Составные части компьютера

Исходя из определения компьютера, как устройства для хранения, обработки и передачи информации, следует заключить, что он состоит из трех основных частей:

  • устройства для хранения информации или памяти (store);
  • устройства для обработки информации – центрального процессора (Central Processor Unit, CPU);
  • устройства для передачи информации – устройств ввода-вывода (Input/Output unis, I/O).

Процессор называется центральным, потому что в каждом компьютере есть еще несколько небольших специализированных процессоров, не играющих самостоятельной роли. Они выполняют операции ввода-вывода, стандартные преобразования информации, другие рутинные действия, и совершенно не заметны программисту.

О том, как устроен современный персональный компьютер с точки зрения его электронной начинки, вы можете ознакомиться на отдельной страничке.

 

Логическое строение памяти компьютеров

 

Память компьютера разделена на несколько уровней: регистры, кэш-память, оперативная память, внешняя память. Эти уровни различаются емкостью, быстродействием чтения и записи, ценой.

Регистры встроены в процессор и используются им для хранения промежуточных результатов вычислений. Это самая быстрая память, но и самая дорогая.

Кэш-память расположена между процессором и оперативной памятью и служит буфером между ними, ускоряющим обмен данными. Основным уровнем является оперативная память компьютера.

Оперативная память компьютера собрана на чипах, состоящих из миниатюрных элементов, имеющих, как говорилось выше, два устойчивых состояния. Эти элементы хранят биты (bit – сокращение слов binari digit) информации. Такое название, в буквальном переводе – «двоичная цифра», выбрана потому, что в двоичной записи один бит – это один разряд двоичного числа: 0 или 1.

Бит – очень мелкая единица хранения информации. Допустим, нам надо хранить тексты в виде последовательности букв, цифр и других печатных символов. Мы может обозначить букву «А» нулем, «Б» — единицей и тем самым исчерпать возможности бита.sql

Два бита дают уже четыре варианта: 00, 01, 10, 11. Три бита дадут возможность хранения восьми символов, например, можно обозначить «А» — 000, «Б» — 001, «В» — 010, «Г» — 011, «Д» — 100, «Е» — 101, «Ё» — 110, «Ж» — 111. Вообще, N количеством битов можно закодировать 2N символов. Поскольку обычные тексты состоят из 150…200 символов, включая знаки препинания, математические обозначения и прочее, для полноценного отображения любого текста (кроме китайского, составленного иероглифами)) достаточно взять 8 битов, которыми можно закодировать 28 = 256 символов. Число 8 удобно еще и тем, что это третья степень двойки, а машина «любит» двоичный счет.

Набор из 8 битов называется байтом (byte). Правда, сначала байт состоял из семи битов, но это было очень давно. Во многих компьютерах к каждому байту добавляют девятый, контрольный бит, но, поскольку он недоступен для программирования и не содержит полезной информации, его не включают в число битов, составляющих байт. Байт – это самая мелкая единица хранения информации в памяти компьютера. Все байты в ней пронумерованы, начиная от 0. К каждому байту можно обратиться по его номеру, или, как говорят – адресу, и прочитать хранящуюся в нем информацию или записать новую информацию.

Байт оказался слишком мелкой единицей информации, ведь в нем можно записать всего один символ. Поэтому чаще используется килобайт – тысяча байтов (КВ), мегабайт – тысяча килобайтов (МВ), гигабайт – тысяча мегабайтов (GB), терабайт – тысяча гигабайтов (ТВ). Специалисты по сетевым технологиям, называющие байт октетом (octet), предпочитают не байт, а бит. Они пользуются килобитами (Kb), мегабитами (Mb) и т. д.

В прошлом веке греческие приставки кило, мега, гига, тера необоснованно означали множитель, кратный не 1000, а 1024 = 210, но в декабре 1998 года Международной электротехнической комиссией (IEC) был принят стандарт, по которому этим приставкам вернули их исконный смысл. Единицы информации с множителем 1024 получили новые названия кибибайт (kibibyte, KiB), равный 1024 байтам, мебибайт (mebibyte, MiB), равный 1024 кибибайтам, гибибайт (gibibyte, GiB), равный 1024 мебибайтам, тебибайт (tebibyte, TiB) и т. д.

Новые названия еще не прижились, но старые названия с новым смыслов уже используются производителями. Например, если производитель жесткого диска утверждает, что его емкость составляет 160 Гбайт, то будьте уверены, что это именно 160 000 000 000 байт и ни одним байтом больше.

Кроме этих точных единиц измерения объема памяти, существует еще понятие ячейка памяти. Ячейка памяти – это некоторое количество байтов: 2, 4, 8, 100, необходимое для хранения одного числа, одного слова, одной машинной команды. Адресом ячейки памяти считается адрес ее первого байта, а длиной ячейки памяти – количество байтов, ее составляющих. Говорят, что «для хранения целого числа выделяется ячейка длиной в 4 байта», что «переменная x хранится в ячейке с адресом 2048» и т. д.

Машинные команды



Rambler's Top100