«Мозгом» центральной части компьютера является процессор («мельница» по определению Ч. Бэббиджа). Он расшифровывает и выполняет задания, совершая арифметические и логические операции, а также осуществляет управление всеми процессами в компьютере. Поэтому его функциональными частями являются устройство управления (УУ) и арифметико-логическое устройство (АЛУ), технологически не разделяемые на отдельные устройства.
Процессор (англ. chip – щепка) – это устройство, которое обрабатывает всю информацию в компьютере, управляет работой всего компьютера и решает задачи пользователя.
Мощность компьютера, его характеристики во многом определяются типом (моделью) процессора. ПК фирмы IBM (International Business Machines) оснащаются процессорами фирмы Intel, а ПК фирмы Apple – процессорами фирмы Motorola. Основными характеристиками процессора считают его разрядность и быстродействие.
Разрядность процессора – это количество разрядов в числах, с которыми может работать процессор одновременно. С ростом разрядности повышается мощность компьютера, точность вычислений и доступный объём внутренней памяти.
Разбираемся, как на самом деле работает оперативная память компьютера.
Быстродействие процессора – количество обрабатываемой информации в единицу времени или простых (сложение, вычитание) операций в секунду. Оно выражается тактовой частотой, измеряемой в МГц.
В процессе обработки информации некоторые данные или промежуточные результаты нужно сохранить, а некоторые нужно хранить постоянно, чтобы обеспечить саму работу ПК. Для этого в структуре компьютера имеются устройства, образующие её внутреннюю память. Внутренняя память («склад» Ч. Бэббиджа) входит в центральную часть ПК, так как постоянно взаимодействует с процессором.
Как и человек, компьютер должен запоминать всю информацию, подлежащую обработке, промежуточные данные, результат, а также команды, которые определяют последовательность его действий. Эту задачу в компьютере решает устройство памяти.
Память компьютера – устройство для хранения информации. Память в компьютере разделена на внутреннюю (основную) и внешнюю.
К внутренней памяти относятся:
Вся внутренняя память находится на материнской плате.
Внутренняя память компьютера – это набор ячеек хранения информации, имеющих номер и адрес. Общее их количество, доступное процессору, составляет его адресное пространство.
Оперативнаяпамять (по-англ. Ram – Random Аccess Мemory, в переводе «память с произвольным доступом) — память, предназначенная для временного хранения данных и команд, необходимых процессору для выполнения им операций. Оперативная память (оперативное запоминающее устройство) передаёт процессору команды и данные непосредственно, либо через кэш-память.
Каждая ячейка оперативной памяти имеет свой индивидуальный адрес. Оперативная память – память высокого быстродействия и ограниченного объема. При изготовлении этого вида памяти в качестве материальных носителей используются интегральные схемы (чипы), которые размещаются на материнской плате. Оперативная память хранит всю информацию, необходимую для выполнения текущей задачи, все промежуточные данные, результаты, команды. Объем современных ОЗУ составляет 2 и более Гбайт.
Как работает оперативная память (RAM, ОЗУ)? Компьютер простым языком HYPERPC. #3
При выключении компьютера вся находящаяся в оперативной памяти информация стирается!
Постоянная память (ПЗУ, англ. ROM, Read Only Memory — память только для чтения) — энергонезависимая память, используется для хранения данных, которые никогда не потребуют изменения. Содержание памяти специальным образом “зашивается” в устройстве при его изготовлении для постоянного хранения. Из ПЗУ можно только читать. Постоянное запоминающее устройство — это память для хранения встроенного набора команд, обеспечивающего работу компьютера.
Это устройство позволяет только считывать заложенную в него разработчиком информацию, записывать или стирать что-либо в нём нельзя. Эта часть внутренней памяти не зависит от внешнего электропитания.
Прежде всего в постоянную память записывают программу управления работой процессора. В ПЗУ находятся программы управления дисплеем, клавиатурой, внешней памятью, программы запуска и остановки компьютера, тестирования устройств.
Источник: mydocx.ru
Урок 6
Центральные устройства компьютера
§5. Процессор и память
В составе компьютера есть ещё одна часть памяти, которую нельзя отнести ни к оперативной, ни к долговременной памяти.
Это постоянное запоминающее устройство (ПЗУ). Данные в ПЗУ можно только прочитать, их нельзя в ней изменять обычными средствами.
ПЗУ играет очень важную роль: в момент включения компьютера в ОЗУ нет никакой программы, и именно та программа, которая записана в микросхему ПЗУ (рис. 2.4), обеспечивает запуск компьютера и проверку аппаратуры.
В ПЗУ также находится программа для обмена данными с клавиатурой, монитором и дисками.
Рис. 2.4
ОЗУ и ПЗУ вместе образуют внутреннюю память компьютера.
Каждая ячейка внутренней памяти имеет свой номер (адрес), по которому процессор может сразу к ней обратиться.
Ячейка внутренней памяти любого современного компьютера содержит 8 бит = 1 байт.
Следующая страница Взаимодействие устройств
Cкачать материалы урока
Источник: xn—-7sbbfb7a7aej.xn--p1ai
Процессор и память компьютера (оперативная и внутренняя) — 7 КЛАСС
Урок: Процессор и память компьютера (оперативная и внутренняя)
Процессор и его производительность
Проце ссор является центральным устройством и выполняет команды программы, которая хранится в оперативной памяти.
Команда программы поступает в процессор по шине данных и декодируется, т.е. определяется, какие действия необходимо выполнить и какие данные для этого требуются.
Данные запрашиваются из оперативной памяти, для этого по шине адреса передаются их адреса, а по шине управления — сигнал на считывание.
Считанные данные передаются в процессор по шине данных.
Декодированная команда и данные передаются в АЛУ (арифметико-логическое устройство), где отдельно обрабатываются целочисленные данные, и отдельно — данные в форме чисел с плавающей запятой.
Результаты обработки передаются по шине данных в оперативную память, одновременно по шине адреса передаются адреса ячеек памяти, куда данные необходимо записать, а по шине управления передаётся сигнал на запись.
Быстродействие процессора существенно больше быстродействия оперативной памяти, поэтому процессор часть времени простаивает в ожидании данных. Чтобы этого не происходило, в современные компьютеры встроена более быстрая, чем оперативная память, кэш-память .
Кэш-память разделена на два уровня:
1. В кэш-память второго уровня считывается из оперативной памяти очередная порция команд и данных.
2. Кэш-память первого уровня разделена на две части, в одну часть считываются наиболее нужные процессору данные, а в другую часть — наиболее нужные процессору команды.
В первых компьютерах процессоры были громоздкими агрегатами, занимавшими целые шкафы и даже комнаты, и были выполнены на большом количестве отдельных компонентов.
С начала 70 -х годов Х Х века все необходимые компоненты ЦП размещают в одной полупроводниковой микросхеме — БИС или СБИС (больших или сверхбольших интегральных схемах).
БИС — плоская полупроводниковая пластина размером примерно 20 x 20 мм, заключённая в плоский корпус с рядами металлических штырьков (контактов).
Например, процессор Intel Core 2 Duo с 4 МБ кэш-памятью состоит из около 291 миллиона функциональных элементов, размеры которых составляют всего около 0,13 микрон ( 1 микрон = 10 − 6 м ).
Производительность процессора является его интегральной характеристикой и характеризует скорость выполнения приложений.
Производительность процессора прямо пропорциональна разрядности процессора, его частоте, а также количеству команд, выполняемых за один такт: Производительность ≈ Разрядность х Частота х Кол−во команд за такт .
Частота соответствует количеству тактов обработки данных, которые процессор производит за 1 секунду.
С момента появления первого процессора частота процессоров увеличилась в 37 000 раз (с 0,1 МГц до 3700 МГц).
Однако увеличение производительности процессоров за счёт увеличения частоты имеет свой предел из-за тепловыделения.
Для отвода тепла от процессора применяют массивные воздушные системы охлаждения ( кулеры ).
Самый первый процессор Intel 4004 ( 1971 год)
Современный процессор Intel Core 2 Duo ( 2007 год)
Разъём для установки процессора
Оперативная (внутренняя) память компьютера
Оперативная память представляет собой множество ячеек, причём каждая ячейка имеет свой уникальный адрес.
Нумерация ячеек начинается с нуля.
Максимальный объём адресуемой памяти равен произведению количества ячеек N на 1 байт.
Для процессоров Pentium 4 (разрядность шины адреса равна 36 битов) максимальный объём адресуемой памяти равен: N ⋅ 1 байт = 2 I ⋅ 1 байт = 2 36 ⋅ 1 байт = 68 719 476 736 байт = 67 108 864 Кбайт = 65 536 Мбайт = 64 Гбайт
Оперативная память
Оперативная память предназначена для хранения информации.
Оперативная память изготавливается в виде модулей памяти. Модули памяти представляют собой пластины с рядами контактов, на которых размещаются микросхемы памяти.
Модули памяти ( D D R , D D R 2 и др.) устанавливаются в специальные разъёмы на системной плате и могут различаться между собой по количеству контактов, по быстродействию, по информационной ёмкости и т.д.
В персональных компьютерах величина адресного пространства процессора (объём адресуемой памяти) и величина фактически установленной памяти (модулей оперативной памяти) практически всегда различаются. Хотя объём адресуемой памяти у большинства современных процессоров равен 64 Гбайт, величина фактически установленной оперативной памяти может быть значительно меньше.
Пропускная способность
Важнейшей характеристикой модулей оперативной памяти является пропускная способность , которая равна произведению разрядности шины данных и частоты операций записи или считывания информации из ячеек памяти:
Пропускная способность = Разрядность шины данных ⋅ Частота
Физическая и виртуальная память
Объём используемой программами памяти можно увеличить путём добавления к физической памяти виртуальной памяти.
Виртуальная память выделяется в форме области жёсткого диска. По своей логической организации виртуальная память является частью оперативной памяти.
Размер файла подкачки и его размещение в иерархической файловой системе можно изменять. Однако необходимо учитывать, что быстродействие жёсткого диска и, соответственно, виртуальной памяти существенно меньше быстродействия модулей оперативной памяти.
Замедление быстродействия виртуальной памяти может происходить в результате фрагментации данных в файле. Для того чтобы этого не происходило, рекомендуется произвести дефрагментацию диска и установить для файла подкачки постоянный размер.
Внешняя память компьютера
Для постоянного хранения информации даже при выключенном компьютере предназначено постоянное запоминающее устройство (ПЗУ).
Хранимые в ПЗУ данные и программы обеспечивают запуск компьютера и работу с клавиатурой, монитором и другими устройствами.
Внешняя память относится к внешним устройствам компьютера и используется для долговременного хранения любой информации.
Если пользователь запускает программу, которая хранится во внешней памяти компьютера, то она сначала загружается в оперативную память и после этого начинает выполняться.
Основным устройством долговременного хранения информации является накопитель на жёстких магнитных дисках (винчестер). Он представляет собой набор вращающихся дисков с магнитным покрытием, у поверхности которых расположены головки для записи — чтения. Винчестер является энергонезависимым, перезаписываемым запоминающим устройством. Он является основным носителем данных практически во всех современных компьютерах. Обычно находится внутри системного блока.
Для переноса данных используют съёмные носители: оптические диски (СD и DVD), флэш-память и другие.
Если пользователь запускает программу, которая хранится во внешней памяти компьютера, то она сначала загружается в оперативную память и после этого начинает выполняться.
Максимальный объём информации, который может быть записан на носитель, называют его ёмкостью.
За единицу измерения объёма информации принят байт. Ёмкость носителей измеряют в производных единицах.
Источник: ars-games.ru