Білет№13
Микропроцессор: призначення, склад, основні характеристики.Устройства внутрішньої пам'яті та його призначення
>Микропроцессор — головний обчислювальний елемент комп'ютера, його «серце».
На погляд, процесор — просто вирощений по спеціальної технології кристал кремнію. Процесор містить у собі безліч окремих елементів — транзисторів, що у сукупності і наділяють комп'ютер здатністю «думати». Точніше, обраховувати, виробляючи певні математичні операції з числами, у яких перетвориться будь-яка яка надходить комп'ютер інформація. Безумовно, один транзистор якихось особливих обчислень зробити неспроможна. Єдине, потім здатний цей електронний перемикач — це пропустити сигнал далі чи затримати його. Наявність сигналу дає логічний одиницю (так); його відсутність — логічний ж нуль (немає).
Кожен процесор включає у собі мільйони транзисторів, а й самих процесорів до роботи комп'ютера потрібно чимало. Крім центрального процесора, якого в світі прийнято позначати абревіатуроюCPU (>CentralProcessorUnit), схожими мікросхемами обладнана практично кожна комп'ютерна «>железяка».
Процесор — це буде непросто скопище транзисторів, а цілу систему безлічі важливих пристроїв. На будь-якомупроцессорном кристалі перебувають:
Склад мікропроцесора
Власне процесор, головне обчислювальне пристрій, що складається з мільйонів логічних елементів — транзисторів.
>Сопроцессор — спеціальний блок для операцій із «плаваючою точкою» (чи коми). Застосовується для особливо точних і складних розрахунків, і навіть до роботи із низкою - графічних програм.
>Кеш-память першого рівня — невеличка (кілька десятків кілобайтів)сверхбистрая пам'ять, призначена для зберігання проміжних результатів обчислень.
>Кеш-память другого рівня — ця пам'ять трохи повільніше, зате більше — від 128 кілобайтів до 2 МБ.
Всі ці устрою розміщуються на кристалі площею трохи більше 4—6 квадратних сантиметрів.
>Арифметико-логическое пристрій - частина процесора, що виконує команди.
Пристрій управління - частина процесора, виконує функцій управління пристроями.
До основних рис
>Тактовая частота. Найважливіший показник, визначальний швидкість роботи процесора.Тактовая частота, яка вимірюється в мегагерцах (МГц) ігигагерцах (ГГц), позначає лише кількість циклів, здійснені працюючий процесор за одиницю часу (секунду).
>Разрядность процесора. Якщо тактову частоту процесора можна уподібнити швидкості течії води у ріці, то розрядність процесора — ширину її русла. Зрозуміло, що процесор зі вдвічі більшої розрядністю може «ковтнути» ще більше даних в одиницю часу — у разі, звісно, якщо це дозволяє: зробити спеціальнооптимизированное програмне забезпечення.
Розмір кеш-пам'яті. У цю вмонтовану пам'ять процесор поміщає все часто використовувані дані, ніж звертатися щоразу — до більш повільної оперативної пам'яті і жорсткому диску.
>Кеш-память в процесорі є два види. Найбільш швидка — кеш-пам'ять першого рівня (32кб у процесорів Intel і по 128кб — на минулих моделях AMD).
Є ще трохи менше швидка, зате об'ємніша кеш-пам'ять другого рівня — і її обсягом відрізняються різні модифікації процесорів. Так було в сімействі Intel самий «багатий»кеш-памятью — потужнийХеоn (2 МБ). У нових моделей Pentium 4 і вAthlon розмір кешу другого рівня становить 512кб. У новітніх моделях планується збільшити його обсяг до 1 МБ
Тип ядра й технологія виробництва. Технологія визначається завтовшки мінімальних елементів процесора, — що більш «тонкої» стає технологія, то більше вписувалося транзисторів може розміститися на кристалі. Крім цього, перехід нові технологію допомагає знизити енергоспоживання і тепловиділення процесора, що дуже важливо задля його стабільну роботу.
Перехід нові технологію, зазвичай, тягне у себе і зміну процесорного «ядра»
Частота системної шини. >Шиной називається та апаратна магістраль, через яку переміщаються від устрою до влаштуванню дані. Що частота шини, тим більше коштів даних надходить за одиницю часу до процесору.
Частота системної шини прямо пов'язана з частотою самого процесора через так званий «коефіцієнт множення».Процессорная частота — і є частота системної шини, помножена процесором на якусь закладену у ньому величину.
Додаткові можливості. Більшість сучасних процесорів оснащені також низкою ексклюзивних можливостей, які впливають на швидкість обробки інформації. У тому числі може бути спеціальні системи «мультимедійних команд», виділені на оптимізації роботи з графікою, відеота звуком. Наприклад, процесори Intel оснащені системою командSSE іSSE 2, а процесори від AMD — аналогічним набором команд3DNow!
Однією з найбільш цікавих нововведень у нових процесорах Intel (починаючи з Pentium 4) стала функціяHyperThreading, що дозволяє процесору працювати з цими двома потоками даних одночасно. Звісно, навіть оснащенийHyperThreading процесор нічого очікувати працювати «за двох», проте приріст швидкістю 10—20 відсотків отримати цілком реальне
>Устройства внутрішньої пам'яті та його призначення
До складу внутрішньої пам'яті входять оперативна пам'ять, кеш-пам'ять і спеціальна пам'ять.
1. Оперативна пам'ять
Оперативна пам'ять — це швидке запам'ятовуючий пристрій невідь що великого обсягу, безпосередньо з процесором і призначений для записи, зчитування і збереження виконуваних програм, тож даних, оброблюваних цими програмами.
Оперативна пам'ять використовується лише тимчасового зберігання даних, і програм, оскільки, коли машина вимикається, усе, що перебував уОЗУ, пропадає.
ОбсягОЗУ зазвичай становить від 32 до 512Мбайт. Для нескладних адміністративних завдань буває достатньо і 32МбайтОЗУ, але складні завдання комп'ютерного дизайну можуть вимагати від 512Мбайт до 2ГбайтОЗУ.
Модулі пам'яті характеризуються такими параметрами, як обсяг —(16, 32, 64, 128, 256 чи 512Мбайт), число мікросхем, паспортначастота(100 чи 133 МГц), час доступу до даних (6 чи 7 наносекунд) і кількість контактів (72, 168 чи 184).
2.Кеш-память
Кеш (анг.cache), чисверхоперативная пам'ять — дуже швидке ЗУ невеликого обсягу, який під час обміні даними між мікропроцесором і оперативної пам'яттю як компенсація різниці швидкістю обробки інформації процесором і трішки менше швидкодіючої оперативної пам'яттю.
>Кеш-памятью управляє спеціальний електронний пристрій — контролер, який, аналізуючи виконувану програму, намагається передбачити, які дані і команди найімовірніше знадобляться найближчим часом процесору, іподкачивает в кеш-пам'ять. У цьому можливі як "влучення", і "промахи". Потрапивши, тобто, тоді як кешподкачани потрібні дані, вилучення їх із пам'яті не викликає затримки. Якщо ж необхідна інформація вкеше відсутня, то процесор зчитує її безпосередньо з оперативної пам'яті. розміром 8, 16 чи 32 Кбайт. З іншого боку, на системної платі комп'ютера може бути встановлений кеш другого рівняемкостью 256, 512 Кбайт і від.
3. Спеціальна пам'ять
До пристроям спеціальної пам'яті ставляться стала пам'ять (>ROM),перепрограммируемая стала пам'ять (>FlashMemory), пам'ятьCMOSRAM, живлена від батарейки,видеопамять та інших види пам'яті.
Постійна пам'ять (ПЗУ, анг.ROM,Read OnlyMemory — згадку лишень для читання) —енергонезависимая пам'ять, використовується для зберігання даних, що ніколи не зажадають зміни. Зміст пам'яті спеціальним чином "зашивається" у пристрої за його виготовленні для постійного зберігання. З ПЗУ можна тільки читати.
>Перепрограммируемая стала пам'ять (>FlashMemory) —енергонезависимая пам'ять, яка припускає багатократну перезапис свого вмісту з дискети.
Насамперед у постійну пам'ять записують програму управління роботою самого процесора. У ПЗУ перебувають програми управління дисплеєм, клавіатурою, на принтері, зовнішньої пам'яттю, програми запуску і зупинки комп'ютера, тестування пристроїв.
Найважливіше мікросхема постійної чиFlash-памяти — модульBIOS. РольBIOS двояка: з одного боку це невід'ємний елемент апаратури, з другогострони — важливий модуль будь-який ОС.
>BIOS (>BasicInput/Output System — базова система вводу-виводу) — сукупність програм, виділені на автоматичного тестування пристроїв після включення харчування комп'ютера та завантаження ОС в оперативну пам'ять.
4.Видеопамять
Для зберігання графічної інформації використовуєтьсявидеопамять.
>Видеопамять (>VRAM) — різновид оперативного ЗУ, у якому зберігаються закодовані зображення. Це ЗУ організовано тож його вміст доступно відразу двом пристроям — процесору і дисплея. Тому зображення на екрані змінюється разом з оновленням відеоданих у пам'яті.
Білет №14
Комп'ютерний принтер (англ. printer — друкар) — пристрій для друку інформації на папері.
Процес друку називається виведенням на друк, а отриманий документ — роздруківкою або твердою копією. Принтер має перетворювач цифрової інформації (текст, фото, графіка), що зберігається в запам'ятовувальних пристроях комп'ютера,фотоапарата та цифрової пам'яті у спеціальну машинну мову.
За технологією друку принтери поділяють на матричні, струменеві, лазерні й сублімаційні, а за кольором друку — кольорові й монохромні.
Монохромні принтери мають кілька градацій, зазвичай 2-5, наприклад: чорний — білий, одноколірний (або червоний, або синій, або зелений) — білий, багатобарвний (чорний, червоний, синій, зелений) — білий.
З розвитком комп'ютерних технологій монохромні принтери поступаються місцем повнобарвним або скорочено - кольоровим, які друкують «весь спектр кольорів», видимий людським оком.
Інші принтери — матричні тощо — це історія і вони використовуються як спеціалізовані для друку на безперервний рулон паперу в лабораторіях, банках, бухгалтеріях, для друку на багатошарові бланки (наприклад, паспорти, авіаквитки), а також, коли важливий сам факт друку ударом. Вважається, що факт удару ускладнює внесення несанкціонованих змін до фінансового документа[джерело не вказано 294 дня].
Набули поширення багатофункціональні пристрої, в яких об'єднані принтер, сканер, копіювальний апарат і факс. Таке об'єднання раціональне технічно і зручне в роботі.Широкоформатні (А3, А2) принтери іноді помилково називають плоттерами.
Принципи роботи
Ера домашніх принтерів почалася з 1985 року, коли на ринку з'явилися принтери LaserJet від Hewlett-Packard і LaserWriter від Apple Computer.
Лазерні принтери
Технологія-попередник сучасного лазерного друку з'явилася в 1938 році — Честер Карлсон винайшов спосіб друку, названий електрографія, а потім перейменований в ксерографію[джерело не вказано 294 дня]. Принцип технології полягав в наступному. На поверхні фотобарабана коротроном (скоротроном) заряду, або валом заряду рівномірно розподіляється статичний заряд, після цього світлодіодним лазером (або світлодіодною лінійкою) на фотобарабані знімається заряд — тим самим на поверхню барабана поміщається приховане зображення. Далі на фотобарабан наноситься тонер, після цього барабан прокочується папером, і тонер переноситься на папір коротроном перенесення, або валом перенесення. Тонер, залежно від знаку його заряду, може притягуватися до поверхні, що зберегла приховане зображення або фону. Після цього папір проходить через блок термозакріплення для фіксації тонера, а фотобарабан очищається від залишків тонера і розряджається у вузлі очищення.
Першим лазерним принтером, став EARS (Ethernet, Alto, Research character generator, Scanned Laser Output Terminal), винайдений в 1971 році в корпорації Xerox, а серійне виробництво було налагоджене в другій половині 1970-х. Принтер Xerox 9700 можна було придбати у той час за 350 тисяч доларів, зате друкував він зі швидкістю 120 стор./хв.
Струменеві принтери
Принцип дії струменевих принтерів схожий на матричні принтери тим, що зображення на носієві формується з крапок. Але замість головок з голками в струменевих принтерах використовується матриця що друкує рідкими барвниками. Картриджі з барвниками бувають з вбудованою друкуючою головкою — в основному такий підхід використовується компаніями Hewlett-Packard, Lexmark. Фірми Epson, Canon проводять струменеві принтери, в яких друкуюча матриця є деталлю принтера, а змінні картриджі містять тільки барвник. При тривалому простої принтера (тиждень і більше) відбувається висихання залишків барвника на соплах друкуючої головки. Принтер уміє сам автоматично чистити друкуючу головку. Але також можливо провести примусове очищення сопел з відповідного розділу настройок драйвера принтера. При прочищенні сопел друкуючої головки відбувається інтенсивна витрата барвника. Особливо критичне засмічення сопел друкуючої матриці принтерів Epson і Canon. Якщо штатними засобами принтера не вдалося очистити сопла друкуючої головки, то подальше очищення і/або заміна друкуючої головки проводиться в ремонтних майстернях. Заміна картриджа, що містить друкуючу матрицю, на новий проблем не викликає. Друкуючі головки струменевих принтерів створюються з використанням наступних типів подачі барвника:
Безперервна подача (Continuous Ink Jet) — подача фарбника під час друку відбувається безперервно, факт попадання фарбника на задруковувану поверхню визначається модулятором потоку фарбника. Стверджується, що патент на даний спосіб друку виданий Вільяму Томпсону (William Thomson) в 1867 році. У технічній реалізації такої друкуючої головки в сопло під тиском подається фарбник, який на виході з сопла розбивається на послідовність мікрокрапель (об'ємом декількох десятків піколітрів), яким додатково повідомляється електричний заряд. Розбиття потоку фарбника на краплі відбувається розташованим на соплі п'єзокристалу, на якому формується акустична хвиля (частотою в десятки кілогерц). Відхилення потоку крапель проводиться електростатичною відхиляючою системою (дефлектором). Ті краплі фарбника, які не повинні потрапити на задруковувану поверхню, збираються в збірку фарбника і, як правило, повертаються назад в основний резервуар з фарбником. Перший(англ.) струменевий принтер виготовлений з використанням даного способу подачі фарбника випустила Siemens в 1951 році. Подача на вимогу (англ. Drop-on-demand) — подача фарбника з сопла друкуючої головки відбувається тільки тоді, коли фарбник дійсно треба нанести на відповідну соплу область задруковуваної поверхні. Саме цей спосіб подачі фарбника і набув найширшого поширення в сучасних струменевих принтерах.
У наш час існує дві технічні реалізації даного способу подачі фарбника: П'єзоелектрична (Piezoelectric Ink Jet) — над соплом розташований п'єзокристал з діафрагмою. Коли на п'єзоелемент подається електричний струм він згинається і тягне за собою діафрагму — формується крапля, яка згодом виштовхується на папір. Широкого поширення набула в принтерах компанії Epson. Технологія дозволяє змінювати розмір краплі.
Термічна (Thermal Ink Jet), також звана BubbleJet — Розробник — компанія Canon. Принцип був розроблений в кінці 70-х років. У соплі розташований мікроскопічний нагрівальний елемент, який при проходженні електричного струму миттєво нагрівається до температури близько 500 °C, при нагріванні в чорнилі утворюються газові бульбашки (англ. bubbles — звідси і назва технології), які виштовхують краплі рідини з сопла на носій. У 1981 році технологія була представлена на виставці Canon Grand Fair. У 1985-му з'явилася перша комерційна модель монохромного принтера — Canon BJ-80. У 1988 році з'явився перший кольоровий принтер — BJC-440 формату A2, з роздільною здатністю 400 dpi. |