Ano ang batayan ng computer static memory. Static memory. Paano gumagana ang RAM

Ang static na memorya (SRAM) ay karaniwang ginagamit bilang L2 cache upang i-cache ang karamihan ng RAM. Ang static na memorya ay karaniwang nakabatay sa TTL. CMOS o BiCMOS chips at ang paraan ng pag-access ng data ay maaaring alinman sa asynchronous o synchronous. Ang Asynchronous ay ang pag-access ng data na maaaring gawin anumang oras. Ang Asynchronous SRAM ay ginamit sa mga motherboard para sa ikatlo hanggang ikalimang henerasyon ng mga processor. Ang oras ng pag-access sa mga cell ng naturang memorya ay mula 15 (33 MHz) hanggang 8 ns (66 MHz).

Ang synchronous memory ay nagbibigay ng access sa data hindi sa random na oras, ngunit kasabay ng clock pulses. Sa pagitan, maaaring ihanda ng memorya ang susunod na piraso ng data para sa pag-access. Karamihan sa mga fifth-generation motherboards ay gumagamit ng isang uri ng synchronous memory - packet-pipelined SRAM (Pipelined Burst SRAM), kung saan ang karaniwang oras ng isang read/write operation ay 3 clock cycle, at pagpapatakbo ng grupo tumatagal ng 3-1-1-1 na mga cycle sa unang pag-access at 1-1-1-1 sa mga kasunod na pag-access, na nagbibigay ng bilis ng pag-access ng higit sa 25%.

Async SRAM(Asynchronous na static na memorya). Ito ang memorya ng cache na ginamit sa loob ng maraming taon mula nang lumabas ang unang 386 na computer na may L2 cache. Mas mabilis itong na-access kaysa sa DRAM, at depende sa bilis ng CPU, maaaring gamitin ang mga opsyon na may access sa 20, 15 o 10 ns (mas maikli ang oras ng pag-access ng data, mas mabilis ang memorya at mas maikli ang batch access dito. maging). Gayunpaman, tulad ng iminumungkahi ng pangalan, ang memorya na ito ay hindi sapat na mabilis para sa sabay-sabay na pag-access, ibig sabihin ay nangangailangan pa rin ito ng paghihintay para sa pag-access ng CPU, kahit na mas mababa kaysa sa DRAM.

SyncBurst SRAM(Synchronous batch static memory). Sa mga frequency ng bus na mas mababa sa 66 MHz, ang synchronous burst SRAM ay ang pinakamabilis na uri ng memory na magagamit. Ang dahilan nito ay kung ang CPU ay hindi tumatakbo sa masyadong mataas na dalas, ang kasabay na pagsabog ng SRAM ay maaaring magbigay ng ganap na kasabay na output ng data, ibig sabihin ay walang latency kapag ang CPU ay nagbabasa ng pagsabog ng 2-1-1-1. Kapag ang dalas ng CPU ay lumampas sa 66 MHz, ang kasabay na pagsabog ng SRAM ay hindi makayanan ang pag-load at mga output ng data sa 3-2-2-2 na pagsabog, na mas mabagal kaysa sa paggamit ng pipelined burst SRAM. Kabilang sa mga disadvantage ang katotohanan na ang kasabay na nakasalansan na SRAM ay ginawa ng mas kaunting mga kumpanya at samakatuwid ay nagkakahalaga ng higit pa.

Ang synchronous burst SRAM ay may address/data times mula 8.5 hanggang 12 ns.

PB SRAM(Pipelined Packet Static Memory). Pipeline - parallelization ng SRAM operations gamit ang input at output registers. Ang pagpuno sa mga rehistro ay nangangailangan ng karagdagang paunang cycle, ngunit sa sandaling mapunan, ang mga rehistro ay nagbibigay ng isang mabilis na paglipat sa susunod na address habang ang data ay binabasa sa kasalukuyang address.

Ginagawa nitong pinakamabilis na memorya ng cache para sa mga system na may bilis ng bus na higit sa 75 MHz. Maaaring gumana ang PB SRAM sa mga frequency ng bus hanggang 133 MHz. Hindi rin ito mas mabagal kaysa sa kasabay na pagsabog ng SRAM kapag ginamit sa mga mabagal na system: naglalabas ito ng data sa 3-1-1-1 na pagsabog sa lahat ng oras. Ang oras ng address/data ay 4.5 hanggang 8 ns.

1-T SRAM. Ang mga tradisyonal na disenyo ng SRAM ay gumagamit ng static na flip-flop upang mag-imbak ng isang bit (cell). Upang ipatupad ang isang ganoong circuit, ang board ay dapat na mayroong apat hanggang anim na transistor (4-T, 6-T SRAM). Inihayag ng Monolithic System Technology (MoSys) ang paglikha ng isang bagong uri ng memorya kung saan ang bawat bit ay ipinapatupad sa isang transistor (1-T SRAM). Sa katunayan, ang teknolohiya ng DRAM ay ginagamit dito, dahil kinakailangan na pana-panahong muling buuin ang memorya. Gayunpaman, ang interface na may memorya ay ginawa sa pamantayan ng SRAM, habang ang mga siklo ng pagbabagong-buhay ay nakatago mula sa memory controller. Maaaring bawasan ng 1-T circuit ang laki ng silicon die ng 50-80% kumpara sa mga katapat ng SRAM, at pagkonsumo ng kuryente ng 75%.

    Mga sistema ng memorya ng video

Ang mga sumusunod na uri ng memorya ng video ay kilala (Talahanayan 2.1; makikita rin dito ang ilan sa mga nabanggit na pangkalahatang sistema ng memorya). VRAM(Video RAM - video RAM) - ang tinatawag na dual-port DRAM. Ang ganitong uri ng memorya ay nagbibigay ng access sa data mula sa dalawang device nang sabay-sabay, ibig sabihin, posible na sabay na magsulat ng data sa anumang memory cell at sabay na magbasa ng data mula sa ilang kalapit na cell. Dahil dito, pinapayagan ka nitong pagsamahin ang oras na pagpapakita ng imahe sa screen at ang pagproseso nito sa memorya ng video, na binabawasan ang mga pagkaantala sa pag-access at pinatataas ang bilis ng pagpapatakbo.

WRAM(Window RAM) - isang bersyon ng VRAM, na may tumaas na bandwidth ng -25% at suporta para sa ilang madalas na ginagamit na mga function, tulad ng pagpapakita ng mga font, paglipat ng mga bloke ng imahe, atbp. Ito ay ginagamit halos lamang sa mga accelerator mula sa Matrox at Number Nine, dahil nangangailangan ito ng mga espesyal na paraan ng pag-access at pagproseso ng data, ang pagkakaroon ng isang tagagawa lamang ng ganitong uri memorya (Samsung) ay lubos na nabawasan ang mga posibilidad ng paggamit nito. Ang mga video adapter na binuo gamit ang ganitong uri ng memorya ay hindi malamang na bumaba sa pagganap kapag nagtatakda ng mga matataas na resolution at mga rate ng pag-refresh ng screen.

SGRAM(Synchronous Graphics RAM) - isang variant ng DRAM na may synchronous na access. Sa prinsipyo, ang pagpapatakbo ng SGRAM ay ganap na katulad sa SDRAM, ngunit ito ay sumusuporta sa ilang partikular na function, tulad ng block at mask recording. Hindi tulad ng VRAM at WRAM, ang SGRAM ay single-port, ngunit maaaring magbukas ng dalawang memory page bilang isa, na tinutulad ang dual-port na katangian ng iba pang mga uri ng memorya ng video.

MDRAM(Multibank DRAM - multi-bank RAM) ay isang bersyon ng DRAM na binuo ng MoSys, na inayos sa anyo ng maraming independiyenteng mga bangko na 32 KB bawat isa, na tumatakbo sa pipeline mode, at gumagamit ng parallelization ng mga operasyon sa pag-access ng data sa pagitan ng malaking bilang ng memorya mga bangko.

Ang mga circuit na gumagamit ng parallel register bilang storage cell ay tinatawag na static random access memory - static na RAM(RAM - random access memory - random access memory), dahil. ang impormasyon ay naka-imbak sa loob nito hangga't ang kapangyarihan ay konektado sa RAM chip. Unlike static na RAM Ang mga dynamic na RAM chip ay patuloy na kailangang muling buuin ang kanilang mga nilalaman, kung hindi man ay masisira ang impormasyon. Ang isang modernong sistema ng computer ay gumagamit ng memorya iba't ibang uri: static (SRAM), dynamic (DRAM), permanenteng memorya, reprogrammable read-only memory at ilang iba pang uri ng memorya.

Ngunit ang pangunahing memorya ng computer, na tumutukoy sa lahat ng gawain nito, ay RAM- RAM. Ang pangunahing kinakailangan sa memorya:

Sa una, ang RAM aystatic na uri . Ang RAM cell ay binuo sa batayan yugto ng transistor, na maaaring maglaman ng hanggang 10 transistor. Pagganap static na memorya ay mataas, dahil ang oras ng paglipat ng mga transistor mula sa isang estado patungo sa isa pa ay napakaikli. Gayunpaman, ang gayong bilang ng mga transistor sa bawat memory cell ay sumasakop sa isang medyo malaking pisikal na dami, ibig sabihin, naging imposible na "pisilin" ang isang malaking halaga ng memorya sa isang maliit na pisikal na espasyo. Pangalawa hindi kasiya-siyang tampok static na hanay Ang memorya ay naging katotohanan na ang mga transistor ay kumonsumo ng isang medyo malaking antas ng enerhiya, na nagpapataw din ng sarili nitong mga paghihigpit sa maximum na halaga ng memorya. Wala itong mga disadvantages sa itaas dynamic na memorya , ang cell na kung saan ay binubuo ng isang kapasitor at isang control transistor. Kapag ang kapasitor ay sisingilin, ito ay isang lohikal na estado kapag ito ay pinalabas, ito ay isa pa. Dalawang estado ay lubos na sapat, dahil sistema ng kompyuter gumagana sa binary code(alinman sa may signal - lohikal na "1", o walang signal - lohikal na "0"). Ang isang kapasitor at transistor ay kumukuha ng mas kaunting espasyo kaysa sa ilang mga transistor.

dynamic na operasyon ng memorya. Ngunit, dahil ang pangunahing kinakailangan para sa RAM ay ang dami nito (ang mga modernong memory module ay may kapasidad na ilang GB), kung gayon ang dynamic na memorya ay naging mas kanais-nais, sa kabila ng katotohanan na ito ay gumagana nang mas mabagal at may kumplikadong circuit

control controller. Ang batayan ng isang memory cell sa isang static na uri ng memorya ay isang trigger. Bilang pangunahing elemento upang ipatupad ang isang trigger ay maaaring gamitin bilang bipolar transistor field effect transistors. Ang Figure 1 ay nagpapakita ng trigger sa MOS transistors na may sapilitan na p-channel. Upang i-unlock ang naturang transistor, ang boltahe sa gate nito na nauugnay sa pinagmulan ay dapat na mas mababa sa zero: Ikaw zi<0.

kanin. 1 - Schematic diagram ng isang static na uri ng RAM cell.

Mayroong dalawang operasyon sa RAM chips: write operation at read operation. Upang magsulat at magbasa ng impormasyon, maaari kang gumamit ng iba't ibang data bus (tulad ng ginagawa sa mga signal processor), ngunit mas madalas ang parehong data bus ang ginagamit. Nagbibigay-daan ito sa iyo na i-save ang mga panlabas na pin ng microcircuits na konektado sa bus na ito at madaling magpalipat-lipat ng mga signal sa pagitan ng iba't ibang device.

Ang block diagram ng static RAM ay ipinapakita sa Figure 2. Ang input at output ng RAM sa circuit na ito ay pinagsama gamit ang isang bus driver. Naturally, ang mga circuit ng totoong RAM ay mag-iiba mula sa mga ipinapakita sa figure na ito. Gayunpaman, pinapayagan ka ng diagram sa itaas na maunawaan kung paano gumagana ang totoong RAM. Ang simbolikong graphic na pagtatalaga ng RAM sa mga circuit diagram ay ipinapakita sa Figure 3.

kanin. 2 - Block diagram ng RAM (RAM)

Ang WR write signal ay nagbibigay-daan sa mga antas ng lohika na nasa mga input ng impormasyon na maisulat sa isang panloob na RAM cell. Ang read signal RD ay nagpapahintulot sa iyo na i-output ang mga nilalaman ng internal memory cell sa mga output ng impormasyon ng microcircuit. Sa circuit na ipinapakita sa Figure 1, imposibleng sabay-sabay na magsagawa ng write and read operation, ngunit ito ay karaniwang hindi kinakailangan.

Ang isang partikular na RAM cell ay pinili gamit ang isang binary code - ang cell address. Ang kapasidad ng random access memory (RAM) ay depende sa bilang ng mga cell na nilalaman nito o, na pareho, sa bilang ng mga address wire. Ang bilang ng mga cell sa RAM ay maaaring matukoy sa pamamagitan ng bilang ng mga address wire, na nagpapataas ng 2 sa kapangyarihan na katumbas ng bilang ng mga address pin sa chip:

Ang CS chip select pin ng RAM chips ay nagpapahintulot sa iyo na pagsamahin ang maramihang mga chips upang madagdagan ang dami ng RAM memory. Ang ganitong diagram ay ipinapakita sa Figure 3.


kanin. 3 - Diagram ng RAM, na binuo sa ilang memory chips.

Ang static na RAM ay nangangailangan ng isang malaking chip area upang bumuo, kaya ang kanilang kapasidad ay medyo maliit. Ang static na RAM ay ginagamit upang bumuo ng mga microcontroller circuit dahil sa pagiging simple ng paggawa ng isang circuit diagram at ang kakayahang gumana sa arbitraryong mababang frequency, hanggang sa direktang kasalukuyang. Bilang karagdagan, ang static na RAM ay ginagamit upang bumuo ng cache memory sa pangkalahatang layunin na mga computer dahil sa mataas na pagganap ng static na RAM.

Static random access memory(SRAM, static random access memory) -- Semiconductor random access memory kung saan ang bawat binary o ternary digit ay nakaimbak sa isang positibong feedback circuit na nagpapahintulot sa signal state na mapanatili nang walang pare-parehong muling pagsusulat na kinakailangan sa dynamic na memory (DRAM). Gayunpaman, ang SRAM ay maaari lamang mag-imbak ng data nang hindi ito ma-overwrite hangga't may kapangyarihan, ibig sabihin, ang SRAM ay nananatiling isang pabagu-bagong uri ng memorya. Random access (RAM -- random access memory) -- ang kakayahang pumili para sa pagsulat/pagbasa ng alinman sa mga bits (trites) (karaniwang bytes (traits), depende sa mga feature ng disenyo), sa kaibahan sa memorya na may sequential access (SAM - - sunud-sunod na access memory).

Binary SRAM

kanin. 1.

Ang isang tipikal na static binary memory cell (binary flip-flop) batay sa teknolohiya ng CMOS ay binubuo ng dalawang cross-connected (ring) inverters at key transistors upang magbigay ng access sa cell (Fig. 1.). Kadalasan, upang madagdagan ang density ng packing ng mga elemento sa isang chip, ginagamit ang mga polysilicon resistors bilang isang load. Ang kawalan ng solusyon na ito ay ang pagtaas sa static na pagkonsumo ng enerhiya.

Kinokontrol ng WL (Word Line) ang dalawang access transistor. Mga Linya BL at BL (Bit Line) - ang mga bit na linya ay ginagamit para sa parehong pagsusulat ng data at pagbabasa ng data.

Itala. Kapag ang isang "0" ay inilapat sa linya ng BL o BL, ang mga pare-parehong transistor na parallel-connected (M5 at M1) at (M6 at M3) ay bumubuo ng 2OR logic circuit, ang kasunod na aplikasyon ng isang "1" sa linya ng WL ay magbubukas ng transistor M5 o M6, na humahantong sa isang kaukulang switching ng trigger .

Nagbabasa. Kapag ang "1" ay inilapat sa linya ng WL, bukas ang mga transistor M5 at M6, ang mga antas na naitala sa trigger ay itatakda sa mga linya ng BL at BL at mapupunta sa mga circuit ng pagbabasa.

Ang isang walong-transistor binary SRAM cell ay inilarawan sa.

Ang paglipat ng mga flip-flop sa pamamagitan ng access transistors ay isang implicit na lohikal na priority switching function, na tahasang, para sa binary flip-flops, ay binuo sa dalawang-input na elemento ng logic na 2OR-NOT o 2AND-NOT. Ang tahasang switching cell circuit ay isang conventional RS flip-flop. Sa isang tahasang switching scheme, ang read at write na mga linya ay pinaghihiwalay, na inaalis ang pangangailangan para sa access transistors (2 transistors bawat cell), ngunit double-gate transistors ay kinakailangan sa cell mismo.

Sa kasalukuyan, lumitaw ang isang pinahusay na circuit (!) na may feedback na pinatay ng signal ng pag-record, na hindi nangangailangan ng mga transistor ng pag-load at, nang naaayon, ay libre mula sa mataas na pagkonsumo ng enerhiya sa panahon ng pag-record.

Trinidad SRAM

kanin. 2. Proyekto ng Ternary SRAM sa tatlong-bit na single-digit na ternary flip-flops

Ang isang 2OR-NOT logic element ay binubuo ng dalawang two-gate transistors, tatlo sa anim, kasama ang tatlong access transistors, para sa kabuuang siyam na transistors bawat isang three-bit memory cell.

Mga kalamangan

· Mabilis access. Ang SRAM ay tunay na random na pag-access ng memorya ng pag-access sa anumang memory cell sa anumang oras ay tumatagal ng parehong oras.

· Simpleng disenyo ng circuit - Ang SRAM ay hindi nangangailangan ng mga kumplikadong controller.

· Posible ang napakababang mga frequency ng synchronization, hanggang sa kumpletong paghinto ng mga pulso ng orasan.

Mga kapintasan

· Mataas pagkonsumo ng enerhiya.

· Mababang density ng recording (anim na elemento bawat bit, sa halip na dalawa para sa DRAM).

· Bilang resulta, mataas ang halaga ng isang kilobyte ng memorya.

Gayunpaman, ang mataas na pagkonsumo ng kuryente ay hindi isang pangunahing katangian ng SRAM, ito ay dahil sa mataas na halaga ng palitan na may ganitong uri ng panloob na memorya ng processor. Nakukonsumo lamang ang enerhiya kapag nagbabago ang impormasyon sa isang SRAM cell.

Aplikasyon

Ginagamit ang SRAM sa mga microcontroller at FPGA, kung saan maliit ang halaga ng RAM (ilang kilobytes), ngunit mababa ang konsumo ng kuryente (dahil sa kawalan ng kumplikadong dynamic na memory controller), predictable operating time ng mga subroutine at direktang pag-debug sa device ay kinakailangan.

Sa mga device na may malaking halaga ng RAM, ang gumaganang memorya ay isinasagawa bilang DRAM. Ang SRAM ang gumagawa ng mga rehistro at memorya ng cache.

DRAM (dynamic random access memory)-- isang uri ng volatile semiconductor random access memory (RAM), at ang storage device na pinaka-malawakang ginagamit bilang RAM sa mga modernong computer.

Sa pisikal, ang memorya ng DRAM ay binubuo ng mga cell na nilikha sa materyal na semiconductor, na ang bawat isa ay maaaring mag-imbak ng isang tiyak na halaga ng data, mula 1 hanggang 4 na bit. Ang hanay ng mga cell ng naturang memorya ay bumubuo ng isang kondisyon na "parihaba", na binubuo ng isang tiyak na bilang ng mga hilera at haligi. Ang isang naturang "parihaba" ay tinatawag na isang pahina, at ang koleksyon ng mga pahina ay tinatawag na isang bangko. Ang buong hanay ng mga cell ay may kondisyon na nahahati sa ilang mga lugar.

Bilang isang storage device, ang DRAM memory ay isang module ng iba't ibang disenyo, na binubuo ng isang electrical board kung saan matatagpuan ang mga memory chips at isang connector na kinakailangan upang ikonekta ang module sa motherboard.


kanin. 3. Fig. 3.1

Sa pisikal, ang DRAM memory ay isang set ng storage cells na binubuo ng mga capacitor at transistors na matatagpuan sa loob ng semiconductor memory chips.

Kung walang supply ng kuryente sa ganitong uri ng memorya, ang mga capacitor ay pinalabas at ang memorya ay walang laman (i-reset sa zero). Upang mapanatili ang kinakailangang boltahe sa mga plato ng mga capacitor ng mga cell at mapanatili ang kanilang mga nilalaman, dapat silang pana-panahong ma-recharge sa pamamagitan ng paglalapat ng boltahe sa kanila sa pamamagitan ng paglipat ng mga switch ng transistor. Ang dynamic na pagpapanatili ng capacitor charge na ito ay ang pangunahing prinsipyo ng pagpapatakbo ng DRAM memory. Ang mga capacitor ay sinisingil kapag ang isang bit ay nakasulat sa "cell", at pinalabas kapag ang isang zero bit ay kailangang isulat sa "cell".

Ang isang mahalagang elemento ng ganitong uri ng memorya ay isang sense amp na konektado sa bawat isa sa mga column ng "rectangle". Siya, na tumutugon sa mahinang daloy ng mga electron na dumadaloy sa mga bukas na transistor mula sa mga capacitor plate, ay nagbabasa ng buong pahina. Ito ang pahina na pinakamababang bahagi ng palitan na may dynamic na memorya, dahil imposible ang pagpapalitan ng data sa isang cell.

Pagbabagong-buhay

Hindi tulad ng static memory type SRAM (English static random access memory), na mas kumplikado at mas mahal na uri ng memorya sa istruktura at pangunahing ginagamit sa memorya ng cache, ang DRAM memory ay ginawa batay sa maliliit na capacitor, na mabilis na nawawalan ng singil, samakatuwid ang impormasyon dapat na ma-update sa ilang partikular na pagitan upang maiwasan ang pagkawala ng data. Ang prosesong ito ay tinatawag na memory regeneration. Ito ay ipinatupad ng isang espesyal na controller na naka-install sa motherboard o sa gitnang processor chip. Sa panahon na tinatawag na hakbang sa pag-refresh, isang buong hilera ng mga cell ang muling isusulat sa DRAM, at pagkatapos ng 8-64 ms, ang lahat ng mga row ng memorya ay nire-refresh.

Ang proseso ng pagbabagong-buhay ng memorya sa klasikal na bersyon ay makabuluhang nagpapabagal sa pagpapatakbo ng system, dahil sa oras na ito ang pagpapalitan ng data sa memorya ay imposible. Ang pagbabagong-buhay batay sa kumbensyonal na pag-ulit ng row ay hindi ginagamit sa mga modernong uri ng DRAM. Mayroong ilang mas matipid na mga opsyon para sa prosesong ito - advanced, batch, ibinahagi; Ang pinaka-ekonomiko ay nakatago (anino) pagbabagong-buhay.

memorya ng computer na trigger cache

Mga nag-trigger

Ang trigger (trigger system) ay isang klase ng mga elektronikong device na may kakayahang manatili sa isa sa dalawa o higit pang matatag na estado sa loob ng mahabang panahon at kahalili ang mga ito sa ilalim ng impluwensya ng mga panlabas na signal. Ang bawat estado ng pag-trigger ay madaling makilala ng halaga ng boltahe ng output.

Sa likas na katangian ng kanilang pagkilos, ang mga nag-trigger ay nabibilang sa mga pulse device - ang kanilang mga aktibong elemento (transistors, lamp) ay nagpapatakbo sa mode ng paglipat, at ang pagbabago ng estado ay tumatagal ng napakaikling panahon.

Ang RAM na nakolekta sa mga flip-flop ay tinatawag na static random access memory o simpleng static memory. Ang bentahe ng ganitong uri ng memorya ay bilis. Dahil ang mga trigger ay naka-assemble sa mga gate, at ang oras ng pagkaantala ng gate ay napakaikli, ang paglipat ng trigger state ay nangyayari nang napakabilis. Ang ganitong uri ng memorya ay walang mga kakulangan nito. Una, ang pangkat ng mga transistor na bumubuo sa isang flip-flop ay mas mahal, kahit na ang mga ito ay nakaukit sa milyun-milyon sa isang solong silikon na substrate. Bilang karagdagan, ang isang grupo ng mga transistor ay tumatagal ng mas maraming espasyo dahil ang mga linya ng komunikasyon ay dapat na nakaukit sa pagitan ng mga transistor na bumubuo sa flip-flop. Ginagamit para sa napakabilis na RAM.

Ang prinsipyo ng homogeneity ng memorya. Ang mga programa at data ay nakaimbak sa parehong memorya. Samakatuwid, ang computer ay hindi nakikilala sa pagitan ng kung ano ang naka-imbak sa isang naibigay na memory cell - isang numero, teksto o utos. Maaari kang magsagawa ng parehong mga aksyon sa mga command tulad ng sa data. Binubuksan nito ang isang buong hanay ng mga posibilidad. Halimbawa, ang isang programa ay maaari ding iproseso sa panahon ng pagpapatupad nito, na ginagawang posible na magtakda ng mga patakaran para sa pagkuha ng ilan sa mga bahagi nito sa mismong programa (ito ay kung paano ang pagpapatupad ng mga cycle at subroutine ay nakaayos sa programa). Bukod dito, ang mga utos mula sa isang programa ay maaaring makuha bilang mga resulta mula sa pagpapatupad ng isa pang programa. Ang mga pamamaraan ng pagsasalin ay batay sa prinsipyong ito - ang pagsasalin ng teksto ng programa mula sa isang mataas na antas ng programming language sa wika ng isang partikular na makina.

Ang prinsipyo ng kontrol ng programa. Ito ay sumusunod mula dito na ang programa ay binubuo ng isang hanay ng mga utos na awtomatikong isinasagawa ng processor nang paisa-isa sa isang tiyak na pagkakasunud-sunod.

Ang pagkuha ng isang programa mula sa memorya ay tapos na gamit counter ng programa. Ang rehistro ng processor na ito sunud-sunod na pinapataas ang address ng susunod na command na nakaimbak dito sa haba ng command.

At dahil ang mga utos ng programa ay matatagpuan sa memorya ng isa-isa, ang isang hanay ng mga utos ay sa gayon ay inayos mula sa sunud-sunod na matatagpuan na mga cell ng memorya.

Kung, pagkatapos magsagawa ng isang utos, kailangan mong lumipat hindi sa susunod, ngunit sa iba pa, gamitin ang mga utos may kondisyon o walang kondisyong mga transisyon, alin ipasok sa command counter ang numero ng memory cell na naglalaman ng susunod na command. Ang pagkuha ng mga tagubilin mula sa memorya ay humihinto pagkatapos maabot at maisagawa ang pagtuturo "stop".

kaya, awtomatikong isinasagawa ng processor ang programa, nang walang interbensyon ng tao.

3. Ang prinsipyo ng pag-target. Sa istruktura, ang pangunahing memorya ay binubuo ng renumbered cells; processor sa arbitrary na sandali oras, anumang cell ay magagamit.

Ito ay nagpapahiwatig ng kakayahang pangalanan ang mga lugar ng memorya upang ang mga halaga na nakaimbak sa mga ito ay maaaring ma-access o mabago sa ibang pagkakataon sa panahon ng pagpapatupad ng programa gamit ang mga nakatalagang pangalan. Ang mga computer na binuo sa mga prinsipyong ito ay ang uri von Neumann . Ngunit may mga computer na sa panimula ay naiiba sa mga von Neumann. Para sa kanila, halimbawa, marahil ang prinsipyo ng kontrol ng programa ay hindi sinusunod , ibig sabihin. maaari silang gumana nang walang "program counter" na nagpapahiwatig ng kasalukuyang nagsasagawa ng utos ng programa. Upang ma-access ang anumang variable na nakaimbak sa memorya, ang mga computer na ito hindi mo kailangang bigyan siya ng pangalan . Ang ganitong mga computer ay tinatawag na.

hindi von Neumann

14. ARKITEKTURA AT ISTRUKTURA.



Kapag isinasaalang-alang ang mga aparato sa computer, karaniwan na makilala sa pagitan ng kanilang arkitektura at istraktura. Arkitektura

ang isang computer ay ang paglalarawan nito sa ilang pangkalahatang antas, kabilang ang isang paglalarawan ng mga kakayahan ng user programming, command system, addressing system, memory organization, atbp. Tinutukoy ng arkitektura ang mga prinsipyo ng pagpapatakbo, mga koneksyon sa impormasyon at pagkakabit ng mga pangunahing lohikal na node ng isang computer: processor, RAM, panlabas na imbakan at mga peripheral na aparato. Tinitiyak ng karaniwang arkitektura ng iba't ibang mga computer ang kanilang pagiging tugma mula sa pananaw ng gumagamit. Istruktura

Ang isang computer ay isang set ng mga functional na elemento nito at mga koneksyon sa pagitan ng mga ito. Ang mga elemento ay maaaring isang malawak na iba't ibang mga aparato - mula sa mga pangunahing lohikal na node ng isang computer hanggang sa pinakasimpleng mga circuit. Ang istraktura ng isang computer ay graphic na kinakatawan sa anyo ng mga block diagram, sa tulong kung saan maaari mong ilarawan ang computer sa anumang antas ng detalye.

· 15. MGA NAKATANGING TAMPOK NG BAWAT ITO. Klasikong arkitektura (von Neumann architecture) - isang arithmetic-logical unit (ALU), kung saan dumadaan ang daloy ng data, at isang control device (CU), kung saan dumadaan ang command flow - ang program. Ito nag-iisang processor na computer . Kasama rin sa ganitong uri ng arkitektura ang arkitektura ng isang personal na computer na may karaniwang bus . Ang lahat ng mga functional block dito ay magkakaugnay ng isang karaniwang bus, na tinatawag ding sistema ng highway. Sa pisikal ay isang multi-wire line na may mga socket para sa pagkonekta ng mga electronic circuit. Ang hanay ng mga trunk wire ay nahahati sa magkakahiwalay na grupo: address bus, data bus at control bus.

Ang mga peripheral na aparato (printer, atbp.) ay konektado sa hardware ng computer sa pamamagitan ng espesyal controllers - mga aparato para sa pagkontrol ng mga peripheral na aparato. Controller - isang aparato na nag-uugnay sa mga peripheral na kagamitan o mga channel ng komunikasyon sa gitnang processor, na pinapaginhawa ang processor mula sa direktang pagkontrol sa pagpapatakbo ng kagamitang ito.

Multiprocessor na arkitektura . Ang pagkakaroon ng maraming mga processor sa isang computer ay nangangahulugan na maraming data stream at maraming command stream ang maaaring organisahin nang magkatulad. Kaya, maraming mga fragment ng isang gawain ang maaaring maisakatuparan nang magkatulad.

Multi-machine computing system . Dito ilang mga processor na kasama sa isang computer system ay walang karaniwang RAM, pero may kanya-kanya silang (lokal). Ang bawat computer sa isang multi-machine system ay may klasikal na arkitektura, at ang ganitong sistema ay ginagamit nang malawakan. Gayunpaman, ang epekto ng paggamit ng naturang computing system ay maaari lamang makuha sa pamamagitan ng paglutas ng mga problema na may napakaespesyal na istraktura: ito ay dapat na hatiin sa bilang ng maraming mga maluwag na pinagsama subtask bilang mayroong mga computer sa system.

Ang bentahe ng bilis ng multiprocessor at multi-machine computing system kaysa sa single-processor ay kitang-kita.

Arkitektura ng Parallel Processor . Dito Maraming ALU ang gumagana sa ilalim ng kontrol ng isang control unit. Nangangahulugan ito na maraming data ang maaaring iproseso ng isang programa - iyon ay, sa pamamagitan ng isang stream ng mga utos. Ang mataas na pagganap ng naturang arkitektura ay maaari lamang makamit sa mga gawain kung saan ang parehong mga pagpapatakbo ng computational ay isinasagawa nang sabay-sabay sa iba't ibang set ng data ng parehong uri.

Ang mga modernong kotse ay madalas na naglalaman ng mga elemento ng iba't ibang uri ng mga solusyon sa arkitektura. Mayroon ding mga solusyon sa arkitektura na lubhang naiiba sa mga tinalakay sa itaas.

16. CENTRAL PROCESSOR. DALAWANG PANGUNAHING URI NG COMPUTER MEMORY.

Ang gitnang processor ay karaniwang naglalaman ng:

  • arithmetic-logical unit;
  • data bus at address bus;
  • mga rehistro;
  • mga counter ng programa;
  • cache - napakabilis na maliit na memorya (mula 8 hanggang 512 KB);
  • mathematical floating point coprocessor.

Ang mga modernong processor ay ipinatupad sa anyo mga microprocessor . Sa pisikal, ang isang microprocessor ay isang pinagsama-samang circuit - isang manipis na hugis-parihaba na wafer ng mala-kristal na silikon na may lugar na ilang square millimeters lamang, kung saan inilalagay ang mga circuit na nagpapatupad ng lahat ng mga function ng processor.

Ang slab crystal ay karaniwang inilalagay sa isang plastic o ceramic flat case at ikinonekta sa mga wire na ginto sa mga metal na pin upang ito ay mai-attach sa motherboard ng computer. Ang isang computer system ay maaaring may ilang mga processor na tumatakbo nang magkatulad; ang mga ganitong sistema ay tinatawag

multiprocessor.

Paano gumagana ang memorya Ang memorya ng computer ay binuo mula sa mga elemento ng binary storage- mga piraso , pinagsama sa mga grupo ng 8 bits, na tinatawag byte. (Ang mga yunit ng memorya ay kapareho ng mga yunit ng impormasyon.) Lahat ng byte ay binibilang. Tinatawag itong byte number

address. Ang mga byte ay maaaring pagsamahin sa mga cell, na tinatawag ding mga salita.

Ang bawat computer ay may partikular na haba ng salita - dalawa, apat o walong byte. Hindi nito pinipigilan ang paggamit ng mga memory cell na may ibang haba (hal. halfword, doubleword). Karaniwan, ang isang machine word ay maaaring kumatawan sa alinman sa isang integer o isang pagtuturo. Gayunpaman, pinahihintulutan ang mga variable na format para sa pagpapakita ng impormasyon. Ang pagkasira ng memorya sa mga salita para sa apat na byte na mga computer ay ipinakita sa talahanayan: Byte 0 Byte 1 Byte 2 Byte 3 Byte 4 Byte 5 Byte 6
Byte 7 Byte 7 Byte 7 Byte 7
HALF-WORD HALF-WORD
SALITA

DOBLE NA SALITA Ang mas malalaking derived memory unit ay malawakang ginagamit din: Kilobyte, Megabyte, Gigabyte , at gayundin, kamakailan, Terabyte At.

Petabyte Ang mga modernong computer ay may maraming iba't ibang mga storage device, na malaki ang pagkakaiba sa layunin, mga katangian ng timing, dami ng nakaimbak na impormasyon at gastos sa pag-iimbak ng parehong dami ng impormasyon. Mayroong dalawang pangunahing uri ng memorya - Terabyte panloob

panlabas.

17. PANGUNAHING COMPONENT NG INTERNAL MEMORY. STATIC AT DYNAMIC MEMORY. Kasama sa internal memory Terabyte RAM, memorya ng cache

espesyal na memorya.

1. RAM RAM ay ginagamit lamang para sa pansamantalang pag-iimbak ng data at mga programa , dahil, kapag naka-off ang makina, lahat ng nasa RAM ay nawala . Pag-access sa mga elemento ng RAM direkta - ibig sabihin nito

Ang bawat byte ng memorya ay may sariling indibidwal na address. Karaniwan ang dami ng RAM Para sa mga simpleng gawaing pang-administratibo, sapat na ang 32 MB ng RAM, ngunit ang mga kumplikadong gawain sa disenyo ng computer ay maaaring mangailangan ng 512 MB hanggang 2 GB ng RAM.

Karaniwang RAM naisakatuparan mula sa SDRAM memory integrated circuits(kasabay na dynamic na RAM). Ang bawat bit ng impormasyon sa SDRAM ay naka-imbak bilang electrical charge ng isang maliit na kapasitor na nabuo sa istraktura ng semiconductor crystal. Dahil sa pagtagas ng mga alon, ang mga naturang capacitor ay mabilis na na-discharge, at pana-panahong sila ay nire-recharge (tungkol sa bawat 2 millisecond) ng mga espesyal na device. Ang prosesong ito ay tinatawag pagbabagong-buhay ng memorya(I-refresh ang Memorya). Ang mga chip ng SDRAM ay mayroon kapasidad 16 - 256 Mbit at higit pa. Ang mga ito ay naka-install sa housings at binuo sa mga module ng memorya.

Karamihan sa mga modernong computer ay kasama Mga module ng uri ng DIMM(Dual-In-line Memory Module - isang memory module na may dalawang-row na pag-aayos ng mga chips). Ang mga high-speed na module ay ginagamit sa mga computer system sa mga pinakamodernong processor Rambus DRAM (RIMM) at DDR DRAM.

Ang mga module ng memorya ay nailalarawan sa pamamagitan ng mga parameter tulad ng dami-(16, 32, 64, 128, 256 o 512 MB), bilang ng mga chips, dalas ng nameplate(100 o 133 MHz), oras ng pag-access ng data(6 o 7 nanosecond) at bilang ng mga contact(72, 168 o 184). Noong 2001, nagsimula ang paggawa ng mga module ng memorya 1 GB at mga prototype ng mga module para sa 2 GB. Noong 2009, karaniwan ang 2 GB na mga module. Pagsisimula ng produksyon ng 4 GB na mga module.

2. Cache memory

Ang memorya ng cache ay kinokontrol ng isang espesyal na aparato - controller, na, sa pamamagitan ng pag-aaral sa programa na isinasagawa, ay sumusubok na hulaan kung anong data at mga utos ang pinakamalamang na kakailanganin ng processor sa malapit na hinaharap, at i-pump ang mga ito sa memorya ng cache. Sa kasong ito, posible na"mga hit" , kaya"miss"

. Sa kaso ng isang hit, iyon ay, kung ang kinakailangang data ay pumped sa cache, ito ay nakuha mula sa memorya nang walang pagkaantala. Kung ang kinakailangang impormasyon ay wala sa cache, binabasa ito ng processor nang direkta mula sa RAM. Tinutukoy ng ratio ng mga hit sa mga miss ang pagiging epektibo ng pag-cache. Ang cache memory ay ipinatupad sa SRAM static memory chips (Static RAM), mas mabilis, mas mahal at mababang kapasidad kaysa DRAM (SDRAM). Ang mga modernong microprocessor ay mayroon built-in na memorya ng cache , ang tinatawag na unang antas ng cache 8, 16 o 32 KB ang laki. Bilang karagdagan, maaaring mayroon ang motherboard ng computer pangalawang antas ng cache

na may kapasidad na 256, 512 KB at mas mataas.

3. Espesyal na memorya Kasama sa mga espesyal na memory device permanenteng memorya reprogrammable read-only memory(Flash Memory) CMOS RAM memory, pinapagana ng baterya, memorya ng video at ilang iba pang uri ng memorya.

Una sa lahat, ang isang programa para sa pagkontrol sa pagpapatakbo ng processor mismo ay nakasulat sa permanenteng memorya. Naglalaman ang ROM ng mga program para sa pagkontrol sa display, keyboard, printer, external memory, mga program para sa pagsisimula at pagpapahinto ng computer, at mga testing device.

Ang pinakamahalagang permanenteng o Flash memory chip ay ang BIOS module. Ang papel ng BIOS ay dalawa: sa isang banda, ito ay isang mahalagang elemento ng hardware, at sa kabilang banda, ito ay isang mahalagang module ng anumang operating system.

BIOS (Basic Input/Output System - basic input/output system) - isang set ng mga program na idinisenyo para sa awtomatikong pagsubok ng mga device pagkatapos i-on ang computer at i-load ang operating system sa RAM.

Ang mga nilalaman ng CMOS ay binago ng isang espesyal na programa Setup, na matatagpuan sa BIOS (Ingles: Set-up - i-install, basahin ang "setup").

Ginagamit upang mag-imbak ng graphic na impormasyon memorya ng video.

Mayroong maraming iba't ibang uri ng RAM, ngunit lahat sila ay maaaring nahahati sa dalawang pangunahing subgroup - static na memorya (Static RAM) at dynamic na memorya (Dynamic RAM).

Ang dalawang uri ng memorya na ito ay naiiba, una sa lahat, sa kanilang pangunahing magkaibang teknolohikal na pagpapatupad - ang SRAM ay mag-iimbak ng mga naitala na data hanggang sa maisulat ang mga bago o ang kapangyarihan ay patayin, at ang DRAM ay maaaring mag-imbak ng data lamang sa maikling panahon, pagkatapos nito ang data dapat ibalik (regenerated) , kung hindi ay mawawala sila.

Tingnan natin ang mga pakinabang at disadvantages ng SRAM at DRAM:

1. Ang memorya ng uri ng DRAM, dahil sa teknolohiya nito, ay may mas mataas na density ng data kaysa sa SRAM.

2. Ang DRAM ay mas mura kaysa sa SRAM,

3. ngunit ang huli ay mas produktibo at maaasahan, dahil ito ay laging handa para sa pagbabasa.

STATIC RAM

Sa modernong mga computer, ginagamit ang SRAM bilang pangalawang antas ng cache at may medyo maliit na volume (karaniwan ay 128...1024 KB). Ito ay ginagamit sa cache nang tumpak dahil napakaseryosong mga kinakailangan ay inilalagay dito sa mga tuntunin ng pagiging maaasahan at pagganap. Ang pangunahing memorya ng isang computer ay binubuo ng mga dynamic na memory chips.

Ang static na memorya ay nahahati sa kasabay at asynchronous. Ang asynchronous na memorya ay hindi na ginagamit sa mga personal na kompyuter;

Ang paggamit ng static memory ay hindi limitado sa cache memory sa mga personal na computer. Mga server, router, pandaigdigang network, RAID array, switch - ito ang mga device kung saan kailangan ang high-speed SRAM.

Ang SRAM ay isang teknolohiyang lubos na nababago - maraming uri, naiiba sa mga tampok na elektrikal at arkitektura. Sa conventional synchronous SRAM, mayroong isang bahagyang pagkaantala kapag ang memorya ay lumipat mula sa read mode patungo sa write mode.

Samakatuwid, noong 1997, ipinakilala ng ilang mga kumpanya ang kanilang mga static na teknolohiya ng RAM nang walang ganoong pagkaantala. Ito ang mga teknolohiyang ZBT (Zero-Bus Turnaround) SRAM mula sa IDT, at isang katulad na NoBL (No Bus Latency) na bus. DYNAMIC RAM (lahat ng memorya maliban sa segment ng data - 64kb, stack memory - 16kb, sariling program body)

Ang memorya ng uri ng DRAM ay higit na laganap sa pag-compute dahil sa dalawang pakinabang nito kaysa sa SRAM - mababang gastos at density ng imbakan ng data. Ang dalawang katangiang ito ng dynamic na memorya ay nagbabayad sa ilang lawak para sa mga pagkukulang nito - mababang pagganap at ang pangangailangan para sa patuloy na pagbabagong-buhay ng data.

Mayroon na ngayong humigit-kumulang 25 na uri ng DRAM, habang sinusubukan ng mga tagagawa at developer ng memorya na makasabay sa mga pag-unlad sa mga central processing unit.

ang mga pangunahing uri ng dynamic na memorya - mula sa lumang Conventional at FPM DRAM hanggang sa hindi pa ipinatupad na QDR, DDR SDRAM, RDRAM.

Ang RAM ay may 3 mga seksyon:

  • 640 kb. DOS - basic RAM
  • 1MB Windows Core Module – Nangungunang RAM
  • ang natitirang mga module ay pinalawak na RAM

18. MEMORY MODULE DIMM. IBA PANG MGA URI NG MEMORY MODULE.

Ang computer RAM ay isa sa pinakamahalagang elemento ng isang computer, na tinutukoy ang pagganap at pag-andar ng buong system. Ang RAM ay kinakatawan ng isang tiyak na bilang ng mga RAM chips sa motherboard. Kung medyo kamakailan lamang ang mga RAM chips ay konektado sa pamamagitan ng mga espesyal na socket - mga konektor na naging posible upang baguhin ang mga indibidwal na chips nang walang paghihinang, ngayon ang arkitektura ng computer ay nagbibigay para sa kanilang pagkakalagay sa mga maliliit na module board. Ang ganitong mga memory module ay naka-install sa mga espesyal na puwang sa motherboard. Ang isa sa mga opsyon para sa naturang solusyon ay SIMM modules (SIMM - single in-line memory modules).

Ang mga miniature SIMM module, o simpleng SIMM, ay mga bloke ng RAM na may iba't ibang kapasidad. Ang mga SIMM na 4, 8, 16, 32 at kahit na 64 MB ay malawakang ginagamit.

Ang mga SIMM ay may dalawang magkaibang uri: 30 pin at 72 pin, kung saan ang ibig sabihin ng pin ay ang bilang ng mga pin na nakakonekta sa isang espesyal na konektor ng RAM sa motherboard. Kasabay nito, ang 30 pin at 72 pin na SIMM ay hindi mapapalitang mga elemento.

Ang hitsura ng DIMM module

Ang mga module ng uri ng DIMM ay pinaka-karaniwan sa anyo ng mga 168-pin na module, na naka-install patayo sa socket at sinigurado ng mga trangka. Ang mga SO DIMM ay malawakang ginagamit sa mga portable na device - isang uri ng maliit na outline na DIMM (SO - small outline), ang mga ito ay pangunahing inilaan para sa mga laptop na computer.

Hitsura ng RIMM module

Ang mga module ng uri ng RIMM ay hindi gaanong karaniwan; Ang mga ito ay kinakatawan ng 168/184-pin na hugis-parihaba na mga board, na dapat na mai-install lamang sa mga pares, at ang mga walang laman na konektor sa motherboard ay puno ng mga espesyal na plug. Ito ay dahil sa mga tampok ng disenyo ng naturang mga module.

19. PANLABAS NA MEMORY. VARIETY NG MGA EXTERNAL MEMORY DEVICES.

Ang panlabas na memorya (ERAM) ay idinisenyo para sa pangmatagalang imbakan ng mga programa at data, at ang integridad ng mga nilalaman nito ay hindi nakasalalay sa kung ang computer ay naka-on o naka-off. Hindi tulad ng RAM, ang panlabas na memorya ay walang direktang koneksyon sa processor.

Ang impormasyon mula sa OSD hanggang sa processor at vice versa ay umiikot sa kahabaan ng sumusunod na chain:

VZU RAM o Cache o Processor

  • Kasama sa external memory ng computer ang: nagmamaneho para sa
  • Kasama sa external memory ng computer ang: mga hard magnetic disk;
  • Kasama sa external memory ng computer ang: nababaluktot na magnetic disk;
  • Kasama sa external memory ng computer ang: mga CD;
  • Kasama sa external memory ng computer ang: Magneto-optical compact disc; magnetic tape

(mga streamer), atbp.

1. Mga floppy disk drive
Ang isang floppy disk ay binubuo ng isang bilog na polymer substrate na pinahiran sa magkabilang panig ng magnetic oxide at inilagay sa isang plastic na pakete, ang panloob na ibabaw nito ay pinahiran ng isang panlinis na patong. Ang packaging ay may mga radial slot sa magkabilang panig kung saan ang mga read/write head ng drive ay nakakakuha ng access sa disk. Ang paraan ng pagtatala ng binary na impormasyon sa isang magnetic medium ay tinatawag magnetic coding.

Ito ay nakasalalay sa katotohanan na ang mga magnetic domain sa daluyan ay nakahanay sa mga landas sa direksyon ng inilapat na magnetic field kasama ang kanilang mga pole sa hilaga at timog. Karaniwang nakatakda

Mayroong isa-sa-isang pagsusulatan sa pagitan ng binary na impormasyon at ang oryentasyon ng mga magnetic domain. Ang impormasyon ay naitala sa concentric (mga landas mga track ), na nahahati sa . Ang bilang ng mga track at sektor ay depende sa uri at format ng floppy disk. Ang isang sektor ay nag-iimbak ng pinakamababang halaga ng impormasyon na maaaring isulat o basahin mula sa disk. Ang kapasidad ng sektor ay pare-pareho at umaabot sa 512 bytes.

Sa kasalukuyan ang pinakalaganap mga floppy disk na may mga sumusunod na katangian: diameter 3.5 pulgada (89 mm), kapasidad 1.44 MB, bilang ng mga track 80, bilang ng mga sektor sa mga track 18.

Naka-install ang floppy disk floppy disk drive(Ingles) floppy-disk drive), ay awtomatikong naitala sa loob nito, pagkatapos nito ay umiikot ang mekanismo ng drive hanggang sa bilis ng pag-ikot na 360 min -1. Ang floppy disk mismo ay umiikot sa drive, ang mga magnetic head ay nananatiling hindi gumagalaw. Ang floppy disk ay umiikot lamang kapag ito ay na-access. Ang drive ay konektado sa processor sa pamamagitan ng floppy disk controller.

Kamakailan lamang, lumitaw ang tatlong-pulgadang floppy disk na maaaring mag-imbak hanggang 3 GB impormasyon. Ang mga ito ay ginawa gamit ang bagong teknolohiya Nano2 at nangangailangan ng espesyal na hardware para magbasa at magsulat.

2. Mga hard disk drive

Kung ang mga floppy disk ay isang paraan ng paglilipat ng data sa pagitan ng mga computer, kung gayon hard drive - bodega ng impormasyon sa computer.

Tulad ng isang floppy disk, ang gumaganang ibabaw ng mga platter ay nahahati sa mga pabilog na concentric track, at ang mga track sa mga sektor. Ang read-write head, kasama ang kanilang sumusuportang istraktura at mga disk, ay nakapaloob sa isang hermetically sealed na pabahay na tinatawag na module ng datos. Kapag ang isang module ng data ay naka-install sa isang disk drive, awtomatiko itong kumokonekta sa isang sistema na nagbobomba ng purified cooled air. Ibabaw may pinggan magnetic coating 1.1 microns lamang ang kapal at layer ng pampadulas upang maprotektahan ang ulo mula sa pinsala kapag binababa at iniangat habang gumagalaw. Kapag umiikot ang pinggan, a layer ng hangin, na nagbibigay ng air cushion para mag-hover ang ulo sa taas na 0.5 microns sa ibabaw ng disk surface.

Ang mga drive ng Winchester ay may napakalaking kapasidad: mula 10 hanggang 100 GB. Para sa mga modernong modelo, ang bilis ng spindle (rotating shaft) ay karaniwang 7200 rpm, ang average na oras ng paghahanap ng data ay 9 ms, at ang average na bilis ng paglipat ng data ay hanggang 60 MB/s. Hindi tulad ng isang floppy disk, isang hard disk patuloy na umiikot. Lahat ng modernong drive ay nilagyan built-in na cache(karaniwan ay 2 MB), na makabuluhang nagpapabuti sa kanilang pagganap. Ang hard drive ay konektado sa processor sa pamamagitan ng controller ng hard drive.

4. Mga CD drive

Dito ang carrier ng impormasyon ay CD-ROM (Compact Disk Read-Only Memory - isang compact disc kung saan maaari ka lamang magbasa).

Ang CD-ROM ay isang transparent na polymer disk na may diameter na 12 cm at isang kapal na 1.2 mm, sa isang gilid kung saan ang isang mapanimdim na layer ng aluminyo ay na-spray, na protektado mula sa pinsala ng isang layer ng transparent na barnisan. Ang kapal ng patong ay ilang sampung libo ng isang milimetro.

Ang impormasyon sa disk ay ipinakita bilang isang pagkakasunud-sunod mga depresyon(nag-recess sa disk) at mga projection(ang kanilang antas ay tumutugma sa ibabaw ng disk), na matatagpuan sa isang spiral track na umuusbong mula sa lugar na malapit sa axis ng disk. Para sa bawat pulgada (2.54 cm) ng radius ng disk mayroong 16 na libong pagliko ng isang spiral track. Para sa paghahambing, ilang daang track lamang ang magkasya sa bawat pulgadang radius sa ibabaw ng isang hard drive. Ang kapasidad ng CD ay umabot 780 MB. Ang impormasyon ay isinusulat sa disc kapag ito ay ginawa at hindi na mababago.

Ang mga CD-ROM ay may mataas na tukoy na kapasidad ng impormasyon, na ginagawang posible na lumikha sa kanilang batayan ng mga sistema ng tulong at mga pang-edukasyon na complex na may malaking base ng paglalarawan. Ang isang CD ay may parehong kapasidad ng impormasyon sa halos 500 floppy disk. Ang pagbabasa ng impormasyon mula sa isang CD-ROM ay nangyayari sa medyo mataas na bilis, kahit na kapansin-pansing mas mababa kaysa sa bilis ng mga hard disk drive. Ang mga CD-ROM ay simple at madaling gamitin, may mababang halaga ng yunit ng pag-iimbak ng data, halos hindi napuputol, hindi maaapektuhan ng mga virus, at imposibleng aksidenteng mabura ang impormasyon mula sa kanila.

Hindi tulad ng mga magnetic disk, ang mga CD ay walang maraming ring track, ngunit isa - spiral, parang gramophone records. Sa pagsasaalang-alang na ito, ang anggular na bilis ng pag-ikot ng disk ay hindi pare-pareho. Bumababa ito nang linear habang ang ulo ng pagbabasa ng laser ay gumagalaw patungo sa gilid ng disk.

Upang gumana sa CD-ROM kailangan mong ikonekta ito sa iyong computer. CD-ROM drive(Larawan 2.9), na nagko-convert ng pagkakasunod-sunod ng mga indentasyon at protrusions sa ibabaw ng isang CD-ROM sa isang sequence ng binary signal. Para sa layuning ito ito ay ginagamit pagbabasa ng ulo na may microlaser at LED. Ang lalim ng mga depression sa ibabaw ng disk ay katumbas ng isang-kapat ng wavelength ng laser light. Kung, sa dalawang sunud-sunod na cycle ng pagbabasa ng impormasyon, ang light beam ng laser head ay gumagalaw mula sa protrusion hanggang sa ilalim ng cavity o vice versa, ang pagkakaiba sa mga haba ng light path sa mga cycle na ito ay nagbabago sa kalahating alon, na nagdudulot ng pagtaas o pagbaba sa direkta at sinasalamin na liwanag mula sa disk na magkakasamang tumatama sa LED.

Kung ang haba ng liwanag na landas ay hindi nagbabago sa sunud-sunod na mga siklo ng pagbasa, kung gayon ang estado ng LED ay hindi nagbabago. Bilang isang resulta, ang kasalukuyang sa pamamagitan ng LED ay gumagawa ng isang pagkakasunud-sunod ng mga binary electrical signal na naaayon sa kumbinasyon ng mga lambak at mga taluktok sa bakas.

Ang iba't ibang haba ng optical path ng isang light beam sa dalawang magkasunod na cycle ng pagbabasa ng impormasyon ay tumutugma sa binary units. Ang pantay na haba ay tumutugma sa mga binary zero.

Ngayon, halos lahat ng mga personal na computer ay may CD-ROM drive. Ngunit maraming interactive na programang multimedia ay masyadong malaki upang magkasya sa isang CD. Ang teknolohiya ng CD-ROM ay mabilis na pinapalitan ng teknolohiya ng DVD digital video disc.. Ang mga disc na ito ay kapareho ng laki ng mga regular na CD ngunit maaaring tumanggap hanggang 17 GB ng data, ibig sabihin. Sa mga tuntunin ng lakas ng tunog, pinapalitan nila ang 20 karaniwang CD-ROM drive. Ang mga disc na ito ay inilabas sa mga larong multimedia at interactive na video mahusay na kalidad, na nagpapahintulot sa manonood na tingnan ang mga episode mula sa iba't ibang anggulo ng camera, pumili ng iba't ibang mga opsyon sa pagtatapos para sa pelikula, makilala ang mga talambuhay ng mga aktor na nagbida, at tamasahin ang mahusay na kalidad ng tunog.

4. Magneto-optical CD drive DVD

4.7 17 50-hd dvd 200 blue ray

WARM drive(Magsulat At Magbasa ng Maraming beses), nagbibigay-daan sa iyo na magsulat at magbasa nang maraming beses.

5. Magnetic tape drive (mga streamer)

Binibigyang-daan ka ng mga streamer na mag-record ng malaking halaga ng impormasyon sa isang maliit na magnetic tape cassette. Ang mga tool sa compression ng hardware na binuo sa tape drive ay nagbibigay-daan sa iyo upang awtomatikong i-compress ang impormasyon bago ito i-record at ibalik ito pagkatapos basahin ito, na nagpapataas sa dami ng nakaimbak na impormasyon.

Ang kawalan ng mga streamer ay ang kanilang medyo mababang bilis ng pag-record, paghahanap at pagbabasa ng impormasyon.

  1. Flash drive

Crystal kung saan ang impormasyon ay naitala - 32GB

20. LIQUID CRYSTAL MONITOR. MGA MONITOR BATAY SA CRT

Ang computer video system ay binubuo ng tatlong bahagi:

subaybayan(tinatawag ding display);

adaptor ng video;

software(mga driver ng video system).

Video adapter nagpapadala ng beam brightness control signal at pahalang at patayong pag-scan ng mga signal sa monitor. Subaybayan kino-convert ang mga signal na ito sa mga visual na imahe. A software magproseso ng mga imahe ng video - magsagawa ng pag-encode at pag-decode ng signal, mga pagbabago sa coordinate, compression ng imahe, atbp.

Ang karamihan sa mga monitor ay idinisenyo batay sa cathode ray tube (CRT), at ang prinsipyo ng kanilang operasyon ay katulad ng prinsipyo ng pagpapatakbo ng isang TV. Ang mga monitor ay alphanumeric at graphic, monochrome at kulay. Ang mga modernong computer ay karaniwang nilagyan ng color graphic monitor.

1. Monitor batay sa isang cathode ray tube

Ang pangunahing elemento ng pagpapakita ay tubo ng cathode ray. Ang harap na bahagi nito, na nakaharap sa manonood, ay natatakpan sa loob phosphor - isang espesyal na sangkap na may kakayahang maglabas ng liwanag kapag tinamaan ng mabilis na mga electron.

Ang pospor ay inilapat sa anyo ng mga hanay ng mga tuldok ng tatlong pangunahing kulay - pula, berde Terabyte asul . Ang mga kulay na ito ay tinatawag na pangunahin dahil ang kanilang mga kumbinasyon (sa iba't ibang sukat) ay maaaring kumatawan sa anumang kulay sa spectrum.

Ang mga set ng phosphor dots ay nakaayos sa triangular triads. Nabubuo ang triad pixel- ang punto kung saan nabuo ang imahe (eng. pixel - elemento ng larawan, elemento ng larawan).

Ang distansya sa pagitan ng mga sentro ng pixel ay tinatawag subaybayan ang tuldok na hakbang. Ang distansyang ito ay makabuluhang nakakaapekto sa kalinawan ng imahe. Kung mas maliit ang hakbang, mas mataas ang kalinawan. Karaniwan sa color monitor ang pitch ay 0.24 mm. Sa hakbang na ito, nakikita ng mata ng tao ang mga punto ng triad bilang isang punto ng isang "kumplikadong" kulay.

Sa kabaligtaran ng tubo mayroong tatlo (ayon sa bilang ng mga pangunahing kulay) mga baril ng elektron. Ang lahat ng tatlong baril ay "naglalayon" sa parehong pixel, ngunit ang bawat isa sa kanila ay naglalabas ng isang stream ng mga electron patungo sa "sariling" phosphor point. Upang maabot ng mga electron ang screen nang walang harang, ang hangin ay ibinubomba palabas ng tubo, at isang mataas na boltahe ng kuryente ang nalikha sa pagitan ng mga baril at ng screen, na nagpapabilis sa mga electron. Sa harap ng screen sa landas ng mga electron ay inilagay maskara- isang manipis na metal plate na may malaking bilang ng mga butas na matatagpuan sa tapat ng mga phosphor point. Tinitiyak ng mask na ang mga electron beam ay tumama lamang sa mga phosphor point ng kaukulang kulay.

Ang magnitude ng electronic current ng mga baril at, dahil dito, ang liwanag ng mga pixel ay kinokontrol ng signal na nagmumula sa video adapter.

Sa bahagi ng prasko kung saan matatagpuan ang mga baril ng elektron, ilagay sistema ng pagpapalihis monitor, na pinipilit ang electron beam na tumakbo sa lahat ng pixel nang paisa-isa, linya sa linya, mula sa itaas hanggang sa ibaba, pagkatapos ay bumalik sa simula ng tuktok na linya, atbp.

Ang bilang ng mga linyang ipinapakita sa bawat segundo ay tinatawag pahalang na dalas ng pag-scan. At ang dalas ng pagbabago ng mga frame ng imahe ay tinatawag rate ng frame. Ang huli ay hindi dapat mas mababa sa 85 Hz, kung hindi, ang imahe ay magiging kurap.

2. LCD monitor

Parami nang ginagamit kasama ng mga tradisyunal na CRT monitor. Mga likidong kristal- ito ay isang espesyal na estado ng ilang mga organikong sangkap kung saan mayroon silang pagkalikido at kakayahang bumuo ng mga spatial na istruktura na katulad ng mga mala-kristal. Maaaring baguhin ng mga likidong kristal ang kanilang istraktura at mga light-optical na katangian sa ilalim ng impluwensya ng boltahe ng kuryente. Sa pamamagitan ng pagbabago ng oryentasyon ng mga grupo ng mga kristal gamit ang isang electric field at paggamit ng mga sangkap na ipinakilala sa isang likidong kristal na solusyon na maaaring maglabas ng liwanag sa ilalim ng impluwensya ng isang electric field, posible na lumikha ng mataas na kalidad na mga imahe na naghahatid ng higit sa 15 milyong mga kulay ng kulay. .

Karamihan sa mga LCD monitor ay gumagamit ng isang manipis na pelikula ng likidong kristal na nakasabit sa pagitan ng dalawang glass plate. Ang mga singil ay inililipat sa pamamagitan ng tinatawag na passive matrix- isang grid ng mga hindi nakikitang mga thread, pahalang at patayo, na lumilikha ng isang punto ng imahe sa intersection ng mga thread (medyo malabo dahil sa ang katunayan na ang mga singil ay tumagos sa mga kalapit na lugar ng likido).

Mga aktibong matrice Sa halip na mga thread, gumagamit sila ng transparent na screen ng mga transistor at nagbibigay ng maliwanag, halos walang distortion na imahe. Ang screen ay nahahati sa mga independiyenteng cell, bawat isa ay binubuo ng apat na bahagi (para sa tatlong pangunahing kulay at isang reserba). Ang bilang ng mga naturang cell ayon sa latitude at taas ng screen ay tinatawag resolution ng screen. Ang mga modernong LCD monitor ay may resolution na 642x480, 1280x1024 o 1024x768. Kaya, ang screen ay may mula 1 hanggang 5 milyong tuldok, na ang bawat isa ay kinokontrol ng sarili nitong transistor. Sa mga tuntunin ng pagiging compactness, ang mga naturang monitor ay walang katumbas. Tumatagal sila ng 2 - 3 beses na mas kaunting espasyo kaysa sa mga monitor ng CRT at pareho ang bilang ng beses na mas magaan; kumonsumo ng mas kaunting kuryente at hindi naglalabas ng mga electromagnetic wave na nakakaapekto sa kalusugan ng tao.

21. MGA PRINTER. PLOTTER. SCANNER

Mayroong libu-libong uri ng printer. Ngunit mayroong tatlong pangunahing uri ng mga printer: matrix, laser at inkjet.

· Mga dot matrix printer Gumagamit sila ng kumbinasyon ng maliliit na pin na tumatama sa laso ng tinta, na nag-iiwan ng imprint ng simbolo sa papel. Ang bawat karakter na naka-print sa printer ay nabuo mula sa isang set ng 9, 18 o 24 na karayom ​​na nabuo sa isang patayong haligi. Ang mga disadvantage ng mga murang printer na ito ay ang kanilang maingay na operasyon at mahinang kalidad ng pag-print.

· Mga laser printer Gumagana sila sa halos parehong paraan tulad ng mga photocopier. Ang computer ay bumubuo ng isang "imahe" ng isang pahina ng teksto sa memorya nito at ipinapadala ito sa printer. Ang impormasyon tungkol sa page ay inaasahang gamit ang isang laser beam papunta sa isang umiikot na drum na may photosensitive coating na nagbabago ng mga katangian ng kuryente depende sa antas ng liwanag.

Pagkatapos ng pag-iilaw, ang pulbos na pangkulay ay inilapat sa drum, na nasa ilalim ng boltahe ng kuryente - toner, mga particle na dumidikit sa mga lugar na may iluminado sa ibabaw ng drum. Gumagamit ang printer ng espesyal na hot roller para hilahin ang papel sa ilalim ng drum; Ang toner ay inililipat sa papel at "pinagsama" dito, nag-iiwan ng isang matibay, mataas na kalidad na imahe. May kulay Ang mga laser printer ay napakamahal pa rin.

· Mga inkjet printer bumuo ng mga character bilang isang sequence mga tuldok ng tinta. Maliit ang print head ng printer mga nozzle, sa pamamagitan ng kung saan ang mabilis na pagkatuyo ng tinta ay na-spray sa pahina. Ang mga printer na ito ay hinihingi sa kalidad ng papel. May kulay Ang mga inkjet printer ay lumilikha ng mga kulay sa pamamagitan ng pagsasama-sama ng mga tinta apat pangunahing kulay - maliwanag na asul, lila, dilaw at itim.

Ang printer ay konektado sa computer sa pamamagitan ng kable printer, ang isang dulo nito ay ipinasok kasama ang connector nito sa pugad printer, at ang iba pa - sa daungan computer printer. Port- ito ay isang konektor kung saan maaari mong ikonekta ang processor ng computer sa isang panlabas na aparato.

Ang bawat printer ay dapat magkaroon ng sarili nitong driver- isang program na may kakayahang magsalin (magsalin) ng mga karaniwang command sa pag-print ng computer sa mga espesyal na utos na kinakailangan para sa bawat printer.

Ang mga plotter ay ginagamit upang makabuo ng mga kumplikadong guhit ng disenyo, mga plano sa arkitektura, mga mapa ng heograpiya at meteorolohiko, at mga diagram ng negosyo. Ang mga plotter ay gumuhit ng mga larawan gamit ang panulat.

Mga roller plotter i-scroll ang papel sa ilalim ng panulat, at flatbed plotters ilipat ang panulat sa buong ibabaw ng pahalang na nakahiga na papel.

Ang isang plotter, tulad ng isang printer, ay tiyak na nangangailangan ng isang espesyal na programa - driver, na nagpapahintulot sa mga application program na magpadala ng mga tagubilin dito: itaas at ibaba ang panulat, gumuhit ng linya ng isang ibinigay na kapal, atbp.

Kung ang mga printer ay naglalabas ng impormasyon mula sa isang computer, ang mga scanner, sa kabaligtaran, ilipat ang impormasyon mula sa mga dokumentong papel sa memorya ng computer. meron mga scanner ng kamay, na pinagsama sa ibabaw ng dokumento sa pamamagitan ng kamay, at mga flatbed scanner, sa hitsura ay nakapagpapaalaala sa mga makinang pangkopya.

Static na memorya

Static memory ( SRAM) ay karaniwang ginagamit bilang pangalawang antas (L2) na cache upang i-cache ang karamihan ng RAM. Ang static na memorya ay karaniwang ginagawa batay sa TTL, CMOS o BiCMOS microcircuits at ayon sa paraan ng pag-access ng data maaari itong alinman asynchronous "mga hit" magkasabay . Asynchronous ay tinatawag na data access na maaaring isagawa anumang oras. Ang Asynchronous SRAM ay ginamit sa mga motherboard para sa ikatlo hanggang ikalimang henerasyon ng mga processor. Ang oras ng pag-access sa mga cell ng naturang memorya ay mula 15 ns (33 MHz) hanggang 8 ns (66 MHz).

Kasabay Ang memorya ay nagbibigay ng access sa data hindi sa mga random na oras, ngunit sabay-sabay (sabay-sabay) sa mga pulso ng orasan. Sa pagitan, maaaring ihanda ng memorya ang susunod na piraso ng data para sa pag-access. Karamihan sa mga fifth-generation motherboards ay gumagamit ng isang uri ng synchronous memory - synchronous-pipelined SRAM (Pipelined Burst SRAM), kung saan ang karaniwang oras ng isang read/write operation ay 3 clock cycle, at ang isang group operation ay tumatagal ng 3-1 - 1 - 1 cycle ng orasan sa unang pag-access at 1 - 1 - 1 - 1 sa mga kasunod na tawag, na nagpapabilis ng access ng higit sa 25%.

Ginagamit ng SRAM ang tinatawag na static na trigger (ang circuit na binubuo ng ilang mga transistor). Ang static na uri ng memorya ay may mas mataas na pagganap at ginagamit, halimbawa, upang ayusin ang memorya ng cache.

Async SRAM(Asynchronous na static na memorya). Ito ang memorya ng cache na ginamit sa loob ng maraming taon mula nang lumabas ang unang 386 na computer na may L2 cache. Ito ay naa-access nang mas mabilis kaysa sa DRAM at maaari, depende sa bilis ng processor, gumamit ng 20-, 15-, o 10-ns na mga opsyon sa pag-access (mas mabilis ang oras ng pag-access ng data, mas mabilis ang memorya at mas maikli ang burst access sa kanya) . Gayunpaman, tulad ng iminumungkahi ng pangalan, ang memorya na ito ay hindi sapat na mabilis para sa sabay-sabay na pag-access, na nangangahulugan na mayroon pa ring paghihintay na kasangkot kapag ina-access ang processor, kahit na mas mababa kaysa sa DRAM.

SyncBurst SRAM(Synchronous batch static memory). Sa mga frequency ng bus na mas mababa sa 66 MHz, ang synchronous burst SRAM ay ang pinakamabilis na uri ng memory na magagamit. Ang dahilan dito ay kung ang processor ay hindi tumatakbo sa masyadong mataas na frequency, ang kasabay na burst SRAM ay maaaring magbigay ng ganap na kasabay na data output, na nangangahulugang walang latency kapag ang processor ay nagbabasa ng mga pagsabog 2-1-1 - 1, ibig sabihin, ang Ang kasabay na burst SRAM ay naglalabas ng data sa isang 2-1-1 - 1 na burst cycle Kapag ang dalas ng processor ay tumaas nang higit sa 66 MHz, ang kasabay na pagsabog ng SRAM ay hindi makakayanan ang pag-load at mga output ng data sa 3-2-2-2 na pagsabog, na makabuluhang. mas mabagal kaysa sa paggamit ng pipelined burst SRAM . Kabilang sa mga disadvantage ang katotohanan na ang kasabay na nakasalansan na SRAM ay ginawa ng mas kaunting mga kumpanya at samakatuwid ay nagkakahalaga ng higit pa. Ang synchronous burst SRAM ay may address/data times na 8.5 hanggang 12 ns.

Mayroong ilang mga pangunahing tampok ng disenyo ng synchronous burst SRAM na ginagawa itong higit na nakahihigit sa asynchronous na SRAM kapag ginamit bilang isang high-speed cache:

Pag-synchronize sa system timer. Sa pinakasimpleng kahulugan, nangangahulugan ito na ang lahat ng mga signal ay na-trigger ng gilid ng isang signal ng timer. Ang pagtanggap ng mga signal sa gilid ng timer clock ay lubos na pinapasimple ang paglikha ng isang high-speed system;

Batch processing. Ang mga synchronous burst SRAM ay nagbibigay ng mataas na pagganap sa isang maliit na bilang ng mga logic circuit na nag-aayos ng cyclic memory operation na may mga sequential address. Maaaring i-interleaved ang four-address packet sequence para sa Intel compatibility o linear para sa PowerPC at iba pang system.

Ang mga tampok na ito ay nagbibigay-daan sa microprocessor na ma-access ang mga serial address nang mas mabilis kaysa sa posible sa iba pang paggamit ng teknolohiya ng SRAM. Bagama't ang ilang vendor ay may 3.3V asynchronous na SRAM na may 15 ns time-to-data time, ang pipelined synchronous burst SRAM gamit ang parehong teknolohiya ay makakamit ng time-to-data time na mas mababa sa 6 ns.

PB SRAM(Pipelined Packet Static Memory). Ang pipeline ay isang parallelization ng SRAM operations gamit ang input at output registers. Ang pagpuno sa mga rehistro ay nangangailangan ng karagdagang panimulang cycle, ngunit sa sandaling mapunan, ang mga rehistro ay nagbibigay ng mabilis na pagtalon sa susunod na address habang ang kasalukuyang address ay binabasa.

Ginagawa nitong pinakamabilis na memorya ng cache para sa mga system na may bilis ng bus na higit sa 75 MHz. Maaaring gumana ang PB SRAM sa mga frequency ng bus hanggang 133 MHz. Hindi rin ito mas mabagal kaysa sa kasabay na burst SRAM kapag ginamit sa mga mabagal na system: naglalabas ito ng data sa lahat ng oras sa 3-1-1 - 1 na pagsabog ay makikita kung gaano kahusay ang pagganap ng memorya na ito sa oras ng address/data. na umaabot sa 4.5 hanggang 8 ns.

1-T SRAM. Tulad ng nabanggit kanina, ang mga tradisyonal na disenyo ng SRAM ay gumagamit ng isang static na flip-flop upang mag-imbak ng isang bit (cell). Upang ipatupad ang isang ganoong circuit, ang board ay dapat mayroong 4 hanggang 6 na transistors (4-T, 6-T SRAM). Inihayag ng Monolithic System Technology (MoSys) ang paglikha ng isang bagong uri ng memorya kung saan ang bawat bit ay ipinapatupad sa isang transistor (1-T SRAM). Sa katunayan, ang teknolohiya ng DRAM ay ginagamit dito, dahil kinakailangan na pana-panahong muling buuin ang memorya. Gayunpaman, ang interface na may memorya ay ginawa sa pamantayan ng SRAM, habang ang mga siklo ng pagbabagong-buhay ay nakatago mula sa memory controller. Maaaring bawasan ng 1-T circuit ang laki ng silicon die ng 50-80% kumpara sa tradisyonal na SRAM at bawasan ang pagkonsumo ng kuryente ng 75%.