Особенности работы процессора и оперативной памяти

Внешне процессор – это маленькая металлическая или керамическая плоская коробочка (Рис. 3). Именно он руководит работой всех частей ЭВМ. Конечно, «главнокомандующий» процессор сам всего лишь исправно исполняет команды, подготовленные для него человеком.

Рис. 3

Оперативная память – это запоминающее устройство, предназначенное для хранения информации, непосредственно участвующей в процессе выполнения операций, выполняемых процессором.

Оперативную память называют еще по другому «Оперативное запоминающее устройство (ОЗУ)», или просто «память» (как в приведенной выше схеме). Информационный объем оперативной памяти персонального компьютера обычно составляет от 32 до 256 Мб и выше.

Оперативная память является энергозависимым устройством: при выключении питания ее содержимое полностью стирается.

Внешний вид модуля (чипа) оперативной памяти приведен на Рис. 4.

Рис. 4

Процессор связан только с оперативной памятью. Как это согласуется с тезисом, что именно процессор управляет всеми устройствами и, следовательно, связан с каждым из них? Дело в том, что указанная схема в первую очередь отражает не процессы управления в компьютере, а циркуляцию в нем информационных потоков. Она подчеркивает, что вся информация в компьютере поступает только в оперативную память и выдается именно из нее.

Кроме того, у центрального процессора есть помощники – контроллеры, которые управляют периферийными устройствами и каналами связи с центральным процессором, освобождая процессор от непосредственного управления данным оборудованием.

В каждом современном компьютере имеется еще и сверхоперативная память, называемая кэш-памятью. Она предназначена для компенсации разницы в скорости обработки информации процессором и скорости ее извлечения из оперативной памяти. Для работы с кэш-памятью имеется специальный контроллер, который анализирует выполняемую программу и пытается определить, какие данные и команды вероятнее всего понадобятся в ближайшее время процессору, и загружает их в кэш-память.

Конечно, бывают как попадания, так и промахи. Отношение числа попаданий к числу промахов определяет эффективность кэширования. Современные процессоры имеют, как правило, встроенную кэш-память объемом 128—256 Кб.

Но и этим не исчерпывается внутренняя память компьютера. Каждый компьютер имеет постоянное запоминающее устройство (сокращенно ПЗУ). Это энергонезависимая память, используемая для хранения информации, которая никогда не изменяется: из ПЗУ информацию можно только считывать.

Важную роль играет и перепрограммируемая постоянная память (флэш-память). Это тоже энергонезависимая память, допускающая многократную перезапись всего содержимого.

Во флэш-памяти хранится так называемая BIOS (Basic Input/Output System — базовая система ввода-вывода) – совокупность программ, предназначенных для автоматического тестирования устройств после включения компьютера и для загрузки операционной системы в оперативную память.

Основные периферийные устройства Видеокарта (видеоакселератор)

Информация о том, что в каждый момент времени должно отображаться на экране, хранится еще в одном специальном устройстве, называемом видеопамятью. Для нее в компьютере имеется особое устройство, называемое видеокартой, или графическим ускорителем (Рис. 5).

Рис. 5

Видеокарту можно рассматривать как самостоятельный специализированный компьютер: в нем есть и свой процессор, и оперативная память (та самая видеопамять, о которой идет речь), и ПЗУ с программой, управляющей работой процессора видеокарты.

Видеокарту не зря называют графическим ускорителем. Если бы выводом информации на экран занимался сам центральный процессор, то вряд ли он мог бы делать еще что-то: ведь от него требовалось бы передавать по мегабайту информации чуть ли по 100 раз в секунду! Процессор видеокарты настолько интенсивно и жарко работает, что закрыт радиатором охлаждения, а в самых современных видеокартах даже используются вентиляторы. Этот «компьютер в компьютере» работает даже тогда, когда другие устройства компьютера «отдыхают» — если на дисплее есть изображение, значит видеокарта работает на полную мощность.

На Рис. 5 цифрой «1» обозначен процессор, цифрой «2» — микросхемы видеопамяти.

Управляет работой этого процессора маленькая микросхема, в постоянном запоминающем устройстве которой заложена программа. Эта микросхема обозначена на рисунке цифрой «3». Информация в видеопамять попадает из оперативной памяти по специальному разъему, обозначенному цифрой «4». (Ее объем составляет от 1 до 32 Мбайт). Обработанная видеопроцессором информация через разъем 5 подается на монитор.