словосочетания, символа и т.п., являющихся поисковым признаком.
- буферная память, буферное ЗУ (buffer storage) - вид памяти (ЗУ), предназначенный для временного хранения данных при обмене ими между различными устройствами ЭВМ;
- виртуальная память (virtual memory): 1)способ организации памяти, в соответствии с которым часть внешней памяти ЭВМ используется для расширения ее внутренней (основной) памяти; 2) область памяти, предоставляемая отдельному пользователю или группе пользователей и состоящая из основной и внешней памяти ЭВМ, между которыми организован так называемый постраничный обмен данными;
- временная память (temporary storage) - специальное запоминающее устройство или часть оперативной памяти, резервируемые для хранения промежуточных результатов обработки;
- вспомогательная память (auxiliary storage) - часть памяти ЭВМ, охватывающая внешнюю и нарощенную оперативную память;
- вторичная память (secondary storage) - вид памяти, который в отличие от основной памяти имеет большее время доступа, основывается на большем обмене, характеризуется большим объемом и служит для разгрузки основной памяти;
- гибкая память (elastic storage) - вид памяти, позволяющей хранить переменное число данных, пересылать (выдавать) их в той же последовательности, в которой принимает и варьировать скорость вывода и т.п.
1.2 Характеристика памяти
По мере усложнения программ и увеличения их функций, а также появления мультимедиа-приложений растет информационный объем программ и данных. Если в середине 80-х годов обычный объем программ и данных составлял десятки и лишь иногда сотни килобайт, то в середине 90-х годов он стал составлять мегабайты и десятки мегабайт. Соответственно растет объем оперативной памяти. В школьном компьютере БК-0010 (1986 г.) объем оперативной памяти составлял 64 Кб, в современных персональных компьютерах он обычно составляет 16 Мбайт и более.
Логически оперативная память разделена на ячейки объемом 1. байт. Соответственно оперативная память 64 Кб содержит 65 536 ячеек, а память 16 Мб содержит 16 777 216 ячеек.
Каждая ячейка имеет свой уникальный двоичный адрес. При необходимости проведения операции считывания/записи данных из данной ячейки адрес ячейки передается от процессора к оперативной памяти по адресной шине.
Разрядность шины адреса определяет объем адресуемой памяти процессора и, соответственно, максимальный объем оперативной памяти, которую можно непосредственно использовать. Разрядность шины адреса у большинства современных персональных компьютеров составляет 32 разряда, т. е. максимальный объем оперативной памяти может составлять 2в32 = 4 Гб.
Величина аппаратно установленной оперативной памяти в современных рабочих станциях обычно составляет 16 или 32 Мб, а в серверах 64 или 128 Мб. Таким образом, имеется возможность наращивания объема оперативной памяти компьютеров без увеличения разрядности шины адреса процессора.
Физически оперативная память изготавливается в виде БИС (больших интегральных схем) различных типов (SIMM, DIMM), имеющих различную информационную емкость (1,4, 8, 16, 32 Мб). Различные системные платы имеют различные наборы разъемов для модулей оперативной памяти.
Модули оперативной памяти характеризуются временем доступа к информации (считывания/записи данных). В современных модулях типа SIMM время доступа обычно составляет 60 не, в модулях типа DIMM — 10 не.
Различные операционные системы используют различные способы организации оперативной памяти. В школьных компьютерах с 16-разрядной шиной адреса и, соответственно, максимально с 64 Кб адресуемой памяти («Агат», «YAMAHA») реализовывался принцип поочередного (так называемого постраничного) подключения дополнительных блоков физической памяти к адресному пространству процессора. Таким образом, удавалось увеличить объем оперативной памяти таких компьютеров до 128 Кб и более.
Операционная система MS-DOS создает сложную логическую структуру оперативной памяти:
• основная (conventional) память занимает адресное пространство от 0 до 640 Кб, в нее загружаются операционная система, программы и данные;
• верхняя память (UMB — Upper Memory Blocks) занимает адресное пространство от 640 Кб до 1 Мб, в нее могут быть загружены драйверы устройств;
• высокая (high) память начинается после 1 Мб и имеет объем 64 Кб, в нее может быть частично загружена операционная система;
Память, которая располагается в адресном пространстве «выше» высокой памяти, может использоваться в качестве расширенной памяти или дополнительной памяти; однако память остается недоступной для программ и данных. Таким образом, под управлением операционной системы MS-DOS аппаратно установленная оперативная память используется очень нерационально. Этот недостаток преодолен в операционной системе Windows, в которой используется простая неструктурированная модель памяти и вся память доступна для загрузки программ и данных.

Внимание, отключите Adblock

Вы посетили наш сайт со включенным блокировщиком рекламы!
Ссылка для скачивания станет доступной сразу после отключения Adblock!

Скачать полную версию