Автор работы: Пользователь скрыл имя, 16 Января 2011 в 00:29, реферат
В данной работе рассмотрим понятия компьютерной памяти, ее виды и классификации в теоретическом и практическом контекстах.
Введение
1. Теоретическая часть. Виды и основные характеристики памяти ПК
Введение
1. Назначение и классификация памяти ПК
2. Функции и основные характеристики внутренней памяти ПК
3. Виды внешней памяти ПК, их особенности и основные характеристики
Заключение
2. Практическая часть
Общая характеристика задачи
Описание алгоритма решения задачи
Анализ результатов решения задачи
Список литературы
- гибкая память (elastic storage) - вид памяти, позволяющей хранить переменное число данных, пересылать (выдавать) их в той же последовательности, в которой принимает и варьировать скорость вывода и т.п.
Таким образом,
была дана классификация основных видов
компьютерной памяти.
1. 2. Функции и основные характеристики внутренней памяти ПК
Внутренняя память - это память, к которой процессор может обратиться непосредственно в процессе работы и немедленно использовать ее.
К внутpенней памяти относятся:
Оперативная память (ОЗУ, англ. RAM, Random Access Memory -- память с произвольным доступом) -- это быстрое запоминающее устройство не очень большого объёма, непосредственно связанное с процессором и предназначенное для записи, считывания и хранения выполняемых программ и данных, обрабатываемых этими программами.
Оперативная память используется только для временного хранения данных и программ, так как, когда машина выключается, все, что находилось в ОЗУ, пропадает. Доступ к элементам оперативной памяти прямой -- это означает, что каждый байт памяти имеет свой индивидуальный адрес.
Объем ОЗУ обычно составляет от 32 до 512 Мбайт. Для несложных административных задач бывает достаточно и 32 Мбайт ОЗУ, но сложные задачи компьютерного дизайна могут потребовать от 512 Мбайт до 2 Гбайт ОЗУ.
Обычно ОЗУ исполняется из интегральных микросхем памяти SDRAM (синхронное динамическое ОЗУ). Каждый информационный бит в SDRAM запоминается в виде электрического заряда крохотного конденсатора, образованного в структуре полупроводникового кристалла. Из-за токов утечки такие конденсаторы быстро разряжаются, и их периодически (примерно каждые 2 миллисекунды) подзаряжают специальные устройства. Этот процесс называется регенерацией памяти (Refresh Memory). Микросхемы SDRAM имеют ёмкость 16 -- 256 Мбит и более. Они устанавливаются в корпуса и собираются в модули памяти.
Большинство современных компьютеров комплектуются модулями типа DIMM (Dual-In-line Memory Module -- модуль памяти с двухрядным расположением микросхем). В компьютерных системах на самых современных процессорах используются высокоскоростные модули Rambus DRAM (RIMM) и DDR DRAM.
Микросхемы
памяти RIMM (сверху) и DIMM (снизу)
Модули памяти характеризуются
такими параметрами, как объем -- (16, 32, 64,
128, 256 или 512 Мбайт), число микросхем, паспортная
частота(100 или 133 МГц), время доступа к
данным (6 или 7 наносекунд) и число контактов
(72, 168 или 184). В 2001 г. начинается выпуск
модулей памяти на 1 Гбайт и опытных образцов
модулей на 2 Гбайта.
Кэш (англ. cache) или сверхоперативная память -- очень быстрое ЗУ небольшого объёма, которое используется при обмене данными между микропроцессором и оперативной памятью для компенсации разницы в скорости обработки информации процессором и несколько менее быстродействующей оперативной памятью.
Кэш-памятью управляет специальное устройство -- контроллер, который, анализируя выполняемую программу, пытается предвидеть, какие данные и команды вероятнее всего понадобятся в ближайшее время процессору, и подкачивает их в кэш-память. При этом возможны как "попадания", так и "промахи". В случае попадания, то есть, если в кэш подкачаны нужные данные, извлечение их из памяти происходит без задержки. Если же требуемая информация в кэше отсутствует, то процессор считывает её непосредственно из оперативной памяти. Соотношение числа попаданий и промахов определяет эффективность кэширования.
Кэш-память реализуется на микросхемах статической памяти SRAM (Static RAM), более быстродействующих, дорогих и малоёмких, чем DRAM (SDRAM). Современные микропроцессоры имеют встроенную кэш-память, так называемый кэш первого уровня размером 8, 16 или 32 Кбайт. Кроме того, на системной плате компьютера может быть установлен кэш второго уровня ёмкостью 256, 512 Кбайт и выше.
К устройствам специальной
памяти относятся постоянная память (ROM),
перепрограммируемая постоянная память
(Flash Memory), память CMOS RAM, питаемая от батарейки,
видеопамять и некоторые другие виды памяти.
Постоянная память (ПЗУ, англ. ROM, Read Only Memory -- память только для чтения) -- энергонезависимая память, используется для хранения данных, которые никогда не потребуют изменения. Содержание памяти специальным образом "зашивается" в устройстве при его изготовлении для постоянного хранения. Из ПЗУ можно только читать.
Постоянная память (ROM)
Перепрограммируемая постоянная память (Flash Memory) -- энергонезависимая память, допускающая многократную перезапись своего содержимого с дискеты.
Прежде всего 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.
Важнейшая микросхема постоянной или Flash-памяти -- модуль BIOS. Роль BIOS двоякая: с одной стороны это неотъемлемый элемент аппаратуры, а с другой строны -- важный модуль любой операционной системы.
BIOS (Basic Input/Output System -- базовая система ввода-вывода) -- совокупность программ, предназначенных для автоматического тестирования устройств после включения питания компьютера и загрузки операционной системы в оперативную память.
Разновидность постоянного ЗУ -- CMOS RAM.
CMOS RAM -- это память с невысоким быстродействием и минимальным энергопотреблением от батарейки. Используется для хранения информации о конфигурации и составе оборудования компьютера, а также о режимах его работы.
Интегральные схемы BIOS и CMOS
Содержимое CMOS изменяется специальной программой Setup, находящейся в BIOS (англ. Set-up -- устанавливать, читается "сетап").
Для хранения графической информации используется видеопамять.
Видеопамять (VRAM) -- разновидность
оперативного ЗУ, в котором хранятся закодированные
изображения. Это ЗУ организовано так,
что его содержимое доступно сразу двум
устройствам -- процессору и дисплею. Поэтому
изображение на экране меняется одновременно
с обновлением видеоданных в памяти.
Внешняя
память (ВЗУ) предназначена для длительного
хранения программ и данных, и целостность
её содержимого не зависит от того, включен
или выключен компьютер. Этот вид памяти
обладает большим объемом и маленьким
быстpодействием. 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:
В состав внешней памяти компьютера входят:
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.
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. 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 Еще одна функция жесткого диска - симуляция оперативной памяти. Используя секции жесткого диска в качестве виртуальной памяти, Windows может запускать больше программ. Недостаток виртуальной памяти в ее медленности по сравнению с обычной памятью. Если поставить больше, работа компьютера замедляется. Винчестер, или жесткий диск, - самая важная составляющая компьютера. На нем хранится операционная система, программы и данные. Без операционной системы Windows нельзя запустить компьютер, а без программ - ничего сделать, когда он уже загрузился. 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 тем как вынести диски из комнаты, их упаковывают и запечатывают. Если вы откроете свой жесткий диск из любопытства, то можете с ним попрощаться. Чтобы этого не случилось, никогда не делайте этого - их вскрывать нельзя. Перед использованием новые жесткие диски нужно отформатировать. Этот процесс состоит в прокладывании магнитных концентрических дорожек и в их разбивке на маленькие сектора, как куски в торте. Будьте осторожны: если на жестком диске были записаны данные, то его форматирование ведет к полному их уничтожению. За счет гораздо большего количества дорожек на каждой стороне дисков и большого количества дисков информационная емкость жесткого диска может в сотни тысяч раз превышать информационную емкость дискеты и 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. |
Накопители на гибких магнитных дисках
Дисководы (накопители на гибких магнитных дисках (НГМД), англ. FDD) бывают двух основных типов - для больших дискет (размером 5,25 дюйма, иногда пишут - 5,25"), и для маленьких (3,5 дюйма, 3,5"). Пятидюймовая дискета может вмещать в зависимости от ее типа от 360 информации (360 тысяч символов) до 1,2 Мбайт. Трехдюймовки хоть и меньше, но вмещают информации больше (720 КБ - 1,44 МБ). К тому же трехдюймовки заключены в пластмассовый корпус, и потому их труднее сломать или помять. Стандартным дисководом для современных компьютеров является дисковод для маленьких (3,5 дюйма) дискет. Отсюда и его название в компьютерной системе - диск 3,5 А.
5-дюймовый дисковод расположен на системном блоке компьютера спереди и выглядит как прорезь с рычажком-защелкой, в которую дискету вставляют и защелкивают. 3-дюймовый дисковод имеет прорезь поменьше (на 2 дюйма), а вместо защелки у него кнопочка.
Рис.3-дюймовый дисковод (слева) и 5-дюймовый дисковод (справа)
Дисковод для гибких дисков больше похож на накопитель магнитной ленты, чем на жесткий диск. Его головка физически контактирует с гибким диском и таким образом намагничивает поверхность, защищенную от пыли двигающейся заслонкой, которая автоматически убирается, когда диск вставляется в дисковод.
Дисководы для гибких дисков поставляют данные в систему через кабель, подключенный к разъему на материнской плате. Он отличается от IDE контролера, используемого для жестких дисков, и скорость передачи данных намного меньше.
Дисководы для гибких
магнитных дисков становятся малоиспользуемыми,
но все же необходимыми. Они используются
только для переноса небольшого количества
данных с одного компьютера на другой,
а также для аварийного запуска компьютера.
Дисководы для компакт-дисков - это основной
способ распространения нового программного
обеспечения, но при этом они не нужны
компьютеру для выполнения функций обработки
данных.
Гибкие магнитные
диски. Два основных вида
Гибкий диск (англ. floppy disk) или дискета, -- носитель небольшого объема информации, представляющий собой гибкий пластиковый диск в защитной (пластмассовой) оболочке. Используется для переноса данных с одного компьютера на другой и для распространения программного обеспечения.
В центре дискеты имеется приспособление для захвата и обеспечения вращения диска внутри пластмассового корпуса. Дискета вставляется в дисковод, который вращает диск с постоянной угловой скоростью.