Тема уроку
Архітектура комп'ютера
У п’ятому класі ви вже ознайомилися зі складовими персонального комп’ютера. Розглянемо трохи детальніше схему реалізації інформаційних процесів у комп’ютері з використанням його пристроїв (мал. 2.1).
Дані потрапляють до внутрішніх запам’ятовуючих пристроїв (внутрішньої пам’яті) комп’ютера через пристрої введення даних (клавіатура, мікрофон, миша, сканер тощо) або із зовнішніх запам’ятовуючих пристроїв (зовнішньої пам’яті) - пристроїв для роботи з жорсткими магнітними та оптичними дисками, флеш-накопичувачів, флеш-карт тощо. З внутрішньої пам’яті дані потрапляють до процесора, де опрацьовуються і результати опрацювання знову передаються до внутрішньої пам’яті, а звідти -до пристроїв виведення даних (монітор, принтер, звукові колонки тощо) або до пристроїв зовнішньої пам’яті. Усі операції в комп’ютері пов’язані
Архітектура (грец. ар%ітєктоурра) -будівля, задум, затія.
з реалізацією інформаційних процесів можливі тільки під керуванням відповідних програм.
Схема, зображена на малюнку 2.1, описує типову архітектуру персонального комп’ютера. Архітектура комп’ютера - це модель, що описує взаємодію пристроїв та програм для забезпечення інформаційних процесів у комп’ютері.
ПРОЦЕСОР, ЙОГО ПРИЗНАЧЕННЯ
Ви вже знаєте, що опрацювання даних у комп’ютері виконується процесором (мал. 2.2). Він є пристроєм, що забезпечує виконання комп’ютерних програм. У процесорів, як у будь-якого виконавця алгоритмів, є свій набір команд.
Процесор комп’ютера є його основною складовою. Він містить пристрій керування, який забезпечує виконання команд комп’ютерної програми, та арифметично-логічний пристрій, який і здійснює операції над даними. До складу сучасних процесорів входить ще й складова внутрішньої пам’яті - так звана кеш-пам’ять. Її призначення ми розглянемо трохи згодом.
Основною властивістю процесора є швидкість опрацювання даних, яка залежить від значення кількох інших властивостей: тактової частоти роботи процесора, кількості ядер, розрядності, обсягів кеш-пам’яті тощо (табл. 2.1).
Таблиця 2.1
Приклади значень властивостей процесора для настільного і планшетного комп’ютерів
Власти вість | Що характеризує | Значення властивостей процесора | |
для настільного комп’ютера | для планшетного комп’ютера | ||
Модель | Ім’я, що надається фірмою-виробником | Intel Core i5-6600 | Qualcomm Snapdragon MSM8939 |
Тактова частота | Частота керуючих сигналів, які узгоджують роботу пристроїв процесора | 3,3 ГГц | 1,8 ГГц |
Кількість ядер | Кількість однакових за структурою процесорів, що об’єднані в один пристрій | 4 | 8 |
Розряд- ність | Кількість двійкових розрядів, що можуть одночасно опрацьовуватися процесором | 64 біти | 64 біти |
ПАМ’ЯТЬ КОМП’ЮТЕРА. ВНУТРІШНЯ ПАМ’ЯТЬ
Пам’ять комп’ютера призначена для збереження даних. Її поділяють на внутрішню та зовнішню (мал. 2.3). Основною властивістю всіх видів пам’яті є її ємність, що вимірюється в байтах, кілобайтах, мегабайтах, гігабайтах, терабайтах тощо.
Внутрішня пам’ять служить для забезпечення роботи процесора. Пристрої внутрішньої пам’яті, як і процесор, розміщуються на материнській платі комп’ютера (мал. 2.4).
Материнська або головна плата (англ. motherboard або main-board) - основна складова сучасних персональних комп’ютерів, яка забезпечує передачу даних між пристроями комп’ютера.
Оперативна пам’ять є основною в комп’ютері, у ній розміщуються програми і дані, які в подальшому опрацьовуються процесором. Він може отримувати дані й команди тільки з оперативної пам’яті. У неї ж записуються
і результати опрацювання даних. Для того щоб дані були опрацьовані процесором, вони попередньо повинні бути передані («завантажені») з пристроїв уведення даних або запам’ятовуючих пристроїв до оперативної пам’яті.
Слот (англ. slot) - щілина, паз, отвір.
Сокет (англ. socket) - заглиблення, гніздо, розетка.
Кеш (англ. cache) - схованка, запас харчів.
Після вимкнення живлення комп’ютера всі дані з оперативної пам’яті зникають.
Оперативна пам’ять виготовляється у вигляді блоку мікросхем, який встановлюється у спеціальні роз’єми (слоти) на материнській платі (мал. 2.4, 3). Як правило на материнській платі можна встановити кілька блоків мікросхем оперативної пам’яті.
Для забезпечення початку роботи комп’ютера основні (базові) програми зберігаються в постійній пам’яті. Після ввімкнення комп’ютера дані з по-
стійної пам’яті копіюються («завантажуються») в оперативну пам’ять, і запускаються програми підготовки комп’ютера до роботи.
Постійна пам’ять виготовляється у вигляді однієї або двох мікросхем, що вставляються у спеціальні гнізда - «сокети» (мал. 2.5, а) або впаюються на материнській платі (мал. 2.5, б).
Як уже зазначалося, до складу сучасних процесорів включають кеш-пам’ять. Вона призначена для прискорення обміну даними між основним масивом оперативної пам’яті і процесором. Розрізняють кеш-пам’ять першого, другого і третього рівнів. Ємність кеш-пам’яті першого рівня в більшості процесорів - 128 Кбайт. Ємності кеш-пам’яті другого і третього рівнів суттєво відрізняються в різних процесорах. На початок 2016 року кеш-пам’ять другого рівня у процесорах для настільних персональних комп’ютерів становить 1-8 Мбайт, а третього - 2-20 Мбайт. Збільшення ємності кеш-пам’яті зазвичай збільшує швидкодію процесора.
ЗОВНІШНІ ЗАПАМ’ЯТОВУЮЧІ ПРИСТРОЇ
Якщо пристрої внутрішньої пам’яті розміщені на материнській платі, то пристрої зовнішньої пам’яті приєднуються до неї з використанням різних з’єднань. Пристрої зовнішньої пам’яті, на відміну від пристроїв внутрішньої пам’яті (за винятком постійної пам’яті), призначені для довго-
тривалого зберігання даних. Після вимкнення живлення дані з носіїв зовнішньої пам’яті не зникають.
До пристроїв зовнішньої пам’яті належать накопичувані на жорстких
магнітних дисках, пристрої для роботи з оптичними дисками, пристрої, що використовують флеш-пам’ять тощо.
Носієм даних у накопичувані на жорстких магнітних дисках (НЖМД) є один або кілька металевих дисків, покритих шаром магнітної речовини (мал. 2.6). Запис даних виконується шляхом намагнічування ділянок поверхні диска з використанням електромагнітної головки, яка виконує і зчитування даних.
Властивості накопичувачів на жорстких магнітних дисках та приклади їх значення в сучасних пристроях подано в таблиці 2.2.
Значення властивостей сучасних НЖМД
Таблиця 2.2
Властивість | Значення властивості НЖМД | |
для настільних комп’ютерів | для ноутбуків | |
Ємність | 6 Тбайт | 2000 Гбайт |
Діаметр жорстких дисків | 3,5 дюйма | 2,5 дюйма |
Швидкість обертання жорстких дисків | 5400-7200 об/хв | 5400 об/хв |
Пристрої для роботи з оптичними дисками використовують промінь лазера для зчитування (запису) даних з оптичних дисків різних типів, які відрізняються ємністю та можливістю виконувати запис і перезапис даних. Основні типи оптичних дисків, їх властивості та значення властивостей подано в таблиці 2.3.
Основні типи оптичних дисків
Таблиця 2.3
Позначення дисків, призначених для | Ємність дисків | ||
тільки зчитування даних | зчитування і запису даних | зчитування, запису і перезапису даних | |
CD-ROM | CD-R | СБ-В'^ | 640-800 Мбайт |
DVD-ROM | DVD-R, DVD+R | БУБ-В'^ БУБ+В'^ | 9,4 Гбайта |
BD-ROM | BD-R | ВБ-ВЕ | 100 Гбайт |
Пристрої флеш-пам’яті останнім часом набули широкого розповсюдження і використовуються не тільки як пристрої для перенесення даних між комп’ютерами, але і як основний пристрій зовнішньої пам’яті
в переносних комп’ютерах - нетбуках, планшетних комп’ютерах, не кажучи вже про мобільні пристрої, а також фото- і відеокамери (мал. 2.7). Флеш-пам’ять значно зменшила використання оптичних дисків.
SSD (англ. Solid-State Drive) -твердотілий (суцільний) пристрій.
Зі збільшенням ємності пристроїв флеш-пам’яті вони почали активно використовуватися і як замінники нако-пичувачів на жорстких магнітних дисках. Такі пристрої отримали назву твердотілих накопичувачів або 88П-дисків.
Ємність 88Б-дисків (мал. 2.8) не набагато менша від ємності накопичувачів на жорстких магнітних дисках і складає більше ніж 2 Тбайт, однак вони можуть забезпечувати більшу швидкість запису та зчитування даних.
Архітектура комп’ютера - це модель, що описує взаємодію пристроїв та програм для забезпечення інформаційних процесів у комп’ютері.
Процесор — це пристрій, який забезпечує опрацювання даних. Він містить пристрій керування, який забезпечує виконання команд комп’ютерної програми, та арифметично-логічний пристрій, який і здійснює операції над даними. Основною властивістю процесора є швидкість опрацювання даних, яка залежить від значення кількох інших властивостей: тактової частоти, кількості ядер, розрядності, обсягів кеш-пам’яті тощо.
Пам’ять комп’ютера призначена для збереження даних, її поділяють на внутрішню та зовнішню.
Пристрої внутрішньої пам’яті (оперативна, постійна, кеш-пам’ять) розміщуються на материнській платі. Дані з оперативної пам’яті та кеш-пам’яті після вимкнення живлення зникають, а з постійної - ні.
Пристрої зовнішньої пам’яті (накопичувачі на жорстких магнітних дисках, пристрої для роботи з оптичними дисками, пристрої, що використовують флеш-пам’ять) призначені для довготривалого зберігання даних. Після вимкнення живлення дані з носіїв зовнішньої пам’яті не зникають.
Основною властивістю всіх видів пам’яті є її ємність, що вимірюється в байтах, кілобайтах, мегабайтах, гігабайтах, терабайтах тощо.
Д/З Прочитайте уважно матеріал, дайте відповіді на запитання:
Що таке архітектура комп’ютера?
Для чого призначена оперативна пам’ять? Де вона розміщується?
Чим внутрішня пам’ять відрізняється від зовнішньої?
.png)