Учебно-методические материалы по медицинской информатике и статистике с сайта 1mgmu.com

Это - учебно-методические материалы по медицинской информатике и статистике с сайта 1mgmu.com

6.2.1 Компьютер. Железо и программы. Оперативная память (краткий вариант)

В первых электронно-вычислительных машинах оперативная память была организована в виде набора ячеек, а команды имели вид типа «прибавить к содержимому ячейки с номером N1 содержимое ячейки N2». Каждая ячейка состояла из некоторого количества битов, разных в разных электронно-вычислительных машинах. Однако при выполнении программ некоторые ячейки используются чаще, чем другие. Например, если нужно сложить сто чисел, то вначале выполняется команда «прибавить к первой ячейке вторую ячейку», потом «прибавить к первой ячейке третью ячейку» и так далее, то есть первая ячейка задействуется девяносто девять раз, а остальные по разу. Поэтому насколько ячеек памяти стали делать на другой элементной база – более быстрой и дорогой – и для ускорения работы размещать прямо в центральном процессоре. Такие ячейки называются регистрами.
Ячейки памяти используются не только для записи чисел, но и для записи команд, длина которых не соответствует длине числа. Кроме того, приходится работать с числами разной длины, которые плохо укладываются в фиксированную длину ячейки. Поэтому перешли на другой способ адресации и записи, при котором оперативная память – единое поле байтов, а команды и числа могут записываться с произвольного байта и иметь разную длину. При этом структура адресации регистров не изменилась – их по-прежнему несколько, они имеют фиксированную (и, возможно, разную) длину и адресуются по номеру.
Так как при выполнении программ обычно основная работа идет с близко расположенными данными, то для повышения скорости была введена кэш -память – более быстрый (слишком дорогой, чтобы использовать для всей оперативной памяти) вариант реализации памяти. Если идет работа с каким-то участком оперативной памяти, то эта часть копируется в кэш-память. Кэширование памяти выполняется операционной системой и аппаратно и пользовательским программам недоступно. В современных персональных компьютерах имеется также кэш-память второго уровня – еще более быстрая и расположенная прямо в центральном процессоре.
Недостаток элементной базы, используемой для оперативной памяти персональных компьютеров – в том, что при отключении питания она сбрасывает свое содержимое.
Изначально в персональных компьютерах IBM PC и PC XT использовалась оперативная память объемом 1 Мб, из которого под программы и данные были выделены 640 Кб, а остальное было зарезервировано под видеопамять и BIOS. В видеопамяти записывается то, что отображается на экране монитора, а BIOS (Basic Input-Output System, базовая система ввода-вывода) содержит набор базовых программ, постоянно нужных для работы компьютера, например, программы, тестирующие его сразу после включения. Вначале содержимое BIOS просто фиксировали при изготовлении, потом от постоянной памяти перешли к перепрограммируемой памяти, которая не сбрасывается после выключения питания, но содержимое которой можно менять при помощи специальных программ. Это дало возможность обновлять BIOS.
Еще одно добавление к оперативной памяти – CMOS – специальная память, где хранится информация о настройках режима работы компьютера, например, текущие время и дата, частота работы центрального процессора и памяти, в каком порядке нужно опрашивать устройства, чтобы найти устройство с операционной системой и т.д. Войти в режим редактирования CMOS можно сразу после загрузки компьютера, нажав нужную клавишу , обычно клавишу «Delete». Содержимое этой памяти энергозависимо и поддерживается батарейкой или аккумулятором, находящимся на материнской плате. Если компьютер старый или долго не работал, то CMOS может обнулиться. В этом случае после включения появляется информация, что сейчас – первое января 1980 года, а компьютер работать не может, так как у него нет накопителей ни на гибких, ни на жестких дисках. Для устранения этого нужно перезагрузиться, войти в режим редактирования CMOS и выставить нужные параметры. Если на материнской плате есть батарейка, то ее лучше заменить (используются стандартные «часовые» элементы питания), если аккумулятор – не выключать компьютер хотя бы несколько часов.
У современных персональных компьютеров есть возможность в широких пределах менять режимы работы, «разгоняя» процессор и память. Однако повышение скоростей выше штатной (так называемый оверклокинг) не только снижает надежность работы компьютера и сокращает время его работы, но и может просто сжечь его компоненты.
С другой стороны, у отечественных компьютерных магазинов обычно принят принцип:
1. Если что-то плохо работает, то это нужно не выбросить, а продать лохам.
2. Все государственные учреждения – лохи.
3. Государственные медицинские учреждения – лохи в кубе.
Плохо работающие компоненты часто как-то работают только на пониженных частотах, с увеличенным количеством тактов и т.д. Поэтому, пока компьютер на гарантии, следует войти в программу конфигурации, тщательно списать все выставленные параметры на бумажку и поменять режимы на стандартные (обычно такая возможность есть в качестве отдельной строки).
Если компьютер старый или модернизированный, то снижение частот может быть единственным способом заставить его работать.
Начиная с PC AT к основной оперативной памяти стали добавлять дополнительную, расширяя ее до больших размеров. Сейчас обычные размеры оперативной памяти – от 256 Мб до 1 Гб и более. Однако в любом случае после включения компьютера он работает с основным полем памяти в 1 Мб, а возможность использования остального объема появляется после загрузки так называемого драйвера верхней памяти.
Если в компьютере нет мощной графической платы и т.д., то скорости основной оперативной памяти для работы с изображением хватает. В этом случае часть основной оперативной памяти (например, 16 Мб) отводится под видеопамять. У мощных дискретных графических плат имеется собственная оперативная память размером от нескольких мегабайт до нескольких десятков мегабайт. Для нее используются более дорогие и более быстрые элементы. Она может также поддерживать дополнительные режимы, актуальные именно для видеоизображений, например, одновременное чтение и запись.

Оглавление раздела нижнего уровня
Оглавление раздела верхнего уровня
ОГЛАВЛЕНИЕ ОГЛАВЛЕНИЙ

НА ГЛАВНУЮ СТРАНИЦУ САЙТА

Материалы используются на Едином Образовательном Пространстве Первого московского государственного медуниверситета им. И.М. Сеченова