Презентация на тему: Архитектура ЭВМ и ВС Тема 1.7., З. 20, 21 Организация работы памяти компьютера

Архитектура ЭВМ и ВС Тема 1.7., З. 20, 21 Организация работы памяти компьютера
Архитектура ЭВМ и ВС Тема 1.7., З. 20, 21 Организация работы памяти компьютера
Архитектура ЭВМ и ВС Тема 1.7., З. 20, 21 Организация работы памяти компьютера
Архитектура ЭВМ и ВС Тема 1.7., З. 20, 21 Организация работы памяти компьютера
Слоты памяти DIMM / SIMM /RIMM
Архитектура ЭВМ и ВС Тема 1.7., З. 20, 21 Организация работы памяти компьютера
Интегральные схемы BIOS и CMOS
Архитектура ЭВМ и ВС Тема 1.7., З. 20, 21 Организация работы памяти компьютера
Архитектура ЭВМ и ВС Тема 1.7., З. 20, 21 Организация работы памяти компьютера
Архитектура ЭВМ и ВС Тема 1.7., З. 20, 21 Организация работы памяти компьютера
Контрольные вопросы:
1/11
Средняя оценка: 4.4/5 (всего оценок: 65)
Код скопирован в буфер обмена
Скачать (1006 Кб)
1

Первый слайд презентации: Архитектура ЭВМ и ВС Тема 1.7., З. 20, 21 Организация работы памяти компьютера

Преподаватель: Шершова Л.Н. Архитектура ЭВМ и ВС Тема 1.7., З. 20, 21 Организация работы памяти компьютера

Изображение слайда
2

Слайд 2

Занятие 19. 1) Кэш-память: назначение, структура, основные характеристики. 2) Организация кэш-памяти. Занятие 20. 1) Динамическая память. Принцип работы. Обобщенная структурная схема памяти. Режимы работы: запись, хранение, считывание, режим регенерации. 2) Статическая память. Применение и принцип работы Основные особенности. Разновидности статической памяти. 3) Устройства специальной памяти: постоянная память (ПЗУ), перепрограммируемая постоянная память (флэш-память), видеопамять. Назначение, особенности, применение. Занятие 21. 1) Базовая система ввода/вывода (BIOS): назначение, функции, модификации. Занятие 18. 1) Иерархическая структура памяти. 2) Основная память ЭВМ. ОЗУ и ПЗУ. Организация оперативной памяти. Адресное и ассоциативное ОЗУ: принцип работы и сравнительная характеристика. 3) Виды адресации. Стек. 4) Плоская и многосегментная модель памяти. Тема 1.7. Организация работы памяти компьютера

Изображение слайда
3

Слайд 3

Тема 1.7. Организация работы памяти компьютера Оперативная память компьютера (ОЗУ, RAM) Сокращенно оперативную память компьютера называют ОЗУ (оперативное запоминающее устройство) или RAM ( random access memory — память с произвольным доступом). Назначение ОЗУ Хранение данных и команд для дальнейшей их передачи процессору для обработки. Информация может поступать из оперативной памяти не сразу на обработку процессору, а в более быструю, чем ОЗУ, кэш-память процессора. Хранение результатов вычислений, произведенных процессором. Считывание (или запись) содержимого ячеек. Особенности работы ОЗУ Оперативная память может сохранять данные лишь при включенном компьютере. Поэтому при его выключении обрабатываемые данные следует сохранять на жестком диске или другом носителе информации. При запуске программ информация поступает в ОЗУ, например, с жесткого диска компьютера. Пока идет работа с программой она присутствуют в оперативной памяти (обычно). Как только работа с ней закончена, данные перезаписываются на жесткий диск. Другими словами, потоки информации в оперативной памяти очень динамичны. ОЗУ представляет собой запоминающее устройство с произвольным доступом. Это означает, что прочитать/записать данные можно из любой ячейки ОЗУ в любой момент времени. Для сравнения, например, магнитная лента является запоминающим устройством с последовательным доступом. Занятие 20. 1) Динамическая память. Принцип работы. Обобщенная структурная схема памяти. Режимы работы: запись, хранение, считывание, режим регенерации. 2) Статическая память. Применение и принцип работы Основные особенности. Разновидности статической памяти. 3) Устройства специальной памяти: постоянная память (ПЗУ), перепрограммируемая постоянная память (флэш-память), видеопамять. Назначение, особенности, применение.

Изображение слайда
4

Слайд 4

Логическое устройство оперативной памяти Оперативная память состоит их ячеек, каждая из которых имеет свой собственный адрес. Все ячейки содержат одинаковое число бит. Соседние ячейки имеют последовательные адреса. Адреса памяти также как и данные выражаются в двоичных числах. Обычно одна ячейка содержит 1 байт информации (8 бит, то же самое, что 8 разрядов) и является минимальной единицей информации, к которой возможно обращение. Однако многие команды работают с так называемыми словами. Слово представляет собой область памяти, состоящую из 4 или 8 байт (возможны другие варианты ). Машинное слово как правило 2 байта. Типы оперативной памяти Принято выделять два вида оперативной памяти: статическую (SRAM) и динамическую (DRAM). SRAM используется в качестве кэш-памяти процессора, а DRAM - непосредственно в роли оперативной памяти компьютера. SRAM состоит из триггеров. Триггеры могут находиться лишь в двух состояниях: «включен» или «выключен» (хранение бита). Триггер не хранит заряд, поэтому переключение между состояниями происходит очень быстро. Однако триггеры требуют более сложную технологию производства. Это неминуемо отражается на цене устройства. Во-вторых, триггер, состоящий из группы транзисторов и связей между ними, занимает много места (на микроуровне), в результате SRAM получается достаточно большим устройством. В DRAM нет триггеров, а бит сохраняется за счет использования одного транзистора и одного конденсатора. Получается дешевле и компактней. Однако конденсаторы хранят заряд, а процесс зарядки-разрядки более длительный, чем переключение триггера. Как следствие, DRAM работает медленнее. Второй минус – это самопроизвольная разрядка конденсаторов. Для поддержания заряда его регенерируют через определенные промежутки времени, на что тратится дополнительное время.

Изображение слайда
5

Слайд 5: Слоты памяти DIMM / SIMM /RIMM

Внешне оперативная память персонального компьютера представляет собой модуль из микросхем (8 или 16 штук) на печатной плате. Модуль вставляется в специальный разъем на материнской плате. По конструкции модули оперативной памяти для персональных компьютеров делят на SIMM (одностороннее расположение выводов) и DIMM (двустороннее расположение выводов). DIMM обладает большей скоростью передачи данных, чем SIMM. Единственный актуальный сегодня тип - это DDR3 (Третье поколение Double Data Rate ). В сравнении с предыдущим, вторым поколением (DDR2), все планки DDR3 имеют лучшую производительность при значительно уменьшенном энергопотреблении. Основными характеристиками ОЗУ являются информационная емкость (объем), частота и производительность. Емкость оперативной памяти на сегодняшний день выражается в гигабайтах. Слоты памяти DIMM / SIMM /RIMM Микросхемы памяти RIMM (сверху) и DIMM (снизу)

Изображение слайда
6

Слайд 6

Специальная память К устройствам специальной памяти относятся постоянная память (ROM), перепрограммируемая постоянная память ( FlashMemory ), память CMOS RAM, питаемая от батарейки, видеопамять и некоторые другие виды памяти. Постоянная память (ПЗУ, англ. ROM, ReadOnlyMemory — память только для чтения) — энергонезависимая память, используется для хранения данных, которые никогда не потребуют изменения. Содержание памяти специальным образом " зашивается " в устройстве при его изготовлении для постоянного хранения. Из ПЗУ можно только читать. Перепрограммируемая постоянная память ( FlashMemory ) — энергонезависимая память, допускающая многократную перезапись своего содержимого с дискеты. Прежде всего в постоянную память записывают программу управления работой самого процессора. В ПЗУ находятся программы управления дисплеем, клавиатурой, принтером, внешней памятью, программы запуска и остановки компьютера, тестирования устройств. Важнейшая микросхема постоянной или Flash-памяти — модуль BIOS. Роль BIOS двоякая: с одной стороны это неотъемлемый элемент аппаратуры, а с другой стороны — важный модуль любой операционной системы. BIOS ( BasicInput / OutputSystem — базовая система ввода-вывода) — с овокупность программ, предназначенных для автоматического тестирования устройств после включения питания компьютера  и  загрузки операционной системы в оперативную память. Разновидность постоянного ЗУ — CMOS RAM. CMOS RAM — это память с невысоким быстродействием и минимальным энергопотреблением от батарейки. Используется для хранения информации о конфигурации и составе оборудования компьютера, а также о режимах его работы. Содержимое CMOS изменяется специальной программой Setup, находящейся в BIOS (англ. Set-up — устанавливать, читается " сетап "). Для хранения графической информации используется видеопамять. Видеопамять (VRAM) — разновидность оперативного ЗУ, в котором хранятся закодированные изображения. Это ЗУ организовано так, что его содержимое доступно сразу двум устройствам — процессору и дисплею. Поэтому изображение на экране меняется одновременно с обновлением видеоданных в памяти.

Изображение слайда
7

Слайд 7: Интегральные схемы BIOS и CMOS

Изображение слайда
8

Слайд 8

Тема 1.7. Организация работы памяти компьютера BIOS ( Basic Input / Output System ) – это базовая система ввода-вывода. В состав этой системы входят различные программы ввода-вывода, которые обеспечивают взаимодействие между операционной системой, прикладными программами с одной стороны и устройствами, входящими в состав компьютера (внутренними и внешними) с другой. Первоначально она предназначалась для осуществления тестирования компьютера при включении – так называемых POST ( Power On Self Test ) или BIST( Built In Self Test )-процедур, и обеспечивания последующей загрузки ОС. Это справедливо для ПК семейств i8086, i8088. В настоящее время BIOS представляет собой сложную систему, состоящую из большого количества утилит, предназначенных для автоматического распознавания установленного на компьютер оборудования, его настройки и проверки функционирования. Вызов программ BIOS, как правило, осуществляется через программные или аппаратные прерывания. При включении питания компьютера BIOS тестирует (POST -- Power-On-Self-Test ) компоненты системы -- процессор, память, приводы дисков (как жестких, так и флоппи-дисководов), клавиатуру т.д. BIOS реализован в виде микросхемы, установленной на материнской плате компьютера. Заметим, что название ROM BIOS в настоящее время не совсем справедливо, ибо "ROM" предполагает использование постоянных запоминающих устройств ( Read Only Memory ), а для хранения кодов BIOS в настоящее время применяют в основном перепрограммируемые запоминающие устройства. Наиболее перспективной для хранения системы BIOS является флэш-память. Она позволяет модифицировать функции для поддержки новых устройств, подключаемых к компьютеру. Система BIOS неразрывно связана с СMOS RAM (CMOS -- Complementary Metal Oxide Semiconductor ). Это память, в которой хранится информация о текущих установках BIOS (время, количество памяти, типы жестких дисков и т.д.). В этой информации нуждаются программные модули системы BIOS. CMOS-память относительно энергонезависима так как имеет независимое питание - либо от аккумулятора, который расположен на системной плате, либо от батареи на корпусе системного блока. Изменение установок в CMOS производится через программу SETUP. Чаще всего SETUP может быть вызван нажатием специальной комбинации клавиш (DEL, ESC, CTRL-ESC, или CRTL-ALT-ESC) во время начальной загрузки (некоторые BIOS позволяют запускать SETUP в любое время, нажимая CTRL-ALT-ESC). Основными производителями BIOS являются фирмы AWARD и AMI. Занятие 21. 1) Базовая система ввода/вывода (BIOS): назначение, функции, модификации.

Изображение слайда
9

Слайд 9

При каждом включении питания компьютера типа IBM PC (или совместимого с ним) и до начала загрузки операционной системы процессор компьютера выполняет процедуру BIOS под названием " Самотест по включению питания" - POST ( Power On Self Test ). Эта же процедура выполняется также при нажатии на кнопку RESET или комбинацию клавиш Ctrl-Alt-Del. Основной целью процедуры POST является проверка базовых функций и подсистем компьютера (таких как память, процессор, материнская плата, видеоконтроллер, клавиатура, гибкий и жесткий диски и т. д.) перед загрузкой операционной системы. Это в некоторой степени застраховывает пользователя от попытки работать на неисправной системе, что могло бы привести, например, к разрушению пользовательских данных на HDD. Перед началом каждого из тестов процедура POST генерирует так называемый POST код, который выводится по определенному адресу в пространстве адресов устройств ввода/вывода компьютера. В случае обнаружения неисправности в тестируемом устройстве процедура POST просто "зависает", а предварительно выведенный POST код однозначно определяет, на каком из тестов произошло "зависание". Таким образом, глубина и точность диагностики при помощи POST кодов полностью определяется глубиной и точностью тестов соответствующей процедуры POST BIOS'а компьютера. В большинстве случаев (можно сказать, стандартно) используется порт 80h для вывода POST-кодов. Так как процедура POST появилась еще в IBM PC/XT с восьмиразрядной системной шиной ISA, то исторически так сложилось, что POST коды представляют собой всего один байт, который приводится в таблицах POST кодов в виде одноразрядных шестнадцатиричных чисел в диапазоне 00h-FFh (0-255 в десятичной системе счисления). Рассмотрим типичную последовательность тестов, выполняемую процедурой POST: Тестирование процессора. Проверка контрольной суммы ROM BIOS. Проверка и инициализация контроллеров DMA, IRQ и таймера 8254. После этой стадии становится доступной звуковая диагностика. Проверка операций регенерации памяти. Тестирование первых 64 кБайт памяти. Загрузка векторов прерываний. Инициализация видеоконтроллера. После этого этапа диагностические сообщения выводятся на экран. Тестирование полного объема ОЗУ. Тестирование клавиатуры. Тестирование CMOS памяти. Инициализация COM и LPT портов. Инициализация и тест контроллера FDD. Инициализация и тест контроллера HDD. Поиск дополнительных модулей ROM BIOS и их инициализация. Вызов загрузчика операционной системы (INT 19h, Bootstrap ), при невозможности загрузки операционной системы - попытка запуска ROM BASIC (INT 18h); при неудаче - останов системы (HALT). При обнаружении неработоспособных схем программа POST выводит сообщение об ошибке и звуковые сигналы. Визуальные и звуковые сообщения показывают, какие схемы неисправны, но не показывают обычно истинных причин неисправности. Конечно, для продолжения работы неисправность необходимо устранить. Значение звуковых сигналов для каждого BIOS разной модели различны.

Изображение слайда
10

Слайд 10

Тема 1.7. Организация работы памяти компьютера Итак BIOS является небольшой программой, записанной на микросхему памяти стандарта EEPROM ( Electrically Erasable Programmable Read-Only Memory, то есть «электрически стираемое программируемое постоянное запоминающее устройство») или флэш-памяти, что примерно то же самое. BIOS материнской платы – это первая программа, которую компьютер использует сразу же после включения. Его задача – опознать устройства (процессор, память, видео, диски и т. д.), проверить их исправность, инициировать, то есть запустить, с определенными параметрами и затем передать управление загрузчику операционной системы. Занятие 21. 1) Базовая система ввода/вывода (BIOS): назначение, функции, модификации.

Изображение слайда
11

Последний слайд презентации: Архитектура ЭВМ и ВС Тема 1.7., З. 20, 21 Организация работы памяти компьютера: Контрольные вопросы:

RAM – это ? ROM – это? Назначение ОЗУ. Что значит запоминающее устройство с произвольным доступом? Логическое устройство ОЗУ. Из чего состоит оперативная память? Назовите два вида оперативной памяти. Как устроены SRAM и DRAM ? Как делятся модули оперативной памяти для ПК? Назовите основные характеристики ОЗУ. Какова емкость оперативной памяти на сегодняшний день? Какие устройства относятся к специальной памяти? Охарактеризуйте каждое устройство. Что такое BIOS и каковы ее функции? Что такое POST и какова основная цель процедуры POST?

Изображение слайда