Роль BIOS – двоякая: с одной стороны это неотъемлемый элемент аппаратуры (Hardware), а с другой стороны – важный модуль любой операционной системы (Software).
Внешняя память
Внешняя память (ВЗУ) предназначена для длительного хранения данных и программ, и целостность её содержимого не зависит
от того, включен или выключен компьютер.
В отличие от оперативной памяти внешняя память не имеет прямой связи с процессором. Информация от ВЗУ к процессору и наоборот циркулирует примерно по такой схеме:
ВЗУ ↔ ОЗУ ↔ Кэш ↔ Процессор
В состав внешней памяти компьютера входят:
1) накопители на жестких магнитных дисках;
2) накопители на компакт-дисках;
3) флеш-диски.
Накопители на жёстких магнитных дисках (винчестерские накопители)
Жёсткий диск – это информационный склад компьютера.
Накопитель на жёстких магнитных дисках (англ.: HDD, Hard Disk Drive) или винчестерский накопитель – это наиболее массовое запоминающее устройство большой ёмкости, в котором носителями информации являются круглые алюминиевые пластины – платтеры, обе поверхности которых покрыты слоем магнитного материала. Используется для постоянного хранения информации – программ
и данных.
Винчестерские накопители имеют очень большую емкость:
от 10 Гигабайт до 1 Терабайт. В процессе своей работы жёсткий диск вращается непрерывно.
Винчестерский накопитель связан с процессором через контроллер жёсткого диска.
Все современные накопители снабжаются встроенным кэшем (обычно 32 Мбайта), который существенно повышает их производительность.
Жесткие диски очень надежны для хранения большого объема информации и данных. Внутри запечатанного жесткого диска находятся один или больше несгибающихся дисков, покрытых металлическими частицами. Каждый диск имеет головку (маленький электромагнит), встроенную в шарнирный рычаг, который движется над диском при его вращении. Головка намагничивает металлические частички, заставляя их выстраиваться для представления нулей и единиц двоичных чисел. Моторы, двигающие диск и рычаг, обычно подвергаются износу.
Избежать износа удается только головке, поскольку она никогда
не соприкасается с поверхностью диска.
Еще одна функция жесткого диска – симуляция оперативной памяти. Используя секции жесткого диска в качестве виртуальной памяти, операционная система, например, Windows может запускать больше программ.
Винчестер, или жесткий диск – самая важная составляющая компьютера. На нем хранится операционная система, программы
и данные. Без операционной системы нельзя запустить компьютер, а без программ – ничего сделать, когда он уже загрузился. Без банка данных придется информацию каждый раз вводить вручную.
Жесткий диск – механическое устройство компьютера, и от него может быть больше проблем, чем от электронных устройств. На самом деле оно очень надежно. Диски собирают в чистых комнатах, в которых воздух постоянно фильтруется, и удаляются частички пыли.
Собирают винчестеры из магниточувствительного материала.
Перед тем как вынести диски из комнаты, их упаковывают
и запечатывают. Если вы откроете свой жесткий диск из любопытства,
то можете с ним попрощаться. Чтобы этого не случилось, никогда
не делайте этого – их вскрывать нельзя.
Накопители на гибких магнитных дисках
С 1970 гг. до конца 1990 - х годов были в употреблении гибкие диски, так называемые дискеты или Floppy disk.
Гибкий диск или дискета – это носитель небольшого объема информации, представляющий собой гибкий пластиковый диск
в защитной оболочке. Использовался для переноса данных с одного компьютера на другой и для распространения программного обеспечения.
Дискета состоит из круглой полимерной подложки, покрытой
с обеих сторон магнитным окислом и помещенной в пластиковую упаковку, на внутреннюю поверхность которой нанесено очищающее покрытие. В упаковке сделаны с двух сторон радиальные прорези, через которые головки считывания/записи накопителя получают доступ к диску.
Наиболее распространены были дискеты 3,5’ (89 мм в диаметре), емкость 1,44 Мбайт, число дорожек 80, количество секторов на дорожках 18. (см. рис. 7).
Кто не знает, что такое магнитофон? На магнитофон мы привыкли записывать речь, музыку, а затем прослушивать записи. Звук записывается на дорожках магнитной ленты с помощью магнитной головки, с помощью этого же устройства магнитная запись снова превращается в звук.
Накопитель на гибких дисках действует аналогично магнитофону. На дорожки диска записывается все тот же двоичный код: намагниченный участок – единица, не намагниченный – нуль. При чтении с диска эта запись превращается в нули и единицы в битах внутренней памяти.
Дискета устанавливается в накопитель на гибких дисках (англ.: floppy disk drive), автоматически в нем фиксируется, после чего механизм накопителя раскручивается до частоты вращения 360 об./мин.
В накопителе вращается сама дискета. Магнитные головки остаются неподвижными. Вращается дискета только при обращении к ней. Накопитель связан с процессором через контроллер гибких дисков.
Промежуточным вариантом между ними и традиционным дискетами являются более современные Iomega Zip (см. рис. 8 и 9),
Iomega Jaz (см. рис. 10 и 11); а также магнитооптические носители (МО) LS-120 и другие (см. рис. 12 и 13), в которых комбинировался лазер (используемый для разогрева участка поверхности диска) и магнитная головка (для записи и считывания информации с поверхности диска).
Iomega Zip – семейство накопителей на гибких магнитных дисках, аналоги дискет, имеющие большую ёмкость. Изобретены компанией Iomega в конце 1994 года. Изначально имели ёмкость около 100 мегабайт, в поздних версиях она была увеличена до 250 и 750 мегабайт (см. рис. 9).
Формат стал более популярен, чем семейство super-floppy, но так и не получил такого же статуса, как обычные 3.5-дюймовые дискеты.
Он был вытеснен USB флеш дисками и перезаписываемыми компакт (CD) и DVD-дисками, и практически не используется в настоящее время.
Рис. 7. Внешний вид флоппи-дисковода (слева) и вид 3,5’ дискеты к нему (справа).
Рис. 9. Внешний вид дисководов
и соответствующих им zip-дисков
|
|
| ||
| |
|
Магнитное кодирование
Способ записи двоичной информации на магнитной среде называется магнитным кодированием. Он заключается в том, что магнитные домены в среде выстраиваются вдоль дорожек в направлении приложенного магнитного поля своими северными и южными полюсами.
Обычно устанавливается однозначное соответствие между двоичной информацией и ориентацией магнитных доменов.
Накопители на компакт-дисках CD-ROM
Здесь носителем информации является CD-ROM (англ.: Compact Disk Read Only Memory) – компакт-диск из которого можно только читать.
СD-ROM представляет собой прозрачный полимерный диск, диаметром 12 см и толщиной 1,2 мм, на одну сторону которого напылен светоотражающий слой алюминия, защищенный от повреждений слоем прозрачного лака. Толщина напыления составляет несколько десятитысячных долей мм.
Информация на диске представляется в виде последовательности впадин (углублений в диске) и выступов (их уровень соответствует поверхности диска), расположенных на спиральной дорожке, выходящей из области вблизи диска.
На каждом дюйме (2,54 см) по радиусу диска размещается 16 тысяч витков спиральной дорожки. Для сравнения – на поверхности жесткого диска на дюйме по радиусу помещается лишь несколько сотен дорожек.
Емкость CD достигает 780 Мбайт.
Информация, которая наносится на диск при его изготовлении
не может быть изменена. Информация наносится горячей матрицей, как при изготовлении грампластинок.
СD-ROM обладают высокой удельной информационной емкостью, что позволяет создавать на их основе справочные системы и учебные комплексы с большой иллюстративной базой. Один CD
по информационной емкости равен почти 500 дискетам. Считывание информации с CD-ROM происходит с достаточно высокой скоростью, хотя и заметно меньшей, чем скорость накопителей на жестком диске. СD-ROM просты и удобны в работе, имеют низкую удельную стоимость хранения данных, практически не изнашиваются, не могут быть поражены вирусами и с них невозможно случайно стереть информацию.
Для работы с СD-ROM к компьютеру необходимо подключить накопитель (или дисковод) СD-ROM, преобразующий последовательность углублений и выступов на поверхности СD-ROM в последовательность двоичных сигналов.
В настоящее время практически все персональные компьютеры имеют дисковод СD-ROM. Но многие мультимедийные интерактивные программы слишком велики. И тогда на смену технологии СD-ROM пришла технология цифровых видеодисков DVD.
Принцип изготовления которых тот же, что и у СD-ROM, отличаются они только большим объемом памяти.
Эти диски имеют тот же размер, что и обычные СD, но вмещают
до 17 Гбайт данных, т. е. по объёму заменяют 20 стандартных дисков
СD-ROM.
Накопители записывающие СD-R и СD-RW
Записывающий накопитель СD-R способен наряду с прочтением обычных компакт-дисков записывать информацию на специальные оптические диски стандартной ёмкостью 702 Мбайт (около 80 м. ауд.) [5].
В дисках СD-R отражающий слой выполнен из золотой пленки. Между этим слоем и поликарбонатной основой расположен регистрирующий слой из органического материала, темнеющего при нагревании. В процессе записи лазерный луч нагревает выбранные точки слоя, которые темнеют и перестают пропускать свет к отражающему слою, образуются участки, аналогичные впадинам. Лазерный луч движется вдоль нанесенной при изготовлении спиральной дорожки.
Накопители СD-R благодаря своей дешевизне очень популярны, и широко распространены.
Накопители CD-RW (англ.: Compact Disk-ReWriteble) - перезаписываемый компакт-диск) – разновидность компакт-диска (CD), разработанный в 1997 году
для многократной записи информации и является дальнейшим логическим развитием записываемого лазерного компакт-диска CD-R [5].
В 1980-е годы использовался также накопитель на магнитооптических дисках CD-МO (англ.: Compact Disc Magneto Optical), сочетающий свойства оптических и магнитных накопителей [5] (см. рис. 16 – 19). Диски СD-MO можно было многократно использовать для записи. Емкость их составляла от 128 Мбайт до 2,6 Гбайт (см. рис. 19).
Данные носители отличались:
1) высоким энергопотреблением, необходимым для разогрева поверхности (для разогрева поверхности требуются лазеры значительной мощности, а следовательно и высокого энергопотребления), что затрудняло использование пишущих МО приводов в мобильных устройствах;
2) высокой ценой как самих дисков, так и накопителей;
3) так и не было создано единого стандарта на устройства и носители,
как в случае с дисководом 3½″ HD, что в целом обусловило практическую невозможность повсеместного применения [5].
Рис. 17. 90 мм, Рис. 16. Поверхность магнитооптического диска.
230 Мбайт, магнитооптический диск.
Рис. 18. 90 мм, Рис. 19. 130 мм, 2,6 Гбайт, магнитооптический диск
640 Мбайт, магнитооптический диск.
Флеш-диски
Это современные устройства для хранения данных на основе
энерго-независимой флеш-памяти (см. рис. 20 и 21). Устройство имеет минимальные размеры и допускает «горячее» подключение в разъем USB, после чего распознается как жесткий диск, причем установка драйвера не требуется. Объем флеш-дисков может составлять от 2 Гбайт до 32 Гбайт.
2.5. Устройства ввода-вывода (клавиатура: функциональные
и управляющие клавиши, малая цифровая клавиатура). Видеосистема (монитор, видеоадаптер, программное обеспечение). LCD-мониторы. Сенсорные экраны. Принтеры (струйные и лазерные). Плоттеры и сканеры.
Модем и факс-модем. Манипуляторы (мышь, джойстик)
Компьютер обменивается информацией с внешним миром
с помощью периферийных устройств. Только благодаря периферийным устройствам человек может взаимодействовать с компьютером, а также со всеми подключенными к нему устройствами. Периферийные устройства делятся на устройства ввода и устройства вывода. Устройства ввода преобразуют информацию в форму понятную машине, после чего компьютер может ее обрабатывать в соответствии с заданной программой, запоминать, а также вывести результаты в форме, удобной для восприятия пользователем или для использования другими автоматическими устройствам посредством устройств вывода.
Выводимая информация может отображаться в графическом виде, для этого используются мониторы, принтеры или плоттеры. Информация может также воспроизводиться в виде звуков с помощью акустических колонок, регистрироваться в виде тактильных ощущений в технологии виртуальной реальности, распространяться в виде управляющих сигналов устройства автоматики, передаваться в виде электрических
сигналов по сети.
Клавиатура
Самым известным устройством ввода информации является клавиатура (keyboard) – это стандартное устройство, предназначенное для ручного ввода информации. Работой клавиатуры управляет контроллер клавиатуры, расположенный на материнской плате и подключаемый к ней через разъем на задней панели компьютера.
Клавиатура – служит для ввода информации в компьютер и подачи управляющих сигналов. Она содержит стандартный набор алфавитно-цифровых клавиш и некоторые дополнительные клавиши – управляющие и функциональные, клавиши управления курсором, а также малую цифровую клавиатуру.
Курсор – светящийся символ на экране монитора, указывающий позицию, на которой будет отображаться следующий вводимый
с клавиатуры знак.
Все символы, набираемые на клавиатуре, немедленно отображаются на мониторе в позиции курсора.
Наиболее распространена сегодня 101-клавишная клавиатура
с раскладкой клавиш QWERTY (читается «кверти»), названная так по клавишам, расположенным в верхнем левом ряду алфавитно-цифровой части клавиатуры.
Такая клавиатура имеет 12 функциональных клавиш, расположенных вдоль верхнего края.
Нажатие функциональной клавиши приводит к посылке в компьютер не одного символа, а целой совокупности символов.
Функциональные клавиши могут программироваться пользователем. Например, во многих программах для получения помощи (подсказки) задействована клавиша F1, для выхода из программы – клавиша F10.
Управляющие клавиши имеют следующее назначение:
Enter – клавиша ввода;
Esc – (Escape – выход) клавиша для отмены каких-либо действий, выхода из программы и т. д.;
Ctrl и Alt – самостоятельного значения не имеют, но при нажатии совместно с управляющими клавишами изменяют их действие;
Shift (регистр) – обеспечивает смену регистра клавиш (верхний
на нижний) и наоборот;
Insert (вставлять) – переключает режимы вставки (новые символы вводятся посреди уже набранных, раздвигая их) и замены (старые символы замещаются новыми);
Delete (удалять) – удаляет символ с позиции курсора;
BackSpace или ← – удаляет символ перед курсором;
Home и End – обеспечивает перемещение курсора в первую
и последнюю позицию строки соответственно;
Page Up и Page Down – обеспечивают перемещение по тексту на дну страницу (экран) назад и вперед;
Tab – клавиша табуляции обеспечивает перемещение курсора сразу на несколько позиций, до очередной позиции табуляции;
|
Из за большого объема этот материал размещен на нескольких страницах:
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 |
