ПЗУ и память CMOSRAM составляют базовую систему ввода-вывода (BIOS – BasicInput-OutputSystem).
Внешние ЗУ
Внешние запоминающие устройства (ВЗУ) предназначены для долговременного хранения и транспортировки информации. ВЗУ взаимодействуют с системной шиной через контроллеры внешних запоминающих устройств (КВЗУ). КВЗУ обеспечивают интерфейс ВЗУ и системной шины в режиме прямого доступа к памяти, то есть без участия МП.
ВЗУ можно разделить по критерию транспортировки на переносные и стационарные.
Переносные ВЗУ состоят из носителя, подключаемого к порту ввода-вывода (обычно USB), (флэш-память) или носителя и привода (накопители на гибких магнитных дисках, приводы CD и DVD).
В стационарных ВЗУ носитель и привод объединены в единое устройство (накопитель на жестких магнитных дисках).Стационарные ВЗУ предназначены для хранения информации внутри ЭВМ.
Перед первым использованием или в случае сбоев ВЗУ необходимо отформатировать – записать на носитель служебную информацию, необходимую в дальнейшем при операциях чтения-записи с носителя.
Рассмотрим три типа ВЗУ, разделенные по критерию физической основы или технологии производства носителя:
1) магнитные носители;
2) оптические носители;
3) флэш-память.
Стационарные ВЗУ
Рассмотрим типы накопителей
1. Накопители на жестких магнитных дисках (НЖМД; harddisk – жесткий диск) представляют собой несколько дисков с магнитным покрытием, нанизанные на шпиндель, в герметичном металлическом корпусе. При вращении диска происходит быстрый доступ головки к любой части диска.
Магнитные носители основаны на свойстве материалов находиться в двух состояниях: «не намагничено»-«намагничено», кодирующие 0 и 1. По поверхности носителя перемещается головка, которая может считывать состояние или изменять его. Запись данных на магнитный носитель осуществляется следующим образом. При изменении силытока, проходящего через головку, происходит изменение напряженности динамического магнитного поля на поверхности магнитного носителя, и состояние ячейки меняется с «не намагничено» на «намагничено» или наоборот. Операция считывания происходит в обратном порядке. Из-за контакта головки с поверхностью носителя через некоторое время носитель приходит в негодность.
В НЖМД может быть до десяти дисков. Их поверхность размечается дорожками (track). Каждая дорожка имеет свой номер. Дорожки с одинаковыми номерами, расположенные одна над другой на разных дисках образуют цилиндр. Дорожки на диске разбиты на секторы (нумерация начинается с единицы). Сектор занимает 571 байт. Из них 512 байт отведено для записи данных. Оставшиеся 59 байт отведены под заголовок (префикс), определяющий начало и номер сектора и окончание (суффикс), где записана контрольная сумма, необходимая для проверки целостности хранимых данных. Секторы и дорожки формируются во время форматирования диска. Разметка секторов зависит от типа диска. Жесткие диски устанавливаются в системном блоке и являются основным ВЗУ ЭВМ. Объем жестких дисков превышает 1 Тбайт (2011 г.), а время доступа – 0,005-0,03 с.
— HDD (Hard Disc Drive) — классический жёсткий магнитный диск, наиболее распространённый на сегодняшний день тип накопителя. Достоинствами HDD являются невысокая цена и большая ёмкость (в современных ноутбуках может достигать 1 Тб и более). В то же время такие накопители создают шум при работе и чувствительны к сотрясениям (хотя во многих ноутбуках применяется система защиты жёсткого диска, обеспечивающая сохранность информации даже при довольно сильных ударах).
— SSD (Solid-State Drive) — твердотельный накопитель, запоминающее устройство на основе энергонезависимых микросхем (технология flash). В отличии от HDD, такие накопители не содержат движущихся частей, благодаря чему они работают практически бесшумно, более надёжны и устойчивы к падениям и ударам. Кроме того, скорость доступа к данным на SSD-накопителях выше. Недостатками их являются относительно небольшая ёмкость, высокая цена и значительно меньшее количество циклов перезаписи, чем у HDD (впрочем, большинство современных SSD вполне способны прослужить несколько лет в довольно интенсивном режиме использования).
- Обычная 2D NAND, выпускаемая по техпроцессам с 15/16-нм нормами, – это, похоже, предел миниатюризации ячеек энергонезависимой памяти с плавающим затвором, двигаться дальше которого не позволяют уже физические барьеры.
- Первые массовые твердотельные накопители, построенные на флеш-памяти с трёхмерной компоновкой, появились на рынке более двух лет назад. Компания Samsung смогла запустить серийное производство трёхмерной флеш-памяти намного раньше своих конкурентов. Накопители Samsung 850 PRO и 850 EVO стали своего рода золотым стандартом для потребительских SATA SSD.
В 2016 году Компания Micron (США) уже готова предложить пользователям конечные продукты – твердотельные накопители, построенные на трёхмерной флеш-памяти собственного производства. Пока речь идёт лишь о единственном пробном продукте – SATA SSD-накопителе Crucial MX300, который до недавних пор ограниченно поставлялся только в одном варианте ёмкости 750 Гбайт.
— SSD/HDD. Сочетание жёсткого диска с твердотельным модулем. Так, твердотельный модуль, (имеющий в таких случаях намного меньшие объёмы, чем HDD), может применяться для хранения файлов операционной системы, а также некоторых наиболее важных программ, для которых важно быстродействие. В свою очередь для основного объёма данных (документов, мультимедиа, игр), где значение имеет не столько скорость доступа, сколько вместительность, применяется жёсткий диск. Ещё один способ работы такой связки — применение SSDв роли скоростного буфера для обмена данными между HDD и системой. И в том, и в другом случае быстродействие подобных ноутбуков во многих случаях оказывается вполне сравнимо с моделями на основе «чистых» SSD, притом что стоимость накопителя в пересчёте на гигабайт объёма получается намного меньшей.
— SSHD (Solid-statehybriddrive). Гибридные накопители, сочетающие твердотельную память и жёсткий магнитный диск. От описанных выше связок HDD/SSD отличаются прежде всего тем, что в данном случае оба типа накопителей объединены в одном корпусе. Как правило, формат работы SSHD предусматривает хранение всех данных на магнитном диске и применение SSD в качестве буфера (кэша), ускоряющего скорость ввода/вывода данных. Таким образом, весь гибридный привод воспринимается системой как единое устройство, без разделения на SSDи HDD. Преимущества у SSHD фактически те же, что и у HDD/SSD — повышение скорости работы без значительного увеличения стоимости.
Флэш-память
Флэш-память представляет собой микросхемы памяти, заключенные в пластиковый корпус, и предназначена для долговременного хранения информации с возможностью многократной перезаписи. Микросхемы флэш-памяти не имеют движущихся частей. При работе указатели в микросхеме перемещаются на начальный адрес блока, и затем байты данных передаются в последовательном порядке. При производстве микросхем флэш-памяти используются логические элементы NAND (И-НЕ). Количество циклов перезаписи флэш-памяти превышает 1 млн. Флэш-память подключается к порту USB.
Компания Samsung выпустила новые потребительские твердотельные накопители модели 850 Pro. Они представлены в вариантах ёмкостью 128 ГБ, 256 ГБ, 512 ГБ и 1 ТБ. Однако главной особенностью модельного ряда стало применение пространственной 3D V-NAND флеш-памяти от Samsung.
Оптические носители
Оптические носители представляют собой компакт-диски диаметром 12 см (4,72 дюйма) или мини-диски диаметром 8 см (3,15 дюйма).
В центре компакт-диска находится круглое отверстие, надеваемое на шпиндель привода компакт-дисков.
Запись и считывание информации на компакт-диск осуществляется головкой, которая может испускать лазерный луч. Физический контакт между головкой и поверхностью диска отсутствует, что увеличивает срок службы компакт-диска.
виды компакт-дисковCD (CompactDisc), DVD (DigitalVersatileDisc – цифровой универсальный (многосторонний) диск) и Blu-Ray, имеющие одинаковый размер 4,72 дюйма.
Объем CD равен 650 или 700 Мбайт. Музыкальные диски относятся к CD и предназначены только для чтения с них музыки. Время доступа к CD – 0,05-0,3 с.
Формат DVDявляются развитием CD, их объем составляет 4,7 Гбайт за счет более плотной записи. DVD продолжают совершенствоваться. Существует несколько конкурирующих форматов DVD: DVD-, DVD+ и DVD-RAM.
Диск HD-DVD, например, имеет память на 15 Гбайт информации с одной записывающей стороной, двухсторонний диск может сохранить до 30 Гбайт.
Формат Blu-Ray является дальнейшим развитием DVD и позволяет записывать 25 Гбайт информациина одностороннем диске с одним слоем информации, и до 50 Гбайт на двухстороннем диске
Дисковод для оптических носителей состоит из следующих частей:
- электродвигатель, который вращает диск;
- оптическая система, состоящая из лазерного излучателя, оптических линз и датчиков и предназначенная для считывания информации с поверхности диска;
- микропроцессор, который руководит механикой привода, оптической системой и декодирует прочитанную информацию в двоичный код.
Для приводов оптических дисков указывается максимальная скорость чтения и записи для различных форматов дисков CD и DVD, кратная однократной скорости для CD – 150 Кбайт/с и для DVD – 1350 Кбайт/с. Например, скорость чтения 8x для CD означает, что данные считываются со скоростью 1200 Кбайт/с. Максимальная скорость чтения с дисков Blu-Ray работы составляет 12x (54 Мбайт/с).
Видеоподсистема ЭВМ
Видеокарта
Видеоподсистема ЭВМ включает два устройства:
1) монитор (дисплей),отображающий на своем экране текстовую и графическую информацию пользователю;
2) видеокарта (ВК; видеоконтроллер, видеоадаптер), обеспечивающая формирование изображения, его хранение, обновление и преобразование в сигнал, отображаемый монитором.
Видеокарта представляет собой плату, устанавливаемую в специальный слот на материнской плате или интегрированную в материнскую плату.
Видеокарта содержит следующие элементы:
- графический процессор, обрабатывающий изображение и преобразующий его в сигнал для монитора;
- видеопамять, хранящую воспроизводимую на экране информацию; объем видеопамяти превышает 1 Гбайт (2011 г.);
- видеоакселераторы;различают два типа видеоакселераторов: для плоской (2D) и трехмерной (3D) графики; первые эффективны для работы с прикладными программами общего назначения, вторые ориентированы на работу с разными мультимедийными и развлекательными программами; видеоакселераторы позволяют производить математические вычисления для построения трехмерных сцен на двухмерном экране без участия МП.
Монитор
Основными характеристиками мониторов являются размер экрана, разрешение, размер зерна и частота развертки монитора.
Размер экрана монитора задается величиной его диагонали в дюймах. Приняты следующие типоразмеры экранов 12, 14, 15, 17, 19, 21 и 22, 27,30 дюймов. 1 дюйм = 2,54 см. Чем больше размер экрана монитора, тем удобнее работать с ним.
Разрешение монитора измеряется в пикселях. Пиксель – это точка на экране монитора. Количество точек по горизонтали и вертикали составляют разрешение монитора. Приняты стандартные разрешения мониторов, некоторые из которых имеют названия (таблица).
Обычно соотношение количества пикселей по горизонтали и вертикали составляет 4:3 (стандартные) или 16:9 (широкоэкранные). Бóльшее разрешение делает картинку на экране более четкой.UltraHD (4K, 3840x2160 пикселей)
Размер зерна (шаг точки) определяет расстояние между двумя соседними пикселями. Чем меньше размер зерна, тем выше четкость и тем меньше устает глаз. Величина зерна современных мониторов имеет значения от 0,25 до 0,28 мм.
UltraHD мониторы - очень мелкий (0.14-0.18 мм).
Частота развертки монитора (частота регенерации) определяется количеством обновлений изображений на экране монитора в единицу времени и измеряется в герцах. Чем больше частота, тем меньше усталость глаз и больше времени можно работать непрерывно. Маленькая частота приводит к появлению мерцания. Современные мониторы обеспечивают частоту развертки монитора 70-80 Гц.
Геймерские мониторы с частотой обновления 120-144 Гц
Типичные разрешения мониторов
| Разрешение | Количество пикселей | Название | Соотношение сторон |
| 640 ´ 480 | VGA | 4:3 | |
| 800 ´ 600 | SVGA | 4:3 | |
| 1024 ´ 768 | XGA | 4:3 | |
| 1280 ´ 800 | 8:5 | ||
| 1280 ´ 1024 | SXGA | 4:3 | |
| 1360 ´ 768 | 1044 480 | HD Ready | 16:9 |
| 1600 ´ 1200 | 1 920 000 | 4:3 | |
| 1920 ´ 1080 | 2 073600 | Full HD | 16:9 |
| 1920 ´ 1200 | 2 304 000 | 8:5 | |
| 2560 ´ 1440 | 3 686 400 | 16:9 |