Память компьютера

Компьютер

Память  компьютера

1. Внутренняя память
1. Оперативная память
2. Постоянная память
2. Внешняя память
1. Различные виды носителей информации, их характеристики
2. Жёсткие магнитные диски
3. Накопители на компакт-дисках и DVD

Память компьютера построена из двоичных запоминающих элементов — битов, объединённых в группы по 8 битов, которые называются байтами. Все байты пронумерованы. Номер байта называется его адресом. Байты могут объединяться в ячейки, которые также называют словами. Для каждого компьютера характерна длина слова — два, четыре или восемь байтов. Это не исключает использование ячеек 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  еденицы объёма памяти: Килобайт, Мегабайт, Гигабайт, а также, в последнее время, Теребайт и Петабайт.

Современные компьютеры имеют много разнообразных  запомниающих устройств, которые отличаются между собой по назначению, временным характеристикам, объёму хранимой информации и стоимости хранения одинакового объёма информации.

Различают два  вида памяти: внутреннюю и внешнюю.

Внутренняя  память

Оперативная память

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, непосредственно связанное с процессором и предназначенное для записи, считывания и хранения выполняемых программ и данных, обрабатываемых этими программами.

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 програм, так как 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).

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.

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.

Важнейшей микросхема постоянной или Flash-память — 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

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.

Содержимое CMOS изменяется специальной программой Setup, находящейся в BIOS (англ. Setup - устанавливать

Внешняя память

Различные виды носителей информации, их характеристики

Внешняя память (ВЗУ) предназначена для длительного  хранения программ и данных и целостность  её содержимого не зависит от того, включён или выключен компьютер. В отличии 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:

• накопители на жёстких магнитных дисках
• накопители на компакт-дисках
• накопители на магнитооптических копакт-дисках
• накопители на магнитной ленте и др.

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 соответсвтие между двоичной информацией и ориентацией магнитных дисков.

Информация  записывается по концетрическим дорожкам (трекам), которые делятся на секторы. Сектор хранит минимальную порцию информации, которая может быть записана на диск или считана.

Жёсткие магнитные диски

Накопитель  на жёстких магнитных дисках (англ. HDD - Hard Drive Disk) или винчестер — это наиболее массовое запомниающее устройство большой ёмкости, в котором носителями информации являются круглые аллюминевые пластины - плоттеры, обе поверхности которых покрыты слоем магнитного материала. Используется для хранения информации — программ и данных.

Рабочие поверхности  плоттеров разделены на кольцевые  концетрированные 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. Поверхность плоттера имеет магнитное покрытие толщиной лишь в 1,1 мкм, а также слой смазки для предохранения головке при опускании и подъёме на ходу. 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. Все современные  накопители снабжаются встроенным кэшем, который существенно повышает их производительность.

Накопители  на компакт-дисках и DVD

СD-ROM состоит из прозрачной полимерной основы диаметром 12 см и толщиной 1,2 мм. Одна сторона покрыта тонким аллюминиевым слоем защищённым от повреждения слоем лака. Двоичная информация представляется последовательным чередованием углублений (pits - ямки) и основного слоя (land - земля)

На одном  дюйме (2,54 см) по радиусу диска размещается 16 тысяч дорожек с информацией.

Ёмкость CD до 780 Мбайт.

Достоинства CD-ROM: 

• при малых физических размерах CD-ROM обладают высокой информационной ёмкостью, что позволяето использовать их в справочных системах и в учебных комплексах с богатым иллюстративным материалом
• считываение информации с CD происходит с высокой скоростью, сравнимой со скоростью работы винчестера
• CD просты и удобны в работе, практически не изнашиваются
• на CD-ROM невозмножно случайно стереть информацию
• стоимость хранения данных (в расчёте на 1 МБайт) низкая

В отличии от магнитных дисков, компакт-диски имеют не множество кольцевых, а одну — спиральную, как у грампластинок. В связи с этим угловая скорость вращения диска не постоянна. Она уменьшается в процессе продвижения читающей головки к центру диска.

Для работы с CD-ROM нужно подключить к компьютеру накопитель CD-ROM (CD-ROM Drive), в котором диски сменяются как в обычном проигрывателе.

Участки CD, на которых записаны символы "0" и "1" отличаются коэфициентом отражения лазерного луча, посылаемого накопителем CD-ROM. Эти отличия улавливаются фотоэлементом и общий сигнал преобразуется в соответствующую последовательность нулей и едениц.

Со временем на смену CD-ROM пришли цицфровые видеодиски — DVD. Эти диски имеют тот же размер, что и обычные CD, но вмещают 4,7 Гбайта данных. На таких дисках выпускаются видеофильмы отличного качества, мультимедийные игры и многое другое.