Урок 4

Тема. Архітектура пам`яті комп`ютера.

 «Класифікація видів пам’яті ПК»

  Пам'ять комп'ютера побудована з двійкових запам'ятовуючих елементів — бітів, об'єднаних в групи по 8 бітів, які називаються байтами.

Розрізняють два основні види пам'яті - внутрішню і зовнішню. До складу внутрішньої пам'яті входить оперативна пам'ять, кеш-пам'ять і постійна пам'ять.
Оперативна пам'ять (ОЗП) — це пристрій, що швидко запам'ятовує інформацію не дуже великого об'єму, безпосередньо пов'язаний з процесором і призначений для запису, прочитування і зберігання виконуваних програм і даних, що обробляються цими програмами.
Оперативна пам'ять використовується тільки для тимчасового зберігання даних і програм, оскільки, коли машина вимикається, все, що знаходилося в ОЗП, пропадає. 
  Постійна пам'ять (ПЗП) — незалежна пам'ять, використовується для зберігання даних, які ніколи не  змінюються. З ПЗП можна тільки читати інформацію.
У ПЗП записують програми управління роботою самого процесора (управління дисплеєм, клавіатурою, принтером, зовнішньою пам'яттю, програми запуску і зупинки комп'ютера, тестування пристроїв).
  Найважливіша мікросхема постійної пам'яті — модуль BIOS ( базова система введення-виведення) — сукупність програм, призначених: автоматичного тестування пристроїв після включення живлення комп'ютера; завантаження операційної системи в оперативну пам'ять. 
  Кеш-пам'ять — це невелика за розміром буферна пам'ять, яка дозволяє пришвидшувати процеси обміну даними між МП і ОП за рахунок значно меншого, ніж до ОП, часу доступу до даних та розташування в ній даних, які найчастіше використовуються.

Внутрішня пам'ять комп'ютера.
У пам'яті комп'ютера зберігаються програми й оброблювана інформація. 
Основними характеристиками різних типів і пристроїв пам'яті є їхні обсяг і швидкодія.
Усю пам'ять комп'ютера за особливостями організації та використання можна поділити на внутрішню (основну) пам'ять, регістри процесора і зовнішню пам'ять.

Оперативна пам'ять
        Існує багато різних типів оперативної пам'яті (RAM – Random Access Memory), але за фізичними принципами роботи розрізняють динамічну пам'ять (DRAM) і статичну пам'ять (SRAM).
        Комірку динамічної пам'яті (DRAM) можна подати як набір мікроконденсаторів, що можуть накопичувати заряд на своїх пластинах. Це найбільш розповсюджений і економічно доступний тип пам'яті. Недоліки цього типу пам’яті пов'язані, по-перше, з тим, що як заряджання, так і розряджання конденсаторів потребує певного часу, тобто записування даних відбувається порівняно повільно. Другий важливий недолік пов'язаний з тим, що заряди конденсаторів мають властивість розсіюватися в просторі, причому дуже швидко. Якщо оперативну пам'ять постійно не «дозаряджати», відбувається втрата даних. Для цього у комп'ютері здійснюється постійна регенерація (дозаряджання) комірок оперативної пам'яті. Регенерація здійснюється кілька десятків разів за секунду і викликає непродуктивну витрату ресурсів обчислювальної системи.
       Комірку статичної пам'яті (SRAM) можна подати як набір електронних мікроелементів – тригерів, що складаються з кількох транзисторів. У тригері зберігається не заряд, а стан (ввімкнено/вимкнено), тому цей тип пам'яті забезпечує більш високу швидкодію, хоч технологічно вона складніша і відповідно дорожча.
       Мікросхеми динамічної пам'яті використовують як основну оперативну пам'ять комп'ютера. Мікросхеми статичної пам'яті використовують як допоміжну пам'ять (так називану кеш-пам'ять), призначену для оптимізації роботи процесора.
       Кожна комірка пам'яті має свою адресу (номер), що виражається числом. У сучасних процесорів адреси подаються за допомогою 32 двійкових розрядів, а це означає, що усього незалежних адрес може бути 232= 4 Гбайт. 
       Оперативна пам'ять у комп'ютері розміщується на стандартних панельках, так званих модулях пам’яті. Модулі оперативної пам'яті встановлюються у відповідні гнізда на материнській платі 

        Основними характеристиками модулів оперативної пам'яті є її обсяг і швидкість передавання даних. Сьогодні найбільш поширені модулі обсягом 128-512 Мбайт. Швидкість передавання даних визначає максимальну пропускну здатність пам'яті (у Мбайт/с або Гбайт/с). При цьому враховується час доступу до пам'яті, ширина шини пропускання і додаткові можливості, такі як передавання кількох сигналів за один такт роботи. Час доступу до пам'яті вимірюється в мільярдних частках секунди (наносекундах, нc). Для сучасних модулів пам'яті це значення може складати 5 нc, а для особливо швидкої пам'яті – 2-3 нc.

    Система BIOS
       У момент ввімкнення комп'ютера в його оперативній пам'яті немає ні даних, ні програм, оскільки оперативна пам'ять не може нічого зберігати, коли живлення комп’ютера вимкнено, але процесору для роботи потрібні команди, у тому числі й у перший момент після ввімкнення. Тому відразу після ввімкнення комп'ютера процесор звертається до постійного запам'ятовуючого пристрою (ПЗП) за першою командою і далі починає працювати за програмами – відповідними наборами команд.
        Комплект програм, що знаходяться в цьому ПЗП, складають базову систему введення-виведення (BIOS – Basic Input Output System). Основне призначення програм цього пакета:
     -перевірити склад і придатність до роботи комп'ютерної системи (самодіагностика);
     -забезпечити взаємозв’язки з клавіатурою, монітором, пристроями для збереження даних та іншими складовими комп’ютера;
     -забезпечити пошук з наступним завантаженням операційної системи. 
       За програмами, що входять до BIOS, через звукові сигнали і тексти на екрані виводяться повідомлення про хід діагностики та запуску комп'ютера, а також про дозвіл втручатися в цей процес за допомогою клавіатури.
       Починаючи з 1996 року у всіх комп'ютерах BIOS записується на мікросхему Flash ROM. Програми в цій мікросхемі можна стирати і перепрограмовувати без програматора. Використовування Flash ROM дозволяє записати нову версію BIOS з дискети, безпосередньо на системній платі без видалення і заміни мікросхеми. Оновлення програм BIOS завантажуються з WEB-сервера виробника системної плати.

Зовнішня пам'ять

       Зовнішня пам'ять (ВЗП) призначена для тривалого зберігання програм і даних, і цілісність її вмісту не залежить від того, включений або вимкнений комп'ютер.
       До складу зовнішньої пам'яті комп'ютера входять: накопичувачі на жорстких магнітних дисках; накопичувачі на гнучких магнітних дисках; накопичувачі на компакт-дисках; накопичувачі на магнітооптичних компакт-дисках; накопичувачі на магнітній стрічці (стримери), флеш і ін.Розрізняють два основні види пам'яті - внутрішню і зовнішню. До складу внутрішньої пам'яті входить оперативна пам'ять, кеш-пам'ять і постійна пам'ять.Оперативна пам'ять (ОЗП) — це пристрій, що швидко запам'ятовує інформацію не дуже великого об'єму, безпосередньо пов'язаний з процесором і призначений для запису, прочитування і зберігання виконуваних програм і даних, що обробляються цими програмами.Оперативна пам'ять використовується тільки для тимчасового зберігання даних і програм, оскільки, коли машина вимикається, все, що знаходилося в ОЗП, пропадає.   Постійна пам'ять (ПЗП) — незалежна пам'ять, використовується для зберігання даних, які ніколи не  змінюються. З ПЗП можна тільки читати інформацію.У ПЗП записують програми управління роботою самого процесора (управління дисплеєм, клавіатурою, принтером, зовнішньою пам'яттю, програми запуску і зупинки комп'ютера, тестування пристроїв).  Найважливіша мікросхема постійної пам'яті — модуль BIOS ( базова система введення-виведення) — сукупність програм, призначених: автоматичного тестування пристроїв після включення живлення комп'ютера; завантаження операційної системи в оперативну пам'ять.   Кеш-пам'ять — це невелика за розміром буферна пам'ять, яка дозволяє пришвидшувати процеси обміну даними між МП і ОП за рахунок значно меншого, ніж до ОП, часу доступу до даних та розташування в ній даних, які найчастіше використовуються.
Внутрішня пам'ять комп'ютера.У пам'яті комп'ютера зберігаються програми й оброблювана інформація. Основними характеристиками різних типів і пристроїв пам'яті є їхні обсяг і швидкодія.Усю пам'ять комп'ютера за особливостями організації та використання можна поділити на внутрішню (основну) пам'ять, регістри процесора і зовнішню пам'ять.
Оперативна пам'ять        Існує багато різних типів оперативної пам'яті (RAM – Random Access Memory), але за фізичними принципами роботи розрізняють динамічну пам'ять (DRAM) і статичну пам'ять (SRAM).        Комірку динамічної пам'яті (DRAM) можна подати як набір мікроконденсаторів, що можуть накопичувати заряд на своїх пластинах. Це найбільш розповсюджений і економічно доступний тип пам'яті. Недоліки цього типу пам’яті пов'язані, по-перше, з тим, що як заряджання, так і розряджання конденсаторів потребує певного часу, тобто записування даних відбувається порівняно повільно. Другий важливий недолік пов'язаний з тим, що заряди конденсаторів мають властивість розсіюватися в просторі, причому дуже швидко. Якщо оперативну пам'ять постійно не «дозаряджати», відбувається втрата даних. Для цього у комп'ютері здійснюється постійна регенерація (дозаряджання) комірок оперативної пам'яті. Регенерація здійснюється кілька десятків разів за секунду і викликає непродуктивну витрату ресурсів обчислювальної системи.       Комірку статичної пам'яті (SRAM) можна подати як набір електронних мікроелементів – тригерів, що складаються з кількох транзисторів. У тригері зберігається не заряд, а стан (ввімкнено/вимкнено), тому цей тип пам'яті забезпечує більш високу швидкодію, хоч технологічно вона складніша і відповідно дорожча.       Мікросхеми динамічної пам'яті використовують як основну оперативну пам'ять комп'ютера. Мікросхеми статичної пам'яті використовують як допоміжну пам'ять (так називану кеш-пам'ять), призначену для оптимізації роботи процесора.       Кожна комірка пам'яті має свою адресу (номер), що виражається числом. У сучасних процесорів адреси подаються за допомогою 32 двійкових розрядів, а це означає, що усього незалежних адрес може бути 232= 4 Гбайт.        Оперативна пам'ять у комп'ютері розміщується на стандартних панельках, так званих модулях пам’яті. Модулі оперативної пам'яті встановлюються у відповідні гнізда на материнській платі.

        Основними характеристиками модулів оперативної пам'яті є її обсяг і швидкість передавання даних. 

Об’єм вказує на кількість даних, які можуть міститися на цьому пристрої.

Для сучасних ПК мінімально допустимим розміром оперативки можна вважати 4Gb.

Такий об’єм може досягатися установкою однієї плати на 4Gb, двох плат по 2Gb, або чотирьох по 1Gb.

Колись були ще плати по 512 і 256 Mb, але зараз вони вже вважаються раритетними.

Наприклад, для середнього домашнього компа можна порекомендувати купити оперативну пам’ять DDR3 4Gb.

Для ігрових і мультимедійних ПК варто починати з оперативної пам’яті 8Gb.

Тут потрібно зробити два важливих зауваження:

• 32-ох розрядні операційні системи Windows не “бачать” оперативну пам’ять більше 3,25Gb. Тому встановлювати на такі ПК оперативку більше 4Gb немає сенсу.

• Якщо у Вас є вибір встановити одну або дві планки оперативної пам’яті (наприклад, 1х8Gb або 2х4Gb), завжди краще вибирайте дві планки. Оскільки, якщо раптом одна з них «вилетить», ви завжди зможете ще деякий час попрацювати на другій.

Крім того, багато материнок підтримують так званий Dual Mode (двоканальний режим), який дозволяє підвищувати швидкодію за рахунок більш ефективного використання модулів оперативної пам’яті..
    Система BIOS       У момент ввімкнення комп'ютера в його оперативній пам'яті немає ні даних, ні програм, оскільки оперативна пам'ять не може нічого зберігати, коли живлення комп’ютера вимкнено, але процесору для роботи потрібні команди, у тому числі й у перший момент після ввімкнення. Тому відразу після ввімкнення комп'ютера процесор звертається до постійного запам'ятовуючого пристрою (ПЗП) за першою командою і далі починає працювати за програмами – відповідними наборами команд.        Комплект програм, що знаходяться в цьому ПЗП, складають базову систему введення-виведення (BIOS – Basic Input Output System). Основне призначення програм цього пакета:     -перевірити склад і придатність до роботи комп'ютерної системи (самодіагностика);     -забезпечити взаємозв’язки з клавіатурою, монітором, пристроями для збереження даних та іншими складовими комп’ютера;     -забезпечити пошук з наступним завантаженням операційної системи.        За програмами, що входять до BIOS, через звукові сигнали і тексти на екрані виводяться повідомлення про хід діагностики та запуску комп'ютера, а також про дозвіл втручатися в цей процес за допомогою клавіатури.       Починаючи з 1996 року у всіх комп'ютерах BIOS записується на мікросхему Flash ROM. Програми в цій мікросхемі можна стирати і перепрограмовувати без програматора. Використовування Flash ROM дозволяє записати нову версію BIOS з дискети, безпосередньо на системній платі без видалення і заміни мікросхеми. Оновлення програм BIOS завантажуються з WEB-сервера виробника системної плати.
Зовнішня пам'ять
       Зовнішня пам'ять (ВЗП) призначена для тривалого зберігання програм і даних, і цілісність її вмісту не залежить від того, включений або вимкнений комп'ютер.       До складу зовнішньої пам'яті комп'ютера входять: накопичувачі на жорстких магнітних дисках; накопичувачі на гнучких магнітних дисках; накопичувачі на компакт-дисках; накопичувачі на магнітооптичних компакт-дисках; накопичувачі на магнітній стрічці (стримери), флеш і ін.

Практична робота " Діагностування пам`яті та отримання інформації про неї."

• Зайдите в поиск (лупа правее Пуск), либо нажмите Win + S и наберите там «диагностика». Не успеете ещё вбить до конца все буквы, как появится нужный результат.
• Жмём скорее и получим на выбор две опции. Собственно, мы видим, то ПК предлагаем нам аналог теста POST. Почему? Потому что часть секторов занята операционной системой.
• При запуске ПК увидите такую картину.
• Какое-то время нужно подождать для получения результата.

Затем ОС загрузится. По результатам проверки предпринимаются действия для замены линеек. Нужную отобрать не сложно, поэтому не будем останавливаться на этом (перебирайте по очереди, если не знаете иного пути). После загрузки получите ещё одно сообщение /

Это уже окончательно покажет, что именно нужно предпринять.

В Просмотре событий выберите «Журналы Windows» — «Система» и найдите сведения о результатах проверки памяти — MemoryDiagnostics-Results (в окне сведений по двойному клику или внизу окна вы увидите результат, например, «Память компьютера проверена с помощью средства проверки памяти Windows; ошибок не обнаружено». 

( Нажмите на кнопку «Пуск» для открытия меню, откройте «Панель управления», " Система и безопасность" и  из списка компонентов панели управления выберите «Администрирование» и из списка административных компонентов стоит выбрать «Просмотр событий»)

Примечание! Та же самая оснастка открывается при поиске по словосочетанию «средство проверки памяти» или через средство Выполнить (Win + R) вводом mdsched.

До зошита записати протокол перевірки.

Дати відповіді на питання:

• Які типи пам'яті існують?
• Яку функцію в персональному комп'ютері виконує оперативна пам'ять?
• Назвіть основні характеристики оперативної пам'яті.
• Якими засобами можна тестувати пам'ять?
• Яку функцію в персональному комп'ютері виконує кеш пам'ять?