Навчальна дисципліна: «Архітектура комп’ютерів»

Група:        3-ОК2                                    Дата проведення: __.02.2018

Викладач: Заліська Світлана Сергіївна

Вид заняття: лекція              Аудиторія №  313

Тема заняття: «Пам'ять комп’ютера» Мета заняття:

навчальна: сформувати          інформаційну,      професійну          та      загально-предметну компетентності шляхом ознайомлення з призначенням, ієрархічною структурою та класифікацією пристроїв пам’яті комп’ютера, основними внутрішніми і зовнішніми запам'ятовувальними пристроями комп'ютера, їх характеристиками, принципами роботи, форм-факторами модулів пам'яті; узагальнення знань студентів про структуру мікропроцесорної системи та призначення її складових; сформувати комунікативні компетентності шляхом розвитку технічної мови та логічного мислення, розвитку навичок самоконтролю та вміння виступати з повідомленнями;

виховна: сформувати професійну компетентність шляхом виховання любові до майбутньої   професії,     вміння        здобувати   знання;       сформувати комунікативну та соціальну компетентності шляхом виховання поваги до членів колективу, відповідальності за власні вчинки перед колективом та вміння відстоювати         власну        думку;        виховувати уважність,

спостережливість та самостійність, старанність, відповідальність;

розвиваюча: сформувати професійну компетентність шляхом розвитку вміння аналізувати та узагальнювати поставлені завдання, розвитку логічного мислення, уваги та нестандартного підходу до розв’язування поставлених завдань, вміння аналізувати та виправляти свої та чужі помилки; сформувати комунікативну та соціальну компетентності шляхом розвитку вміння працювати в колективі, проявляти ініціативу та знаходити спільні рішення для виконання завдань. 

 

Методична спрямованість заняття: Використання інформаційно-комунікаційних технологій для формування професійної компетентності студентів та активізації їх пізнавальної діяльності.

 

Застосовані методи активізації пізнавальної діяльності студентів: пояснювально-ілюстративний, репродуктивний, частково-пошуковий, емпіричні (порівняння, аналіз, систематизація). методи і прийоми контролю знань студентів: бліц-опитування, самостійна підготовка, навчання на випередження, тестування, вправа «Ланцюжок - Задай питання товаришу».

 

Міждисциплінарні зв’язки:

Забезпечуючі: інформатика, іноземна мова за професійним спрямуванням, комп’ютерна електроніка, комп’ютерна схемотехніка.

Забезпечувальні: периферійні пристрої, операційні системи, програмування.

 

Методичне та матеріальне забезпечення заняття:

Наочні посібники ПК, мультимедійний проектор, презентації «Призначення та класифікація пам'яті», «Класифікація пам'яті», «Основні технічні характеристики пам’яті», «Форм-фактор модулів пам'яті», «Зовнішня пам'ять комп’ютера»; відеофільми.

Роздатковий матеріал         – 28 шт. (опорний конспект).

 

Навчальні місця:                – аудиторія 313

Технічні засоби навчання: ноутбук (1 шт.), мультимедійний проектор, екран. Програмне забезпечення: ОС Windows, Power Point.  

Ключові слова: пристрої пам’яті комп’ютера, внутрішня пам'ять, зовнішня пам'ять, форм-фактори модулів пам'яті, характеристики пристроїв пам'яті, ємність, швидкодія.

 

Література:

1.     Архітектура та апаратне забезпечення ПЕОМ. Г.Г. Злобін, Р.Є. Рикалюк – Київ, Каравела – 2012.

2.     Мікропроцесорна техніка. Якименко Ю.І., Терещенко Т.О.– Київ, 2010.

3.     Модернізація і ремонт ПК. Мюллер Скотт – Москва, Київ, 2012.

4.     Апаратні засоби ІВМ РС. Енциклопедія. М.Ю. Гук – СПб.: Изд. «Питер», 2016.

5.     Архитектура компьютера. Э.Танненбаум – СПб.: Изд. «Питер», 2015. – 700 с.

6.     Архітектура    комп’ютера.         Матвієнко   М.П. Навчальний         посібник.    –      К:

Видавництво Ліра-К, 2013. – 264 с.

ХІД ЗАНЯТТЯ

1.    Організаційна частина заняття                                                          (2 хв.)

2.    Повідомлення теми, плану та мети заняття                        (5 хв.)

Тема заняття: «Пам'ять комп’ютера»

Питання, які будуть вивчатись на занятті:  

1.   Призначення та класифікація пам'яті.

2.   Ієрархічна структура пам’яті комп’ютера.

3.   Основні технічні характеристики.

4.   Форм-фактор модулів пам'яті.

5.   Зовнішня пам'ять комп’ютера.

 

Мета заняття: вивчити призначення пам’яті, класифікацію пам’яті комп’ютера, характеристику внутрішніх і зовнішніх запам'ятовувальних пристроїв комп'ютера, параметри (основні технічні характеристики) пам’яті, принципи роботи, форм-фактори модулів пам'яті.

 

         3. Актуалізація опорних знань                                                               (5 хв.)

(Використовується метод: бліц-опитування).

1.     Що собою являє комп’ютер, його основні функції? (Очікувана відповідь: це мікропроцесорна система, для забезпечення автоматизації обробки інформації).

2.     Назвіть основні складові що входять до мікропроцесорної системи. (Очікувана відповідь: ЦП, ОЗП, ПЗП, пристрої введення/виведення).

3.     Вкажіть призначення ЦП. (Очікувана відповідь: ЦП – виконує арифметичні операції та логічну обробку інформації, керує роботою всіх складових комп’ютера). 4. Процесор складається з …(Очікувана відповідь: арифметико-логічного пристрою

(АЛП), призначеного обробляти дані за заданою програмою, розміщеною у запам’ятовувальному пристрої процесора; пристрою керування (ПК), що керує роботою всіх блоків комп’ютера; запам’ятовувального пристрою (регістрів), у якому зберігаються дані, команди та адреси (комірок пам'яті).

 Назвіть технічні характеристики процесора. (Очікувана відповідь: тактова частота(у Гц) – величина, що показує кількість елементарних операцій (тактів), яку процесор виконує за 1 с; розрядність – кількість одиниць інформації, яку можна опрацьовувати одночасно, виконуючи арифметичні та логічні операції; кількість ядер – кількість однакових за структурою процесорів (ОП), об'єднаних в одну мікросхему; технологія виробництва – визначає мінімально можливу відстань між електронними колами мікросхем.)

5.     Як забезпечується взаємодія між пристроями МПС? (Очікувана відповідь: за допомогою системної шини та необхідних провідників).

6.     Що собою являє системна шина? (Очікувана відповідь: є сукупністю сигнальних ліній, які мають певні електричні характеристики і протоколи передачі інформації і служить для передачі даних між окремими функціональними блоками комп'ютера. В своєму складі містить шину даних, шину адрес, шину керування).

 

        4. Мотивація навчальної діяльності студентів                                 (3 хв.)

«Хто володіє інформацією, той володіє світом» Уінстон Черчілль

На сучасному етапі розвитку суспільства значну роль відіграє інформація. Основним технічним засобом технології переробки інформації є персональний комп'ютер.

Впровадження персонального комп'ютера в інформаційну сферу і застосування телекомунікаційний засобів зв'язку визначили новий етап розвитку інформаційних технологій.

Головною метою реалізації інформаційних технологій є підвищення ефективності виробництва на базі використання сучасних ЕОМ розподіленої переробки інформації, розподілених баз даних, різних інформаційних обчислювальних мереж шляхом забезпечення циркуляції і перетворення інформації.

Для ефективного впровадження та використання інформаційних технологій в життя необхідні досконалі знання щодо побудови та функціонування комп’ютера, його складових та взаємозв’язків між ними.

Обробку інформації здійснює головний вузол комп’ютера – процесор. Коли центральний процесор комп'ютера повідомляє іншим компонентам, які завдання слід виконувати, інформація про це повинна бути збережена для подальшого використання. Чим більша кількість пам'яті є у розпорядженні центрального процесора, тим більш складні операції він може виконувати. І чим швидше інформація буде зчитуватися з пам'яті, тим менше часу процесор буде чекати, на виконання підготовчої роботи.

Мікропроцесор ПК має дуже малу область запам'ятовування даних, що використовується для зберігання або обробки інформації, або проміжних результатів обробки. Ця пам'ять не достатня для запуску реальних програм, тому ПК включає різні види пам'яті для розміщення програм і даних, якими маніпулює ПК.

 

         5. Вивчення нового матеріалу                                                                (50 хв.)

 

        Вивчення нового матеріалу з демонстрацією презентації.       

                (Використовуються       методи:       частково-пошуковий,       навчання        на

випередження, самостійна підготовка, пояснювально-ілюстративний)

 

Студенти групи отримали випереджаюче завдання і зараз ми заслуховуватимемо їх повідомлення за матеріалом, який стосується нашої сьогоднішньої теми.

Студенти доповідають по питаннях з використанням підготовлених презентацій. При цьому оформляють опорний конспект (емпіричні методи:

порівняння, аналіз, систематизація).

 

1. Призначення та класифікація пам'яті.

 

Сьогодні операційні системи і програми будуються за модульним принципом, тобто їх код підвантажується в пам'ять не цілком, а частинами, в міру потреби. До того ж програми тепер виконуються у віртуальній пам'яті, що представляє собою великий дисковий файл з посторінковим доступом, оперативна пам'ять служить свого роду «вікном», через яке відбувається доступ до частини цього файлу. Як наслідок продуктивність комп'ютера в рівній мірі залежить від швидкодії процесора, системи пам’яті, підсистеми вводу-виводу.

Система пам’яті є функціональною частиною МПС, призначеною для запису, зберігання та видачі інформації. Технічні засоби, що реалізують функції пам’яті, називають запам’ятовувальними пристроями (ЗП).

 

Серед фахівців в області персональних комп'ютерів не існує єдиної думки про класифікацію пам'яті, але найбільш часто застосовують класифікації, наведені нижче.

 

 

Пам’ять комп’ютера

 

 

 

 

 

 

 

За швидкістю обміну інформацією з АЛЛ розрізняють такі типи пам’яті:

регістрова пам’ять МП, кеш-пам’ять, оперативна пам’ять, постійна пам’ять, зовнішня пам’ять. 

 

Надоперативний ЗП або регістрова пам’ять МП являє собою сукупність регістрів загального призначення. Звернення до НОЗП не потребує від МП виставлення адреси на шину АВ під час зчитування/запису інформації, тому операції з НОЗП є найбільш швидкодіючими. Час вибірки НОЗП-5-7 не. Загальна кількість 8

- або 16-розрядних регістрів у МП зазвичай становить від 16 до 64.

 

Кеш-пам’ять

Кеш-пам'ять – додаткова спеціальна надшвидка оперативна пам'ять, яка зберігає копії найбільш використовуваних ділянок основної оперативної пам'яті для подальшого швидкого доступу процесора до них. Час доступу процесора до кешпам'яті у кілька разів менший ніж до основної оперативної пам'яті і тому середній час доступу до пам'яті зменшується, що збільшує швидкість роботи комп'ютера. 

Внутрішня кеш-пам’ять - це оперативна пам’ять статичного типу ємністю 116 Кбайт, яку вбудовано безпосередньо у МП. Внутрішня кеш-пам’ять працює на тактовій частоті процесора. У моделях /386, /486 кеш-пам’ять спільна для даних і команд. У МП Pentium кеш-пам’ять використовується окремо для команд і даних.

Зовнішня кеш-пам’ять так само, як і внутрішня, являє собою пам’ять  статичного типу, однак має значно більшу ємність. Вона встановлюється на системній платі і працює на частоті шини. Зовнішню кеш-пам’ять призначено для зменшення кількості звернень до інших менш швидкодіючих пристроїв пам’яті. 

Ємність зовнішньої кеш-пам’яті в сучасних ПЕОМ становить зазвичай 64 Кбайт – 1 Мбайт і має тенденцію до збільшення.

 

 

Оперативна пам’ять (RAM – Random Access Memory - пам’ять із довільним доступом) - це пам’ять статичного або динамічного типу. У мікросхемах статичного типу елементом пам’яті є тригер на біполярних транзисторах або транзисторах зі структурою метал-діелектрик-напівпровідник (МДН). В ОЗП динамічного типу елементом пам’яті є конденсатор.

Оперативна пам’ять припускає зміну свого вмісту       в        ході   виконання процесором обчислювальних операцій з даними і може працювати в режимі запису, зчитування та зберігання        інформації. Оперативну         пам’ять призначено для зберігання змінної інформації - поточних даних, результатів обчислень. Її ємність становить 1-64 Мбайт, час доступу - 70-200 не.  

Оперативний запам’ятовувальний пристрій є енергозалежним, тому що інформація, записана в ньому, втрачається після вимкнення живлення.

 

 

 

Постійна пам’ять (ROM - Read Only Memory) - являє собою спеціальну мікросхему, що містить інформацію, яка не має змінюватися у процесі виконання програми. Ця інформація заноситься у ПЗП під час виготовлення або на етапі його програмування у спеціальному пристрої - програматорі, і у процесі роботи МПС може тільки зчитуватися. Постійна пам’ять у МПС працює в режимах зберігання та зчитування і використовується для зберігання таблиць, констант, кодів команд програм, стандартних підпрограм, наприклад, підпрограму ВIOS (Basic Input/Output System - базова система вводу/виводу) та програму тестування пристроїв комп’ютера при ввімкненні POST (англ. Power-On Self Test - самоперевірка при ввімкненні енергії). Основне призначення BIOS полягає в тому, щоб перевірити склад та працездатність системи та забезпечити взаємодію з клавіатурою, монітором, жорсткими та гнучкими дисками. Зазвичай, ПЗП має ємність 64-128 Кбайт. Записана в ПЗП інформація зберігається після вимкнення живлення. Ця властивість ПЗП одержала назву енергонезалежності.  

 

Напівпостійна пам'ять (НПЗП) - пам'ять CMOS (Complementary Metal Oxide Semiconductor) - живиться від батарейки і зберігає інформацію про конфігурацію комп'ютера (кількість пам'яті, типах накопичувачів тощо). Саме цю інформацію використовують програмні модулі BIOS при тестуванні ПК після його запуску.

Відеопам'ять (video RAM), що містить дані щодо зображення, - доступна на відеокарті область оперативної пам'яті (наразі понад 1Гб) або виділена область з основної оперативної пам'яті системи, що гірше.

 

Зовнішня пам’ять реалізується у вигляді нагромаджувачів зі змінними і незмінними носіями: на твердих і гнучких магнітних дисках, стримерах, оптичних і лазерних компакт-дисках (СD-RОМ). Обмін інформацією з пристроями пам’яті цього типу є найповільнішим, але така пам’ять найбільша за ємністю. Ємність нагромаджувачів на твердих дисках становить 1-100 Гбайт. Низьку швидкодію зовнішніх ЗП на магнітних носіях зумовлено наявністю електромеханічних пристроїв.

 

 

Класифікація пам’яті за вимогою наявності живлення:  енергозалежна (RAM, Random Access Memory) - тимчасова, невелика за обсягом, але швидка.      Це     пам'ять,      яка безпосередньо         адресується          ЦП та заповнюється       програмним         кодом         і         даними       для    їх       обробки процесором. Енергозалежна пам'ять має таку назву внаслідок необхідності присутності питомої напруги для зберігання інформації. При знятті напруги живлення дані втрачаються через досить короткий проміжок часу. Енергозалежною пам'яттю є оперативна пам'ять ПК (ОЗП), яка використовується в цілях внутрішньої обробки даних. ОЗП служить для тимчасового зберігання даних;

•               енергонезалежна (ROM, Read Only Memory, ПЗП) - постійна пам'ять, більш містка і повільна, інформацію з якої можна тільки зчитувати.

Використовується для довготривалого зберігання програмних модулів і файлів даних. З функціональної точки зору вміст ПЗП завжди залишається постійним, він не може бути змінений та доступний тільки для читання. Незалежна пам'ять зберігає дані, що містяться в ній, навіть після зняття напруги живлення. Тим не менш, вона вимагає наявності питомої напруги для запису та зчитування даних. ПЗП містить набори програм і даних і застосовується, наприклад, для зберігання інформації, необхідної для налаштування системи при включенні живлення (BIOS).

•               сьогодні багато випускається чіпів з BIOS, які являють собою FLASH ROM (флеш-пам'ять). Для запису нової інформації в чіпи флеш-пам'яті використовується спеціальне програмне забезпечення. При цьому стара інформація видаляється, а нова записується на її місце і зберігається там до тих пір, поки знову не будуть записані нові дані.

 

Класифікація пам’яті за типом запам'ятовуючих комірок:

У комп'ютерних системах робота з пам'яттю ґрунтується на дуже простій концепції – зберігати один біт інформації так, щоб потім він міг бути витягнутий звідти. З огляду на це існує така класифікація:

•               статична (SRAM, Static Random Memory Access) – статична оперативна пам'ять на базі статичного тригера (1 тригер – 5 транзисторів). Статична пам'ять дозволяє потоку електронів циркулювати по ланцюгу. Напруга, що прикладається, може змінювати напрямок руху електронів. Причому існує тільки два напрямки руху потоку, що дозволяє використовувати дані ланцюги як елементи пам'яті. Статична пам'ять працює на зразок вимикача, що перемикає напрямок електронного потоку. SRAM використовується для основної пам'яті, оскільки вона швидше і не вимагає схеми регенерації пам'яті, щоб не зруйнувати дані. Однак її фізичні розміри і істотно більша вартість роблять її використання малоефективним.

•               динамічна DRAM (Dynamic Random Access Memory) – найбільш поширений тип пам'яті. В даний час широкого поширення набули пристрої динамічної пам'яті, що базуються на пристроях, здатних зберігати електричний заряд – конденсатори. Хоча конденсатор не задовольняє основній вимозі пристроїв пам'яті, тому що не здатний зберігати заряд протягом тривалого проміжку часу, але він дозволяє робити це протягом декількох мілісекунд, що цілком достатньо, щоб використовувати це в електроніці. У сучасних персональних комп'ютерах динамічна пам'ять реалізується на базі спеціальних ланцюгів провідників, що замінили звичайні конденсатори. Велика кількість таких ланцюгів об'єднуються в корпусі одного динамічного чіпа

Класифікація пам’яті за типом доступу:

Пам’ять з довільним доступом. До цієї пам’яті в кожному такті може бути записане число або зчитане з неї число за довільною адресою. За принципом пам’яті з довільним доступом побудовано регістровий файл регістрової пам’яті процесора та основна пам’ять.

Пам’ять із впорядкованим доступом. Із такої пам’яті дані вибираються в порядку, який визначається внутрішньою структурою пам’яті. До такої пам’яті належить зокрема пам’ять з послідовним доступом, з якої дані зчитуються послідовно одне за одним. За принципом пам’яті з послідовним доступом побудовано, зокрема, буферну пам’ять, яка використовується у пристроях введеннявиведення, зовнішню пам’ять на магнітних стрічках.

Пам’ять з асоціативним доступом. В такій пам’яті дані шукаються за їх змістом або за деякою їх ознакою. За принципом пам’яті з асоціативним доступом побудовано, зокрема, кеш-пам’ять.

Існує також пам’ять з прямим доступом. Кожен запис має унікальну адресу, що відображає її фізичне розміщення на носії інформації. Звернення здійснюється як адресний доступ до початку запису з подальшим послідовним доступом до певної одиниці інформації усередині запису. В результаті час доступу до певної позиції є величиною змінною. Такий режим характерний для магнітних дисків.

Найчастіше в комп'ютерах використовують пам'ять з довільним доступом або адресну пам'ять. Ця пам'ять ділиться на два типи: оперативний запам'ятовуючий пристрій (ОЗП), англійський термін Random Access Memory (RAM), та постійний запам'ятовуючий пристрій (ПЗП), англійський термін Read Only Memory (ROM).

 

2.  Ієрархічна структура пам’яті комп’ютера.

 

Пам'ять комп'ютера є багаторівневою, на різних рівнях використовуються різні типи запам'ятовувальних пристроїв (ЗП). Найшвидкісна пам’ять – надоперативна регістрова пам’ять (регістровий файл МП) та кеш-пам’ять L1. 

Накопичувачі інформації називають зовнішньою тому, що до ядра комп'ютера вона підключається аналогічно зовнішнім пристроям. 

 

 

3.  Основні технічні характеристики.

 

Основні характеристики пристроїв пам'яті: ємність і швидкодія, тобто об'єм запам'ятовувального пристрою, швидкість читання/запису інформації.

Запам’ятовувальні пристрої характеризуються такими основними параметрами:

-                      розрядністю даних (визначається розрядністю комірки пам’яті);

-                      інформаційною ємністю (визначається кількістю одиниць інформації в бітах, яку ЗП може зберігати одночасно). Інформаційну ємність часто позначають через N _х п, де N - кількість n-розрядних слів; п - розрядність шини даних. Так, запис значення інформаційної ємності ЗП 2 048 х 8 або 2 К х 8 означає, що ЗП може зберігати 2 048 байт або 16 384 біт;

-                      часом вибірки (визначається як інтервал від моменту видачі запиту на передачу даних з пам’яті до моменту появи інформації на виході ЗП);

-                      тривалістю циклу звернення (циклу пам’яті) t_ц (визначається мінімально допустимим інтервалом часу між двома послідовними зверненнями до ЗП);

- напругою живлення U_живл;

-                      потужністю енергоспоживання Р_сп (визначається добутком струму споживання і напруги джерела живлення). Для деяких типів ЗП наводять два значення потужності енергоспоживання - одне для режиму звернення, коли здійснюється запис або зчитування, інше - для режиму зберігання. Потужність енергоспоживання в режимі зберігання зазвичай істотно менша від потужності енергоспоживання режиму звернення;

-                      питомою вартістю (визначається відношенням вартості ЗП до його інформаційної ємності).

 

4.                 Внутрішня пам'ять комп’ютера.     Форм-фактори модулів пам'яті.

4.1. DIP (Dual In-line Package). Це типова мікросхема з двома рядами ніжок з боків. Раніше, поки не існувало SIMM, половина поверхні материнської плати була покрита такими мікросхемами, які становили цілий мегабайт оперативної пам'яті. Можливості додавання пам'яті при цьому виявлялися досить обмеженими.

 

Рисунок 1 - Модуль пам'яті DIP

 

4.2. SIMM

Single In-line Memory Module – один з перших модулів пам'яті з однорядним розташуванням мікросхем (рис. 7.2). Це модуль пам'яті використовується також у багатьох адаптерах, принтерах і інших пристроях. SIMM має контакти з двох сторін модуля, але усі вони з'єднані між собою, утворюючи один ряд контактів. Модулі цього типу мають два основних розміру (30 і 72 pin) і підключаються, відповідно, в гнізда різних розмірів. Зараз модулі SIMM є технологією вчорашнього дня, чий час пройшло ще на початку 90-х

 

Рисунок 2 - Модуль пам'яті SIMM

 

4.3. DIMM

Dual In-line Memory Module – подвійний модуль пам'яті, схожий на SIMM, але з роздільними контактами, розташованими з 2-ох сторін (рис. 7.3). Маючи більший обсяг пам'яті, вони коштували дорожче і підключалися до спеціальних гнізд, забезпеченим маленькими затисками. Модуль DIMM створений для задоволення зрослих потреб у додаткових обсягах пам'яті більш потужних процесорів Pentium і AMD. Плата пам'яті, подібна за внутрішньою архітектурою з SIMM, але відрізняється від неї більш широкої шиною, завдяки якій досягається підвищення швидкості обміну даних.

 

Рисунок 3 - Модуль пам'яті DIMM

 

4.4. RIMM

Rambus Dynamic Random Access Memory – модуль, що використовує чіп динамічної пам'яті Rambus (рис. 7.4). Компанія Rambus, Inc. в кінці 90-х створила надшвидкі і супердорогі модулі оперативної пам'яті, які були покриті захисними пластиковими пластинами. Вимоги до модуля описані дуже жорстко і детально (наприклад, число установок модуля в один і той же роз'єм обмежена 20). Для модуля передбачений власний тепловідвід.

 

Рисунок 4 - Модуль пам'яті RIMM

 

 

4.5. DDR SDRAM 

DDR SDRAM (Double Data Rate SDRAM) — SDRAM з подвоєною швидкістю обміну даними - новий вид пам’яті. Пропускна спроможність DDR SDRAM у два рази вища за звичайну. Цей вид пам’яті іноді називається SDRAM II.

DDR - абревіатура, що говорить про подвійну швидкість передачі даних. Раніше широко застосовувалася пам'ять SDR (Single Data Rate), яка за один такт передає рівно одну порцію інформації. DDR встигає зробити удвічі більше, оскільки пересилає дані двічі - по обох фронтах тактового імпульсу. Прискорення передачі у пам'яті DDR2 відносно DDR пов'язане з підвищенням тактової частоти буферів вводу-виводу і існує в умовах мультиплексування. Тобто контролер-мультиплексор прочитує дані відразу з 4 банків пам'яті. Таким чином, в модулях DDR2 SDRAM в порівнянні з DDR SDRAM застосована технологія збільшення продуктивності за рахунок підвищення тактової частоти при збереженні робочих частот самих мікросхем і тієї ж розрядності шини даних.

 

Рисунок 5 - Модуль пам'яті DDR SDRAM

 

5. Зовнішня пам'ять комп’ютера. Зовнішня пам'ять

Складається з носіїв, що використовують:

•       Магнітний принцип:

-     стример;

-     жорсткий диск (1 Тбайт і більше);   гнучкі диски (1.44 Мб).

•       Магнітооптичний        принцип: магнітооптичні диски (від 128 Мб до 2.6 Гб).

•       Оптичний принцип (R         -        лише зчитування, RW - з можливістю запису):

-     компакт-диск CD (до 700 Мб);

-     цифровий відео диск DVD (до 17 Гб для двошарових двосторонніх);

-     Blu-ray-диски       (до     100    Гб      для двосторонніх двошарових).

•       Мікротранзистори: флеш-пам'ять (до 128 Гб).  

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

(Перегляд відеофільму). 

 

         6. Узагальнення та систематизація знань студентів                    (8 хв.)

 

(Використовуються методи: тестування, вправа «Ланцюжок - Задай питання товаришу»)

 

Виконання тестових завдань (тест з самоперевіркою).

 

Студенти задають один одному питання по вивченому на парі матеріалу. Оцінюється питання та відповідь на нього.

 

Орієнтовні питання:

-    Назвіть види пам’яті комп’ютера.

-    Які види пам’яті відносяться до внутрішньої, а які до зовнішньої?

-    Дайте визначення надоперативної пам’яті комп’ютера.

-    Дайте визначення оперативної пам’яті комп’ютера.

-    Поясніть, чому оперативну пам’ять називають пам’яттю з довільним доступом.

-    Дайте визначення постійної пам’яті комп’ютера.

-    Які програми розміщують у постійній пам’яті? Яке їх призначення?

-    Дайте визначення кеш-пам’яті комп’ютера.

-    Назвіть види зовнішньої пам’яті.

-    Назвіть основні технічні характеристики пам’яті.

-    Що називають інформаційною ємністю пам'яті комп’ютера?

-    Що таке швидкість пам’яті комп’ютера, як вона вимірюється?

-    Які пристрої пам’яті зберігають дані тільки до вимкнення комп’ютера?

-    Яка         пам’ять       називається          енергонезалежною?      Поясніть      відмінність між енергозалежною і енергонезалежною пам’яттю. Наведіть приклади.

 

         7. Підсумкова частина заняття                                                          (5 хв.)

 

Сьогодні ми вивчили нову тему: «Пам'ять комп’ютера».

На занятті було проведено усне опитування по питаннях попередніх тем, заслухані повідомлення студентів по випереджаючих завданнях, а також проведено тестування та опитування по закріпленню нового матеріалу. 

Підведемо підсумки та проведемо аналіз і оцінки успішності досягнення мети, і визначимо перспективу подальшої роботи. Оцінювання роботи студентів проводиться з коментарями відповідей.

 

         8. Повідомлення домашнього завдання                                               (2 хв.)

 

Домашнє завдання: 

•                     вивчити і закріпити призначення пристроїв пам’яті комп’ютера; 

•                     уміти класифікувати пристрої пам’яті комп’ютера;

•                     уміти характеризувати внутрішні і зовнішні запам'ятовувальні пристрої;

•                     вивчити і закріпити основні технічні характеристики пам’яті, форм-фактори модулів пам'яті і знати їх відмінності.

 

Завдання 1: Закріпити даний матеріал опрацювавши літературу Мікропроцесорна техніка. Якименко Ю.І., Терещенко Т.О. (ст. 187-189) 

Завдання 2: Складіть порівняльну таблицю зовнішньої та внутрішньої пам’яті комп’ютера за ємністю та способами запису.

Завдання 3: Скласти кросворд по вивченій темі.

Завдання 4: Визначте інформаційну ємність у бітах і кількість ліній шини даних для ЗП, позначених:     а) 1 024 х 8; б) 4 048 х 16.

Завдання 5: Підготуйте схему класифікації видів пам’яті за тривалістю зберігання даних.

         

Додаток 1

 

 

		Тема заняття: Пам’ять комп’ютера.
	БЛІЦ	ОПИТУВАННЯ

Що собою являє комп’ютер, назвіть його основні функції.

2.

Назвіть системи.

основні

складові

що

входять

до

мікропроцесорної

Вкажіть призначення ЦП.

Доповніть речення: Процесор складається з …

БЛІЦОПИТУВАННЯ

це мікропроцесорна система, для забезпечення автоматизації обробки інформації

ЦП, пам'ять, пристрої введення/виведення

ЦП – виконує арифметичні операції та логічну обробку інформації, керує роботою всіх складових комп’ютера

арифметико-логічного пристрою (АЛП), призначеного обробляти дані за заданою програмою, розміщеною у запам’ятовувальному пристрої процесора; пристрою керування (ПК), що керує роботою всіх блоків комп’ютера; запам’ятовувального пристрою (регістрів), у якому зберігаються дані, команди та адреси (комірок пам'яті)

           

 

5.	Назвіть технічні характеристики процесора.

Внутрішня пам’ять		Зовнішня пам’ять
Назва	Основні функції та характеристики	Назва	Основні функції та характеристики

6.	Як забезпечується взаємодія між пристроями МПС?

7.	Що собою являє системна шина?

Завдання: Заповніть таблицю, вписавши в її стовпчики назви пристроїв внутрішньої та зовнішньої пам’яті. тактова частота (у Гц) – величина, що показує кількість елементарних операцій (тактів), яку процесор виконує за 1 с;

розрядність (Біт) – кількість одиниць інформації, яку можна опрацьовувати одночасно, виконуючи арифметичні та логічні операції; кількість ядер – кількість однакових за структурою процесорів (ОП), об'єднаних в одну мікросхему;

технологія виробництва (нм)– визначає мінімально можливу відстань між електронними колами мікросхем.

за допомогою системної шини та необхідних провідників

є сукупністю сигнальних ліній, які мають певні електричні

характеристики і протоколи передачі інформації і служить для передачі даних між окремими функціональними блоками комп'ютера.

В своєму складі містить шину даних, шину адрес, шину керування    

Завдання: Заповніть таблицю, вписавши в її стовпчики назви пристроїв внутрішньої та зовнішньої пам’яті.

Внутрішня пам’ять		Зовнішня пам’ять
Назва	Основні функції та характеристики	Назва	Основні функції та характеристики
Регістрова пам'ять (надоперативна)		Гнучкі магнітні диски
Кеш-пам'ять		Жорсткі магнітні диски
Оперативна пам'ять (ОЗП)		Оптичні диски
Постійна пам'ять (ПЗП)		Флеш-пам'ять
Напівпостійна пам'ять (НПЗП)		З’ємні диски
Відеопам'ять

           

Додаток 2

 

Багаторівнева організація  пам'яті комп'ютера

Пам'ять комп'ютера є багаторівневою, на різних рівнях використовуються різні типи запам'ятовувальних пристроїв (ЗП).

Найшвидкісна пам’ять – надоперативна регістрова пам’ять (регістровий файл МП) та кеш-пам’ять L1.

Накопичувачі інформації

називають зовнішньою тому, що до ядра комп'ютера вона підключається аналогічно зовнішнім пристроям.

 

 

           

Додаток 3

 

Постійна пам’ять  (ПЗП) Постійна пам’ять (ROM - Read Only Memory) - містить інформацію, яка не має змінюватися у процесі виконання програми. Ця інформація заноситься у ПЗП під час виготовлення або на етапі його програмування у спеціальному пристрої - програматорі, і у процесі роботи МПС може тільки зчитуватися. Постійна пам’ять у МПС працює в режимах зберігання та зчитування і використовується для зберігання таблиць, констант, кодів команд програм, стандартних підпрограм, наприклад, підпрограму ВIOS (Basic Input/Output System - базова система вводу/виводу) та програму тестування пристроїв комп’ютера при ввімкненні POST (англ. Power- On Self Test - самоперевірка при ввімкненні енергії). Основне призначення BIOS полягає в тому, щоб перевірити склад та працездатність системи та забезпечити взаємодію з клавіатурою, монітором, жорсткими та гнучкими дисками. Записана в ПЗП інформація зберігається після вимкнення живлення. Ця властивість ПЗП одержала назву енергонезалежності.		Напівпостійна пам’ять (НПЗП) • Пам'ять CMOS (Complementary Metal Oxide Semiconductor) — живиться від батарейки (акамулятора), зберігає інформацію про конфігурацію комп'ютера (кількість пам'яті, типах накопичувачів тощо). Саме цю інформацію використовують програмні модулі BIOS при тестуванні ПК після його запуску, зберігає дату та час.
Відеопам’ять (Video RAM) - швидка пам’ять для збереження коду зображення, що відображається на екрані монітора.  Вона може бути різної ємкості – 64, 128, 256 МБ ….1ГБ, 2ГБ і більше. Доступна на відеокарті область оперативної або виділена область з основної оперативної пам'яті системи (що гірше). Чим більша ємність відеопам'яті комп'ютера, тим більші можливості відображення на моніторі графіки з високою роздільною здатністю й великою кількістю кольорів. Зовнішня пам’ять Зовнішня пам’ять реалізується у вигляді нагромаджувачів зі змінними і незмінними носіями: на твердих і гнучких магнітних дисках, стримерах, оптичних і лазерних компакт-дисках (СD-RОМ). Обмін інформацією з пристроями пам’яті цього типу є найповільнішим, але така пам’ять найбільша за ємністю. Ємність нагромаджувачів на твердих дисках становить 1-100 Гбайт. Низьку швидкодію зовнішніх ЗП на магнітних носіях зумовлено наявністю електромеханічних пристроїв.
		Дякую за увагу!

           

Додаток 7

Класифікація за вимогою наявності живлення: енергозалежна (RAM, Random Access Memory) - тимчасова, невелика за обсягом, але швидка. Це пам'ять, яка безпосередньо адресується ЦП та заповнюється програмним кодом і даними для їх обробки процесором. Енергозалежна пам'ять має таку назву внаслідок необхідності присутності питомої напруги для зберігання інформації. При знятті напруги живлення дані втрачаються через досить короткий проміжок часу. Енергозалежною пам'яттю є оперативна пам'ять ПК (ОЗП), яка використовується в цілях внутрішньої обробки даних. ОЗП служить для тимчасового зберігання даних;

Класифікація за вимогою наявності живлення: Сьогодні багато випускається чіпів з BIOS, які являють собою FLASH ROM (флеш-пам'ять). Для запису нової інформації в чіпи флеш-пам'яті використовується спеціальне програмне забезпечення. При цьому стара інформація видаляється, а нова записується на її місце і зберігається там до тих пір, поки знову не будуть записані нові дані.

Класифікація за типом запам'ятовуючих комірок: Динамічна DRAM (Dynamic Random Access Memory) – найбільш поширений тип пам'яті. В даний час широкого поширення набули пристрої динамічної пам'яті, що базуються на пристроях, здатних зберігати електричний заряд – конденсатори. Хоча конденсатор не задовольняє основній вимозі пристроїв пам'яті, тому що не здатний зберігати заряд протягом тривалого проміжку часу, але він дозволяє робити це протягом декількох мілісекунд, що цілком достатньо, щоб використовувати це в електроніці. У сучасних персональних комп'ютерах динамічна пам'ять реалізується на базі спеціальних ланцюгів провідників, що замінили звичайні конденсатори. Велика кількість таких ланцюгів об'єднуються в корпусі одного динамічного чіпа.

 

Класифікація за вимогою наявності живлення:

енергонезалежна (ROM, Read Only Memory, ПЗП) -

постійна пам'ять, більш містка і повільна, інформацію з якої можна тільки зчитувати. Використовується для довготривалого зберігання програмних модулів і файлів даних. З функціональної точки зору вміст ПЗП завжди залишається постійним, він не може бути змінений та доступний тільки для читання. Незалежна пам'ять зберігає дані, що містяться в ній, навіть після зняття напруги живлення. Тим не менш, вона вимагає наявності питомої напруги для запису та зчитування даних. ПЗП містить набори програм і даних і застосовується, наприклад, для зберігання інформації, необхідної для налаштування системи при включенні живлення (BIOS).

  Класифікація за типом запам'ятовуючих  комірок:

У комп'ютерних системах робота з пам'яттю ґрунтується на дуже простій концепції – зберігати один біт інформації так, щоб потім він міг бути витягнутий звідти. З огляду на це існує така класифікація:

Статична (SRAM, Static Random Memory Access) –

статична оперативна пам'ять на базі статичного тригера (1 тригер – 5 транзисторів). Статична пам'ять дозволяє потоку електронів циркулювати по ланцюгу. Напруга, що прикладається, може змінювати напрямок руху електронів. Причому існує тільки два напрямки руху потоку, що дозволяє використовувати дані ланцюги як елементи пам'яті. Статична пам'ять працює на зразок вимикача, що перемикає напрямок електронного потоку. SRAM використовується для основної пам'яті, оскільки вона швидше і не вимагає схеми регенерації пам'яті, щоб не зруйнувати дані. Однак її фізичні розміри і істотно більша вартість роблять її використання малоефективним.

 

 

Класифікація за типом доступу: Пам’ять з довільним доступом. До цієї пам’яті в кожному такті може бути записане число або зчитане з неї число за довільною адресою. За принципом пам’яті з довільним доступом побудовано регістровий файл регістрової пам’яті процесора та основна пам’ять. Пам’ять із впорядкованим доступом. Із такої пам’яті дані вибираються в порядку, який визначається внутрішньою структурою пам’яті. До такої пам’яті належить зокрема пам’ять з послідовним доступом, з якої дані зчитуються послідовно одне за одним. За принципом пам’яті з послідовним доступом побудовано, зокрема, буферну пам’ять, яка використовується у пристроях введення-виведення , зовнішню пам’ять на магнітних стрічках.

Класифікація за типом доступу: Пам’ять з асоціативним доступом. В такій пам’яті дані шукаються за їх змістом або за деякою їх ознакою. За принципом пам’яті з асоціативним доступом побудовано, зокрема, кеш-пам’ять. Існує також пам’ять з прямим доступом. Кожен запис має унікальну адресу, що відображає її фізичне розміщення на носії інформації. Звернення здійснюється як адресний доступ до початку запису з подальшим послідовним доступом до певної одиниці інформації усередині запису. В результаті час доступу до певної позиції є величиною змінною. Такий режим характерний для магнітних дисків. Найчастіше в комп'ютерах використовують пам'ять з довільним доступом або адресну пам'ять. Ця пам'ять ділиться на два типи: оперативний запам'ятовуючий пристрій (ОЗП), Random Access Memory (RAM), та постійний запам'ятовуючий пристрій (ПЗП), Read Only Memory (ROM).

 

Додаток 5

 

           

Додаток 6 

Використовується для довгострокового зберігання програм і даних, цілісність її змісту не залежить від того, включений чи вимкнений комп'ютер. На відміну від оперативної пам'яті, зовнішня пам’ять не має прямого зв'язку з процесором.
Зовнішня пам’ять: дискети ГМД = гнучкий магнітний диск, floppy disk
Види жорстких дисків

Додаток 8 ОПОРНИЙ КОНСПЕКТ

Тема заняття: «Пам'ять комп’ютера»

План

1.     Призначення та класифікація пам'яті.

2.     Ієрархічна структура пам’яті комп’ютера.

3.     Основні технічні характеристики.

4.     Форм-фактор модулів пам'яті.

5.     Зовнішня пам'ять комп’ютера.

 

Мета заняття: вивчити призначення пам’яті, класифікацію пам’яті комп’ютера, характеристику     внутрішніх і         зовнішніх   запам'ятовувальних пристроїв комп'ютера, параметри (основні технічні характеристики) пам’яті, формфактори модулів пам'яті.

 

1. Призначення та класифікація пам'яті.

Завдання 1: Заповніть таблицю, вписавши в її стовпчики назви пристроїв внутрішньої та зовнішньої пам’яті.

 

Внутрішня пам’ять		Зовнішня пам’ять
Назва	Основні функції та характеристики	Назва	Основні функції та характеристики

Класифікація пам’яті за вимогою наявності живлення:

 

Класифікація пам’яті за типом запам'ятовуючих комірок:

 

Класифікація пам’яті за типом доступу:

 

 

           

3.   Основні технічні характеристики.

 

 

 

 

 

4.   Форм-фактор модулів пам'яті.

 

Модуль  пам'яті______   Модуль  пам'яті______   Модуль  пам'яті______   Модуль  пам'яті______

Модуль  пам'яті______

Тема заняття: «Пам'ять комп’ютера»                       ТЕСТ

 

Варіант 1.

 

Завдання: Поставте позначки у відповідних клітинках таблиці.

 

Вид пам’яті		Типи пам’яті
	Внутрішня	Зовнішня	Енергозалежна	Енергонезалежна
Оперативна пам'ять
Пам'ять на жорстких магнітних дисках
Постійна пам'ять
Пам'ять на оптичних дисках
Кеш-пам'ять
Пам'ять на гнучких магнітних дисках
Флеш-пам'ять

 

 

 

Тема заняття: «Пам'ять комп’ютера»                              ТЕСТ

 

Варіант 2.

 

Завдання: Поставте позначки у відповідних клітинках таблиці.

 

Вид пам’яті		Типи пам’яті
	Внутрішня	Зовнішня	Енергозалежна	Енергонезалежна
Постійна пам'ять
Оперативна пам'ять
Пам'ять на жорстких магнітних дисках
Флеш-пам'ять
Пам'ять на оптичних дисках
Зовнішня кешпам'ять
Напівпостійна пам'ять

           

Домашнє завдання: 

 

Завдання 1: Закріпити даний матеріал опрацювавши літературу Мікропроцесорна техніка. Якименко Ю.І., Терещенко Т.О. (ст. 187-189) 

Завдання 2: Складіть порівняльну таблицю зовнішньої та внутрішньої пам’яті комп’ютера за ємністю та способами запису.

Завдання 3: Скласти кросворд по вивченій темі.

Завдання 4: Визначте інформаційну ємність у бітах і кількість ліній шини даних для ЗП, позначених:     а) 1 024 х 8; б) 4 048 х 16.

Завдання 5: Підготуйте схему класифікації видів пам’яті за тривалістю зберігання даних.

 

 

Домашнє завдання: 

 

Завдання 1: Закріпити даний матеріал опрацювавши літературу Мікропроцесорна техніка. Якименко Ю.І., Терещенко Т.О. (ст. 187-189) 

Завдання 2: Складіть порівняльну таблицю зовнішньої та внутрішньої пам’яті комп’ютера за ємністю та способами запису.

Завдання 3: Скласти кросворд по вивченій темі.

Завдання 4: Визначте інформаційну ємність у бітах і кількість ліній шини даних для ЗП, позначених:     а) 1 024 х 8; б) 4 048 х 16.

Завдання 5: Підготуйте схему класифікації видів пам’яті за тривалістю зберігання даних.

 

 

Домашнє завдання: 

 

Завдання 1: Закріпити даний матеріал опрацювавши літературу Мікропроцесорна техніка. Якименко Ю.І., Терещенко Т.О. (ст. 187-189) 

Завдання 2: Складіть порівняльну таблицю зовнішньої та внутрішньої пам’яті комп’ютера за ємністю та способами запису.

Завдання 3: Скласти кросворд по вивченій темі.

Завдання 4: Визначте інформаційну ємність у бітах і кількість ліній шини даних для ЗП, позначених:     а) 1 024 х 8; б) 4 048 х 16.

Завдання 5: Підготуйте схему класифікації видів пам’яті за тривалістю зберігання даних.

 

 

Домашнє завдання: 

 

Завдання 1: Закріпити даний матеріал опрацювавши літературу Мікропроцесорна техніка. Якименко Ю.І., Терещенко Т.О. (ст. 187-189) 

Завдання 2: Складіть порівняльну таблицю зовнішньої та внутрішньої пам’яті комп’ютера за ємністю та способами запису.

Завдання 3: Скласти кросворд по вивченій темі.

Завдання 4: Визначте інформаційну ємність у бітах і кількість ліній шини даних для ЗП, позначених:     а) 1 024 х 8; б) 4 048 х 16.

Завдання 5: Підготуйте схему класифікації видів пам’яті за тривалістю зберігання даних.