Устройства хранения данных.
Необходимость во внешних устройствах хранения данных возникает в двух случаях:
• когда на вычислительной системе обрабатывается больше данных, чем можно разместить на базовом жестком диске;
• когда данные имеют повышенную ценность и необходимо выполнять регулярное резервное копирование на внешнее устройство (копирование данных в пределах того же жесткого диска не является резервным и только создает иллюзию безопасности).
В настоящее время для внешнего хранения данных используют несколько типов устройств.
Магнитооптические устройства. Эти устройства получили широкое распространение в компьютерных системах высокого уровня благодаря своей универсальности. С их помощью решаются задачи резервного копирования, обмена данными и их накопления. Однако достаточно высокая стоимость приводов и носителей не позволяет отнести их к устройствам массового спроса.
В этом секторе параллельно развиваются 5,25- и 3,5-дюймовые накопители, носители для которых отличаются в основном форм-фактором и емкостью. Последнее поколение носителей формата 5,25" достигает емкости 5,2 Гбайт. Емкость носителей 3,5" несколько ниже, от 640 Мбайт до 2,3 Гбайт.
В перспективе ожидается появление накопителей заметно большего объема (до нескольких десятков Гбайт).
Флэш-диски. Это современное устройство хранения данных на основе энергонезависимой флэш-памяти. Устройство имеет минимальные размеры и допускает «горячее» подключение в разъем USB (во время работы компьютера), после чего распознается как жесткий диск, причем не требует установки драйвера. Объем флэш-дисков может составлять до 1-2 Тбайт и выше.
Системные ресурсы и их распределение
Основные сведения о ресурсах. Современный компьютер состоит из большого количества разнообразных устройств; и для нормальной работы они должны поддерживаться процессором, им нужен доступ к оперативной памяти и возможность обмена данными с периферией. Также необходимо, чтобы устройства не мешали друг другу, что достигается распределением между ними системных ресурсов.
К системным ресурсам относятся следующие:
• Прерывания. С их помощью устройства могут использовать процессор для обработки возникших в них событий.
• Каналы прямого доступа к памяти (DMA). Используются для обмена данными между устройствами и оперативной памятью без участия процессора. Для реализации этой технологии в каждой системной плате есть контроллер DMA, поддерживающий до восьми каналов обмена данными. Остальные каналы часто свободные, поскольку эта технология практически не применяется в новых устройствах. Распределение каналов DMA почти всегда выполняется успешно, и во многих современных версиях BIOS вообще нет настроек, с ним связанных.
• Порты ввода/вывода. Служат для обмена данными между устройством и процессором. Это диапазоны адресов в шестнадцатеричном виде, по которым процессор может записывать или читать данные с помощью специальных команд IN или OUT. Для этих портов выделен диапазон в 64 Кбайт, большая часть которого свободна, поэтому конфликты с их использованием очень редки.
• Области оперативной памяти, специально выделенные для определенного устройства. Как и в случае с портами ввода/вывода, конфликты с областями памяти встречаются редко.
Прерывания. В работе компьютера часто возникают ситуации, когда процессору необходимо отложить на время выполнение основной программы и обработать нажатие клавиши на клавиатуре, щелчок мыши или другое событие, возникшее в одном из устройств. Для реализации этой задачи во всех компьютерах используют механизм прерывания. Прерывание (INT) – это приостановление процессором выполнения основной программы для обработки события, поступившего от внешнего устройства.
Прерывания могут накладываться друг на друга, и если во время обработки одного прерывания возникает другое с более высоким приоритетом, то выполнение текущего будет приостановлено, и процессор перейдет к более важному. Процессор может обрабатывать тысячи прерываний в секунду, но пользователи не замечают этого, поскольку скорость его работы достаточно велика.
Среди разных групп прерываний следует выделить следующую группу прерываний – это программные прерывания.
Программные прерывания. Они полностью реализуются программным способом без участия контроллера прерываний. Эти прерывания, по сути, – подпрограммы, решающие определенные задачи. Например, все версии BIOS содержат набор программных прерываний, которые выполняют основные операции ввода/вывода, и любая программа может их использовать, или, другими словами, вызывать прерывания BIOS. Свои программные прерывания есть у операционной системы, а также у некоторых других программ.
Технология PlugandPlay. В старых компьютерах ресурсы для некоторых плат расширения настраивались вручную, при этом нередко возникали конфликты, особенно после установки новой платы расширения. Решить проблему распределения ресурсов позволила технология PlugandPlay, которая выполняет автоматическое конфигурирование подключаемых устройств.
Чтобы воспользоваться всеми преимуществами PlugandPlay, необходима поддержка этой технологии со стороны BIOS, операционной системы и подключаемого устройства. На сегодняшний день она полностью применяется как в аппаратном, так и в программном обеспечении, а устройства без ее поддержки являются редкостью.
Содержание отчета
Отчет по лабораторной работе должен содержать:
1) тему и цель лабораторной работы;
2) ответы на контрольные вопросы.
Контрольные вопросы
1. Что называют вычислительной техникой, вычислительной системой, компьютером?
2. Что такое конфигурация вычислительной системы? На какие две составляющие делится конфигурация вычислительной системы?
3. Что такое аппаратное обеспечение вычислительной системы? Что такое аппаратный интерфейс и протокол? На какие две большие группы делится аппаратное обеспечение? Дайте им характеристику.
4. Что такое программное обеспечение компьютера? Дайте характеристику уровням программного обеспечения.
5. Какие программы называют драйверами устройств?
6. Какие программы называют утилитами?
7. Что называется базовой аппаратной конфигурацией персонального компьютера? Дайте характеристику каждому из его элементов.
8. Что такое монитор? Дайте характеристику основным параметрам монитора.
9. Назовите внутренние устройства персонального компьютера и дайте им характеристику.
10. Что такое платы расширения? Какие устройства могут быть установлены в платы расширения?
11. Расскажите о системах, расположенных на материнской плате компьютера.
12. Что такое процессор? Назовите основные параметры процессора и расскажите о них. Какие дополнительные функции и технологии могут осуществлять процессоры? Что такое система команд процессора? На какие две группы делятся процессоры по количеству команд, которые они могут исполнять? Дайте им характеристику. Что такое совместимость процессоров? Как вы понимаете совместимость «сверху вниз»?
13. Что представляет собой шина? Каких видов она бывает? Расскажите о них. Какие шинные интерфейсы вам известны? Где они используются?
14. Что такое чипсет? Что такое северный и южный мост?
15. Что такое порт компьютера? Назовите и охарактеризуйте порты, используемые в компьютере.
16. Что такое периферийные устройства персонального компьютера? Дайте им характеристику по назначению.
17. Что такое беспроводные клавиатуры?
19. Какие устройства используют для ввода графической информации? Дайте им характеристику.
20. Какие виды сканеров вам известны? В чем их различие?
21. Для чего предназначены принтеры? Назовите различные виды принтеров? В чем их различие?
22. Для чего предназначен плоттер? Дайте характеристику видов плоттера.
23. Для чего используются устройства хранения данных? Назовите их и дайте характеристику устройствам, предназначенным для хранения данных.
24. Для чего предназначен модем? Как он работает?
25. Какие системные ресурсы компьютера вам известны? Дайте им характеристику. Что такое программные прерывания? Что такое технология Plug and Play?