Основная память

ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНТСТВО ПО ОБРАЗОВАНИЮ

ГОСУДАРСТВЕННОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ

ВЫСШЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ

«БРАТСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ»

ФАКУЛЬТЕТ ЭКОНОМИКИ И УПРАВЛЕНИЯ

КАФЕДРА ЭКОНОМИКИ И ТЕХНОЛОГИИ БИЗНЕСА

Курсовая работа

по дисциплине

«Информатика»

ОСНОВНАЯ ПАМЯТЬ

(В 14)

Выполнил

Братск 2009

Содержание

Введение                                                                                                                                                                    3

1 Основная память               4

1.1    Регистровая КЭШ-память                                                                                              4

1.2 Физическая структура основной памяти                                                                  5

1.3 Логическая структура основной памяти              8

2 Схема устройств ПК              11

2.1 Структурная схема и устройства              11

2.2 Основные устройства и их свойства              14

3 Операционная система WINDOWS              18

3.1 Сервисные программы              18

3.2 Текстовый процессор WORD- рисунки и схемы в документе              19

3.3 Текстовый процессор EXCEL-выполнение расчетов в таблице              23

4 Практическая часть.               26

4.1 Описание выполненных операций              26

Заключение              29

Список использованных источников              31

Приложения              32

Введение

Работа компьютера имитирует (моделирует) информационную деятельность человека. Это оказалось возмож­ным благодаря наличию в составе компьютера памяти. В ЭВМ используется память нескольких типов, отличающихся по своему назначению и, как следствие, способами хранения информации, а также конструктивно. Всю память ЭВМ можно разделить на внутреннюю (основную) память и внешнюю память. Целью моей курсовой работы является изучить основную память ПК. Основная память располагается внутри системного блока. Она является обязательной составной частью любого компьютера, реализуется в виде электронных схем и в персональных компьютерах располагается на материнской плате. Для осуществления цели мне потребуется  разобраться с такими понятиями как, регистровая КЭШ-память,  ОЗУ, ПЗУ. ВIOS. Так же мне предстоит изучить схему устройств ПК и их свойства; операционную систему WINDOWS-сервисные программы; текстовый процессор WORD- рисунки и схемы в документе; текстовый процессор EXCEL-выполнение расчетов в таблице.

Еще одной важной задачей моей курсовой работы является решение практической части. В ней мне предстоит провести исследовательскую деятельность по данным о проданных товарах в сети магазинов на 2008 и 2009 годы.

1 Основная память

1.1   Регистровая КЭШ-память

Регистровая КЭШ-память - высокоскоростная память сравнительно большой емкости, являющаяся буфером между ОП и МП и позволяющая увеличить скорость выполнения операций. Создавать ее целесообразно в ПК с тактовой частотой задающего генератора 40 МГц и более. Регистры КЭШ-памяти недоступны для пользователя, отсюда и название КЭШ (Cache), в переводе с английского означает "тайник". В КЭШ-памяти хранятся данные, которые МП получил и будет использовать в ближайшие такты своей работы. Быстрый доступ к этим данным и позволяет сократить время выполнения очередных команд программы. При выполнении программы данные, считанные из ОП с небольшим опережением, записываются в КЭШ-память.

По принципу записи результатов различают два типа КЭШ-памяти:

1.                  КЭШ-память "с обратной записью" - результаты операций прежде, чем их записать в ОП, фиксируются в КЭШ-памяти, а затем контроллер КЭШ-памяти самостоятельно перезаписывает эти данные в ОП;

2.                  КЭШ-память "со сквозной записью" - результаты операций одновременно, параллельно записываются и в КЭШ-память, и в ОП.

Микропроцессоры начиная от МП 80486 имеют свою встроенную КЭШ-память (или КЭШ-память 1-го уровня), чем, в частности, и обусловливается их высокая производительность. Микропроцессоры Pentium и Pentium Pro имеют КЭШ-память отдельно для данных и отдельно для команд, причем если у Pentium емкость этой памяти небольшая - по 8 Кбайт, то у Pentium Pro она достигает 256 - 512 Кбайт. Следует иметь в виду, что для всех МП может использоваться дополнительная КЭШ-память (КЭШ-память 2-го уровня), размещаемая на материнской плате вне МП, емкость которой может достигать нескольких мегабайтов.

Примечание. Оперативная память может строиться на микросхемах динамического (Dinamic Random Access Memory - DRAM) или статического (Static Random Access Memory - SRAM) типа. Статический тип памяти обладает существенно более высоким быстродействием, но значительно дороже динамического, Для регистровой памяти (МПП и КЭШ-память) используются SRAM, а ОЗУ основной памяти строится на базе DRAM-микросхем.

1.2 Физическая структура основной памяти

Основная память содержит оперативное (RAM - Random Access Memory - память с произвольным доступом, ОЗУ) и постоянное (ROM - Read-Only Memory, ПЗУ) запоминающие устройства.

ОЗУ. Оперативное запоминающее устройство предназначено для хранения информации (программ и данных), непосредственно участвующей в вычислительном процессе на текущем этапе функционирования ПК.

ОЗУ - энергозависимая память: при отключении напряжения питания информация, хранящаяся в ней, теряется. Основу ОЗУ составляют большие интегральные схемы, содержащие матрицы полупроводниковых запоминающих элементов (триггеров). Запоминающие элементы расположены на пересечении вертикальных и горизонтальных шин матрицы; запись и считывание информации осуществляются подачей электрических импульсов по тем шинам матрицы, которые соединены с элементами, принадлежащими выбранной ячейке памяти.

Конструктивно элементы оперативной памяти выполняются в виде отдельных микросхем типа DIP (Dual In-line Package - двухрядное расположение выводов) или в виде модулей памяти типа SIP (Single In-line Package - однорядное расположение выводов), или, что чаще, SIMM (Single In line Memory Module - модуль памяти с одноразрядным расположением выводов). Модули SIMM имеют емкость 256Кбайт, 1, 4, 8, 16 или 32 Мбайта, с контролем и без контроля четности хранимых битов; могут иметь 30- ("короткие") и 72-("длинные") контактные разъемы, соответствующие разъемам на материнской плате компьютера. На материнскую плату можно установить несколько (четыре и более) модулей SIMM.

Рисунок 1- Различные типы ОЗУ

ПЗУ. Постоянное запоминающее устройство также строится на основе установленных на материнской плате модулей (кассет) и используется для хранения неизменяемой информации: загрузочных программ операционной системы, программ тестирования устройств компьютера и некоторых драйверов базовой системы ввода-вывода (BIOS - Base Input-Output System) и др.

BIOS – небольшая программа, находящаяся на ПЗУ и отвечающая за самые базовые функции интерфейса и настройки оборудования, на котором она установлена. Наиболее широко среди пользователей компьютеров известна BIOS материнской платы, но BIOS присутствуют почти у всех компонентов компьютера: у видеоадаптеров, сетевых адаптеров, модемов, дисковых контроллеров, принтеров. Основное назначение программ этого пакета состоит в том, чтобы проверить состав и работоспособность компьютерной системы и обеспечить взаимодействие с клавиатурой, монитором, жестким диском и дисководом гибких дисков. Программы, входящие в BIOS, позволяют нам наблюдать на экране диагностические сообщения, сопровождающие запуск компьютера, а также вмешиваться в ход запуска с помощью клавиатуры

Рисунок 2- Микросхемы ПЗУ на материнской плате, содержащие BIOS

Обозначение подобного базового ПО термином «BIOS» присуще для персональных компьютеров на базе процессоров с архитектурой x86. Для компьютеров на базе процессоров других типов для обозначения ПО, выполняющего подобные функции, используются другие термины: например базовое ПО машин с процессором архитектуры SPARC называется PROM.

Из ПЗУ можно только считывать информацию, запись информации в ПЗУ выполняется вне ЭВМ в лабораторных условиях. Модули и кассеты ПЗУ имеют емкость, как правило, не превышающую нескольких сот килобайт. ПЗУ - энергонезависимое запоминающее устройство.

В последние годы в некоторых ПК стали использоваться полупостоянные. перепрограммируемые запоминающие устройства - FLASH-память. Модули или карты FLASH-памяти могут устанавливаться прямо в разъемы материнской платы и имеют следующие параметры: емкость от 32 Кбайт до 4 Мбайт, время доступа по считыванию 0.06 мкс, время записи одного байта примерно 10 мкс: FLASH-память - энергонезависимое запоминающее устройство.

Для перезаписи информации необходимо подать на специальный вход FLASH-памяти напряжение программирования (12В), что исключает возможность случайного стирания информации. Перепрограммирование FLASH- памяти может выполняться непосредственно с дискеты или с клавиатуры ПК при наличии; специального контроллера либо с внешнего программатора, подключаемого к ПК.

FLASH-память может быть полезной как для создания весьма быстродействующих компактных, альтернативных НЖМД запоминающих устройств - "твердотельных дисков", так и для замены ПЗУ, хранящего программы BIOS, позволяя "прямо с дискеты" обновлять и заменять эти программы на более новыеверсии при модернизации ПК.

Структурно основная память состоит из миллионов отдельных ячеек памяти емкостью 1 байт каждая. Общая емкость основной памяти современных ПК обычно лежит в пределах от 1 до 32 Мбайт. Емкость ОЗУ на один-два порядка превышает емкость ПЗУ: ПЗУ занимает 128 (реже 256) Кбайт, остальной объем - это ОЗУ.

1.3 Логическая структура основной памяти

Каждая ячейка памяти имеет свой уникальный (отличный от всех других) адрес. Основная память имеет для ОЗУ и ПЗУ единое адресное пространство.

Адресное пространство определяет максимально возможное количество непосредственно адресуемых ячеек основной памяти.

Адресное пространство зависит от разрядности адресных шин, ибо максимальное количество разных адресов определяется разнообразием двоичных чисел, которые можно отобразить в n разрядах, т.е. адресное пространство равно 2n, где n - разрядность адреса.

Для ПК характерно стандартное распределение непосредственно адресуемой памяти между ОЗУ, ПЗУ и функционально ориентированной информацией. Основная память в соответствии с методами доступа и адресации делится на отдельные, иногда частично или полностью перекрывающие друг друга области, имеющие общепринятые названия. В частности, укрупненно логическая структура основной памяти ПК обшей емкостью, на пример, 16 Мбайт представлена на рисунке 3.

Рисунок 3 - Логическая структура основной памяти

Прежде всего основная память компьютера делится на две логические области: непосредственно адресуемую память, занимающую первые 1024 Кбайта ячеек с адресами от 0 до 1024 Кбайт-1, расширенную память, доступ к ячейкам которой возможен при использовании специальных программ-драйверов.

Драйвер - специальная программа, управляющая работой памяти или внешними устройствами ЭВМ и организующая обмен информацией между МП, ОП и внешними устройствами ЭВМ. Драйвер, управляющий работой памяти, называется диспетчером памяти.

Стандартной памятью (СМА - Conventional Memory Area) называется непосредственно адресуемая память в диапазоне от 0 до 640 Кбайт. Непосредственно адресуемая память в диапазоне адресов от 640 до 1024 Кбайт называется верхней памятью (UMA - Upper Memory Area). Верхняя память зарезервирована для памяти дисплея (видеопамяти) и постоянного запоминающего устройства. Однако обычно в ней остаются свободные участки - "окна", которые могут быть использованы при помощи диспетчера памяти в качестве оперативной памяти общего назначения.

Расширенная память - это память с адресами 1024 Кбайта и выше. Непосредственный доступ к этой памяти возможен только в защищенном режиме работы микропроцессора. В реальном режиме имеются два способа доступа к этой памяти, но только при использовании драйверов:

1.                  по спецификации XMS (эту память называют тогда ХМА - Extended Memory Area);

2.                  по спецификации EMS (память называют ЕМ-Expanded Memory).

Доступ к расширенной памяти согласно спецификации XMS (Extended Memory Specification) организуется при использовании драйверов ХММ (Extended Memory Manager).

Спецификация EMS (Expanded Memory Specification) является более ранней. Coгласно этой спецификации доступ реализуется путем отображения по мере необходимости отдельных полей Expanded Memory в определенную область верхней памяти. При этом хранится не обрабатываемая информация, а лишь адреса, обеспечивающие доступ к этой информации. Память, организуемая по спецификации EMS, носит название отображаемой, поэтому и сочетание слов Expanded Memory (EM) часто переводят как отображаемая память. Для организации отображаемой памяти необходимо воспользоваться драйвером EMM386.EXE (Expanded Memory Manager) или пакетом управления памятью QEMM.

Расширенная память может быть использована главным образом для хранения дат и некоторых программ ОС. Часто расширенную память используют для организации виртуальных (электронных) дисков. Исключение составляет небольшая 64-Кбайтная область памяти с адресами от 1024 до 1088 Кбайт (так называемая высокая память, иногда ее называют старшая: НМА-High Memory Area), которая может адресоваться и непосредственно при использовании драйвера HIMEM.SYS (High Memory Manager) в соответствии со спецификацией XMS. НМА обычно используется для хранения программ и данных операционной системы.

В современных ПК существует режим виртуальной адресации (virtual - кажущийся, воображаемый). Виртуальная адресация используется для увеличения предоставляемой программам оперативной памяти за счет отображения в части адресного пространства фрагмента внешней памяти.

2 Схема устройств ПК

Компьютер - это многофункциональное электронное устройство для накопления, обработки и передачи информации. Под архитектурой компьютера понимается его логическая  организация, структура и ресурсы, т.е. средства вычислительной системы, которые могут быть выделены процессу обработки данных на определенный интервал времени.

В основу построения большинства ЭВМ положены принципы, сформулированные в 1945 г. Джоном фон Нейманом:

1. Принцип программного управления (программа состоит из набора команд, которые выполняются процессором автоматически друг за другом в определённой последовательности).

2. Принцип однородности памяти (программы и данные хранятся в одной и той же памяти; над командами можно выполнять такие же действия, как и над данными).

3. Принцип адресности (основная память структурно состоит из нумерованных  ячеек).

ЭВМ, построенные на этих принципах, имеют классическую архитектуру (архитектуру фон Неймана).

2.1 Структурная схема и устройства

Рассмотрим состав и назначение основных блоков ПК.

Рисунок 4 - Структурная схема ПК

Микропроцессор (МП). Это центральный блок ПК, предназначенный для управления работой всех блоков машины и для выполнения арифметических и логических операций над информацией.

Арифметико-логическое устройство (АЛУ) - предназначено для выполнения всех арифметических и логических операций над числовой и символьной информацией (в некоторых моделях ПК для ускорения выполнения операций к АЛУ подключается дополнительный математический сопроцессор);

Микропроцессорная память (МПП) служит для кратковременного характера записи и выдачи информации, непосредственно используемой в вычислениях в ближайшие такты работы машины, ибо основная память (ОП) не всегда обеспечивает скорость записи, поиска и считывания информации, необходимую для эффективной работы быстродействующего микропроцессора.

Регистры - быстродействующие ячейки памяти различной длины (в отличие от ячеек ОП, имеющих стандартную длину 1 байт и более низкое быстродействие);

Интерфейсная система микропроцессора реализует сопряжение и связь с другими устройствами ПК. Включает в себя внутренний интерфейс МП, буферные запоминающие регистры и схемы управления портами ввода-вывода (ПВВ) и системной шиной.

Порт ввода-вывода (I/O - Input/Output port) – это аппаратура сопряжения, позволяющая подключить к микропроцессору другое устройство ПК.

Генератор тактовых импульсов. Он генерирует последовательность электрических импульсов; частота генерируемых импульсов определяет тактовую частоту машины.

Системная шина - это основная интерфейсная система компьютера, обеспечивающая сопряжение и связь всех его устройств между собой. Системная шина включает в себя:

                  кодовую шину данных (КШД), содержащую провода и схемы сопряжения для параллельной передачи всех разрядов числового кода (машинного слова) операнда;

                  кодовую шину адреса (КША), включающую провода и схемы сопряжения для параллельной передачи всех разрядов кода адреса ячейки основной памяти или порта ввода-вывода внешнего устройства;

                  кодовую шину инструкций (КШИ), содержащую провода и схемы сопряжения для передачи инструкций (управляющих сигналов, импульсов) во все блоки машины;

                  шину питания, имеющую провода и схемы сопряжения для подключения блоков ПК к системе энергопитания.

Основная память (ОП). Она предназначена для хранения и оперативного обмена информацией с прочими блоками машины. ОП содержит два вида запоминающих устройств: постоянное запоминающее устройство (ПЗУ) и оперативное запоминающее устройство (ОЗУ).

2.2 Основные устройства и их свойства

К базовой конфигурации относятся устройства, без которых не может работать современный ПК:

                  системный блок;

                  внешние устройства.

Системный блок представляет собой металлическую коробку со съемной крышкой, в которой размещены различные устройства компьютера.

По форме корпуса бывают:

1.      Desktop – плоские корпуса (горизонтальное расположение), их обычно располагают на столе и используют в качестве подставки для монитора

2.      Tower - вытянутые в виде башен, обычно располагаются на полу.

Корпуса различаются по размерам, указанные приставки Super, Big, Midi, Micro, Tiny, Flex, Mini, Slim обозначают размеры корпусов. На передней стенке корпуса размещены кнопки “Power” - Пуск, “Reset” - Перезапуск, индикаторы питания и хода работы ПК

Внешние устройства (ВУ). Это важнейшая составная часть любого вычислительного комплекса. Достаточно сказать, что по стоимости ВУ иногда составляют 50-80% всего ПК. От состава и характеристик ВУ во многом зависят возможность и эффективность применения ПК в системах управления и в народном хозяйстве в целом. ВУ весьма разнообразны и могут быть классифицированы по ряду признаков. Так, по назначению можно выделить следующие виды ВУ:

                  внешние запоминающие устройства (ВЗУ) или внешняя память ПК;

                  диалоговые средства пользователя;

                  устройства ввода информации;

                  устройства вывода информации;

                  средства связи и телекоммуникации.

Внешняя память. Она относится к внешним устройствам ПК и используется для долговременного хранения любой информации, которая может когда-либо потребоваться для решения задач. В частности, во внешней памяти хранится все программное обеспечение компьютера. Внешняя память содержит разнообразные виды запоминающих устройств, но наиболее распространенными, имеющимися практически на любом компьютере, являются накопители на жестких (HDD) и гибких (HD) магнитных дисках. Назначение этих накопителей - хранение больших объемов информации, запись и выдача хранимой информации по запросу в оперативное запоминающее устройство. В качестве устройств внешней памяти используются также запоминающие устройства на  магнитной дискете, накопители на оптических дисках (CD-ROM-Compact Disk Read Only, DVD, Memory-компакт-диск с памятью, только читаемой) и др.

Диалоговые средства пользователя включают в свой состав видеомониторы (дисплеи), реже пультовые пишущие машинки (принтеры с клавиатурой) и устройства речевого ввода-вывода информации.

Видеомонитор (дисплей) - устройство для отображения вводимой и выводимой из ПК информации.

Устройства речевого ввода - это различные микрофонные акустические системы, "звуковые мыши", например, со сложным программным обеспечением, позволяющим распознавать произносимые человеком буквы и слова, идентифицировать их и закодировать.

Устройства речевого вывода - это различные синтезаторы звука, выполняющие преобразования цифровых кодов в буквы и слова, воспроизводимые через динамики или звуковые колонки, подсоединенные к компьютеру.

К устройствам ввода информации относятся:

                  клавиатура - устройство для ручного ввода числовой, текстовой и управляющей информации в ПК;

                  графические планшеты (диджитайзеры) - для ручного ввода графической информации, изображений путем перемещения по планшету специального указателя (пера);

                  сканеры – это устройство для автоматического считывания с бумажных носителей и ввода в ПК машинописных текстов, графиков, рисунков, чертежей;

                  манипуляторы: джойстик-рычаг, мышь, трекбол-шар в оправе, световое перо и др. – устройства для ввода графической информации на экран дисплея путем управления движением курсора по экрану с последующим кодированием координат курсора и вводом их в ПК;

                  сенсорные экраны - для ввода отдельных элементов изображения, программ или команд с полиэкрана дисплея в ПК.

К устройствам вывода информации относятся:

                 принтеры - печатающие устройства для регистрации информации на бумажный носитель;

                 графопостроители (плоттеры) - устройство для вывода графической информации (графиков, чертежей, рисунков) из ПК на бумажный носитель; плоттеры бывают векторные с вычерчиванием изображения с помощью пера и растровые: термографические, электростатические, струйные и лазерные. По конструкции плоттеры подразделяются на планшетные и барабанные.

Устройства связи и телекоммуникации используются для связи с приборами и другими средствами автоматизации (согласователи интерфейсов, адаптеры, цифроаналоговые и аналого-цифровые преобразователи и т.п.) и для подключения ПК к каналам связи, к другим ЭВМ и вычислительным сетям (сетевые интерфейсные платы, "стыки", мультиплексоры передачи данных, модемы).

Внутримашинный системный интерфейс. Внутримашинный системный интерфейс - система связи и сопряжения узлов и блоков ЭВМ между собой -представляет собой совокупность электрических линий связи (проводов), схем сопряжения с компонентами компьютера, протоколов (алгоритмов) передачи и преобразования сигналов.[3]

3 Операционная система WINDOWS

3.1 Cервисные программы

Стандартные программы:

1. Блокнот - это несложный текстовый редактор, используемый для создания простых документов (.txt), часто применяется для создания Web – страниц.

2. WordPad - это редактор текста. При помощи этого редактора можно создавать и редактировать как простые текстовые документы, так и документы со сложным форматированием и рисунками. Имеется возможность связывать и внедрять данные из других документов в документ WordPad. Файлы WordPad можно сохранять как тестовые документы, файлы в формате RTF, тестовые документы DOS и документы в формате Юникод

3. Редактор Paint - это программа для создания и редактирования растровых рисунков. Редактор может работать с файлами расширения: bmp, dib, JPEG, GIF, TIFF, PNG. Часто редактор используется для создания скриншотов.

Служебные программы

1. Дефрагментация диска. Для дефрагментации диска необходимо выполнить команду Пуск/Программы/Стандартные/Служебные и выбрать Дефрагментация диска, откроется окно диалога. В окне необходимо выбрать том для осуществления дефрагментации и щелкнуть на пиктограмме Анализ. По результатам анализа состояния диска операционная система выдаст оценку использования диска до дефрагментации и заключение о целесообразности проведения дефрагментации. Для продолжения выполнения дефрагментации необходимо щелкнуть на кнопке Дефрагментация. По завершении дефрагментации можно вывести отчет на экран.

2. Очистка диска. Программа очистка диска применяется для освобождения пространства на жестком диске путем удаления компонентов ОС и программ, которые уже не используются, временных файлов и очистки корзины.

3. Назначение заданий. Для назначения задания необходимо выбрать команду Пуск/Программы/Стандартные/Служебные/Назначенные задания, откроется окно диалога

4. Проверка диска. Служебная программа проверка диска предназначена для обнаружения ошибок файловой системы и повреждения секторов на жестком диске.

5. Программа архивации Microsoft Backup (резервная копия)

Программа архивации предоставляет следующие возможности:

1.                  Архивация выбранных файлов и папок на случай сбоя жесткого диска или случайного удаления файлов (архивировать можно на жесткий диск или съемный диск и т.д.). Backup восстанавливает архивированные файлы и папки на жесткий диск.

2.                  Архивация данных состояния системы. Программа позволяет архивировать копии важных системных компонентов, таких как реестр, загрузочные файлы и база данных службы каталогов