Внешняя память необходима для долговременного хранения информации после выключения компьютера
Долговременная (внешняя) память — это энергонезависимая память, предназначенная для длительного хранения информации.
Процессор не имеет прямого доступа к содержимому внешней памяти. Чтобы процессор мог обработать данные из долговременной памяти, они должны быть сначала загружены в оперативную память. В настоящее время к основным устройствам долговременной памяти относятся жесткие магнитные диски, накопители на оптических дисках, устройства флеш-памяти. Ранее для длительного хранения информации использовались также магнитные ленты, дискеты, магнито-оптические диски.
Основным устройством внешней памяти является жесткий магнитный диск (рисунок 1). Внутри жесткого диска находятся одна или несколько пластин, насаженных на общий шпиндель. Данные обычно записываются на обеих сторонах каждой пластины, хотя в некоторых жестких дисках производители наряду с двухсторонними пластинами могут использовать и односторонние. Запись и чтение информации осуществляются с помощью головок чтения/записи. Под пластинами располагается двигатель, который вращает их с достаточно большой скоростью. Скорость вращения пластин измеряется в оборотах в минуту (rpm). Первые жесткие диски имели скорость вращения 3600 rpm. В современных жестких дисках скорость вращения возросла до 7200, 10 000 и 15 000 оборотов в минуту.
Рисунок 1 — Жесткий диск
В процессе записи цифровая информация, хранящаяся в оперативной памяти, преобразуется в переменный электрический ток, который поступает на магнитную головку, а затем передается на магнитный диск, но уже в виде магнитного поля. После прекращения действия внешнего поля на поверхности диска образуются зоны остаточной намагниченности. Перед использованием жесткого диска необходимо выполнить операцию его форматирования.
Форматирование включает в себя три этапа.
1. Низкоуровневое форматирование диска. При этом процессе на жестком диске создаются физические структуры: дорожки, секторы, управляющая информация. Этот процесс выполняется заводом-изготовителем на пластинах, которые не содержат еще никакой информации.
2. Разбиение на разделы. Этот процесс разбивает жесткий диск на логические диски (С:, D: и т. д.). Эту функцию выполняет операционная система.
3. Высокоуровневое форматирование. Этот процесс также выполняется операционной системой и зависит от ее типа. При высокоуровневом форматировании создаются логические структуры, ответственные за правильное хранение файлов, а также, в некоторых случаях, системные загрузочные файлы в начале диска.
Жесткие диски изначально создавались в качестве внутренних устройств и не были предназначены для резервного копирования и переноса информации с одного компьютера на другой. Около 20 лет назад самым распространенным устройством, предназначенным для этих целей, были дискеты (гибкие магнитные диски). Однако их емкость по современным меркам была очень мала (1,44 Мбайт), поэтому на смену им пришли оптические диски CD (компакт-диски), позволяющие хранить достаточно большие объемы информации (650-800 Мбайт) и намного превосходящие дискеты по степени надежности. Для работы с компакт-дисками на компьютере необходимо наличие специального привода (оптического накопителя).
Обзор жесткого диска представлен на видео 1:
2.1.2. Устройства компьютера и их функции (окончание)
Внутренней называется память, встроенная в компьютер и непосредственно управляемая процессором. Во внутренней памяти хранятся исполняемые в данный момент программы и оперативно необходимые для этого данные. Внутренняя память компьютера позволяет передавать процессору и принимать от него данные примерно с такой же скоростью, с какой процессор их обрабатывает. Поэтому внутренняя память иначе называется оперативной (быстрой). Объём оперативной памяти современных компьютеров измеряется в гигабайтах.
Электрические импульсы, в форме которых информация сохраняется в оперативной памяти, существуют только тогда, когда компьютер включён. После выключения компьютера вся информация, содержащаяся в оперативной памяти, теряется.
К внутренней памяти компьютера относится также ПЗУ — постоянное запоминающее устройтво. В нём хранится информация, необходимая для первоначальной загрузки компьютера в момент включения питания. После выключения компьютера информация в ПЗУ сохраняется.
Внешняя память компьютера
Для долговременного хранения программ и данных предназначена внешняя (долговременная) память. Внешняя память позволяет сохранять огромные объёмы информации. Информация во внешней памяти после выключения компьютера сохраняется. Различают носители информации — магнитные и оптические диски, энергонезависимые электронные диски (карты флеш-памяти и флеш-диски) и накопители (дисководы) — устройства, обеспечивающие запись данных на носители и считывание данных с носителей. Жёсткий диск — устройство, совмещающее в себе накопитель (дисковод) и носитель (непосредственно диск).
При запуске пользователем некоторой программы, хранящейся во внешней памяти, она загружается в оперативную память и после этого начинает выполняться.
На сайте http://sc.edu.ru размещён анимационный ролик «Внутренняя память ЭВМ: оперативная память» (135117), иллюстрирующий информационный обмен между внешней и внутренней памятью.
Устройства ввода и вывода информации
Приложив значительные усилия, человек может представить текстовую, графическую, звуковую информацию в двоичном коде. Значительно труднее человеку понять двоичный код. И совсем уже невозможно человеку понять информацию, представленную последовательностью электрических импульсов. Входящие в состав компьютера устройства ввода «переводят» информацию с языка человека на язык компьютера; устройства вывода «переводят» электрические импульсы в форму, доступную для человеческого восприятия. Примеры устройств ввода: клавиатура, мышь, микрофон. Примеры устройств вывода: монитор, принтер.
Различные устройства компьютера связаны между собой каналами передачи информации (рис. 2.4).
Для долговременного хранения информации служат какие носители
Теперь перейдем непосредственно к устройствам, на которых данные любого типа можно хранить, если не вечно, то по крайней мере достаточно долго. Итак, для долговременного хранения информации служат носители каких типов?
Среди наиболее часто используемых применительно к компьютерной технике выделяют следующие:
- внутренние и съемные жесткие и ZIP-диски компьютеров;
- оптические CD-диски, DVD- и Blu-ray-носители;
- флэш-память любого типа;
- дискеты (сейчас используются крайне редко).
Архитектура ПК — тест с ответами
Информатика в настоящее время является стремительно развивающийся наукой. Многие студенты постают в технические университеты, чтобы в будущем связать свою деятельность с IT или приближенными областями. Для проверки знаний по теме Архитектура ПК предлагаем пройти тестирование на этой странице. Обращаем ваше внимание, что в тесте правильные ответы выделены символом [+].
Пиксель-это:
[+] а) точка изображения
[-] б) несколько точек, соединенных в пучок
Hardware-это:
[-] а) система обеспечивающая создание новых программ
[+] б) аппаратная часть компьютера
[-] в) самая популярная система для компьютеров IBM PC
Software-это:
[-] а) только программы для подключения к компьютеру новых устройств
[-] б) программа вспомогательного назначения
[+] в) программное обеспечение компьютера
Задание ритма при передаче информационных сигналов в компьютере осуществляет:
[+] а) тактовый генератор
[-] б) тактовая частота
Для правильной работы периферийного устройства драйвер этого устройства должен:
[-] а) быть выведен на печать
[-] б) находиться в оперативной памяти
[+] в) находиться на жестком диске
Оперативная память необходима для:
[-] а) запуска программы
[+] б) хранения исполняемой в данный момент времени программы и данных, с которыми она непосредственно работает
[-] в) долговременного хранения информации
Скорость обработки информации в компьютере зависит от:
[-] а) жесткого диска
[-] б) тактовой частоты
Укажите единицу измерения ёмкости памяти:
Периферийные устройства предназначены для:
[-] а) выполнения арифметико-логических операций
[-] б) улучшения дизайна компьютера
[+] в) обмена информацией между компьютером и пользователем
Внешняя память необходима:
[-] а) хранения часто изменяющейся информации в процессе решения задачи
[+] б) для долговременного хранения информации после выключения компьютера
[-] в) для обработки текущей информации
В чем измеряется частота регенерации монитора:
Что такое плоттер:
[-] а) широкоформатный сканер
[+] б) широкоформатный принтер
[-] в) цветной принтер
Разрешение монитора-это:
[+] а) количество пикселей по вертикали и по горизонтали
[-] б) количество пикселей по горизонтали
[-] в) количество пикселей по вертикали
ОЗУ-это память, в которой хранится:
[-] а) информация, присутствие которой постоянно необходимо для работы компьютера
[-] б) хранится информация независимо от того работает компьютер или нет
[+] в) исполняемая в данный момент времени программа и данные, с которыми она непосредственно работает
Какую функцию выполняют периферийные устройства:
[+] а) ввод-вывод информации
[-] б) обработку информации
[-] в) хранение информации
Что такое архитектура компьютера:
[-] а) техническое описание деталей устройств компьютера
[+] б) описание устройства и принципов работы компьютера,достаточное для понимания пользователя
[-] в) описание программного обеспечения для работы компьютера
Что такое компьютер:
[-] а) универсальное устройство для записи и чтения информации
[-] б) электронное устройство для обработки информации
[+] в) универсальное, электронное устройство для хранения, обработки и передачи информации
Микропроцессор-это:
[-] а) устройство для хранения той информации, которая часто используется в работе
[+] б) интегральная микросхема, которая выполняет поступающие на её вход команды (например, вычисление) и управляет работой машины
[-] в) устройство для вывода алфавитно-цифровых данных
Назначение процессора:
[-] а) выполнять арифметико-логические операции
[-] б) подключать периферийные устройства к магистрали
[+] в) выполнять команды одной программы в данный момент
Подключение отдельных периферийных устройств компьютера к магистрали на физическом уровне возможно с помощью:
Какое устройство служит для обмена информацией между компьютерами:
[+] а) сетевая карта
По какой шине к южному мосту подключаются устройства внешней памяти:
Что происходит с информацией при отключении компьютера:
[-] а) исчезает из постоянного запоминающего устройства
[-] б) стирается на “жестком диске”
[+] в) исчезает из оперативной памяти
Персональный компьютер не будет функционировать, если отключить:
[+] б) оперативную память
Какое устройство позволяет создавать локальную сеть, соединяя компьютеры между собой и выходить в интернет:
[-] б) сетевая карта
Что такое чипсет:
[-] а) универсальное, электронное, программно-управляемое устройство для хранения, обработки и передачи информации
[+] б) набор микросхем материнской платы для обеспечения работы процессора с памятью и внешними устройствами
[-] в) универсальное устройство для передачи информации
Материнская плата-это:
[+] а) сложная многослойная печатная плата на которой устанавливаются основные компоненты персонального компьютера
[-] б) быстрая, полупроводниковая, энергонезависимая память
[-] в) плата, обеспечивающая компьютер
Что подключается к магистрали, которая представляет собой три различные шины:
[+] в) процессор и оперативная память
В основу построения большинства компьютеров положены принципы, сформулированные:
[-] б) фон Бисмарком
Блок, содержащий системы автономного и сетевого питания компьютера:
Внешняя память персонального компьютера. Устройства внешней памяти, их характеристики, хранение информации во внешней памяти
Дисковод(накопитель) — устройство записи/считывания информации. Накопители имеют собственное имя – буква латинского алфавита, за которой следует двоеточие. Для подключения к компьютеру одного или несколько дисководов и управления их работой нужен Дисковый контроллер
Носитель информации (носитель записи) – материальный объект, способный хранить информацию. Информация записывается на носитель посредством изменения физических, химических и механических свойств запоминающей среды
По типу доступа к информации внешнюю память делят на два класса:
Устройства прямого (произвольного) доступа – время обращения к информации не зависит от места её расположения на носителе;
Устройство последовательного доступа – такая зависимость существует
В состав внешней памяти входят:1) накопители на жестких магнитных дисках (НЖМД); 2) накопители на гибких магнитных дисках (НГМД); 3) накопители на магнитооптических компакт дисках; 4) накопители на оптических дисках (CD-ROM); 5) накопители на магнитной ленте и др.
— Предназначены для хранения той информации, которая наиболее часто используется в работе — программ операционной системы, компиляторов, сервисных программ, прикладных программ пользователя, текстовых документов, файлов базы данных
— Следует оберегать от ударов при установке и резких перемещений в пространстве
— Это носители с произвольным доступом к информации
— Для хранения информации разбивается на дорожки и секторы
— Скорость обмена информации значительно выше ГД
— Объём ЖД измеряется от Мбайт до сотен Гбайт
НЖМД встроены в дисковод и являются несъемными. Они представляют собой несколько алюминиевых дисков с магнитным покрытием, заключенных в единый корпус с электродвигателем, магнитными головками и устройством позиционирования. К магнитной поверхности диска подводится записывающая головка, которая перемещается по радиусу диска с внешней стороны к центру. Во время работы дисковода диск вращается. В каждом фиксированном положении головка взаимодействует с круговой дорожкой. На эти концентрические дорожки и производится запись двоичной информации. Благодаря хорошей защищенности от пыли, влаги и других внешних воздействий достигают высокой плотности записи, в отличии от дискет.
Для обращения к НЖМД используется имя, задаваемое прописной латинской буквой, начиная с С: ,но с помощью специальной системной программы можно разбить свой физический ЖД на несколько логических дисков, каждому из которых дается соответствующее имя.
Процессор персонального компьютера, его назначение, технические характеристики.
Центральный процессор
Центральный процессор (ЦП) — это центральный блок персонального компьютера, предназначенный для управления работой всех остальных блоков и выполнения арифметических и логических операций над информацией.
ЦП выполняет следующие основные функции:
чтение и дешифрацию команд из основной памяти;
чтение данных из основной памяти и регистров адаптеров внешних устройств;
прием и обработку запросов и команд от адаптеров на обслуживание внешних устройств;
обработку данных и их запись в основную память и регистры адаптеров внешних устройств;
выработку управляющих сигналов для всех прочих узлов и блоков компьютера.
В состав микропроцессора входят следующие устройства.
Арифметико-логическое устройство — предназначено для выполнения всех арифметических и логических операций над числовой и символьной информацией.
Устройство управления — координирует взаимодействие различных частей компьютера. Выполняет следующие основные функции:
формирует и подает во все блоки машины в нужные моменты времени определенные сигналы управления (управляющие импульсы), обусловленные спецификой выполнения различных операций;
формирует адреса ячеек памяти, используемых выполняемой операцией, и передает эти адреса в соответствующие блоки компьютера;
получает от генератора тактовых импульсов обратную последовательность импульсов.
3. Микропроцессорная память — предназначена для кратковременного хранения, записи и выдачи информации, используемой в вычислениях непосредственно в ближайшие такты работы машины. Микропроцессорная память строится на регистрах и используется для обеспечения высокого быстродействия компьютера, так как основная память не всегда обеспечивает скорость записи, поиска и считывания информации, необходимую для эффективной работы быстродействующего микропроцессора.
Регистр представляет собой цифровую электронную схему, служащую для временного хранения двоичных чисел. В процессоре имеется значительное количество регистров, большая часть которых используется самим процессором и недоступна программисту. Например, при выборке из памяти очередной команды она помещается в регистр команд. Программист обратиться к этому регистру не может. Имеются также регистры, которые в принципе программно доступны, но обращение к ним осуществляется из программ операционной системы (например, управляющие регистры и теневые регистры дескрипторов сегментов). Этими регистрами пользуются в основном разработчики операционных систем.
Доступ к значениям, хранящимся в регистрах, как правило, в несколько раз быстрее, чем доступ к ячейкам оперативной памяти (даже если кеш-память содержит нужные данные), но объём оперативной памяти намного превосходит суммарный объём регистров (объём среднего модуля оперативной памяти сегодня составляет 1-4 Гб, суммарная «ёмкость» регистров общего назначения/данных для процессора Intel 80×86 16 битов * 4 = 64 бита (8 байт)).
4. Интерфейсная система микропроцессора предназначена для связи с другими устройствами компьютера. Включает в себя: внутренний интерфейс микропроцессора; буферные запоминающие регистры; схемы управления портами ввода-вывода и системной шиной.
Основные характеристики процессора:
Тактовая частота. Измеряется в гигагерцах (ГГц) и указывает на количество выполняемых процессором операций за секунду.
Кэш процессора — встроенная в процессор оперативная память. Кэш центрального процессора разделён на несколько уровней. Для универсальных процессоров — до 3. Кэш-память уровня N+1 как правило больше по размеру и медленнее по скорости доступа и передаче данных, чем кэш-память уровня N.
Разрядность процессора — это число бит, одновременно хранимых, обрабатываемых или передаваемых в другое устройство.
Сокет — разъем на материнской плате, который предназначено для подключения ЦП. Для процессоров Intel требуется сокеты, которые маркируются следующим образом: LGA, а далее идет трех- или четырехзначное число (775, 1366 или 1156). С процессорами от AMD ситуация другая — здесь используется маркировка «Socket AM2», «Socket AM2+» или «Socket AM3». Отличие Intel’овских сокетов от AMD в том, что первые для крепления процессора используют контактные ножки, а вторые — контактные отверстия.
Большинство современных процессоров для персональных компьютеров в общем основаны на той или иной версии циклического процесса последовательной обработки информации, изобретённого Джоном фон Нейманом.
Важнейшие этапы этого процесса приведены ниже. В различных архитектурах и для различных команд могут потребоваться дополнительные этапы. Например, для арифметических команд могут потребоваться дополнительные обращения к памяти, во время которых производится считывание операндов и запись результатов. Отличительной особенностью архитектуры фон Неймана является то, что инструкции и данные хранятся в одной и той же памяти.
