Upload
others
View
7
Download
0
Embed Size (px)
Citation preview
Sissejuhatus arvutiteaduste valdkonna kutseõppesse
1. Arvuti struktuur, katkestus ja DMA
2. Arvuti mäluseadmed
Введение профессиональной
подготовки в области
информатики
ОСНОВНЫЕ ПОНЯТИЯ ИНФОРМАТИКИ:(В КОМПЬЮТЕРНОЙ НАУКЕ)
1. Структура компьютера,
прерывание и DMA
2. Память компьютера
Arvutil on:
Sisemäluseadmed ja
välismäluseadmed
Muutmälud ja püsimälud
Fikseeritud
andmekandjatega ja
asendatavate
andmekandjatega
У компьютера есть:
Внутренняя память и
внешняя память
Оперативняя память и
постоянняя память
Фиксированными
носителями данных и
заменяемыми носителями
данных
Info säilitamine arvutis Mehaaniline deformatsioon
Magnetilised nähtused
Elektrilised muutused positiivne tagasiside
elektrilaeng
Optilised nähtused
Viiteliin
Kvantmehhanised nähtused
Запоминание инфо в компьютере
Механическая деформация
Магнитных явлений
Электрические изменения
Положительный обратный связь
Электрический заряд
Оптические явления
Линия задержки
Явлений квантовой механики
Mehaamiline mälu
Arvelaud (abakus), perfokaart ja vändaga mehaaniline arvuti on mehaanilise mäluga
Abakus 6 302 715 408
Arvuti Perfokaart
Kasutus ?
Mehaamiline mäluCD ja DVD plaadil on
väikesed lohukesed,
mis on infikandjateks
Neid loetakse
laserkiirega.
Magnetismil põhinev mälu
Magnetväljas olev
ferromageetiline
materjal (raud)
magnetiseerub ja
säilitab oma oleku.
Kasutus ?
Магнетизм Если есть через провод
обтекания электрический ток, образуется магнитным поле.
Kasutus ?
Магнитный материала
(ферромагнит- железо)
намагничивается и
сохранить свой статус.
Magnetmälu
Toroidrõngas magnetiseeritakse elektrivoolu abil
Magnetiline salvestus
ferromagneetilisele kihile
Magnetiline salvestus
eelised ja puudused
Eelised: väga suur infomaht
säilitatava info väike hind
info säilub, kui vooluta.
Puudused: liikuvad osad ja keeruline mehaanika
suhteliselt aeglane ja pikk
pöördumisaeg.
Kõvaketas kui levinuim
välismäluseade
HDD - Hard (Magnetic) Disk Drive –
Kõvaketas
НЖМД — Накопитель на жѐских
магнитных дисках (жёсткий диск,
винче́стер - в просторечии винт, веник,
хард, харддиск) Enamus infot hoitakse kõvaketastel
Staatiline triger Infokandjaks on vool , mis läbib transistori ja ühe biti
säilitamiseks on vaja
vähemalt kahte
transistori(lisaks valikutransistorid)
Staatilisel
trigeril on kaks
stabiilset seisu
(asendit)
―0‖ ja ―1‖.Alati läbib vool ühte transistori
Статически триггер Носителем информации является ток,
который проходит через транзистор. На один
бит требуется в крайном мере два
транзистора.
Статические
триггер имеет
два устойчивых
состояния
«0» и «1».Alati läbib vool ühte transistori
Staatilise mälu eelised ja puudused
Eelised:
kiire
Puudused:
suur voolutarve
kustub,
kui toide kaob
Kasutus ?
Dünaamiline triger
Infokandjaks on
laeng
kondensaatoril ja
ühe biti
säilitamiseks on
vaja ühte
kondensaatorit ja
ühte transistori.
Kasutus ?
Dünaamilise mälu
eeliased ja puudused
Eelised:
väike elementide arv
väike voolutarve
Puudused:
info kustub kiiresti ja vajab pidevat
taastamist (regenereerimist)
suhteliselt aeglane
Mälumahu mõõtühik
1 MB= 1 048 576 B = 1024 * 1024 = 220
1 GB = 1 073 741 824 B = 10243 = 230
1 KB = 210 =
1 024 B
Püsimälud
Püsimälu all mõistame mälu
(tavaliselt integraalskeemi),
milles ei ole mehaamilisi liikuvaid
osi ja kus info säilub ka ilma vooluta.
Püsimälu võib olla:
valmistatud koos infoga
ühekordselt programmeeritav
ümber-programmeeritav.
Infokandja püsimälus
Tehases valmistatud ja seal infoga täidetud püsimälu (mehaaniline).
MROM– Mask Read Only Memory
Infokandja püsimälus (2)
Ühekordselt programmeeritav
püsimälu (mehaaniline).
Kõrgendatud pinge
abil tekitatakse suur
vool, mis ―põletab‖
dioodi läbi
Infokandja püsimälus (3)
Infokandjaks on ujuv pais (floating gate), kuhu on võimalik kanda laeng. See laeng säilib ja blokeerib paisu.
Flash ROM Flash mälus
kasutatakse ujuva
paisuga (floating
gate)
väljatransistori, mille
laengut kustutatakse
elektrilisel teel.
MOSFET– metall-oxyde-semiconductor field effect
transistor
Флеш‐память (Flash ROM)
В флeш памяти используется
Транзи́стор с пла́вающим затво́ром(floating gate), где заряд хранится на плавающем затворе
MOSFET
– metall-oxyde-semiconductor field effect transistor
МОП – транзисторами
Souce – gate - drain
Исток – затвор – сток
Läte – pais - neel
Ümberprogrammeeritav püsimälu
PROM – Programmable
Read-Only Memory
Ühekordselt program-
meeritav püsimälu
programmaatori abil
EPROM – Erasable
Programmable Read-Only MemoryKustutatv (ultraviolettkiirgusega) ja
ümberprogrammeeritav püsimälu
Программируемый ПЗУ
PROM – Programmable Read-Only Memory ППЗУ- программируемое ПЗУоднократно «прошиваемое»пользователем.
EPROM – Erasable
Programmable Read-Only MemoryПППЗУ – перепрограммируемое ПЗУ(стираеся при помощи ультрафиолетовой лампы)
Ümberprogrammeeritav
püsimälu
EEPROM – Electrically Erasable
Programmable Read-Only Memory
Elektriliselt kustutatav
ümberprogrammeeritav püsimälu.
Flash Memory (Flash ROM) – Erasable
Programmable Read-Only Memory
EEPROM-i ja Flash ROM-i erinevus:
EEPROM: kirjutamine toimub baidikaupa
Flash - kirjutamine toimub andmeplokkide kaupa
Перепрограммируемое ПЗУ (1)
EEPROM – Electrically Erasable
Programmable Read-Only Memory ЭСППЗУ– электрически стираемое
перепрограммируемое ПЗУ.
Перепрограммируемое ПЗУ (2)
Flash Memory (Flash ROM) - Erasable
Programmable Read-Only Memory
─ Флеш-память
Разница между EEPROM и Flash ROM :
EEPROM: — Запись по байтам
Flash ROM — Запись по блокам
EEPROM-i ja Flash ROM-i
eelised ja puudused
Eelised:
ei sisalda liikuvaid osi.
säilitab info ka vooluta.
Puudused:
Info ümberkirjutamiste arv on
piiratud (vahemikus 100 000 kunu 1 mln.
kurda), kuid mitte lugemiste arv.
Преимущества и недостаткиEEPROM-i ja Flash ROM-i
Преимущества:Не содержит подвижных частей
сохраняет информацию без тока.
Недостатки:Основное слабое место флеш-
памяти
количество циклов перезаписи
(около 100 000 раз –
максимально — около миллион циклов).
Mälumoodulid
Mälumoodul on vahetatav plaat,
emaplaadil
SIMM ja DIMM
Kaasajal kasutatakse mälumooduleid:
SIMM - Single Inline Memory Module
Ühepoolsed kontaktid
DIMM - Double Inline Memory Module
Kahepoolsed kontaktid
SIMM и DIMM
Модули памяти в компьютерах
SIMM – Single In-line Memory Moduleмодули памяти с однорядным расположением выводов.
DIMM – Dual In-line Memory Moduleмодули памяти где выводы расположенные на разных сторонах модуля являются независимыми.DIMM модули используется нынешних компьютерах.
Sünkroonne
dünaamiline muutmälu
SDRAM
sünkroniseerib ennast
keskprotsessori (CPU)
siiniga, mis võimaldab
kiiremat infovahetust.
SDRAM SDRAM – Synchronous Dynamic
Random Access Memory
Mikro-processor
M BUS
CLK
CLK
RAMRAM
SDRAMSDRAM – Synchronous Dynamic Random
Access Memory –
SDRAM -Синхронная динамическая
память работает
синхронно с тактами
работы центрального
процессора.
Mikro-processor
M BUS
CLK
CLK
RAMRAM
SDRAM
SDRAM teab täpseltmillal protsessor andmeis nõuab ja regenereerib andmeid vabadel ajavahemikel.
Синхронной SDRAM
Контроллер памяти работает синхронно
с процессором, что позволяет
регенерирует данных в свободные
промежутки времени.
DDR SDRAM
DDR SDRAM –
Double Data Rate
Synchronous
Dynamic Random
Access Memory
DDR SDRAM suudab ühe tsükli ajal
lugeda kaks sõna nii tõusva kui ka
langeva frondi ajal.
DDR SDRAM
DDR SDRAM – Double Data Rate SDRAM- Удвоенная скорость передачи данных синхронной памяти с произвольным доступом
Данные считываются по фронту и
по спаду тактового сигнала.
DDR SDRAM
Peale info valimist
toimub DDR-il
infovahetus nii
kaks korda ühe
tsükli jooksul.
После выбора DDR обменивает
информацию в такте два раза.
DDR2 SDRAM
DDR2 SDRAM - double-data-rate two synchronous dynamic random access memoryTeise põlvkonna topeltkiirusega dünaamiline muutmäluSellel on taktsagedus kaks korda suurem, kui DDR-il ja seega töötab neli korda kiiremini, kui tavaline SDRAM
DDR2 SDRAM
DDR2 SDRAM - double-data-rate two
synchronous dynamic random access memory
Синхронная динамическая память с
произвольным доступом и удвоенной
скоростью передачи данных, второе
поколение
Данные считываются по фронту и по спаду тактового сигнала.
DDR2 работает четыре раз быстрее, чем
обычный SDRAM
DDR3 SDRAM
DDR3 SDRAM - double-data-rate three
synchronous dynamic random access
memory
Kolmanda põlvkonna topeltkiirusega
dünaamiline muutmälu
DDR3-el on DDR2-ga võrreldes madalam
toitepinge (1,5V) ja suurem integratsiooni
aste, mis võimaldab suurendada siini
taktsagedust peaaegu kaks korda.
DDR3 SDRAM
DDR3 SDRAM - double-data-rate three
synchronous dynamic random access
- синхронная динамическая память с
произвольным доступом и удвоенной
скоростью передачи данных, третье
поколение
DDR3 -пониженная напряжение питания
(1,5V), что позволяет удвоить частоту
шины.
DDR SDRAM ja DDR2 SDRAM
DDR SDRAM ja DDR3 SDRAM
DDR3
SDRAM
on DIMM
BGA 240-pin-
ises korpuses
DDR2 SDRAM ja DDR3 SDRAM
CD-ROM - Laserplaat
CD -Compact Disc CD-plaadilt loetakse laserkiire abil
lohke (pit). Lohud (informatsioon) on paigutatud spiraalsele joonele alates plaadi keskelt.
Heli taasesitamisel pöörleb plaat konstantse joonkiirusega
Ajalugu:
Firmad Sony ja Philips lõid 1980 aastal esimese CD plaadi
Info lugemine CD-ilt
Info lugemine CD-ilt
CD-ROM-ilt loetakse andmes blokkide
kaupa (samuti kui helisalvestuse korral),
kuid plaat pöörleb kordi kiiremini (näiteks
24x) ja konstantse pöörlemiskiirusega.
Kasutatakse failisüsteemi
CD - Компакт-диск ilt
Информация на диске записывается
в виде спиральной (винтовой)
дорожки из питов (углубление -яма)
начиная от центра
пластины.
История:
Firmad Sony ja Philips
lõid 1980 aastal
esimese CD plaadi
Info lugemine CD–ROM-ilt
CD-ROM ─compact disc read-only memory ─ kомпакт-диск
Laserplaadi ehk CD andmedDiameeter 120 mm
Paksus 1,2 mm
Radade tihedus 1,6 μm
Lohkude min. pikkus 0,834 μm
Laseri lainepikkus 780nm (infrapunane)
Konstantne joonkiirus 1,2 m/s
Maht 650 MB kuni 900MB
Info lugemine DVD-ilt
DVD-plaadilt loetakse
laserkiire abil mügaraid
(bump). Mügarad
(informatsioon) on
paigukatud kahele kihile.
Alumine infokandev kiht on pool-läbipaistev.
Lugema hakatakse ülemisest kihist ja
seestpoolt väljapoole.
Lugemist jätkatakse alumisest kuhist väljapoolt
sissepuule.
DVD andmed
DVD ─ Digital Versatile Disc või
цифровой многоцелевой диск
Digital Video Disc
цифровой видеоди
Video
Drive
DVD andmed
DVD plaadi andmed (CD) Diameeter 120 mm Paksus 1,2 mm Radade tihedus 0,74 μm (1,6 μm) Lohkude min. Pikkus 0,4 μm (0,834 μm) Laseri lainepikkus 635-655 nm (punane)
(780nm - infrapunane) Konstantne joonkiirus 3,49 m/s
(1,2 m/s) Andmete maht 4,7 GB-17GB
(700 MB)
Info DVD-ROM-il
DVD-ROM-ilt loetakse andmes blokkide
kaupa kuid plaat pöörleb kordi kiiremini ja
konstantse pöörlemiskiirusega.
Kasutatakse failisüsteemi.
17 GB DVD-ROM on kahepoolne.
Ajalugu:
Firmad Sony ja Philips täiendasid oma CD-d
ja 1995 aastal valmid DVD, millele oli võimalik
salvestada 135 minutilise filmi.
Infomahud DVD-l
DVD-5 ─ 4,7 GB SS SL ─Single-Sided Single-
Layer ühepoolne ja ühekihiline
однослойные односторонние
DVD-9 ─ 8,7 GP SS DL ─ Single-Sided Dual-
Layer
ühepoolne ja kahekihiline
двухслойные односторонние
DVD-10 ─ 9,4 GB DS SL ─ Double-Sided Single-Layer
kahepoolne ja ühekihiline
однослойные двусторонние
DVD-18 ─ 17,4 GB DS DL ─ Double-Sided Dual-Layer
kahepoolne ja kahekihiline
двухслойные двусторонние .
Info DVD-ROM-il
DVD-ROM-ilt loetakse andmes blokkide
kaupa kuid plaat pöörleb kordi kiiremini
ja konstantse pöörlemiskiirusega.
Kasutatakse failisüsteemi.
17 GB DVD-ROM on kahepoolne.
Ajalugu:
Firmad Sony ja Philips täiendasid oma CD-dja 1995 aastal
valmid DVD, millele oli võimalik salvestada 135 minutilise filmi.
Info kirjutamine
CD-le ja DVD-le Kirjutatav CD või DVD sisaldab kihti, mis
võib kuumutamisel muuta oma olekut
(phase-change).
Kuumutades seda kihti ühele temperatuurile
ja seejärel jahtudes jääb kiht amorfseks ja ei
peegelda info lugemisel laserkiirt.
Kuumutades seda teisele temperatuurile aga
muutub kiht kristalliliseks (metalseks) ja
peegeldab laserkiirt.
Info kirjutamine
CD-le ja DVD-le
Seega on kasutusel kolmel võimsusel töötav
laser:
Suur võimsus (500-700ºC)
– amorfne olek – “0”
Väike võimsus (200ºC)
– kristalne olek – “1”
Lugemine
– ei kuumuta infokandjat kihti.
Kuumutatav kiht sisaldab:
hõbedat, indiumi, antimoni ja telluriumi
Info kirjutamine CD-le ja DVD-le
ühekihilisena
Ühekihiline CD on:
CD+R või CD-R
tavaliselt 700MBühekordsek kirjutamisek
CD+RW või CD-RW
mitmekordsek kirjutamisek
Ühekihiline DVD on:
DVD+R; DVD-R SL
tavaliselt 4,7GB
DVD+RW; DVD-RW SL – Single Layer
RW - Rewritable
DVD-RW DV+RW ja DVD-RAM
formaadid Mitmekordselt ülekirjutatavad DVD-del on kadutusel kaks
konkureerivat formaati DVD-RW(vanem-1997) ja
DVD+RW(uuem-2002), milledel tarbija seisukohast vahet
ei ole, sest DVD kirjutajad saavad hakkama mõlema
formaadiga(ümberkirjutusi tsükleid üle 1000).
DVD-RW plaat tuleb täielikult ümber kirjutada või
lisada sektoreid lõppu.
DVD+RW plaadi korral on võimalik vahepealseid
sektoreid üle kirjutada.
DVD-RAM formaat on mõeldud DVD-dele, mida saab
ümber kirjutada 100 000 korda ja sektorid on sõltumatud
(random access) ja adresseeritavad. DVD-RAM-i saab
kasutada, kui HDD-d või flopiketast.
Blu-Rey Disk
BD (Blu-ray Disc) Blu-ray laserplaat on CD
ja DVD edasiareng, kuhu mahub veel enam
andmeid. Nimetua tuleneb sellest et
kasutatakse sinakas-violetset valgust
lainepikkusega (405 nm).On kasutusel:
Kõrgekvaliteediliste videode
salvestamisel
Arvuti ROM välismäludena
Blu-Rey plaadi ehitus
Plaadil on
spiraalsed
vaod ja info
kirjutatakse
neisse
Kuna laseri kiir on lühem(405 nm) on
võimalik tihedamalt kirjutada.
Blu-Rey plaadi ehitus (2)
Ajalugu:
Väljatöötlus Blu-ray Disc Association (BDA) ja esimene proov
2000.a.
2003.a. Sony esimesed plaadid tavatarbijale
2009.a. Esimesed Blu-ray kirjutajad.
BR plaadi
kattekiht on
õhem(0,1mm)
mis võimaldab
täpsemat
fokusseerimist.
Blu-Rey plaadi ehitus (3)
BR plaadi
kattekiht on
õhem(0,1mm)
mis võimaldab
täpsemat
fokusseerimist.
Blu-Rey plaadi andmed
BRplaadi andmed (sulgudes DVD)
Diameeter 120mmvõi 80mm
Paksus 1,2 mm
Radade tihedus 0,32μm (0,74 μm)
Lohkude min. pikkus 0,3μm (0,4 μm)
Laseri lainepikkus 405nm sinine
Andmete maht 25GB-50 GB
(17GB-kahepoolne)
Kirjandus
Arvutiweb - Mälu -Salapärased akronüümid
http://www.arvutiweb.ee/ → otsi “mälu”
Heiki Tähis - Arvuti riistvarakomponendid
◦ http://heiki.tpt.edu.ee/eucip/mlu.html
KOKKUVÕTE