4 Основные характеристики компьютера (разрядность магистрали, объем оперативной и внешней памяти, тактовая частота и др.)

 Производительность, эффективность использования ПК определяются возможностями её процессора, характеристиками оперативной памяти (ОП), а также набором периферийных устройств, техническими данными устройств и способом организации их совместной работы. Связь устройств ПК друг с другом осуществляется с помощью интерфейса.

Интерфейс представляет собой совокупность линий и шин, электронных схем и программ, предназначенных для осуществления обмена между устройствами ПК.

Одной из главных характеристик ПК является тип системного интерфейса (шины), информационно объединяющего основные узлы и устройства в единую систему. Системный интерфейс определяет архитектуру ПК.

Персональная ПК состоит из следующих основных устройств:

        системный блок;

        дисплей;

        клавиатура.

Кроме того, к компьютеру могут подключаться дополнительные устройства, называемые периферийными: принтер, манипулятор «мышь», джойстик, сканер, звуковая приставка, дисководы для работы с лазерным диском (CD-ROM), модем, стример, графопостроитель, дигитайзер, цифровая фотокамера, световое перо, графический планшет и др.

Управление всеми системами и элементами ПК осуществляет процессор, представляющий собой микросхему. Главными характеристиками процессора являются разрядность и тактовая частота.

Компьютер может оперировать одновременно ограниченным набором единиц информации. Наименьшую единицу информации называют двоичным разрядом. Один разряд в мире ПЭВМ называется бит (по-английски bit – кусочек). Если ПЭВМ за один раз может обработать 8 разрядов информации, то процессор 8-разрядный, если — 32 разряда, то процессор32-разрядный и т.д., т.е. процессор может быть 8-,16-, 32- и 64-разрядным. Разрядность процессора – это число одновременно обрабатываемых процессором битов, то есть количество внутренних битовых (двоичных) разрядов, важнейший фактор производительности МП.

Вместе с быстродействием разрядность характеризует объем информации, перерабатываемый процессором компьютера за единицу времени.

Тактом называют интервал времени менаду началом подачи двух последовательных импульсов электрического тока, синхронизирующих работу, различных устройств компьютера. Специальные импульсы для отсчета времени для всех электронных устройств вырабатывает тактовый генератор частоты, расположенный на системной плате. Его главный элемент представляет собой кристалл кварца, обладающий стабильностью резонансной частоты. Тактовая частота определяется количеством тактов в секунду и измеряется в мегагерцах (1МГц = 1 млн. тактов/с). Тактовая частота влияет на скорость работы, быстродействие МП. Переход к микропроцессору с большей тактовой частотой означает повышение скорости обработки информации. Под быстродействием процессора понимают количество операций, выполняемых им в секунду

Обмен информацией между отдельными устройствами компьютера производится по трем многоразрядным шинам (магистралям), соединяющим все модули: шине данных, шине адресов, шине управления.

Управление шиной осуществляется посредством специального контроллера шины, обеспечивающего доступ к ней основных ведущих устройств системы: микропроцессора, контроллеров DMA (Direct Memory Access - канал прямого доступа к оперативной памяти), а также контроллеров имеющейся периферии.

Разрядность шины данных определяется разрядностью процессора, т.е. количеством двоичных разрядов, которые процессор обрабатывает за один такт.

Разрядность внутренней шины данных ПМ может не совпадать с количеством внешних выводов для линии данных. Например, МП с 32-разрядной внутренней шиной данных может иметь только 16 внешних линий данных. Это означает, что разрядность интерфейса с внешней шиной данных равна 16. Аналогичная ситуация может наблюдаться с другой частью системной шины - адресной шиной. Выполнение процессором команды предусматривает наряду с арифметическими действиями и логическими операциями передачу управления и перемещение данных из одного места памяти в другое. Поэтому важна не только разрядность внутренних шин процессора, но и его интерфейс с системной шиной.

Запоминающие устройства (ЗУ) предназначены для хранения программ и всех видов данных – исходных и промежуточных, результатов решения задачи.

Каждое ЗУ можно условно считать состоящим из отдельных ячеек. Ячейка минимального объема – байт (содержит 8 двоичных разрядов). В байт можно поместить либо 1 символ, либо натуральное число n, где 0 £ n £ 2⁸–1=255, либо целое число m, где ÷m÷ £ 127.

Из байтов можно формировать в ЗУ ячейки большего размера. Так, из двух байтов формируется ячейка, называемая словом. В такую ячейку можно поместить натуральное число m, где 0 £ m £ 2¹⁶–1 = б5535., либо целое k, где ÷k÷ £ 2¹⁵–1. Используется и ячейка, называемая двойное слово, и т.д.

Основная характеристика любого ЗУ – его размер, объем измеряется числом байтов. Однако часто байт оказывается слишком малой единицей, поэтому используют систему более крупных единиц:

килобайт (Кбайт) – 1024 = 2¹⁰ байт;

мегабайт (Мбайт) – 1024 Кбайт;

гигабайт (Гбайт) – 1024 Мбайт.

Виды запоминающих устройств:

-         оперативные (ОЗУ),

-         кэш-память,

-         постоянные (ПЗУ),

-         внешние.

Оперативное запоминающее устройство (ОЗУ), в современной терминологии – RAM (Random Access Memoгу), неотъемлемая часть любой ЭВМ. Это быстродействующее ЗУ сравнительно небольшого объема, реализованное в виде электронной схемы.

ОЗУ доступно как для чтения, так и для записи информации, т.е. данных и программ. Именно в ОЗУ хранится выполняемая персональной ЭВМ в текущий момент загрузочная программа и необходимые для нее данные. ОЗУ работает под непосредственным управлением микропроцессора, все данные для которого непосредственно поступают только из ОЗУ. Оно обеспечивает хранение информации лишь в течение сеанса работы с ПК – после выключения ПК из сети данные, хранимые в ОЗУ, теряются безвозвратно.

Емкость ОЗУ современных моделей ПК колеблется от 640 Кбайт (IВМ РС ХТ) до 32 Мбайт (последние модели фирмы IВМ). Считается, что для работы с современным программным обеспечением объем ОЗУ должен быть не менее 4 Мбайт, и ПЭВМ должна позволять подключение ОЗУ объемом до 16 Мбайт.

Кэш—память - это сверхбыстродействующая оперативная память. Она используется для ускорения операций в памяти ПК. В кэш-память записывается из ОЗУ та часть информации, с которой работает процессор в данный момент. Кэш-память реализована на отдельных микросхемах. В настоящее время используется кэш-память от 64 до 256 Кбайт.

Постоянное запоминающее устройство (ПЗУ), в современной терминологии RОМ (Read Only Memory). Эта часть памяти доступна лишь для чтения данных и программ, «зашитых» в него при изготовлении ПЭВМ.

В ранних моделях ПЭВМ ПЗУ использовалось, например, для хранения транслятора БЕЙСИКа. В IBM-совместимых ПЭВМ ПЗУ реализовано отдельной микросхемой, в нем хранится часть операционной системы MS-DOS – базовая система ввода-вывода BIOS (Вазе Input-Output System).

Внешнее запоминающее устройство (ВЗУ) или накопитель предназначено для долговременного хранения информации и характеризуются большим объемом памяти и низким по сравнению с ОЗУ быстродействием.

К подобным устройствам относятся:

        накопители на гибких магнитных дисках;

        накопители на жестких магнитных дисках, винчестеры;

        дисководы для работы с лазерными компакт-дисками;

        стриммеры;

        магнито-оптические дисководы для работы с магнито-оптическими дисками.

Дисководами называются устройства, позволяющие записывать информацию на диски (гибкие магнитные, жесткие, лазерные) и/или считывать ее с них.

Накопители на гибких магнитных дисках (НГМД) представляют собой внешние ЗУ, в которых носителями информации являются сменные магнитные диски (дискеты). Дискеты позволяют переносить информацию с одной ПЭВМ на другую, хранить ее вне ПЭВМ, создавать архивные копии текстов и программ, записанных на винчестере.

В настоящее время используются 4 вида дискет:

       дискеты диаметром 5,25 дюйма (133 мм) и емкостью:

-         360 (720) Кбайт (маркировка — DS/DD);

-         1,2 Мбайт (маркировка — DS/HD);

       дискеты диаметром 3,5 дюйма (89 мм) и емкостью:

-         720 Кбайт (DS/DD);

-         1,44 Мбайт (DS/HD);

-         2,88 Мбайт.

Соответственно типу дискет используются три типа НГМД:

1. 1)   НГМД для работы с дискетами диаметром 5,25 дюйма емкостью 360 (720) Кбайт;

2. 2)   НГМД для работы с дискетами того же диаметра, но емкостью до 1,2 Мбайт. Указанные типы НГМД внешне никак не различаются;

3. 3)   НГМД для работы с дискетами диаметром 3,5 дюйма.

Емкость винчестера зависит от модели ПК. Считается, что объем винчестера современной ПК должен быть не менее 200 – 300 Мбайт. Последние модели ПК фирмы IBM имеют НМД емкостью до 20 Гбайт.