Энергонезависимая память CMOS

Процессор

Процессор — основная микросхема компьютера, в которой и производятся все вычисления. Конструктивно процессор состоит из ячеек, похожих на ячейки опе­ративной памяти, но в этих ячейках данные могут не только храниться, но и изме­няться. Внутренние ячейки процессора называют регистрами. Важно также отме­тить, что данные, попавшие в некоторые регистры, рассматриваются не как данные, а как команды, управляющие обработкой данных в других регистрах. Среди регист­ров процессора есть и такие, которые в зависимости от своего содержания способны модифицировать исполнение команд. Таким образом, управляя засылкой данных в разные регистры процессора, можно управлять обработкой данных. На этом и основано исполнение программ.

Микросхема ПЗУ и система BIOS

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.

Комплект программ находящихся в ПЗУ, образует базовую систему ввода-вывода (BIOS – Basic Input Output System). Основное назначение программ этого пакета состоит в том, чтобы проверить состав и работоспособность компьютерной системы и обеспечить взаимодействие с клавиатурой, монитором, жёстким диском и дисководом гибких дисков. Программы, входящие в BIOS, позволяют нам наблюдать на экране диагностические сообщения, сопровождающие запуск компьютера, а также вмешиваться в ход запуска с помощью клавиатуры.

Программ входящих в BIOS недостаточно для управления всеми возможными устройствами в ПК, особенно при изменении структуры и возможностей его устройств. Для того, чтобы начать работу с таким оборудованием, программы входящие в BIOS, должны знать, где можно найти нужные параметры. По очевидным причинам их нельзя хранить ни в оперативной памяти, ни в постоянном запоминающем устройстве.

Специально для этого на материнской плате есть микросхема «энергонезависимой памяти», по технологии изготовления называемая CMOS. От оперативной памяти она отличается тем, что её содержание не стирается после выключения компьютера, а от ПЗУ она отличается тем, что данные в неё можно заносить и изменять самостоятельно, в соответствии с тем, какое оборудование входит в состав системы. Эта микросхема постоянно подпитывается от небольшой батарейки, расположенной на материнской плате. Заряда этой батарейки хватает на то, чтобы микросхема не теряла данные, даже если компьютер не будут включать несколько лет.

В микросхеме CMOS хранятся данные о гибких и жёстких дисках, о процессоре, о некоторых других устройствах материнской платы. Тот факт, что компьютер чётко отслеживает время и календарь (даже в выключенном состоянии), тоже связан с тем, что показания системных часов (таймера) постоянно хранятся (и изменяются) в CMOS.

Таким образом, программы, записанные в BIOS, считывают данные о составе оборудования компьютера из микросхемы CMOS, после чего они могут выполнить обращение к жёсткому диску, а в случае необходимости и к гибкому, и передать управление тем программам, которые в них записаны.

Функции микропроцессорного комплекта (чипсета)

Параметры микропроцессорного комплекта (чипсета) в наибольшей степени опре­деляют свойства и функции материнской платы. В настоящее время большинство чипсетов материнских плат выпускаются на базе двух микросхем, получивших название «северный мост» и «южный мост».

«Северный мост» управляет взаимосвязью четырех устройств: процессора, опера­тивной памяти, порта АСРи шины PCI. Поэтому его также называют четырехппортовым контроллером.

«Южный мост» называют также функциональным контроллером. Он выполняет функции контроллера жестких и гибких дисков, функции моста ISA — PCI, кон­троллера клавиатуры, мыши, шины USB и т. п.

II. Функциональные характеристики ПЭВМ

Основными характеристиками персональных компьютеров являются:

1. Быстродействие, производительность, тактовая частота.

Единицами измерения быстродействия служат:

§ МИПС (MIPS - Mega Instruction Per Second) - миллион операций над числами с фиксированной запятой (точкой);

§ МФЛОПС (MFLOPS - Mega FLoating Operations Per Second)- миллион операций над числами с плавающей запятой (точкой);

§ КОПС (KOPS - Kilo Operations Per Second) для низкопроизводительных ЭВМ - тысяча неких усредненных операций над числами;

§ ГФЛОПС (GPLOPS - Giga FLoating Operations Per Second) -миллиард операций в секунду над числами с плавающей запятой (точкой).

Оценка производительности ЭВМ всегда приблизительная, ибо при этом ориентируются на некоторые усредненные или, наоборот, на конкретные виды операций. Реально при решении различных задач используются и различные наборы операций. Поэтому для характеристики ПК вместо производительности обычно указывают тактовую частоту, более объективно определяющую быстродействие машины, так как каждая операция требует для своего выполнения вполне определенного количества тактов. Зная тактовую частоту, можно достаточно точно определить время выполнения любой машинной операции.

Пример. При отсутствии конвейерного выполнения команд и увеличении внутренней частоты у микропроцессора тактовый генератор с частотой 33 МГц обеспечивает выполнение 7 млн. коротких машинных операций (сложение и вычитание с фиксированной запятой, пересылку информации и др.) в секунду; с частотой 100 МГц - 20 млн. коротких операций в секунду.

2. Разрядность машины и кодовых шин интерфейса.

Разрядность - это максимальное количество разрядов двоичного числа, над которым одновременно может выполняться машинная операция, в том числе и операция передачи информации; чем больше разрядность, тем, при прочих равных условиях, будет больше и производительность ПК.

3. Типы системного и локальных интерфейсов.

Разные типы интерфейсов обеспечивают разные скорости передачи информации между узлами машины, позволяют подключать разное количество внешних устройств и различные их виды.

4. Емкость оперативной памяти.

Емкость оперативной памяти измеряется чаще всего в мегабайтах (Мбайт), реже в килобайтах (Кбайт). Многие современные прикладные программы при оперативной памяти емкостью меньше 8 Мбайт просто не работают, либо работают, но очень медленно.

Следует иметь в виду, что увеличение емкости основной памяти в 2 раза, помимо всего прочего, дает повышение эффективной производительности ЭВМ при решении сложных задач примерно в 1,7 раза.

5. Емкость накопителя, на жестких магнитных дисках (винчестера).

Емкость винчестера измеряется обычно в мегабайтах или гигабайтах.

По прогнозам специалистов, многие перспективные программные продукты будут требовать для работы до 1 Гбайта внешней памяти и более.

6. Тип и емкость накопителей на гибких магнитных дисках.

Сейчас применяются в основном накопители на гибких магнитных дисках, использующие дискеты диаметром 3,5 и 5,25 дюйма. Первые имеют стандартную емкость 1,44 Мбайта, вторьте — 1,2 Мбайта.

7. Виды и емкость Кэш-памяти.

Кэш-память — это буферная, не доступная для пользователя быстродействующая память, автоматически используемая компьютером для ускорения операций с информацией, хранящейся в медленно действующих запоминающих устройствах. Например, для ускорения операций с основной памятью организуется регистровая Кэш-память внутри.микропроцессора (Кэш-память первого уровня) или вне микропроцессора на материнской плате (Кэш-память второго уровня); для ускорения операций с дисковой памятью организуется Кэш-память на ячейках электронной памяти. Следует иметь в виду, что наличие Кэш-памяти емкостью 256 Кбайт увеличивает производительность ПК примерно на 20 %.

8. Тип видеомонитора (дисплея) и видеоадаптера.

9. Тип принтера.

10. Наличие математического сопроцессора.

Математический сопроцессор позволяет в десятки раз ускорить выполнение операций над двоичными числами с плавающей запятой и над двоично-кодированными десятичными числами.

11. Имеющееся программное обеспечение и вид операционной системы.

12. Аппаратная и программная совместимость с другими типами ЭВМ.

Аппаратная и программная совместимость с другими типами ЭВМ означает возможность использования на компьютере соответственно тех же технических элементов и программного обеспечения, что и на других типах машин.

13. Возможность работы в вычислительной сети (наличие сетевого адаптера).

14. Надежность.

Надежность - это способность системы выполнять полностью и правильно все заданные ей функции. Надежность ПК измеряется обычно средним временем наработки на отказ.

15. Стоимость.

16. Габариты и масса.

III. Внутримашинный системный интерфейс

Внутримашинный системный интерфейс (система связи и сопряжения узлов и блоков между собой) – представляет собой совокупность электрических линий связи (проводов), схем управления компонентами компьютера, протоколов (алгоритмов) передачи и преобразования сигналов.

Существуют два варианта организации машинного интерфейса:

· Многосвязный интерфейс: каждый блок ПК связан с прочими блоками своими локальными проводами. Он применяется, как правило, только в простейших бытовых компьютерах.

· Односвязный интерфейс: все блоки ПК связаны друг с другом через общую (системную) шину.

В качестве системного интерфейса используется системная шина. Важнейшими функциональными характеристиками системной шины являются: количество обслуживаемых ею устройств и ее пропускная способ­ность, т.е. максимально возможная скорость передачи информации.

Пропускная способность шины зависит от ее разрядности (есть шины 8, 16-, 32- и 64-разрядные) и тактовой частоты, на которой шина работает.

В качестве системной шины в разных ПК использовались и мо­гут использоваться:

• шины расширений - шины общего назначения, позволяющие подключать большое число самых разнообразных устройств;

• локальные шины, специализирующиеся на обслуживании не­большого количества устройств определенного класса. Сравнительные технические характеристики некоторых шин приведены в таблице 4.3.

Дата добавления: 2014-12-29