Командалар жүйесінің архетектурасы

 

 
  Негізгі жады

Негізгі жады –  бұл ақпараттарды сақтау құрылғысы. Ол оперативті және тұрақты есте сақтап отыратын құрылғылардан құралады. Оперативті еске сақтайтын құрылғы (орысша баламасы ОЗУ), белгілі бір уақытта орындалатын  программаларды дискіден көшіріп отырады. Оны көбінесе оперативті жады деп  те атайды.

2.6.- сурет

Тұрақты есте сақтау құрылғысы (ТЕСҚ) – ол компьютерді құрастырған  кезде жазылатын тұрақты ақпараттар сақталуының жері. Тұрақты жады (ROM, Read Only Memory – тек оқуға ғана арналған жады) – энергияға тәуелсіз жады, бұл өзгертулерді қажет етпейтін мәліметтерді сақтау үшін қолданылады. ТЕСҚ оқуға ғана болады. Қайта программаланатын тұрақты  жады (ҚПТЖ, Flash Memory). Өзінің мазмұнын қайта  жазуға болатын энергияға тәуелсіз жады. Тұрақты жадыға процессордың жұмысын басқару программасы  жазылады. ҚПТЖ-да дисплейді, пернетақтаны, принтерді, сыртқы жадыны басқару, компьютерді  іске қосу және тоқтату, құрылғыларды тестілеу программалары орналасқан. BIOS (Basic Input/Output System – енгізу  және шығару базалық жүйесі) –  компьютер іске қосылғаннан кейін  құрылғыларды автоматты түрде  тестілеу; операциялық жүйені жадыға  қосу үшін арналған программалар  жиынтығы. BIOS-тың ролі екі түрлі:  бір жағынан бұл апппаратураның (Hardware) ажырамас элементі, ал екінші  жағынан бұл кез келген операциялық  жүйенің (Software) негізгі модулі. Тұрақты есте сақтау құрылғыларының түрлері – CMOSRAM. CMOSRAM – бұл жоғары жылдамдықты  әрекет ететін және батарейкадан  аз энергияны қамтамасыз ететін  жады. Бұл компьютерлер конфигурациясы  туралы ақпараттарды және компьютерлер  құрамындағы құрылғыларды, сонымен  қатар оның жұмыс істеу режимдері  туралы мәліметтерді сақтау үшін  қолданылады.  CMOS-та ағымдағы күн  мен уақыт сақталынады. Уақыт  үшін жауап беретін CMOS-жады  және уақыт микроүрдісі кішкентай  аккумулятордан қорек алады. CMOS-тың  мазмұнын өзгерту BIOS-та орналасқан  арнайы Setup программасымен өзгертіледі.  Графикалық ақпараттарды сақтау  үшін бейне жадысы қолданылады.

Бейне жадысы (VRAM) –  кодталған бейнелер сақтайтын оперативті есте сақтаудың (ЕВ) бір түрі. Осы  ЕС-тің құрылуы екі құрылғыға  а бір уақытта қызмет көрсетеді  – процессор және дисплей. Сол  себептен экрандағы бейне жадыда видео мәліметтердің жаңартылуымен  сәйкес өзгертіліп отырады.

 

 
  Оперативті жады модульдері

2.7.- сурет

Жадының ең алғашқы модульдерінің  бірі SIMM (Single In-line Memory Module – бір тізбекті контактілі жады) болып табылады. Кезінде 32 контактілі 8 битті  модульдер шығарылған. Кейіннен 72 контактілі 23-битті модульдер шығарыла бастады. 486 машиналарда мұндай модульдер  бір-біріне орналастырылған, ал Pentium-де 2 топпен орналасқан модульдер бар. Осындай орналасудың басты себебі Pentium-дағы жады шинасы 64-разрядты. Келесі даму барысында 64-разрядты 168-контактілі модуль DIMM (Dual In-line Memory Module – 2 тізбекті контактілі жады). Rambus жадысына арнайы RIMM модулі жасалды. Модульге қойылған талаптар өте қатал. Ол үшін келесі суретте көрсетілген жеке жылу өткізгіш қарастырылған.

 

 
  Екінші реттік жады

Қатты диск – компьютермен жұмыс барысында қолданылатын ақпараттарды сақтап отыру құрылғысы. Қатты магнит дискілерінің жинақтаушысы бір немесе одан да көп магниті қабаты бар  пластиналардан, бүркеншіктен, позиционерлейтін құрылғысынан және контроллерден құрастырылады.

Пластиналар – жинақтаушының  негізгі элементі,оларда ақпараттар орналасады. Бүркеншік пластинадағы ақпараттарды оқу немесе жазу үшін орналасады. Позиционерлейтін құрылғысы  пластиналар бойымен бүркеншіктердің  керекті жеріне орын ауыстыруын қамтамасыз етеді. Корпус конструкциялардың қалған элементтерін бекітеді және пластиналар  мен бүркеншіктердің механикалық  зақымдануынан, шаңнан қорғайды. Контроллер жинақтаушының барлық электрлік  және компьютерден керісінше, ақпараттардың  берілуін қамтамасыз етеді.

 

 
  Қатты диск геометриясы 

Жинақтаушының пластиналары металдан немесе әйнектен жасалады және екі жағынан да ақпараттарды жазуға болатын магнитті қабаттан құралады. Магнитті беттері өңделеді және феромагнитті қабықпен қапталады. Өңдеу материалдары және оның көлемі әр жинақтаушыда әр түрлі  болады. Әр жұмыс бетіне бір бүркеншік  сай келеді. Пластина беті өте жіңішке  концептрлік сақиналы зонаға бөлінеді, ол дорожка деп аталады. Ал әр дорожка  бірнеше сектор деп аталатын учаскілерге  бөлінеді. Секторды екі облысқа бөлуге болады. Мәліметтер облысы және көмекші  ақпараттар облысы. Көмекші ақпараттар өндіруші зауытта пластина бетіне бір  рет қана жазылады да, әрмен қарай  оны түзетуге болмайды.

Көмекші аймақ жинақтаушыдағы сектордың уникалды адресі болады, ол арқылы контроллер жазу кезінде  немесе ақпараттарды оқу кезінде  оны тез таниды. Мәліметтер облысы жинақтаушығажазылған пайдалы ақпараттарды сақтайды. Бұл облыс қолдану уақытының  барысында өзгетулерге ұшырауы  мүмкін. Сектордың мәліметтер облысы түгелімен ғана жаңартылады. Барлық бүркеншіктер синхронды түрде орындарын  ауыстырады және бұл процесс біраз  уақытты талап етеді. Бүркеншіктердің  өзгермейтін кезіндегі дорожкалардың  жиынтығы цилиндр деп аталады. Дискілік жүйенің өндіргіштігінің көқарасы жағынан бірінен кейін бірі мәліметтерді бір цилиндр шеңберінде орналастырылғаны дұрыс.

 

 
2.8.- сурет

 

 
  Қатты дискінің негізгі мінездемелері 

Қатты дискінің көлемі оның қолданушылары үшін ең негізгі  мінездемесі болып табылады. Ол қатты  дискінің корпусындағы пластиналар  санына және бір пластинаға жазылатын  информация тығыздығына тікелей  байланысты. Пластина жазылатын ақпараттардың  тығыздығы қатты дискілердің  бағасын төмендетуге алып келеді. Қазіргі заманғы пластиналар  алюминийден немесе әйнектен жасалады.

Жылдамдық. Қатты  дискінің 2 негізгі параметрі –  ол ақпараттарды оқу, жазу жылдамдығы (Transfer Rate). Ол ең біріншіден дискідегі  пластиналардың айналым жылдамдығына байланысты ақпараттарды оқудың жылдамдығына жоғарыдағы қарастырылып кеткен жазылудың  тығыздығы да әсер етеді.

Қол жеткізу уақыты. Бұл ақпаратқа қол жеткізу  уақыты (Access Time). Бұл дискідегі дорожкаларды іздеу мерзімі болып табылады. Ол негізінен дискінің айналу жиілігіне  тығыз байланысты.

Интерфейстер. Дискілердің  интерфейстерінің дамуы 2 түрлі жолмен жүріп отырады: арзан және қымбат. Бұл дискімен тікелей жұмыс істейтін тақшада винчестерді орнату. Осының нәтижесі ретінде SCSI интерфейсі пайда  болды, бұл серверлер нарығында  үлкен жетістіктерге жеткен болатын. Оның басты ерекшелігі, ол компьютерге  бірнеше құрылғылардың бірден құрылуы. Ал екінші жасалған интерфейстің түрі IDE. Оған сәйкес стандарттар ATA/33, ATA/66, ATA/100 және ATA/133 деп аталады. Қазіргі уақытта Parallel ATA-ның Serial ATA-ға ауыстырылу процесі  жүзеге асырылуда. Интерфейстің өткізгіштік  қабілеті 1.5 Гбит/сек-ті құраса, ал қуаттылық 5-тен 3.3 В-қа дейін төмендейді.

 

 
  Сыртқы (тасымалданатын) қатты диск

Қазіргі уақытта  сыртқы құрылғыларды қосуда бірнеше  шешімдер қолдануда. Біріншіден, USB-портына  қосылған қатты дискілер, олар көбінесе цифрлік камера, басқа да ұялы құрылғылармен  ақпарат алмасу үшін қолданылады.

Ақпараттарды сақтау жүйесінің басқа бағыты ол магнитті-оптикалық  бүркеншік көмегімен атқарылады. Лазер сәулесі магниттің жазылуға тиісті микроскопиялық облысы, Кюри нүктесіне  дейін жылытады да, әрекеттесу зонасынан  шыққан кезде салқындайды, осы жерде  магнитті өріс тұрақталады. Осының нәтижесінде  дискіге жазылған мәліметтер үлкен  магнитті өрістерден және температуралық өзгерулерге шыдайды. Дискілердің  барлық функционалдық қасиеттері – 20-дан +50 градус Цельсий аралығындағы диапазонда сақталады.

 

 
  Иілгіш магнитті дискілердегі жинақтауыш

Иілгіш магнитті дискілердегі жинақтаушылар немесе дисковод жүйелік блокқа енгізіліп  жазылады. Иілгіш жинақтауыштар да, көбінесе, дискеталар түрінде жасалады. Жинақтауыш – бұл жоғары жағында  жылжымалы ысырмасы бар, қорғаушы конвертте  орналастырылған ферромагнитті  қабаты бар диск. Дискеталар, көбінесе, бір компьютерден екінші компьютерге  кіші көлемді ақпараттарды жедел  түрде тасымалдау үшін қолданылады.

Қатты дискідегідей бұнда да олар тағы да секторларға  бөлінеді. Секторлар мен жолдар дискеталарды негізгі параметрлері технологиялық  негізгі мөлшері (дюйммен есептеледі), жазудың тығыздығы және толық  сыйымдылығы. Жазу тығыздығы қарапайым SD (Single Density), екілік DD (Double Density) және жоғары HD (High Density) болады. Қазіргі таңда  стардартты дискеталар 3.5 дюйм, жоғары тығыздықты HD, 1.44 Мбайт сыйымдылығы  бар.

 

 
  Оптикалық дискілерді жинақтауыш

СD-ROM жинақтауыш

Соңғы уақыттағы  компьютерлердің негізгі конфигурациясына CD-ROM дискжетек енгізген болатын. CD-ROM-ның (Compact Disk Read Only Memory) аббревиатурасы компакт-дискілер негізіндегі тұрақты есте сақтаушы құрылғы деп аударылады. Осы құрылғының әрекетінің принципі диск бетінде орналасқан лазерлік сәулелер арқылы цифрлік мәліметтерді оқу болып табылады. Ақпараттарды тасымалдаушы ретінде қарапайым  компакт-дискіні қарастыруға болады. Компакт-дискідегі цифрлік жазу өте жоғарғы тығыздығы бар  магниттік дискілерден ерекшелінеді, сол себептен стандартты CD 650-700 Мбайтты  сыйдыра алады. CD-нің диаметрі 120 мм және қалыңдығы 1.2 мм болатын мөлдір пластиктен жасалады.

Пластикалық бетке  алюминий немесе алтын қабаты жағылады. Дискіге ақпаратты жазу жолдардың  бетіне басып жазу арқылы жүзеге асырылады. Бұл ақпаратты екі рет жазуға мүмкіндік туғызады. Тереңдету пит (pit), ал оның беті лэнд (land) деп аталады. Логикалық нөл пит ретінде  немесе лэнд ретінде болуы мүмкін. Логикалық бірлік питтен лэндқа өту  кезінде кодталады.

Компакт-дискінің ортасынан  шетіне дейін спираль түріндегі  жолдар болады. Диск беті 3 облысқа бөлінеді. Бастапқы (Lead-in) дискінің ортасында  орналасады және бірінші оқылады. Онда диск мазмұны жазылады, барлық жазулардың адрестерінің кестесі, диск белгісі  және т.б. көмекші ақпарат. Ортаңғы  облыс дискідегі ең үлкен орын алатын негізгі ақпараттары бар  облыс. Соңғы облыс (Lead-Out) дискінің соңғы  белгісі болады.

CD-ROM жинақтауышы  дискіні айналдыратын электродвигателі  болады; лазерлік сәулешашушы, оптикалық  линза диск бетінен оқуға арналған  датчиктер мен линзалардан құралған  оптикалық жүйесі; әкелу механикасын  басқаратын микропроцессорлардан  құралады. CD-ROM-ның негізгі сипаттамалары:  мәліметтерді тасымалдау жылдамдығы  – 150 Кбайт/сек; компьютердің жедел  жадысына мәліметтерді тасымалдау  жылдамдығының сипаттамалары: 2 жылдамдықты  CD-ROM , 50жылдамдықты CD-ROM; қолдану уақыты, яғни дискідегі ақпаратты іздестіру  үшін миллисекундамен есептейді.  Бір ретті жазу CD-R және CD-RW құрылғылары  болады.

 

 
2.9.- сурет

CD-R (CD-Recordable) жинақтауышы

Сырт жағынан ол CD-ROM-ға ұқсас және дискілер көлемі мен жазу форматы жағынан бір-біріне тіркесуші болып келеді. Ол бір реттік жазуды орындауға мүмкіндік береді және оны бірнеше рет оқуға болады. Мәліметтерді жазу арнайы программалық жабдықтау көмегімен жүзеге асырылады. CD-R жинақтауышындағы жазу жылдамдығы 4х-52х-ті құрап отыр.

CD-RW (CD-ReWritable) жинақтауышы

Бұл көпмәтіндік мәліметтерді жазуға мүмкіндік береді және бұл жерде ақпараттарды бос кеңістікке жазып, сонымен қатар жаңа ақпараттарды толықтай қайта жазуға мүмкіндік бар (алдыңғы мәліметтер өшіріліп қалады). CD-RW жылдамдығы 4х-52х, ал қайта жазу жылдамдығы – 24х.

DVD (Digital Video Disk) жинақтауышы

Бұл цифрлік жазуларды  оқу құрылғысы. Сырт жағынан DVD-диск кәдімгі CD-ROM-ға (диаметрі – 120 мм, ал қалыңдығы  – 1.2 мм) ұқсайды. Бірақ оның ерекшелігі DVD-дискінің бір жағына 4.7 Гбайтқа  дейін жететін мәліметтерді жазуға болады. Егер 2 қабатты жазу үрдісін  қолдансаңыз, онда дискінің бір жағына 8.4 Гбайт ақпаратты жазуға болады. DVD-дискілері ақпараттарды қайта  жазу мүмкіндігіне ие.

 

 
2.10.- сурет

Жазу әдістері: Track-at-Once, Disk-at-Once және Packet Writing

Track-at-Once тәртібінде әр жолдар жазылғаннан кейін жазушы лазер қосылады. Осы тәртіпте жазылған жолдар аралықтармен бөлінеді (gaps). Егер музыкалда жолдардан кейін мәліметтері бар жолдары келетін болса, онда аралық 2 немесе 3 секундтты құрайды. Ал музыкалық жолдар арасындағы аралық әдетте 2 секунд.

Disk-at-Once тәртібінде жазуда бір немесе одан да көп жолдар лазердің өшпеуінсіз жүзеге асырылады және бұл жерде диск жабылады. Disk-at-Once-та жазу үшін жаңа диск қажет және ол multisession дисктер үшін мүмкін емес.

Packet Writing CD-ға жазудың жаңа әдісі. Бұл жерде мәліметтер кіші позициялармен жазылады және бұл көптеген шектеулерді шешеді. Adaptec Direct CD программасы стандартты UDF спецификасына сәйкес тәртібінде жасалады. Бірақ барлық CD-рекодерлерде Packet Writing мүмкіндігі бола бермейді.