Халықаралық ғылыми-тәжірибелік конференциясының ЕҢбектері

29 
 
СИСТЕМЫ БЕЗОПАСНОСТИ 
АЛМАТИНСКОГО МЕТРОПОЛИТЕНА 
 
Бегасильев К.Б., Жангисина Г.Д., Павликов Р.В., Усен А., Айтмагамбетова А. 
КазНТУ имени К.И.Сатпаева г.Алматы., Республика Казахстан 
 
Реализующиеся  в    Алматинском  метрополитене  многие  системы  безопасности,  а  их    28, 
кардинальным  образом  отличается  от  систем    применяемых  на  метрополитенах  РФ  и  СНГ,  так  как, 
аппаратура  всех  систем  реализована  только  на  микропроцессорной  технике,  включая  блоки 
управления и контроля. Функциональные возможности  систем намного выше, чем в  существующих 
системах многих метрополитенов стран СНГ.  
Комплекс  систем  АСС  имеет  собственную  систему  гарантированного  электропитания  на  каждой 
станции. 
Перечислим эти системы безопасности.   
1.  Cистемагарантированного  электропитания  СГЭП  предназначена  для  питания  аппаратуры 
систем АСС, и защиты потребителей от различных повреждений и отказов в схемах электропитания 
и  выполнено на базе Galaxy 5000.  
ИБП  Galaxy  5000  предназначен  для  круглосуточной  безостановочной  эксплуатации  и  обладает 
высокой отказоустойчивостью, встроенными функциями автоматического и ручного байпаса. 
Безопасность  и  простота  в  использовании  ИБП  Galaxy  5000  обладает  интуитивно  понятным 
удобным  интерфейсом:  большой  дисплей  с  высоким  разрешением;  функции  телеуправления, 
совместимые с широким ассортиментом систем сетевого и коммунального управления. 
Все  конструктивные  элементы  легко  доступны,  устройство  снабжено  системой  контроля 
жизненного цикла для своевременного проведения предупредительного обслуживания 
2.  Система АСДУ предназначена для диспетчерского  управления  объектами  электроснабжения  и  
электромеханическими  устройствами  метрополитена  и  контроля  их  состояния;        диагностики  
технических  средств  объектов  электроснабжения  и  электромеханических устройств;  
Объекты автоматизации АСДУ:  
а) объекты электроснабжения:  
- совмещенные тягово-понизительные подстанции (СТП);  
- тоннельные понизительные подстанции (ТПП);  
- вестибюльные понизительные подстанции (ВПП);  
- щитовые освещения станций, вестибюлей и тоннелей.  
б) объекты электромеханической службы:  
- вентиляционные установки;  
- система дымоудаления (противодымная защита);  
- система отопления, электрообогрев вестибюлей, холлов, воздушно-тепловые завесы;  
- насосные установки;  
- система водоотлива и водоснабжения.  
Шкафы  управления  станционные,  объектовые,  тоннельных  сору-жений  выполнены  по  проекту 
ООО «Лайтонң и предназначены для выполнения следующих функций: 
- сбора информации о состоянии технологического оборудо-вания; выдачи управляющих команд 
исполнительным устройствам; 
-  передачи  информации  о  состоянии  технологического  оборудо-вания  по  резервированным 
каналам  цифровой  промышленной  сети  в  центр  диспетчерского  управления;  контроля  параметров 
микроклимата; 
 - обеспечения гарантированным питанием шкафов автоматики инженерных систем; 
- формирования технологической, предупредительной и аварийной световой сигнализации. 
3.  Автоматизированная  система  управления  движением  поездов  АСУД    в  стационарной 
части предназначена для: 
- обеспечения безопасности движения поездов в части, касающейся: 
- интервального регулирования движением поездов; 
- контроля целостности рельсовых цепей; 
- управления стрелками; 
- управления светофорами; 
- централизованного графикового управления движением поездов; 
- управления маршрутами движения поездов; 

30
 
 
-  диагностики  технических  средств  обеспечения  безопасности  и  автоматизированного 
управления движением поездов; 
-  отображения  текущего  состояния  объектов  управления  КС  «Дң  и  наиболее  важной  для 
организации движения информации смежных систем АСС на АРМ и видеостенах СОИ; 
-  выдачи  операторам  КС  «Дң  и  диспетчерам    оперативной  и  нормативно  -  справочной 
информации; 
-  автоматического  формирования  протоколов  работы  устройств  и  действий  персонала  в  части 
КС «Дң 
4.  Система  телевизионного  наблюдения  (ТН)  предназначена  для  обеспечения  оперативного 
дистанционного  слежения  за  местами  нахождения  посетителей,  пассажиров  и  сотрудников; 
обеспечения  оперативного  дистанционного  слежения  за  путями  подъезда;  обеспечения  оперативного 
дистанционного  слежения  прохода  инкассации  в  операционный  зал  АСКОПМ  и  автоматической 
записи, хранения и воспроизведения изображений со всех камер системы. 
Видеосигналы  от  телекамер  распределены  в  соответствии  с  зонами  контроля,  с  возможностью 
выбора дежурным охраны любой зоны для просмотра, как в реальном времени, так и в записи. 
Специализированное  программное  обеспечение  АРМ  ТН  Bosch  обеспечиваетвозможность 
просмотра изображений с камер выбранного объекта в многооконном (мультиплексированном) режиме; 
возможность  выбора  и  просмотра  изображений  с  определенной  камеры;  возможность  выбора, 
просмотра и записи в собственный архив изображений из архива на выбранном объекте. 
Для обеспечения записи изображения, используются дополнительные накопители. 
5.  Система  АСКОПМ  предназначена  для  автоматизации  процесса  оплаты  и  контроля  проезда 
пассажиров,  процесса  учета  объема  перевозок  и  формирования  отчетных  данных  статистических  и 
бухгалтерских  документов.  Система  работает  на  базе  локальных  компьютерных  сетей  с  передачей 
информации  в  реальном  режиме  времени  в  Центр  ведения  системы  (ЦВС),  размещаемый  в 
Инженерном  корпусе.  АСКОПМ  осуществляет  повышение  надежности,  пропускной  способности, 
снижение  эксплуатационных  затрат,  снижение  электро-потребления,  повышение  информативности, 
улучшение условий работы обслуживающего персонала.  
Система выполняет следующие функции:   
-  Автоматическая  и  автоматизированная  продажа  проездных  билетов  (ПБ)  различных  видов  с 
помощью автоматов продажи проездных билетов или АРМ кассиров соответственно. 
- Автоматический контроль прохода пассажиров по проездным билетам (бесконтактным смарт-
картам)  и  по  бесконтактным  смарт-жетонам  посредством  автоматов  контроля  прохода  через 
турникет. 
-  Информирование  дежурных  по  вестибюлям  о  попытках  неоплаченного  прохода,  прохода  по 
недействительному проездному билету. 
-  Централизованное управление таблицами тарифов; 
-  Централизованный  автоматический  сбор,  статистическую  обработку  и  документирование 
информации  об  операциях  продажи  проездных  билетов,  о  совершенных  операциях  контроля 
проездных  билетов  и  результатах  контроля,  о  количестве  проходов  по  жетонам  о  состоянии 
аппаратуры системы. 
-  Автоматизированный  финансовый  и  статистический  учет  по  вестибюлям,  станциям  и 
метрополитену в целом, в том числе по неавтоматизированным продажам жетонов и других штучных 
товаров. 
- Вычисление интенсивности использования каждого вида проездных билетов; 
6.  Система  автоматической  пожарной  сигнализации  (АПС)  предназначена  для  раннего 
адресного  выявления  пожара  или  угрозы  пожара  и  задействовании  в  минимально  возможное  время 
средств сигнализации, оповещения и тушения пожара.  
Основные  оборудования  АПС  (АРМы  АПС  на  объектах  и  централизованный  АРМ  в 
Инженерном  корпусе)  объединены  с  использованием  сети  ВОЛС  физически  кольцевой  структуры  с 
выделенными  в  необходимом  количестве  основными  и  резервными  каналами  для  АПС  (100% 
резервирование  по  каналам  и  оборудованию  ВОЛС)  и  обменивается  данными  в  сети  потоками  Е1 
и(или) по протоколу Ethernet. 
Пропускная  способность  каналов  обеспечивает  текущие  и  перспективные    потребности 
метрополитена  (с учетом возможностей увеличения количества станций на линии). 
7.  Системаохранной  сигнализации  (ОС)  предназначена  для  обеспечения  раннего  адресного 
выявления  проникновения  на  защищаемые  объекты  в  режиме  «охранаң  и  в  задействовании  в 

31 
 
минимально  возможное  время  средств  сигнализации  и  оповещения  о  проникновении  или 
неработоспособности части аппаратуры ОС. 
Основное  оборудование  ОС  (АРМы  ОС  на  объектах  и  централизованный  АРМ  в  Инженерном 
корпусе), также как в системе  АПС объединены с использованием сети ВОЛС физически кольцевой 
структуры  с  выделенными  в  необходимом  количестве  основными  и  резервными  каналами  для  ОС 
(100% резервирование по каналам и оборудованию ВОЛС).  
Программное  обеспечение  объектовых  и  централизованного  АРМа  обеспечивает:  мониторинг 
сети  приемно-контрольных  приборов,    управление  и  настройку  приемно-контрольных  приборов, 
поддержку  графических  планов  помещений  объектов,  на  которых  размещаются  планы  установки 
оборудования системы охранной сигнализации, с помощью которых отслеживается её состояние. 
8.  Система  СКУД  предназначена  для  обеспечения  централизованного  контроля  и  управления 
доступом в определенные проектом служебные помещения и зоны. А также наряду со стандартными 
требованиями  производит  формирования  и  хранения  архива  событий,  в  т.ч.  для  последующего 
использования на АРМ учета рабочего времени. 
Принцип  построения передачи  данных  от  основных оборудовании  такой  же,  как  в  системах  АПС, 
ОС,  т.е.  с  использованием  сети  ВОЛС  физически  кольцевой  структуры  с  выделенными  в 
необходимом  количестве  основными  и  резервными  каналами  для  СКД  (100%  резервирование  по 
каналам и оборудованию ВОЛС). 
9.  Система  радиосвязи  (СРС)    метрополитена  г.  Алматы  предназначена  для:  обеспечения 
стационарных  и  мобильных  абонентов  метрополитена  всеми  видами  радиосвязи,  диагностики  и 
оперативного  контроля  функционального  состояния  оборудования  системы,  сокращения  времени 
локализации 
и 
устранения 
неисправности; 
регистрации, 
хранения 
и 
воспроизведения 
радиопереговоров  диспетчеров;    обеспечения  оперативного  взаимодействия  с  абонентами  системы 
радиосвязи МВД 
В состав СРС на базе цифровой транкинговой сети стандарта TETRA входит:  базовые станции; 
шлюзы  к  сети  системы  ТЛФ  метрополитена  и  к  системе  радиосвязи  МВД;  диспетчерские  рабочие 
станции;  стационарные  радиостанции  стандарта  TETRA;    возимые  радиостанции  стандарта  TETRA 
для  пассажирского  подвижного  состава  и  служебных  автомобилей  руководства;  носимые 
радиостанции  стандарта  TETRA  для  обслуживающего  персонала;  радиоизлучающий  (щелевой) 
кабель;    антенны  СРС  для  Инженерного  корпуса,  АБК  электродепо,  наружных  вестибюлей 
метрополитенов; направленные антенны для эскалаторных наклонов. 
Система  радиосвязи  метрополитена  г.  Алматы  имеет  возможности  создания  отдельных,  не 
зависящих друг от друга групп пользователей.  
10.  Система  административно-хозяйственной  связи    предназ-начена  для:  внутренней 
телефонной  связи  по  решению  задач  управленческой  деятельности  инженерного  корпуса 
метрополитена  в  г.  Алматы;  ведомственной  связи;  международной,  междугородной  и  городской 
связи; реализации других функций, предусмотренных техническим требованиями.  
11.  Система«Магистральная  информационная  сеть  на  базе  волоконно-оптических  линий 
связи  (МИС)  предназначена  для  передачи  данных  и  организации  каналов  связи  между  всеми 
объектами метрополитена. 
В  состав  оборудования  МИС  входит:  оборудование  организации  синхронных  каналов  связи  – 
мультиплексоры SDH; оборудование организации каналов передачи данных - коммутаторы Ethernet; 
оборудование  и  программное  обеспечение  системы  управления  и  мониторинга;  пассивное  сетевое 
оборудование; волоконно-оптические кабельные трассы. 
Передачи  информации  между  ЦДУ  и  аппаратурой  станционного  уровня  систем  АСУД,  АСДУ, 
АХС и радиосвязи используются современные цифровые средства передачи информации в стандарте 
SDH.  Основу  сетей    составляет  волоконно-оптические  линии  связи  -  ВОЛС.  Режим  работы  сети  – 
круглосуточный. 
12.  Система защитной автоматики СЗА предназначена для: 
-  управления  и  контроля  за  дополнительными  устройствами  метрополитена  и  частью  (по 
согласованному  перечню)  электро-механических  устройств,  которые  при  нормальной  эксплуатации 
управляются с использованием КАС-ДУ; 
- диагностики технических средств управления и связи с дополнительными устройствами; 
- выдачи диспетчерам оперативной и нормативно - справочной информации; 
- формирования отчетных документов о работе технических средств и операторов. 
13. Система оперативно-диспетчерской связи СОДС предназначена для: 

32
 
 
-  обеспечения  абонентов  метрополитена  всеми  видами  телефонной  связи,  предусмотренными 
СНиП  32-018  «Метрополитеның  и  СП  32-108  «Метрополитены.  Инженерные  изыскания, 
проектирование, строительство, приёмка в эксплуатациюң.  
-    опережающего  обеспечения  части  абонентов  метрополитена  оперативно-диспетчерской 
связью в период проведения МиПНР и обкатки подвижного состава, 
-  опережающего  обеспечения  части  абонентов  метрополитена  административно-хозяйственной 
связью в период проведения СМиПНР и обкатки подвижного состава, 
- диагностики функционального состояния оборудования системы. 
14. Система электрочасовЭЧ предназначена для: 
- управления стрелочными и цифровыми часами 24/48/60В,  
- управления стрелочными самоустанавливающимися часами, 
- управления интервальными часами (при необходимости), 
- синхронизации часов всех видов с первичными часами, 
- формирования сигналов точного времени для смежных систем, 
- индикации точного времени, 
-  обеспечения  выдачи  диагностических  сообщений  на  пользовательский  терминал  (АРМ 
удаленного мониторинга СЭЧ), единый для линии метрополитена. 
15. Система громкоговорящего оповещения ГГО предназначена для: 
-  обеспечения  выдачи  оперативных  речевых  сообщений  на  одну  или  несколько  (с 
использованием селектора зон) независимых зон вещания на станции из помещения ДПС 
-  обеспечения  автоматической  выдачи  на  одну  или  несколько  независимых  зон  вещания  на 
станции  заранее  записанных  речевых  и/или  звуковых  сообщений  для  чрезвычайных  ситуаций  с 
высшим приоритетом экстренных сообщений и сигналов 
-  обеспечения  автоматической  выдачи  на  одну  или  несколько  независимых  зон  вещания  на 
станции речевых или звуковых сообщений о прибытии электропоезда. 
16.  Система  автоматического  газового  пожаротушения  САГПТ  предназначена  для 
ликвидации пожаров классов А, В, С и электрооборудования под напряжением, в т.ч. для: 
-    обеспечения  своевременного  выявления  и  сигнализации  о  возникновении  пожара или  угрозе 
пожара в помещениях, защищаемых системой 
- автоматического формирования сигналов о пожаре в зоне защиты  
-  автоматического  задействования  систем  светового  и  звукового  оповещения  о  пожаре  в  зоне 
защиты 
- автоматического задействования средств пожаротушения. 
17.  Система  кондиционирования  технологических  помещений  СКТП  предназначена  для 
обеспечения требуемых температурных параметров, определяемых установленным технологическим 
оборудованием, в технологических помещениях с аппаратурой АСС.  
Должно быть предусмотрено экономичное и надежное регулирование температуры, устойчивое 
как к внутренним колебаниям тепловой нагрузки, так и к сезонным изменениям параметров внешней 
среды. 
18.  Система  информационного  обеспечения  деятельности  метрополитена  (электронный 
документооборот)  СИО  предназначена 
для  управления  потоками  работ  и 
организации 
конфиденциального  документооборота  как  при  управлении  технологическими  процессами 
(диспетчерские  приказы,  плановый  график  движения),  так  и  при  административном  управлении 
предприятием.  
19.  Система  отображения  информации  для  ЦДУ  (экраны  коллективного  пользования) 
СОИ предназначена для: 
-  формирования  на  основании  данных  с  серверов  систем  КСД  и  КАС-ДУ  видеокадров  на  двух 
видеостенах  соответственно  для  диспетчеров  службы  движения  («Дң)  –  первая  видеостена  -  и 
диспетчеров служб электроснабжения («Эң) и электромеханической («ЭМң) – вторая видеостена 
20. Информационная система Инженерного корпуса (ИСИК)  предназначена для обеспечения 
сотрудников Инженерного корпуса средствами вычислительной техники и физической среды обмена 
данными между  устройствами активного сетевого  оборудования и АРМ, находящихся в здании ИК, 
за  исключением  АРМ,  относящихся  к  ЦДУ  и  подключенных  напрямую  к  магистральной 
информационной сети (МИС ВОЛС) комплекса систем АСС метрополитена 
21. Информационная система Административно-бытового корпуса электродепо (ИС АБК) 
предназначена для обеспечения сотрудников АБК средствами вычислительной техники и физической 
среды обмена данными между устройствами активного сетевого оборудования и АРМ, находящихся 

33 
 
в  здании  АБК,  за  исключением  АРМ,  относящихся  к  АТДП  и  АСУ-Д,  подключенных  напрямую  к 
магистральной информационной сети (МИС ВОЛС) комплекса систем АСС метрополитена. 
22.  Структурированная  кабельная  сеть  инженерного  корпуса  СКС  ИК  предназначена  для 
организации сети инженерного корпуса. 
23.  Структурированная  кабельная  сеть  электродепоСКС  Депо    предназначена  для 
организации сети электродепо. 
24. Ситуационный центр Инженерного корпуса СитЦ предназначен для: 
-  сбора,  хранения,  отображения,  обработки  и  воспроизведения  информации  из  архивов  от 
аппаратных средств систем: АПС, ОС, СКД, ТН, ТЛФ, СРС 
- отслеживания текущего состояния аппаратных средств и сигнализаций систем: АПС, ОС, СКД, 
ТН, СРС, ТЛФ 
- выдачи во внешние сети информации из архивов по системам АПС, ОС, СКД, ТН по запросам. 
25.  Сети  радиотрансляции    Инженерного  корпуса  и  Административно-бытового  корпуса 
электродепоСРТ предназначены для: 
- приема сигналов от городской радиотрансляционной сети,  
- преобразования сигналов, 
- распределения сигнала между абонентами 
26.  Сети  телевидения  Инженерного  корпуса  и  Административно-бытового  корпуса 
электродепо СТВпредназначена для: 
- приема сигналов эфирного и спутникового телевидения,  
- преобразования РЧ, 
- увеличения уровня сигнала для возможности его передачи абонентам, 
- распределения сигнала между абонентами 
27.  Пост  диспетчера  по  управлению  эскалаторами  станции  ДУЭС  предназначен  для 
удалённого  диспетчерского  контроля  и  управления  эскалаторами  станции  метрополитена,  в  том 
числе для: 
- оперативного дистанционного слежения за местами скопления пассажиров (нижняя и верхняя 
гребёнки эскалаторов, наклонный ход тоннельных эскалаторов); 
-  обеспечения  надежной  аварийной  остановки  любого  эскалатора  в  случае  возникновения 
нештатной или аварийной ситуации в зоне эскалатора; 
-  регулирования  пассажиропотоков  в  зоне  эскалаторов  посредством  выдачи  оперативных 
речевых сообщений с исполь-зованием подсистемы ГГО/СОДС-Э; 
-  обеспечения  взаимодействия  диспетчера  по  управлению  эскалаторами  с  оперативно-
диспетчерским  персоналом  станции  и  метрополитена  в  целом  посредством  системы  оперативно-
диспетчерской связи с использованием подсистемы ГГО/СОДС-Э; 
-  автоматической  записи,  хранения  и  воспроизведения  изображений  всех  камер  системы  с 
использованием подсистемы ТН-Э; 
28. Учебный центр УЦ предназначена для: 
- Обучения вновь принятого персонала  
- Повышения квалификации и периодической аттестации штатных сотрудников 
 
Бакалавры  специальности  «Системы  информационной  безопасностиң  кафедры  Вычислительная 
техника    в  январе  2013  года  прошли  преддипломную  практику  в  Алматинском  метрополитене  и 
изучили  основные  системы  безопасности.  В  настоящее  время  на  кафедре  готовятся    к  защите 
дипломные  работы  и  магистерские  диссертации,  в  которых  решаются  некоторые  проблемы 
Алматинского метрополитена, связанные с вопросами разработки систем информационной безопасности.   
 
 
ОСНОВНЫЕ РЕСУРСЫ ЭВМ. ВИДЫ И НАЗНАЧЕНИЕ ПАМЯТИ. УСТРОЙСТВО И 
ОПТИМИЗИЦИЯ РАБОТЫ ПРОЦЕССОРА 
 
Ермаков А.С., Курманалиева Д.О. 
                               КазНТУ имени К.И.Сатпаева г. Алматы., Республика Казахстан 
 
Электронная  вычислительная  машина  (ЭВМ)  –  комплекс  технических  (аппаратных)  средств, 
предназначенных  для автоматической  обработки  информации  в  процессе  решения  вычислительных  и 
информационных задач
[4]. 
Надежность и производительность ЭВМ в значительной степени зависит о 
того,  как  реализуются  функции  управления  её  ресурсами.  Согласно  П.Кейленгерту,  основные 

34
 
 
ресурсы  «в  контексте  вычислительной  системы  –  это  пространство  памяти  и  время  исполнения 
программң
[3]
.  Время  исполнения  программ  напрямую  зависит  от  технических  характеристик 
процессора, организации памяти и доступа к ней, работы устройств ввода/вывода, а также от способов 
и скорости взаимодействия этих функциональных узлов. 
 
Для уменьшения времени выполнения программ совершенствуется не только  аппаратная часть, но и 
разрабатываются  новые  методы  реализации  внутренних  алгоритмов  управления  ресурсами.    В 
данном  докладе  будут  рассмотрены  различные  виды  памяти,  реализации  их  распределения  и 
управления; процессоры и некоторые методы оптимизации его работы.  
Большинство  ЭВМ  при  построении  следуют  фон  Неймановской  архитектуре,  одним  из 
принципов которой является концепция хранимой программы: программы и данные, с которыми она 
работает,  должны  храниться  в  памяти.  Проблемы  уменьшения  времени  доступа  и  стоимости, 
энергозависимость по-прежнему остаются актуальными.  
Ознакомимся с видами памяти с точки зрения иерархической системы (рис 1). Она построена по 
трем параметрам: время доступа, объем памяти, количество битов за 1 доллар.  
 
Рис 1. Пятиуровневая организация памяти 
 
Верхний  уровень  состоит  из  внутренних  регистров.  Они  служат  для  хранения  промежуточных 
результатов  и  некоторых  команд  управления.  Локально  они  расположены  внутри  центрального 
процессора и выполнены по той же технологии, потому скорость доступа высокая и составляет несколько 
наносекунд (нс). Внутренние регистры обычно предоставляют возможность для хранения 32Ч32 бит для 
32 разрядного процессора и 64Ч64 бит для  64 разрядного процессора
[6]. 
 Максимальный общий объем для 
этой  быстрой  памяти  составляет  около  128  байтов
[5]
.  Сейчас  регистры  также  могут  служит  для 
управления  устройствами  (и  их  контроллерами)  и  для  чтения  их  состояния,  и  образовывать  каналы 
ввода/вывода
[1]
. Но стоимость реализации этой памяти самая высокая. 
Кэш-память  (cache  memory)  –  сверхоперативная  память,  является  буфером  между  оперативно 
запоминающим  устройством  и  ее  «клиентамиң  -  процессором  и  другими  абонентами  системной 
шины
[1]
.  Кэш-память  ограничена  в  объеме  из  высокой  стоимости,  V  <  4  Мбайт.  Она  основана  на 
принципе локальности: при последовательном отсылках к памяти в течении некоторого промежутка 
времени  используется  только  небольшой  её  участок 
[5]
.  Т.е.  при  вызове  слова  (единица  измерения 
памяти,  равная  2  байтам)  в  кэш-память  переводятся  и  соседние  слова,  что  ползволяет  сэкономить 
время.  Обычно  опреативную  память  делят  на  кэш-линии(cache  lіnes)  по  64  байта,  адрес  при  этом 
начинается с 0, т.е. первая строка от 0 до 63, вторая от 64 до 127 и т.д.,. Именно эти 64 байта и будут 
загружаться.  Например,  при  обращении  к  ячейке  с  адресом  260,  загрузится  линия  от  256-го  по  319 
байт. Производительность такого подхода доказать не сложно. Пусть слово используется k раз, тогда 
процессору  понадобиться  1  обращение  к  медленной  памяти,  и  k-1  к  быстрой.  Среднее  сремя 
доступа(t
ср
) можно вычислить по формуле: t
ср = 
с + (1 - h)*m, где h-это коэфицент совпадения запросов 
к  кэш  (h=(k~1)/k),  с  –  врмя  доступа  к  кэш-памяти,  m  –  время  доступа  к  основной  памяти 
[5]
. 
Кэширование  для  повышения  производительности  применяют  везде,  где  есть  какой-либо  объемный 
ресурс,  который  можно  поделить  на  части,  часть из  которых  используется  намного  интентенсивнее 
всех остальных
[6]
.   Многие современные процессоры имеют по 2 и 3 уровня кэш-памяти. 
 
Основная  память  –  это  главная  рабочая  область  памяти  машины.  Она  представляет  ОЗУ,  или 
RAM (Random Access Memory) – память с произвольным доступом. RAM бывает 2 типов статическое 
и  динамическое.  В  основе  статической  микросхемы  памяти  лежит  триггер  –  устройство,  одно  из 
устойчивого  состояния  которого  принимается  за  0  или  1,  т.е.  он  хранит  1  бит  информации.  При 
отсутствии  внешнего  воздействия  это  состояние  сохраняется  сколь  угодно  долго.  Динамическая 

35 
 
память не обладает таким свойством, так в основе устройства лежит конденсатор. Хотя динамическая 
память обладает наилучшим сочетанием объема, плотности упоковки, энергопотребления и цены, её 
существенным недостатком является наличие постоянного самопроизвольного разряда конденсатора, 
что  ведет  к  потери  информации.  Чтобы  избижать  этого  используют  процесс  регенерации  – 
подзарядки  конденсаторов.  RAM  энергозависимая память,  потому  дополнительно  к  ней  используют 
RОM (Read Only Memory) или ПЗУ – постоянно запоминающие устройство. RОM обычо используют 
для хранения программ начальной загрузки и самопроверки.  
Следующий уровень иерархии – магнитный (жесткий) диск.  Его емкость, как правило, раза в 
2  больше  чем  емкость  RAM,  и  стоимость  за  бит  информации  намного  меньше.  Но  так  это 
механическое  устройство,  скорость  доступа  намного  ниже.  Биты  записываются  на  диск  в  виде 
последовательности  -  дорожки.  Дорожки  делятся  на  сектора,  обычно  по  512  байт  данных.  Перед 
данными располагаются преамбулы, которые позволяют головке синхронизироваться. После данных 
идет код с исправлением ошибок (либо код Хэмминга, либо Рида-Соломона). Между ними находятся 
межсекторные  интервалы.  Преамбулы,  интервалы  и  коды  с  исправлением  ошибок  составляют 
примерно 15%  емкости  диска(арх). Чтобы считать  или записать сектор, необходимо время на поиск 
сектора  (время  поиска)  и  на  ожидание  помещение  головки  на  нужное  расстояние  от  центра  (время 
ожидания  сектора).  Среднее  время  поиска  составляет  5  –  15  мс,  а  время  выжидания  от  4  до  8  мс  в 
зависимости о скорости вращения диска. Существенным недостатком диска является его расширение 
со временем из-за большой скорости вращения. Поэтому диски вынуждены проводить рекалибровку 
механизмов перемещения.  
Последний  уровень  по  типу  можно  отнести  к  внешней  памяти.  Михаил  Гук  в  [1]  предложил 
такую  трактовку:  «внешняя  память  -  это  память,  реализованная  в  виде  устройств  с  различными 
принципами хранения информации, чаще всего с подвижными носителями; в настоящее время сюда 
входят  устройства  магнитной  (дисковой  и  ленточной)  памяти,  оптической  и  магнитооптической 
памяти; устройства внешней памяти могут размещаться как в системном блоке компьютера, так и в 
отдельных  корпусахң.  Доступ  к  внешней  памяти  осуществляется  посредством  обмена  данными  с 
оперативной  памятью.  По  типу  доступа  к  информации  устройства  внешней  памяти  делятся  на  два 
класса:  устройства  прямого  (произвольного)  доступа  и  устройства  последовательного  доступа.  В 
устройствах прямого (произвольного) доступа время обращения к информации не зависит от места ее 
расположения на носителе. В устройствах последовательного доступа такая зависимость существует.  

жүктеу/скачать 17,17 Mb.

Достарыңызбен бөлісу: