Содержание 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

1. Устройства хранения информации

1.1 Внутренние хранители информации

    Оперативная память (RAM – random access memory, ОЗУ) – устройство, предназначенное для хранения обрабатываемой информации (данных) и программ, управляющих процессом обработки информации. Конструктивно представляет собой набор микросхем, размещенных на одной небольшой плате (модуль, планка). Модуль (модули) оперативной памяти вставляется в соответствующий разъем материнской платы, позволяя таким образом связываться с другими устройствами ПК.

    Для того чтобы какая-либо программа  начала свое выполнение, она должна быть загружена в оперативную память. Оперативная память является энергозависимой, т.е. хранит информацию, пока компьютер включен (подано питание на модуль оперативной памяти). В оперативную память программа и данные для ее работы попадают из других устройств, загружаются из внешней памяти, энергонезависимых устройств памяти (жесткий диск, компакт-диск и т.д.). Таким образом, загрузить программу означает прочесть ее из файла, находящегося на одном из устройств внешней памяти, и прочитанную копию разместить в оперативную память, после этого микропроцессор начнет ее выполнение.

    Оперативная память хранит загруженную, выполняющуюся  сей момент программу и данные, которые с ее помощью обрабатываются. Если после обработки предполагается дальнейшее использование данных (это  может быть и текстовой документ, и графическое изображение, и табличные данные, и звук), то копию этого документа из оперативной памяти можно записать на одном из устройств внешней памяти (например, на жестком диске), создав на жестком диске файл, хранящий документ.

    Как технически осуществить процесс  загрузки нужной программы в оперативную  память? Для этого нужна программа-посредник, посредник между “железом” и  человеком. Такой программой является операционная система.

    Операционная  система (ОС) тоже должна быть загружена в оперативную память, но ОС загружается автоматически при включении компьютера (обычно с жесткого диска, но не обязательно с него). После ее загрузки можно использовать инструменты, предназначенные для загрузки других программ (например, в MS Windows – ярлыки программ или программа для работы с файлами Проводник).

    Основными характеристиками памяти являются объем, время доступа и плотность  записи информации. Объем памяти определяется максимальным количеством информации, которая может быть помещена в эту память, и выражается в килобайтах, мегабайтах, гигабайтах. Время доступа к памяти (секунды) представляет собой минимальное время, достаточное для размещения в памяти единицы информации. Плотность записи информации (бит/см2) представляет собой количество информации, записанной на единице поверхности носителя. Важнейшей характеристикой компьютера в целом является его производительность, т.е. возможность обрабатывать большие объемы информации. Производительность компьютера во многом определяется быстродействием процессора, а также объемом оперативной памяти и скоростью доступа к ней.

    Оперативная память изготавливается в виде небольших  печатных плат с рядами контактов, на которых размещаются интегральные схемы памяти (модули памяти). Модули памяти различаются по размеру и количеству контактов (SIMM или DIMM), по быстродействию, по объему.

    Важнейшей характеристикой модулей оперативной  памяти является быстродействие –  частота, с которой считывается  или записывается информация в ячейки памяти. Современные модули памяти имеют частоту 133 МГц и выше.

    Оперативная память состоит из огромного количества ячеек (десятки миллионов), в каждой из которых хранится определенная информация. От объема оперативной памяти зависит, сможет ли компьютер работать с той  или иной программой. При недостаточном количестве памяти программы либо совсем не будут работать, либо будут работать медленно. Оперативная память энергозависима – при выключении электропитания информация, помещенная в оперативную память, исчезает безвозвратно (если она не была сохранена на какой-либо носитель информации).

         Кэш-память

    Как уже было сказано, количество тактов в секунду – это лишь один показатель, определяющий скорость процессора. Вторым элементом является архитектура  микропроцессора и компьютерной системы в целом. В последние годы было сделано важное улучшение: процессор начали оснащать кэш-памятью. Кэш-память (с английского cash – запас)– устройство, имеющее очень короткое время доступа к данным. Встроенная в микросхему сверхбыстрая память. В ней хранятся наиболее часто используемые данные из оперативной памяти.

    Специальные программно-аппаратные средства обеспечивают опережающее копирование данных из оперативной памяти в кэш и  обратное копирование данных по окончании  их обработки. Обработка данных в кэш-памяти производится быстрее, что приводит к увеличению производительности ПК. Непосредственного доступа из программы в кэш-память нет.

    CMOS-память (изготовленная по технологии CMOS – complementary metal – oxide semiconductor) предназначена для длительного хранения данных о конфигурации и настройке компьютера (дата, время, пароль), в том числе и когда питание компьютера выключено. Для этого используют специальные электронные схемы со средним быстродействием, но очень малым энергопотреблением, питаемые от специального аккумулятора, установленного на материнской плате. Это полупостоянная память.

Данные  записываются и считываются под  управлением команд, содержащихся в  другом виде памяти – BIOS.

    BIOS – постоянная память, т.е. память, хранящая информацию при отключенном питании теоретически сколь угодно долго, в которую данные занесены при ее изготовлении. Такой вид памяти называется ROM (read only memory).

    BIOS (Basic Input-Output System) – базовая система  ввода-вывода – содержит наборы  групп команд, называемых функциями, для непосредственного управления различными устройствами ПК, их тестирования при включении питания и осуществления начального этапа загрузки операционной системы компьютера. В BIOS содержится также программа настройки конфигурации компьютера – SETUP. Она позволяет установить некоторые характеристики устройств ПК. BIOS как система непосредственно ориентирована на конкретную аппаратную реализацию компьютера и может быть различной даже в однотипных компьютерах.

1.2 Внешние хранители  информации

   Жесткий магнитный диск (винчестер, HDD – Hard Disk Drive) – постоянная память, предназначена для долговременного хранения всей имеющейся в компьютере информации. Операционная система, постоянно используемые программы загружаются с жесткого диска, на нем хранится большинство документов.

    Жесткий диск

   Накопитель  на жестком диске (HDD) является одним  из ключевых компонентов современного ПК. От него напрямую зависит производительность и надежность системы. В настоящее  время объем информации, хранимой на одном диске, может достигать 100 Гбайт.

   Практически все современные жесткие диски  выпускаются по технологии, использующей магниторезистивный эффект. Благодаря  этому в последний год емкость  дисков растет быстрыми темпами за счет повышения плотности записи информации.

   Основные  параметры жесткого диска:

• Емкость – винчестер имеет объем от 40 Гб до 200 Гб.;
• Скорость чтения данных. Средний показатель – около 8 Мбайт/с.;
• Среднее время доступа. Измеряется в миллисекундах и обозначает то время, которое необходимо диску для доступа к любому выбранному вами участку. Средний показатель – 9 мс.;
• Скорость вращения диска. Показатель, напрямую связанный со скоростью доступа и скоростью чтения данных. Скорость вращения жесткого диска в основном влияет на сокращение среднего времени доступа (поиска). Повышение общей производительности особенно заметно при выборке большого числа файлов;
• Размер кэш-памяти – быстрой буферной памяти небольшого объема, в которую компьютер помещает наиболее часто используемые данные. У винчестера есть своя кэш-память размером до 8 Мбайт;
• Фирма-производитель. Освоить современные технологии могут только крупнейшие производители, потому что организация изготовления сложнейших головок, пластин, контроллеров требует крупных финансовых и интеллектуальных затрат. В настоящее время жесткие диски производят семь компаний: Fujitsu, IBM-Hitachi, Maxtor, Samsung, Seagate, Toshiba и Western Digital. При этом каждая модель одного производителя имеет свои, только ей присущие особенности.

    Компактные  твердотельные носители:

1. Стримеры

    Классическим  способом резервного копирования является применение стримеров – устройств  записи на магнитную ленту. Однако возможности  этой технологии, как по емкости, так  и по скорости, сильно ограничены физическими  свойствами носителя. Стример по принципу действия очень похож на кассетный магнитофон. Данные записываются на магнитную ленту, протягиваемую мимо головок. Недостатком стримера является слишком большое время последовательного доступа к данным при чтении. Емкость стримера достигает нескольких Гбайт, что меньше емкости современных винчестеров, а время доступа во много раз больше.

         2. Гибкие диски

   Использование 3,5' (1,44 Мбайт) гибких дисков уходит в  прошлое.  

     Дискета 

   Бывают  двух типов и обеспечивают хранение информации на дискетах одного из двух форматов: 5,25' или 3,5'. Дискеты формата 5,25' в настоящее время практически не встречаются (максимальная емкость 1,2 Мб). Для дискет формата 3,5' максимальная емкость составляет 2,88 Мб, самый распространенный формат емкости для них – 1,44 Мб. Гибкие магнитные диски помещаются в пластмассовый корпус. В центре дискеты имеется приспособление для захвата и обеспечения вращения диска внутри пластмассового корпуса. Дискета вставляется в дисковод, который вращается с постоянной угловой скоростью.

   Все дискеты перед употреблением  форматируются – на них наносится  служебная информация, обе поверхности  дискеты разбиваются на концентрические  окружности – дорожки, которые в  свою очередь делятся на сектора. В целях сохранения информации гибкие магнитные диски необходимо предохранять от воздействия сильных магнитных полей и нагревания, так как такие воздействия могут привести к размагничиванию носителя и потере информации.

         3. CD-ROM и CD-RW

   Вторым  по степени распространенности накопителем  можно назвать дисководы CD-ROM и CD-RW (Compact Disc-ReWritable).

   В качестве носителя программ и данных диски CD-ROM останутся актуальными  и в обозримом будущем, поэтому, несмотря на появление записывающих устройств, продолжается совершенствование  и классических (только с функцией чтения) приводов CD-ROM – они становятся все более быстродействующими и дешёвыми. Устройства с однократной (CD-R) и многократной (CD-RW) записью, хотя и получают все большее распространение, пока не вытесняют, а скорее дополняют обычные проводы CD-ROM.

   На  диске CD-ROM промышленным способом записывается информация, и произвести ее повторную  запись невозможно. Наибольшее распространение  получили 5-дюймовые диски CD-ROM емкостью 670 Мбайт. По своим характеристикам  они полностью идентичны обычным  музыкальным компакт-дискам. Цены на средства записи компакт-дисков снизились, а это значит, что теперь даже частное лицо может попытаться выпустить небольшим тиражом свой диск.

   Чтобы записать один-единственный компакт-диск, десять лет назад потребовались  бы целая комната аппаратуры, два квалифицированных специалиста и восемь часов работы. Сегодня, имея компьютер с записывающим дисководом CD-R, можно сделать диск менее чем за час. Аббревиатурой CD-R (CD-Recordable) обозначена технология однократной оптической записи, которую можно использовать для архивирования данных, создания прототипов дисков для серийного производства и для мелкосерийного выпуска изданий на компакт-дисках, записи аудио и видео.

   Более десяти лет назад на компьютерном рынке появились накопители, которые дают возможность работать с перезаписываемыми CD-RW (CD-ReWritable), известными также как CDE . Такие устройства позволяют заносить информацию на существующие недорогие компакт-диски с возможностью дозаписи, а при использовании перезаписываемых CD-RW-дисков могут стирать старые данные и записывать вместо них новые. Емкость носителя CD-RW составляют 650 Мбайт и равна емкости дисков CD-ROM и CD-R.

    CD-RW-привод  автоматически распознает тип  загружаемого носителя. CD-R-диски  совместимы с более чем 600 млн. различных CD-ROM-носителей и плейеров звуковых компакт-дисков, существующих сегодня в мире; они могут работать и в некоторых DVD-ROM-приводах (не во всех).

    Диски CD-RW считываются только на современных  универсальных CD-ROM-устройствах и DVD-ROM, рассчитанных на работу с различными носителями (удовлетворяющих спецификации MultiRead).

    С помощью специальных программ на чистый CD возможна одноразовая запись информации в домашних условиях. Запись производится мощным лазером, под воздействием которого материал CD частично теряет прозрачность. По внешнему виду как сами дисководы, так и диски для CD-RW практически не отличаются от CD-ROM, DVD-ROM. Однако из-за меньшей прозрачности CD требуют лучшего отражающего покрытия. В целях сохранения информации CD необходимо предохранять от механических повреждений (царапин, сколов), а также от загрязнения. Накопители управляются контроллерами, размещенными на системной плате либо на мультикарте.