Память компьютера Память – хранит данные

Память компьютера

Память – хранит данные и программы. Виды памяти:

Внутренняя память • Предназначена для хранения относительно небольших объемов информации при ее обработке микропроцессором. Является энергозависимой. • Энергозависимой называется память, которая стирается при выключении компьютера. Виды внутренней памяти: 1. Оперативная. ОЗУ В нее помещаются программы для выполнения и данные для работы программы, которые используются микропроцессором. Она обладает большим быстродействием и является энергозависимой. Обозначается RAM - Random Access Memory -память с произвольным доступом; 2. Кэш-память (от англ. caсhe – тайник). Она служит буфером между RAM и микропроцессором и позволяет увеличить скорость выполнения операций, т. к. является сверхбыстродействующей. В нее помещаются данные, которые процессор получил и будет использовать в ближайшие такты своей работы. Эта память хранит копии наиболее часто используемых участков RAM. При обращении микропроцессора к памяти сначала ищутся данные в кэш-памяти, а затем, если остается необходимость, в оперативной памяти;

3. Постоянная память - BIOS (Basic Input-Output System). В нее данные занесены при изготовлении компьютера. Является энергонезависимой. Обозначается ROM - Read Only Memory. Хранит: Øпрограммы для проверки оборудования при загрузке операционной системы; Øпрограммы начала загрузки операционной системы; Øпрограммы по выполнению базовых функций по обслуживанию устройств компьютера; Øпрограмму настройки конфигурации компьютера - Setup. Позволяет установить характеристики: типы видеоконтроллера, жестких дисков и дисководов для дискет, режимы работы с RAM, запрос пароля при загрузке и т. д; 4. Полупостоянная память - CMOS (Complementary Metal-Oxide Semiconductor). Хранит параметры конфигурации компьютера. Обладает низким энергопотреблением, потому не изменяется при выключении компьютера, т. к. питается от аккумулятора; 5. Видеопамять. Используется для хранения видеоизображения, выводимого на экран. Входит в состав видеоконтроллера.

К энергозависимой внутренней памяти относятся: ü оперативное запоминающее устройство (ОЗУ) ü видеопамять ü кэш-память В оперативном запоминающем устройстве в двоичном виде запоминается обрабатываемая информация, программа ее обработки, промежуточные данные и результаты работы. ОЗУ обеспечивает режимы записи, считывания и хранения информации, причём в любой момент времени возможен доступ к любой произвольно выбранной ячейке памяти. Это отражено в англоязычном названии ОЗУ – RAM (Random Access Memory – память с произвольным доступом). Доступ к этой информации в ОЗУ осуществляется очень быстро. Эта память составлена из сложных электронных микросхем и расположена внутри корпуса компьютера. Часть оперативной памяти отводится для хранения изображений, получаемых на экране монитора, и называется видеопамять. Чем больше видеопамять, тем более сложные и качественные картинки может выводить компьютер. Высокоскоростная к эш- память служит для увеличения скорости выполнения операций компьютером и используется при обмене данными между микропроцессором и RAM. Кэш-память является промежуточным запоминающим устройством (буфером). Существует два вида кэш-памяти: внутренняя , размещаемая внутри процессора и внешняя , размещаемая на материнской плате.

Свойства памяти: § Разрядность – число битов ячейки памяти § Быстродействие – время обращения к ячейкам памяти. § Адресуемость – информация записывается и извлекается из памяти по адресам.

Внешняя память • Предназначена для длительного хранения больших объемов информации независимо от того включен или выключен компьютер. Является энергонезависимой, которая не стирается при выключении компьютера. К ней относится постоянное запоминающее устройство (ПЗУ). Содержимое ПЗУ устанавливается на заводе-изготовителе и в дальнейшем не меняется. Внешняя память представлена в основном магнитными и оптическими носителями. Магнитные носители делятся на магнитные ленты ( стримеры ) Стример – устройство для резервного копирования больших объемов информации. В качестве носителя в этих устройствах применяются кассеты с магнитной лентой, которые используются для хранения архивов, и магнитные диски.

Дисковод (накопитель) - устройство записи/считывания информации. Накопители имеют собственное имя – буква латинского алфавита, за которой следует двоеточие - А: Для подключения к компьютеру одного или несколько дисководов и управления их работой нужен Дисковый контроллер. Носитель информации (носитель записи) – материальный объект, способный хранить информацию. Информация записывается на носитель посредством изменения физических, химических и механических свойств запоминающей среды Внешние запоминающие устройства (ВЗУ) можно разделить на следующие классы: по типу доступа: Øс произвольным доступом (диски, флэш-карты); Øс последовательным доступом (ленты). по используемой технологии записи/считывания информации: üс магнитными носителями (НЖМД, НГМД); üс оптическими носителями (CD, DVD); üс магнитооптическими носителями; üиспользующие флэш-память. по типу носителя: vс постоянным носителем (жесткие диски- (НЖМД)); vсо сменными носителями (гибкие диски (НГМД), картриджи стримеров, сменные пакеты жестких дисков).

Внешняя память на бумажных носителях. Если рассматривать разнообразные устройства внешней памяти в историческом аспекте, следуя той последовательности, в которой они появились, то первыми следует упомянуть бумажные носители: перфоленты и перфокарты , на которых единица кодировалась пробивкой отверстия, а ноль – его отсутствием. Информация на бумажных носителях не могла быть повторно перезаписана, а поиск информации в архивах производился оператором «вручную» . Перфокарты еще использовались в машинах третьего поколения.

НГМД - накопители на гибких магнитных дисках - Предназначены для хранения небольших объемов информации - Следует оберегать от сильных магнитных полей и нагревания - Это носители произвольного (прямого) доступа к информации - Используются для переноса данных с одного компьютера на другой - Для работы с информации носитель должен быть отформатирован, т. е. должна быть произведена магнитная разметка диска на дорожки и секторы - Скорость обмена информации зависит от скорости вращения дисковода. Для обращения к диску, вставленному в дисковод, присваивается имя, например, А: - Объём ГМД сравнительно небольшой (3, 5 дюйма - 1, 44 Мбайт) - Рекомендуется делать копии содержимого ГМД.

Диски называются гибкими потому, что их рабочая поверхность изготовлена из эластичного материала и помещена в твердый защитный конверт. Для доступа к магнитной поверхности диска в защитном конверте имеется закрытое шторкой окно. Поверхность диска покрыта специальным магнитным слоем (1 - намагниченный участок, 0 – не намагниченный). Информация записывается с двух сторон диска на дорожки в виде концентрических окружностей. Дорожки разбиваются на секторы. Современные дискетки имеют программную разметку. На каждом секторе выделяется участок для его идентификации, а на остальное место записываются данные. Дисковод снабжен двумя двигателями. Один обеспечивает вращение внутри защитного конверта. Второй перемещает головку записи/чтения вдоль радиуса поверхности диска. В защитном конверте имеется специальное окно защиты записи. С помощью бегунка это окно открывают и дискета становится доступна только на чтение, а на запись доступа не будет. Это предохраняет информацию на диске от изменения и удаления.

НЖМД - накопители на жестких магнитных дисках (англ. HDD — Hard Disk Drive) - Предназначены для хранения информации, которая наиболее часто используется в работе - программ операционной системы, сервисных программ, прикладных программ пользователя, текстовых документов, файлов базы данных - Следует оберегать от ударов при установке и резких перемещений в пространстве - Это носители с произвольным доступом к информации - Для хранения информации разбивается на дорожки и секторы - Скорость обмена информации значительно выше ГМД - Объём ЖД измеряется от Мбайт до сотен Гбайт.

НЖМД встроены в дисковод и являются несъемными. Они представляют собой несколько алюминиевых дисков с магнитным покрытием, заключенных в единый корпус с электродвигателем. Во время работы дисковода диск вращается. В каждом фиксированном положении головка взаимодействует с круговой дорожкой. На эти концентрические дорожки и производится запись двоичной информации. Благодаря хорошей защищенности от пыли, влаги и других внешних воздействий достигают высокой плотности записи, в отличии от дискет. Для обращения к НЖМД используется имя, задаваемое прописной латинской буквой С: . С помощью специальной системной программы можно разбить свой физический ЖД на несколько логических дисков, каждому из которых дается соответствующее имя. Накопители на жестких магнитных дисках часто называют винчестер - по первой модели ЖД, имевшего 30 дорожек по 30 секторов, что совпало с калибром 30/30 охотничьего ружья.

Оптические (лазерные) CD и DVD диски - Предназначены для хранения любого вида информации - Информация на CD записывается с помощью лазерного луча - Следует оберегать от царапин и загрязнения поверхности - Это носители прямого (произвольного) доступа к информации - Объем (ёмкость) CD составляет сотни Мбайт; DVD -более 1 Гбайта - Более долговечны и надежны, чем магнитные диски CD – Compact Disk. Изготовляют из органических материалов с напылением на поверхность тонкого алюминиевого слоя. Лазерный диск имеет одну дорожку в виде спирали. Информация записывается отдельными секторами мощным лазерным лучом, выжигающим на поверхности диска углубления, и представляет собой чередование впадин и выпуклостей. При считывании информации выступы отражают свет слабого лазерного луча и воспринимаются как « 1» , впадины поглощают луч и, воспринимаются как « 0» . Это бесконтактный способ считывания информации. Срок хранения 50 -100 лет DVD – Digital Video Disk. Имеет те же размеры, что и CD. Объем - Гбайт. Может быть односторонним или двухсторонним, а на каждой стороне может быть 1 или 2 рабочих слоя.

Накопители на оптических дисках Накопитель CD-ROM Аббревиатура CD-ROM (Compact Disk Read Only Memory) переводится как постоянное запоминающее устройство на основе компакт-дисков. Принцип действия этого устройства состоит в считывании цифровых данных с помощью лазерного луча, который отражается от поверхности диска. В качестве носителя информации используется обычный компакт-диск CD. Цифровая запись на компакт-диск отличается от записи на магнитные диски высокой плотностью, поэтому стандартный CD имеет емкость порядка 650 -700 Мбайт. Такие большие объемы характерны для мультимедийной информации (графика, музыка, видео), поэтому дисководы CD-ROM относятся к аппаратным средствам мультимедиа. Кроме мультимедийних изданий (электронные книги, энциклопедии, музыкальные альбомы, видеофильмы, компьютерные игры) на компакт-дисках распространяется разнообразное системное и прикладное программное обеспечения больших объемов (операционные системы, офисные пакеты, системы программирования и т. д. )

Накопитель CD-ROM содержит: § электродвигатель, который вращает диск; § оптическую систему, состоящую из лазерного излучателя, оптических линз и датчиков и предназначенную для считывания информации с поверхности диска; § микропроцессор, который руководит механикой привода, оптической системой и декодирует прочитанную информацию в двоичный код. § Компакт-диск раскручивается электродвигателем. На поверхность диска с помощью привода оптической системы фокусируется луч из лазерного излучателя. Луч отражается от поверхности диска и сквозь призму подается на датчик. Световой поток превращается в электрический сигнал, который поступает в микропроцессор, где он анализируется и превращается в двоичный код.

Основные характеристики CD-ROM: Øскорость передачи данных - измеряется в кратных долях скорости проигрывателя аудио компакт-дисков (150 Кбайт/сек) и характеризует максимальную скорость с которой накопитель пересылает данные в оперативную память компьютера, например, 2 -скоростной CD-ROM (2 x CD-ROM) будет считывать данные с скоростью 300 Кбайт/сек. , 50 -скоростной (50 x) - 7500 Кбайт/сек. ; Øвремя доступа - время, нужное для поиска информации на диске, измеряется в миллисекундах. ØОсновной недостаток стандартных CD-ROM - невозможность записывания данных, но существуют устройства однократной записи CD-R и многоразовой записи CD-RW.

Накопитель CD-R (CD-Recordable) Внешне похожи на накопители CD-ROM и совместимые с ними по размерам дисков и форматам записи. Позволяют выполнить одноразовую запись и неограниченное количество считываний. Запись данных осуществляется с помощью специального программного обеспечения. Скорость записи современных накопителей CD-R составляет 4 х-8 х. Накопитель CD-RW (CD-Re. Writable) Используются для многоразовой записи данных, причем можно как просто дописать новую информацию на свободное пространство, так и полностью перезаписать диск новой информацией (предыдущие данные уничтожаются). Как и в случае с накопителями CD-R, для записи данных необходимо установить в системе специальные программы, причем формат записи совместимый с обычным CD-ROM. Скорость записи современных накопителей CD-RW составляет 2 х-4 х. Накопитель DVD (Digital Video Disk) Устройство для чтения цифровых видеозаписей. Внешне DVD-диск похож на обычный CD-ROM (диаметр - 120 мм, толщина 1, 2 мм), однако отличается от него тем, что на одной стороне DVD-диска может быть записано до 4, 7 Гбайт, а на двух - до 9, 4 Гбайт. В случае использования двухслойной схемы записи на одной стороне можно разместить уже до 8, 5 Гбайт информации, соответственно на двух сторонах - около 17 Гбайт. DVD-диски допускают перезапись информации. Важнейшим фактором, сдерживающим широкое применение накопителей CD-R, CD-RW и DVD, является высокая стоимость как их самих, так и сменных носителей.

Физическая и логическая структура магнитных дисков Магнитные диски являются элементами устройств чтения-записи информации – дисководов. Сам магнитный диск – это пластиковый (для гибких дисков) или алюминиевый либо керамический (для жестких дисков) круг с магниточувствитель - ным покрытием. В случае жесткого диска таких кругов может быть несколько, и все они в центре посажены на один стержень. Для гибкого диска такой круг один, при помещении в дисковод он фиксируется в центре. Во время работы диск раскручивается. Схема дисковода показана на рисунке:

Так же как и основная память, поверхность диска (или дисков) имеет структуру. Элементы физической структуры следующие: 1. дорожка – концентрическая окружность, по которой движутся головки чтения- записи при размещении или поиске данных. Дорожки нумеруются, начиная с нуля. Нулевой номер имеет самая внешняя дорожка на диске; 2. секторы – блоки, в которых размещаются данные на дорожке при записи. Нумеруются, начиная с единицы. Помимо пользовательской информации (самих данных), сектора содержат служебную информацию, например, собственный номер. Сектора являются минимальными адресуемыми элементами данных для диска; 3. стороны диска. Нумеруются, начиная с нуля. Для винчестера, расположенного вертикально, нулевой номер имеет самая верхняя сторона, для гибкого диска нулевой номер у «лицевой» стороны дискеты; 4. цилиндр – совокупность дорожек с одинаковыми номерами на разных сторонах диска. Номера цилиндров совпадают с номерами дорожек;

5. кластер – совокупность секторов, имеющих смежные номера. Может состоять из одного сектора (для дискет) или нескольких (для винчестера). Является минимальным адресуемым элементом данных для операционной системы. Кластеры используются операционной системой для добавления данных к файлу: добавление очередной «порции» данных к файлу выполняется в объеме кластера независимо от того, что реальный объем добавляемых меньше объема кластера. Это приводит к нерациональному расходованию внешней памяти. Поэтому не рекомендуется хранить на диске большое количество маленьких файлов: они имеют много пустых «хвостов» .

Контрольные вопросы 1. Что такое внешняя память? Какие разновидности внешней памяти вы знаете? 2. Что такое жесткий диск? Для чего он предназначен? Какую емкость имеют современные винчестеры? 3. Каким образом осуществляются операции чтения и записи в НЖМД? 4. В чем состоит операция форматирования магнитных дисков? 5. Какие есть типы стандартных дисковых интерфейсов? 6. Какие параметры влияют на быстродействие винчестера? Каким образом? 7. Что такое флоппи-диск? Что общее и различное между ним и жестким диском? 8. Каких правил следует придерживаться во время пользования дискетой? 9. Какие вы знаете разновидности накопителей на оптических дисках? Чем они различаются между собою? 10. Каким образом происходит считывание информации с компакт-дисков? 11. В чем измеряется скорость передачи данных в накопителях на оптических носителях?