Память и виды памяти Биты и байты

Память и виды памяти

Биты и байты • Память компьютера построена из двоичных запоминающих элементов — битов, объединенных в группы по 8 битов, которые называются байтами. (Единицы измерения памяти совпадают с единицами измерения информации). • Все байты пронумерованы. Номер байта называется его адресом. • Байты могут объединяться в ячейки, которые называются также словами. Для каждого компьютера характерна определенная длина слова — два, четыре или восемь байтов. • Это не исключает использования ячеек памяти другой длины (например, полуслово, двойное слово). Как правило, в одном машинном слове может быть представлено либо одно целое число, либо одна команда. Однако, допускаются переменные форматы представления информации. Широко используются и более крупные производные единицы объема памяти: Килобайт, Мегабайт, Гигабайт, а также, в последнее время, Терабайт и Петабайт.

Слова, слова… • Разбиение памяти на слова для четырехбайтовых компьютеров представлено в таблице: Байт 0 Байт 1 Байт 2 Байт 3 Байт 4 Байт 5 Байт 6 Байт 7 ПОЛУСЛОВО СЛОВО ДВОЙНОЕ СЛОВО

Память — это… • Память — это устройство для хранения информации. • В компьютере используется память нескольких типов, отличающихся по своему функциональному назначению и, как следствие, способами хранения информации, а также конструктивно.

Память разная нужна, память разная важна….

Виды памяти • Современные компьютеры имеют много разнообразных запоминающих устройств, которые сильно отличаются между собой по назначению, временным характеристикам, объёму хранимой информации и стоимости хранения одинакового объёма информации. Различают два основных вида памяти — внутреннюю и внешнюю.

Внешняя и внутренняя память

Внутренняя память 1

Внутренняя память 2 • В состав внутренней памяти входит оперативная память, кэш-память и постоянная память. • Оперативная память (ОЗУ, англ. RAM, Random Access Memory - память с произвольным доступом) — это быстрое запоминающее устройство не очень большого объёма (но все возрастающего!!!), непосредственно связанное с процессором и предназначенное для записи, считывания и хранения выполняемых программ и данных, обрабатываемых этими программами.

Внутренняя память 3 Оперативная память • Оперативная память представляет собой множество ячеек, причём, каждая имеет свой уникальный адрес. Каждая ячейка памяти имеет объём 1 байт. • Оперативная память обладает двумя свойствами: дискретность и адресуемость. • Оперативная память используется только для временного хранения данных и программ, так когда машина выключается, всё, что находилось в ОЗУ пропадает. Доступ к элементам оперативной памяти прямой — это означает, что каждый байт памяти имеет свой индивидуальный адрес. • Важная характеристика модулей памяти — время доступа к данным (нс).

Внутренняя память 4 Оперативная память

Внутренняя память 5 Постоянная память • В состав внутренней памяти входит постоянная память. • Постоянная память (ПЗУ, англ. ROM, Read Only Memory - память только для чтения) — энергонезависимая память, используется для хранения данных, которые никогда не потребуют изменения. Содержимое памяти специальным образом "зашивается" в устройство при его изготовлении для постоянного хранения. • Из ПЗУ можно только читать.

Внутренняя память 6 Постоянная память • В постоянную память записывают программу управления работой самого процессора. • В ПЗУ находятся программы управления дисплеем, клавиатурой, принтером, внешней памятью, программы запуска и остановки компьютера, тестирования устройств.

Внутренняя память 7 Кэш память

Внутренняя память 8 BIOS (Basic Input/Output System) • Важнейшей микросхемой постоянной памяти является модуль BIOS. • BIOS (Basic Input/Output System - базовая система ввода-вывода) — совокупность программы предназначенных для: • автоматического тестирования устройств после включения питания компьютера • загрузки операционной системы в оперативную память

Внешняя память

Внешняя память (ВЗУ) • Внешняя память (ВЗУ) предназначена для длительного хранения программ и данных, и целостность её содержимого не зависит от того, включен или выключен компьютер. В отличие от оперативной памяти, внешняя память не имеет прямой связи с процессором. Информация от ВЗУ к процессору и наоборот циркулирует примерно по следующей цепочке: ВЗУ ОЗУ КЭШ ПРОЦЕССОР

Состав внешней памяти • В состав внешней памяти компьютера входят: • накопители на жёстких магнитных дисках • накопители на магнитооптических компакт-дисках • накопители на магнитной ленте и др. • накопители на компакт-дисках

Жесткий диск • Жесткий диск (накопители на жестких магнитных дисках, НЖМД) - тип постоянной памяти. В отличие от оперативной памяти, данные, хранящиеся на жестком диске, не теряются при выключении компьютера, что делает жесткий диск идеальным для длительного хранения программ и файлов данных, а также самых важных программ операционной системы. • Эта его способность (сохранение информации в целостности и сохранности после выключения) позволяет доставать жесткий диск из одного компьютера и вставлять в другой.

Жесткий диск 2 • При включении компьютера BIOS проводит POST (самотестирование при включении компьютера) и проверяет, есть ли дискета в дисководе. • Если ее нет, она обращается к жесткому диску и копирует короткую программу, называемую "загрузочная память", с жесткого диска в оперативную память. • Затем она передает управление компьютером загрузочной программе, которая наблюдает за загрузкой операционной системы. Как только система загружена, загрузочная программа стирается их памяти, передавая управление компьютером полностью загруженной операционной системе.

Жесткий диск-устройство • Жесткие диски очень надежны для хранения большого объема информации и данных. Внутри запечатанного жесткого диска находятся один или больше несгибающихся дисков, покрытых металлическими частицами. Каждый диск имеет головку (маленький электромагнит), встроенную в шарнирный рычаг, который движется над диском при его вращении. Головка намагничивает металлические частички, заставляя их выстраиваться для представления нулей и единиц двоичных чисел.

Магнитное кодирование • Способ записи двоичной информации на магнитной среде называется магнитным кодированием. Он заключается в том, что магнитные домены выстраиваются вдоль дорожек в направлении приложенного магнитного поля своими северными и южными полюсами. • Обычно устанавливают однозначное соответствие между двоичной информацией и ориентацией магнитных дисков.

Винчестер = жесткий диск • Носителями информации в винчестере —являются круглые алюминиевые пластины - плоттеры, обе поверхности которых покрыты слоем магнитного материала. Рабочие поверхности плоттеров разделены на кольцевые концентрированные дорожки, а дорожки — на секторы. • Головки считывания-записи вместе с их несущей конструкцией и дисками заключены в герметически закрытый корпус, называемый модулем данных. • При установке модуля данных на дисковод он автоматически соединяется с системой, подкачивающей охлаждённый воздух.

Винчестер (а это сленг) • Поверхность плоттера имеет магнитное покрытие толщиной лишь в 1, 1 мкм. • При вращении плоттера над ним образуется воздушный слой, который обеспечивает воздушную подушку для зависания головки на высоте 0, 5 мкм над поверхностью диска. • Винчестер связан с процессором через контроллёр жёсткого диска.

Накопитель на жёстких магнитных дисках (HDD - Hard Drive Disk)

HDD

Внешняя память Hard Drive Disk

Внешняя память

Винчестер • Винчестер, или жесткий диск, - самая важная составляющая компьютера. На нем хранится операционная система, программы и данные. Без банка данных придется информацию каждый раз вводить вручную. • Жесткий диск - механическое устройство компьютера, и от него может быть больше проблем, чем от электронных устройств. На самом деле оно очень надежно. Диски собирают в чистых комнатах, в которых воздух постоянно фильтруется, и удаляются частички пыли. Собирают винчестеры из магниточувствительного материала. • Перед использованием новые жесткие диски нужно отформатировать. Этот процесс состоит в прокладывании магнитных концентрических дорожек и в их разбивке на маленькие сектора. Будьте осторожны: если на жестком диске были записаны данные, то его форматирование ведет к полному их уничтожению.

Винчестер • За счет гораздо большего количества дорожек на каждой стороне дисков и большого количества дисков информационная емкость жесткого диска может достигать 150 -200 Гбайт. Скорость записи и считывания информации с жестких дисков достаточно велика (может достигать 133 Мбайт/с) за счет быстрого вращения дисков (до 7200 об. /мин). • В жестких дисках используются достаточно хрупкие и миниатюрные элементы (пластины носителей, магнитные головки и пр. ), поэтому в целях сохранения информации и работоспособности жесткие диски необходимо оберегать от ударов и резких изменений пространственной ориентации в процессе работы.

А почему винчестер?

А почему винчестер? • По одной из версий, название «винчестер» (англ. Winchester) накопитель получил вследствие того, что при его разработке (1973 год) инженеры использовали краткое внутреннее название « 30 -30» , что означало два модуля (в максимальной компоновке) по 30 мегабайт каждый, что по созвучию совпало с обозначением популярного охотничьего оружия — винтовки Winchester Model 1894, использующего винтовочный патрон 30 -30 Winchester. • В Европе и США название «винчестер» вышло из употребления в 1990 -х годах, в русском же языке сохранилось и получило полуофициальный статус, а в компьютерном сленге сократилось до слова «винт» (наиболее используемый вариант).

CD / DVD

CD-ROM / DVD-ROM • Пишущий CD-ROM может записывать информацию любого типа - музыку, изображение или текст. • Есть записываемые диски, на которые можно записать информацию только один раз (CD-R). • Но есть и перезаписываемые диски (CD-RW), они стоят дороже, но позволяют стирать информацию и добавлять новую. • Однако, если вы записываете музыку на перезаписываемый компакт-диск, вы можете его слушать только на ПК, а записываемый диск - на любом CD-плейере.

СD-ROM consist of

Оптический принцип записи и считывания информации • В лазерных дисководах CD-ROM и DVD-ROM используется оптический принцип записи и считывания информации. • В процессе записи информации на лазерные диски для создания участков поверхности с различными коэффициентами отражения применяются различные технологии: от простой штамповки до изменения отражающей способности участков поверхности диска с помощью мощного лазера. Информация на лазерном диске записывается на одну спиралевидную дорожку (как на грампластинке), содержащую чередующиеся участки с различной отражающей способностью. • В процессе считывания информации с лазерных дисков луч лазера, установленного в дисководе, падает на поверхность вращающегося диска и отражается. Так как поверхность лазерного диска имеет участки с различными коэффициентами отражения, то отраженный луч также меняет свою интенсивность (логические 0 или 1). Затем отраженные световые импульсы преобразуются с помощью фотоэлементов в электрические импульсы и по магистрали передаются в оперативную память. • При соблюдении правил хранения (в футлярах в вертикальном положении) и эксплуатации (без нанесения царапин и загрязнений) оптические носители могут сохранять информацию в течение десятков лет.

Лазерные дисководы и диски • На лазерных CD-ROM (CD - Compact Disk, компакт диск) и DVD-ROM (DVD - Digital Video Disk, цифровой видеодиск) дисках хранится информация, которая была записана на них в процессе изготовления. Запись на них новой информации невозможна, что отражено во второй части их названий: ROM (Real Only Memory - только чтение). Производятся такие диски путем штамповки и имеют серебристый цвет. • Информационная емкость CD-ROM диска может достигать 650 -700 Мбайт, а скорость считывания информации в CD-ROM-накопителе зависит от скорости вращения диска. Первые CD-ROM-накопители были односкоростными и обеспечивали скорость считывания информации 150 Кбайт/с. В настоящее время широкое распространение получили 52 -скоростные CD-ROMнакопители, которые обеспечивают в 52 раза большую скорость считывания информации (до 7, 8 Мбайт/с).

Лазерные дисководы и диски • DVD-диски имеют гораздо большую информационную емкость (до 17 Гбайт) по сравнению с CD-дисками. Во-первых, используются лазеры с меньшей длиной волны, что позволяет размещать оптические дорожки более плотно. Вовторых, информация на DVD-дисках может быть записана на двух сторонах, причем в два слоя на одной стороне. • Первое поколение DVD-ROM-накопителей обеспечивало скорость считывания информации примерно 1, 3 Мбайт/с. В настоящее время 16 скоростные DVD-ROM-дисководы достигают скорости считывания до 21 Мбайт/с.

Лазерные диски • Существуют CD-R и DVD-R-диски (R recordable, записываемый), которые имеют золотистый цвет. Информация на такие диски может быть записана, но только один раз. • На дисках CD-RW и DVD-RW (RW Re. Writable, перезаписываемый), которые имеют "платиновый" оттенок, информация может быть записана многократно.

Лазерные дисководы • Для записи и перезаписи на диски используются специальные CD-RW и DVD-RW-дисководы, которые обладают достаточно мощным лазером, позволяющим менять отражающую способность участков поверхности в процессе записи диска. Такие дисководы позволяют записывать и считывать информацию с дисков с различной скоростью. Например, маркировка CD-RW-дисковода "40 х12 х48" означает, что запись CD-R-дисков производится на 40 кратной скорости, запись CD-RW-дисков - на 12 -кратной, а чтение - на 48 -кратной скорости.

Флэш-карты