1 Информация. Понятие информации. Концепции информации

• Название: 1 Информация. Понятие информации. Концепции информации
• Анкор: otvety.doc
• Дата: 16.07.2018
• Размер: 0.93 Mb.
• Имя файла: otvety.doc
• Тип: Документы; #21549
• страница: 12 из 27

30 Клавиатура, принципы работы

Клавиатура - клавишное устройство управления персональным компьютером. Служит для ввода алфавитно-цифровых (знаковых) данных, а также команд управле­ния. Комбинация монитора и клавиатуры обеспечивает простейший интерфейс пользователя. С помощью клавиатуры управляют компьютерной системой, а с помощью монитора получают от нее отклик.

Принцип действия. Клавиатура относится к стандартным средствам персонального компьютера. Ее основные функции не нуждаются в поддержке специальными сис­темными программами (драйверами). Необходимое программное обеспечение для начала работы с компьютером уже имеется в микросхеме ПЗУ в составе базовой системы ввода-вывода (BIOS), и потому компьютер реагирует на нажатия клавиш сразу после включения. Принцип действия клавиатуры заключается в следующем.

10. 
    При нажатии на клавишу (или комбинацию клавиш) специальная микросхема, встроенная в клавиатуру, выдает так называемый скан-код.
    
11. 
    Скан-код поступает в микросхему, выполняющую функции порта клавиатуры. (Порты — специальные аппаратно-логические устройства, отвечающие за связь процессора с другими устройствами.) Данная микросхема находится на основной плате компьютера внутри системного блока.
    
12. 
    Порт клавиатуры выдает процессору прерывание (Прерывание — временный останов выполнения одной программы в целях оперативного выполнения другой, в данный момент более важной (приори­тетной) программы) с фиксированным номером. Для клавиатуры номер прерывания - 9 (Interrupt 9, Int9).
    
13. 
    Получив прерывание, процессор откладывает текущую работу и по номеру пре­рывания обращается в специальную область оперативной памяти, в которой находится так называемый вектор прерываний. Вектор прерываний — это список адресных данных с фиксированной длиной записи. Каждая запись содержит адрес программы, которая должна обслужить прерывание с номером, совпадаю­щим с номером записи.
    
14. 
    Определив адрес начала программы, обрабатывающей возникшее прерывание, процессор переходит к ее исполнению. Простейшая программа обработки кла­виатурного прерывания «зашита» в микросхему ПЗУ, но программисты могут «подставить» вместо нее свою программу, если изменят данные в векторе прерываний.
    
15. 
    Программа-обработчик прерывания направляет процессор к порту клавиатуры, где он находит скан-код, загружает его в свои регистры, потом под управле­нием обработчика определяет, какой код символа соответствует данному скан-коду.
    
16. 
    Далее обработчик прерываний отправляет полученный код символа в небольшую область памяти, известную как буфер клавиатуры, и прекращает свою работу, известив об этом процессор.
    
17. 
    Процессор прекращает обработку прерывания и возвращается к отложенной задаче.
    

Введенный символ хранится в буфере клавиатуры до тех пор, пока его не заберет оттуда та программа, для которой он и предназначался, например тексто­вый редактор или текстовый процессор. Если символы поступают в буфер чаще, чем забираются оттуда, наступает эффект переполнения буфера. В этом слу­чае ввод новых символов на некоторое время прекращается. На практике в этот момент при нажатии на клавишу мы слышим предупреждающий звуковой сиг­нал и не наблюдаем ввода данных.

31 Память компьютера, внутренняя память

Память предназначена для записи, хранения, выдачи команд и обрабатываемых данных.

Существует несколько разновидностей памяти: показанных на рис 5. . Существование целой иерархии видов памяти объясняется их различием по быстродействию, энергозависимости, назначению, объему и стоимости. Многообразие видов памяти помогает снять противоречие между высокой стоимостью памяти одного вида и низким быстродействием памяти другого вида. Память современных компьютеров строится на нескольких уровнях, причем память более высок
ого уровня меньше по объему, быстрее и в пересчете на один байт имеет большую стоимость, чем память более низкого уровня.

Внутренняя память.

ОЗУ (Оперативно – запоминающее устройство) по английские -RAM (RandomAccessMemory – память с произвольным доступом, т.е. возможны чтение и запись) – устройство предназначенное для оперативной записи, хранения и считывания информации непосредственно участвующей в информационно – вычислительном процессе в текущее время.

Достоинством оперативной памяти является ее относительно высокое быстродействие, по отношению к внешней памяти, и возможность обращения к каждой ячейке памяти отдельно. Скорость доступа или необходимое время для считывания данных в ОЗУ составляет для SIММ-модулей — 50-70 нс (50*10^-9 – 70*10^-9сек), для совре­менных DIММ-модулей оно составляет 7-10 нс(наносекунд).

Особенности ОЗУ:

1. 
   ОЗУ является энергозависимым запоминающим устройством и при выключении компьютера вся информация в ОЗУ пропадет.
   
2. 
   При загрузке компьютера в ОЗУ заносится (загружается) цепочка байтов, в которых храниться операционная система.
   
3. 
   В ОЗУ помещаются все запускаемые программы и данные, обрабатываемые данными программами
   
4. 
   Содержимое многих ячеек памяти постоянно изменяется в процессе работы программы (пересылка данных, арифметические операции и многое другое). После загрузки новой программы содержимое ОЗУ замещается новым, а после выключения машины пропадает вовсе.
   

Каждая ячейка памяти имеет свой адрес, который выражается числом. В настоя­щее время в процессорах IntelPentium и некоторых других принята 32-разрядная адресация, а это означает, что всего независимых адресов может быть 2³². Таким образом, в современных компьютерах возможна непосредственная адресация к полю памяти размером 2³² = 4 294 967 296 байт (4,3 Гбайт). Однако это отнюдь не означает, что именно столько оперативной памяти непременно должно быть в ком­пьютере.

Оперативная память в компьютере размещается на стандартных панельках, назы­ваемых модулями. Модули оперативной памяти вставляют в соответствующие разъемы на материнской плате.

Конструктивно модули памяти имеют два исполнения — однорядные (SIMM-модули) и двухрядные (DIMM-модули). На компьютерах с процессорами Pentium однорядные модули можно применять только парами (количество разъемов для их установки на материнской плате всегда четное), а DIMМ-модули можно устанав­ливать по одному.

Основными характеристиками модулей оперативной памяти являются объем памяти и время доступа. .SIMM-модули поставляются объемами 4,8,16,32 Мбайт, а DIMM-модули — 16,32,64,128 Мбайт и более.

Регистровая память— наиболее быстрая (ее иногда называют сверхоперативной). Она представляет собой несколько регистров общего назначения (РОН), которые размещены внутри процессора. Регистры используются при выполнении процессором простейших операций: пересылка, сложение, счет и т.д. Наилучшим вариантом было бы размещение всей памяти на одном кристалле с процессором. Однако из-за существующих технологических сложностей изготовления памяти большого объема пришлось бы большое число микросхем отправить в брак.

ПЗУ (Постоянное – запоминающее устройство)по английскиROM (ReadOnlyMemory) – это устройство предназначенное для хранения неизменяемой информации.

Информация из ПЗУ может только считываться. При выключении питания содержимое ПЗУ сохраняется - это энергозависимая память. Модули ПЗУ имеют емкость, как правило, несколько сот килобайт. 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 — BasicInputOutputSystem). Основное назначение программ этого пакета состоит в том, чтобы проверить состав и работоспособность компьютерной системы и обеспечить взаимодействие с клавиатурой, монитором, жестким 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.

Работа стандартных устройств может обслуживаться программами, входящими в BIOS, но такими средствами нельзя обеспечить работу со всеми возможными устройствами. Так, например, изготовители BIOSабсолютно ничего не знают о параметрах наших жестких и гибких дисков, им не известны ни состав, ни свойства произвольной вычислительной системы. Для того чтобы начать работу с другим оборудованием, программы, входящие в состав BIOS, должны знать, где можно найти нужные параметры.

Специально для этого на материнской плате есть микросхема «энергонезависимой памяти», называемая CMOS(КМОС). От оперативной памяти она отличается тем, что ее содержимое не стирается во время выключения ком­пьютера, а от ПЗУ она отличается тем, что данные в нее 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 CMOSхранятся данные о гибких и жестких дисках, о процессоре, о некоторых других устройствах материнской платы. Тот факт, что компьютер четко отслеживает время и календарь (даже и в выключенном состоянии), тоже связан с тем, что показания системных часов 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 жесткому диску, а в случае необходимости и к гибкому, и передать управление тем программам, которые там записаны.

Кеш – память (Cache – тайник) – высокоскоростная ( и более дорогая) память большой емкости, позволяющая увеличить скорость выполнения операций.

Регистры кеш – памяти недоступны пользователю. В кеш – памяти хранится информация, которую микропроцессор получил, и будет использовать в ближайшие такты своей работы. Кеш – память предназначена для согласования скорости работы более медленных устройств, типа оперативной памяти, с более скоростными, например – процессором. Использование кеш – памяти увеличивает быстродействие процессора в целом.

Различают:

• 
  Внутреннюю кеш – память, расположенную на кристалле микропроцессора (время доступа 5-10нс, объем обычно не > 512Кb)
  
• 
  Внешнюю кеш – память – микросхема быстрой статической памяти, как правило, устанавливается на системной плате (время доступа 15нс, объем от 256Кb до нескольких мегабайт).
  
• 
  Кеш –память контроллеров дисков, которая сокращает время поиска данных на диске, но не влияет на скорость обмена между ОЗУ и МП.
  

В современных быстро скоростных компьютерах кеш – память располагается между микропроцессором и оперативной памятью и обеспечивает быстрый доступ микропроцессора к оперативной памяти, иначе процессор будет простаивать. Такая кеш – память называется «сверхоперативной» и имеет относительно небольшой объем от 256 Кb до нескольких мегабайт.