Технологиялар кафедрасы

Амалдық жүйенің жадтары және олардың құрамы мен құрылымын таныстыру.

1. 
   Амалдық жүйе жадтарының иерархиясы;
   
2. 
   Амалдық жүйе жадтарының ерекшеліктері.
   

Амалдық жүйе жадтарының иерархиясы.

Амалдық жүйенің негізгі аппараттық қамтамасының бірі болып жад жүйесі есептелінеді. Жад жүйесі төменгі кестеде көрсетілгендей иерархиялық деңгейден тұрады. (1-кесте)

№	Жад түрлері	Жадтың орта көлемі	Жадқа қолжеткізудің орта уақыты
	Регистрлер	1 Кбайттан кіші	1 нс
	Кэш-жады	1 Мбайт	2 нс
	Негізгі жад	64 Мбайт -1 Гбайт	10 нс
	Қатқыл диск	20 - 100 Гбайт	10 мс
	Сыртқы диск	1-50 Гбайт	100 мс

1-кесте. Жад түрлері

Бұл кестенің бірінші жолында бас процессордың ішкі регистрлерінің сипаты келтірілген. Олар процессорлар сияқты өте жылдам жұмыс істейді. Ішкі регистрлерn разрядты процеcсорда n×n бит ақпаратты сақтайды. Қазір 64-разрядты процессорлар бар, сондықтан, оның ішкі регистрінде 64×64 бит ақпаратты сақтауға болады. Бағдарламалар аппараттық құралдардың қатысуынсыз регистрлерді басқара алады.

Кестенің екінші жолында кэш-жадының сипаты жазылған. Бұл жад аппараттық құралдарды басқарады. Оперативтік жад, әдетте, әрқайсысы 64 байтты бірнеше кэш-жолдарға бөлінген. Оның нөлінші жолы 0-ден 63-ке дейін, бірінші жолы 64-тен 127-ге дейін, екінші жолы 128-ден 191-ге дейін және қалғандыры осы сияқты адрестелген. Ең көп қолданылатын кэш-жолдар процессордың ішінде орналасқан жоғарғы жылдамдықты кэш-жадында сақталады. Кейбір компьютерде екі немесе үш деңгейлі кэш-жадылар бар. Олардың әрбір келесісі алдыңғысынан гөрі үлкен, бірақ баяу жұмыс істейді.

Үшінші жолда негізгі жад сипатталған. Ол негізінен оперативті жадтан және тұрақты жадтау құрылғысынан (ТЖҚ) тұрады. Оперативті жадты кейде еркін қолжеткізулі жад RAM (Random Access Memory) деп атайды. Оперативті жадқа қатқыл немесе сырқы дискіден осы кезде орындалатын бағдарлама көшіріледі. Оперативті жадтың бір түрі ол бейне жад VRAM. Онда цифрлармен кодталған бейнелелер сақталады. Оның ішіндегісіне бір мезгілде екі құрылғы процессор мен монитордың қолжеткізуі жүзеге асырылған. Сондықтан экрандағы бейне жадтағы бейненің бағдарлама арқылы өзгеруімен бір мезгілде өзгереді.

ТЖҚ энергияға байланысты жад және оған жазылатын ақпарат еш­қашан өзгермейтін болады, яғни, ол тек қана оқуға арналған. Бұл жадқа ақпарат арнаулы әдіспен компьютер жасалғанда жазылады. Оның іш­інде мониторды, пернетақтаны және принтерді басқаратын бағдарлама, сонымен қатар, компьютерді жіберетін, тоқтатын және құрыл­ғыларды тестілейтін бағдарламалар жазылады. Қайта бағдарламалауға болатын тұрақты жад энергияға байланысты және оның ішіндегісін бір­неше рет қайта жазуға болатын физикалық құрылғы. Ең алдымен бұл жадқа процессордың өзін басқаратын бағдарлама жазылады. Оның ең маң­ызды микросұлбасын базалық енгізу/шығару жүйесі BIOS (Basic Input/Output System) деп атайды. Ол компьютерді жібергеннен кейін құ­рылғыларды автоматты тестілеуге, оперативті жадқа амалдық жүйені жүктеуге арналған бағдарламалар жиынынан тұрады. BIOS рөлі екі жақ­ты: бір жағынанан ол аппараттық қамтаманың бөлігі, ал екінші жағынан ол бағдарламалық қамтама. Тұрақты жадтың тағы бір түрі жылдамдығы төмен және энергияны аз (батареядан) тұтынатын CMOS RAM. Ол ком­пьютердің конфигурациясы, жабдықтар құрамы мен жұмыс істеу режімі туралы ақпаратты және күн мен уақытты сақтауға арналған. Оның іш­індегісін BIOS құрамына кіретін арнаулы Setup бағдарламасымен өзгер­туге болады.

Амалдық жүйе жадтарының ерекшеліктері

Оперативті жадтың жалғыз қатар дәнекерлі жад модулы SIMM (Single In-line Memory Module) және қос қатар дәнекерлі жад модулы DIMM (Dual In-line Memory Module) бар.

Алдымен 8-битті 32 дәнекерлі және 32-битті 72 дәнекерлі SIMM-дер шығарылды. Кейін 64-битті 168 дәнекерлі DIMM-дер пайда бола бастады. Қазыр Rambus жады үшін RIMM модулы жасалды. Онда модулға қойылатын талап өте дәлдікпен жазылып күшейтілді. Модул үшін жеке технология қарастырылды.

Қатқыл дискі ақпаратты тұрақты сақтау үшін арналған және бір немесе бірнеше магниттелген табақшалардан тұрады. Табақшаның магниттелген беті жолдар деп аталатын жіңішке концентрлі сақиналық зоналарға, ал әрбір жол секторларға бөлінеді. Секторды шартты түрде деректер облысына және қызмет ақпараты облысына бөледі. Қызмет ақпаратын дискі жасаушы бір рет ғана жазады, ол кейін өзермейтін болады. Қызмет облысы контоллер ақпаратты оқыған және жазған кезде танитын сектордың бірегей адресін қамтиды. Деректер облысы дискіге жазылатын пайдалы ақпаратты қамтиды. Бұл облыс дискіні пайдаланған кезде көп рет өзгертіледі. Деректер облысының көлемі ақпараттың көлемінен біраз үлкен болады. Себебі, онда ақпаратты қосымша тексеру және оның қатесін түзету үшін орын керек. Сектордың деректер облысы тек бүтіндей өзгертіледі. Бірнеше табақшалардағы диаметрлері бірдей сақиналарды цилиндр деп атайды. Дискілік жүйенің тиімділігін арттыру үшін деректерді бір цилиндрде орналастырған жөн.

Негізгі сырқы дискілерге магнитті оптикалық дискілер (МО-дискілер) және оптикалық дискілер жатады. МО-дискілерге ақпаратты жазу лазер мен магниттік бастиектің өзара әрекеттесуі арқылы жүзеге асырылады. Бұл дискілер магниттік және темпаратуралық өрістердің тербелістеріне шыдамды болады. Оптикалық дискілердің жұмыс істеу принципінде лазерлік сауле қолдану жатыр. Бұл дикілерде жазылған цифрлық деректерді олардың беттеріне шағылған лазерлік сауле арқылы оқиды. Жазылған цифрлік деректердің тығыздығы магниттік дискілердігнен әлдеқайда жоғары. Оптикалық дискіге CD-дискі (Compact Disk) мен DVD-дискі (Digital Video Disk) жатады. CD-дискілер мен жұмыс істейтін тек оқуға арналған құрылғыны CD-ROM (Compact Disk Read Only Memory) деп, ал оқу мен жазуға арналғанды CD-R (Compact Disk Recordable) деп атайды. Стандартты CD-дискілердің көлемі 650-700 Мбайт. DVD-дискі қайта жазуды қолдайды , оның көлемі 4,7 – 9,4 Гбайт.

Негізі түсінік бойынша нақты амалдық жүйенің жадтарының түрлерін және олардың жұмыс ітеу принциптерін білмейінше, онымен жұмыс істеу мүмкін емес және қазіргі дербес компьютердің кез келген пайдаланушы­сында ертеме, кешпе пайда болатын проблемаларды шеше алмайсыз.