Классификация основных видов памяти персональных компьютеров

ВСЕРОССИЙСКИЙ ЗАОЧНЫЙ ФИНАНСОВО-ЭКОНОМИЧЕСКИЙ ИНСТИТУТ

КАФЕДРА АВТОМАТИЗИРОВАННОЙ ОБРАБОТКИ ЭКОНОМИЧЕСКОЙ ИНФОРМАЦИИ

КУРСОВАЯ РАБОТА

по дисциплине «Информатика»

на тему: «Классификация основных видов памяти ПК»

Москва – 2008

ОГЛАВЛЕНИЕ

Ведение.....................................................................................................................3

Теоретическая часть................................................................................................4

1.      Введение....................................................................................................4

2.      Внутренняя память...................................................................................4

2.1   Оперативное запоминающее устройство.........................................5

2.1.1       Динамическая память с произвольным доступом.................7

2.1.2       Статистическая память с произвольным доступом.............11

2.2   Постоянное запоминающее устройство.........................................12

3.      Внешняя память......................................................................................13

3.1   Дисковые устройства.......................................................................14

3.2   Флэш-память.....................................................................................18

3.3   SSD накопители................................................................................19

Практическая часть...............................................................................................21

1.      Общая характеристика задачи...................................................................21

2.      Описание алгоритма выполнения задачи.................................................23

Заключение.............................................................................................................28

Список использованной литературы...................................................................29

ВВЕДЕНИЕ

Компьютерная революция сейчас в самом разгаре. Почти у каждого есть персональный компьютер. Очень сложно представить свою жизнь без компьютеров. Одной из самых главных функциональных частей компьютера является память.

В данной работе будут рассмотрены виды памяти персонального компьютера: внешняя и внутренняя. В настоящее время сфера производства памяти для ПК динамично развивается, появляются новые усовершенствованные запоминающие устройства, как внешней, так и внутренней памяти.

В практической части данной работы в среде табличного процессора Microsoft Excel 2002:

      необходимо построить таблицы по предложенной форме

      организовать межтабличные связи для автоматического заполнения граф таблицы

      организовать двумя способами расчет общей суммы в таблице (подвести итоги в таблице, построить соответствующую сводную таблицу)

      построить гистограмму по данным сводной таблицы

Работа выполнена на ПК со следующими характеристиками:

Система: Microsoft Windows XP Professional, версия 2002

Компьютер: Intel(R) Celeron(R) CRU 1.70 GHz , 512 Мб ОЗУ

Жесткий диск: 37.2 Гб

ТЕОРЕТИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ

1. ВВЕДЕНИЕ

Память является одной из самых главных функциональных частей машины, предназначенной для записи, хранения и выдачи команд и обрабатываемых данных. Следует сказать, что команды и данные поступают в ЭВМ через устройство ввода, на выходе которого они получают форму кодовых комбинаций 1 и 0.

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.

Внутренняя память, как правило состоит из запоминающих устройств двух видов оперативного (ОЗУ) и постоянного (ПЗУ).

ОЗУ предназначено для хранения переменной информации; оно допускает изменение своего содержимого в ходе выполнения вычислительного процесса.

ПЗУ содержит такой вид информации, которая не должна изменяться в ходе выполнения процессором программы. Такую информацию составляют стандартные подпрограммы, табличные данные, коды физических констант и постоянных коэффициентов.

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.

2 ВНУРЕННЯЯ ПАМЯТЬ

Внутренняя память компьютера - это место хранения информации, с которой он работает. Внутренняя память компьютера является временным рабочим пространством; в отличие от нее внешняя память предназначена для долговременного хранения информации. Информация во внутренней памяти не сохраняется при выключении питания.

Память компьютера организована в виде множества ячеек, в которых могут храниться значения; каждая ячейка обозначается адресом. Размеры этих ячеек и, собственно, типы значений, которые могут в них храниться, отличаются у разных компьютеров.

Внутренняя память, в свою очередь, подразделяется на: оперативную (оперативное запоминающее устройство – ОЗУ) и постоянную (постоянное запоминающее устройство – ПЗУ).

ПЗУ служит для хранения неизменяемой программной информации, программ начальной загрузки компьютера и тестирования его узлов, позволяет ее только считывать, изменить содержимое ПЗУ нельзя. Постоянная память имеет собственное название - ROM (Read Only Memory), которое указывает на то, что ею обеспечиваются только режимы считывания и хранения.

Оперативная память предназначена для хранения переменной информации, так как она допускает изменение своего содержимого в ходе выполнения микропроцессором соответствующих операций. Поскольку в любой момент времени доступ может осуществляться к произвольно выбранной ячейке, то этот вид памяти называют также памятью с произвольным доступом - RAM (Random Access Memory). 

Микросхемы основной (оперативной) памяти всегда работают медленнее процессора. Поэтому процессору часто приходится делать пустые такты, ожидая поступления данных из памяти. Чтобы частично решить эту проблему, используется память небольшого размера (порядка 128 – 512 Кб), которая выполнена на базе более скоростных (и более дорогих) микросхем памяти. Такая память называется кэшем или сверхоперативной памятью.

2.1 ОПЕРАТИВНОЕ ЗАПОМИНАЮЩЕЕ УСТРОЙСТВО (ОЗУ или RAM)

Оперативно-запоминающее устройство - это то устройство, без которого не обходиться ни один компьютер. Оно помогает работать компьютеру, оно служит своего рода передатчиком информации с носителей памяти процессору и наоборот. Процессор получает данные с оперативной памяти, обрабатывает их и через оперативную память передает эти данные на другие устройства.

Первые устройства ОЗУ применялись в первых электронных вычислительных машинах. Состояли они из электронных ламп, каждая из которых постоянно требовала для своей работы большое количество электрической энергии. Из-за этого они часто горели, их приходилось заменять на новые и делать это приходилось чуть ли не каждые два часа.

Оперативная память состоит из микросхем системной логики, которые, в отличии от всех других известных нам микросхем, состоят не из транзисторов, они состоят из микроконденсаторов. Емкость каждого такого конденсатора - 1 бит.

Объём хранящейся информации в ОЗУ составляет от 32 до 512 Мбайт и более. Занесение информации в память и её извлечение, производится по адресам. Каждый байт ОП имеет свой индивидуальный адрес (порядковый номер). Адрес – число, которое  идентифицирует ячейки памяти (регистры). ОП состоит из большого количества ячеек, в каждой из которых хранится определенный объем информации. ОП непосредственно связана с процессором. Возможности ПК во многом зависят от объёма ОП.

Практически на любых компьютерах можно изменять объем оперативной памяти.

Всю память с произвольным доступом (RAM) можно разделить на два типа: DRAM (динамическая RAM) и SRAM (статическая RAM).

Рис. 2.1 Классификация ОЗУ

2.1.1 ДИНАМИЧЕСКАЯ ПАМЯТЬ С ПРОИЗВОЛЬНЫМ ДОСТУПОМ

Динамическая  память с произвольным доступом подразделяется на асинхронную и синхронную.

Асинхронная память  – первые запоминающие устройства, выполняли операции чтения и записи, получив лишь запускающий сигнал независимо от каких-либо внешних синхронизирующих сигналов.

Конструктивно память DRAM состоит из «ячеек» размером в 1 или 4 бит, в каждой из которых можно хранить определённый объём данных. Совокупность «ячеек» такой памяти образуют условный «прямоугольник» состоящий из определённого количества строк и столбцов. Один такой «прямоугольник» называется страницей, а совокупность страниц называется банком. Весь набор «ячеек» условно делится на несколько областей.

Элементы памяти типа DRAM конструктивно выполняют либо в виде отдельных микросхем в корпусах типа DIP, либо в виде модулей памяти типа: SIP (Single In-Line Package), SIMM (Single In-line Memory Module), DIMM (Dual In-line Memory Module), RIMM (Rambus In-line Memory Module). Микросхемы в корпусах типа DIP выпускались до использования модулей памяти. Эти микросхемы имеют два ряда контактов, расположенных вдоль длинных сторон чипа и загнутых вниз.

FPM DRAM (англ. fast page mode DRAM)

Быстрая страничная память появилась в 1995 году. Принципиально новых изменений память не претерпела, а увеличение скорости работы достигалось путём повышенной нагрузки на аппаратную часть памяти. Данный тип памяти в основном применялся для компьютеров с процессорами Intel 80486 или аналогичных процессоров других фирм. Память могла работать на частотах 25 МГц и 33 МГц с временем полного доступа 70 нс и 60 нс и с временем рабочего цикла 40 нс и 35 нс соответственно.

EDO DRAM (англ. extended data out DRAM)

C появлением процессоров Intel Pentium II память FPM DRAM оказалась совершенно неэффективной. Поэтому следующим шагом стала память с усовершенствованным выходом. Эта память появилась на рынке в 1996 году и стала активно использоваться на компьютерах с процессорами Intel Pentium и выше. Её рабочая частота была 40 МГц и 50 МГц, соответственно, время полного доступа — 60 нс и 50 нс, а время рабочего цикла — 25 нс и 20 нс. Эта память содержит регистр-защелку (англ. data latch) выходных данных, что обеспечивает некоторую конвейеризацию работы для повышения производительности при чтении.

SDRAM (англ. synchronous DRAM)

В связи с выпуском новых процессоров и постепенным увеличением частоты системной шины, стабильность работы памяти типа EDO DRAM стала заметно падать. Ей на смену пришла синхронная память. Новыми особенностями этого типа памяти являлись использование тактового генератора для синхронизации всех сигналов и использование конвейерной обработки информации. Также память надёжно работала на более высоких частотах системной шины (100 МГц и выше). Недостатками данного типа памяти являлась его высокая цена, а также его несовместимость со многими чипсетами и материнскими платами в силу своих новых конструктивных особенностей. Рабочие частоты этого типа памяти могли равняться 66 МГц, 100 МГц или 133 МГц, время полного доступа — 40 нс и 30 нс, а время рабочего цикла — 10 нс и 7.5 нс.

BEDO DRAM (англ. burst extended data output DRAM)

Пакетная память EDO RAM стала дешёвой альтернативой памяти типа SDRAM. BEDO DRAM основана на памяти EDO DRAM, её ключевой особенностью являлась технология поблочного чтения данных (блок данных читался за один такт), что сделало её работу быстрее, чем у памяти типа SDRAM. Однако невозможность работать на частоте системной шины более 66 МГц не позволила данному типу памяти стать популярным.

Video RAM

Специальный тип оперативной памяти Video RAM (VRAM) был разработан на основе памяти типа SDRAM для использования в видеоплатах. Он позволял обеспечить непрерывный поток данных в процессе обновления изображения, что было необходимо для реализации изображений высокого качества. На основе памяти типа VRAM, появилась спецификация памяти типа Windows RAM (WRAM), иногда её ошибочно связывают с операционными системами семейства Windows. Её производительность стала на 25% выше, чем у оригинальной памяти типа SDRAM, благодаря некоторым техническим изменениям.

Enhanced SDRAM (ESDRAM)

ESDRAM - это по существу SDRAM плюс немного SRAM. При малой задержке и пакетной работе достигается частота до 200 МГц.

DDR SDRAM (SDRAM II)

DDR SDRAM (Double Date Rate SDRAM) является синхронной памятью, реализующей удвоенную скорость передачи данных по сравнению с обычной SDRAM. DDR SDRAM не имеет полной совместимости с SDRAM, хотя использует метод управления, как у SDRAM, и стандартный 168-контактный разъем DIMM

У всех предыдущих DRAM были разделены линии адреса, данных и управления, которые накладывают ограничения на скорость работы устройств. Для преодоления этого ограничения в некоторых технологических решениях все сигналы стали выполняться на одной шине. Двумя из таких решений являются технологии SLDRAM и RDRAM.

SLDRAM

Как и SDRAM II, эта спецификация использует обе границы тактового сигнала и имеет в себе SRAM. Однако благодаря протоколу SynchLink Interface эта память способна работать на частоте до 400 МГц.

RDRAM (Rambus DRAM)

Direct Rambus DRAM - это высокоскоростная динамическая память с произвольным доступом, разработанная Rambus Inc. Она обеспечивает высокую пропускную способность по сравнению с большинством других DRAM. Direct Rambus DRAMs представляет интегрированную на системном уровне технологию.

Частота работы памяти равна 400 МГц, но за счет использования обеих границ сигнала достигается частота, эквивалентная 800 МГц.

DDR2 SDRAM

Конструктивно новый тип оперативной памяти DDR2 SDRAM был выпущен в 2004 году. Основываясь на технологии DDR SDRAM, этот тип памяти за счёт технических изменений показывает более высокое быстродействие и предназначен для использования на современных компьютерах. Память может работать на частотах в 200 МГц, 266 МГц, 333 МГц и 400 МГц. Время полного доступа — 25 нс, 11.25 нс, 9 нс, 7.5 нс. Время рабочего цикла — 5 нс, 3.75 нс, 3 нс, 3.5 нс.