Тема 3.2. Память современного персонального компьютера

1. Разновидности памяти ПК.

Память компьютера бывает внутренняя и внешняя.

Внутренняя память ПК включает в себя оперативное запоминающее устройство (ОЗУ), постоянное запоминающее устройство (ПЗУ), Кэш-память, CMOS.

Внешняя память ПК является, как правило, долговременной. Если в оперативной памяти данные хранятся не дольше времени работы программы, то во внешней памяти информация может храниться месяцами и годами. По этой причине устройства внешней памяти называют также накопителями. Ещё одно отличие внешней памяти от оперативной памяти состоит в том, что она является энергонезависимой, то есть при отключении питания данные, содержащиеся во внешней памяти, сохраняютя.

2. Внутренняя память, разновидности и основные характеристики.

Оперативная память.

Называется также ОЗУ или RAM (Random Access Memory), т. е. память с произвольным доступом. Этот вид памяти имеет такое название потому, что позволяет не только считывать информацию из памяти по указанным адресам, но и записывать информацию в память (т.е. менять содержимое памяти). Именно с этой памятью процессор постоянно обменивается информацией при решении компьютером каждой конкретной задачи.

ОЗУ – быстрая, полупроводниковая, энергозависимая память, реализована на электронных микросхемах. В ОЗУ хранятся исполняемая в данный момент программа и данные, с которыми она непосредственно работает. Оперативная память предназначена для временного хранения информации и программ.

Когда компьютер выключается, всё её содержимое стирается. А что же происходит с данными, которые обрабатывались во время работы компьютера? Они предварительно сохраняются на жестком диске, который является устройством для длительного хранения информации (даже при отсутствии питания). Оперативная память примерно в сотню раз (при равном объеме хранения данных) дороже жесткого диска. Поэтому в системе устанавливают некоторое количество оперативной памяти, которое намного меньше, чем объём современного жесткого диска. Оперативная память измеряется в Мбайтах и Гбайтах. Например, 512Мб, 1024Мб, 1,00 Гб.

Второй вид памяти – ПЗУ используется для энергонезависимого хранения системной информации — BIOS, таблиц знакогенераторов и т.д., характеризуется тем, что позволяет только считывать информацию. Именно поэтому такой вид памяти получил в англ. языке название ROM- памяти от Read Only Memory – память только для чтения. Запись в этот вид памяти невозможна. Благодаря этому информация, находящаяся в ROM- памяти, защищена от нарушений и изменений. ПЗУ – быстрая, энергонезависимая память. Информация заносится в неё один раз (обычно в заводских условиях) и сохраняется постоянно (при включенном и выключенном компьютере). В ПЗУ храниться информация, присутствие которой постоянно необходимо в компьютере (встроенный блок ОС).

ПЗУ расположено в верхней памяти, т.е. составляет лишь небольшую часть общего объёма памяти компьютера. Большую часть всего объема памяти компьютера занимает ОЗУ.

Требуемый объем памяти этого типа невелик — например, BIOS PC/XT помещалась в 8 кбайт, в современных компьютерах типовое значение — 128 кбайт – 2 Мбайта. Быстродействие постоянной памяти обычно ниже, чем оперативной. В последние годы постоянную память вытесняет флэш-память, запись в которую возможна в самом компьютере в специальном режиме работы, и другие типы энергонезависимой памяти (EEPROM (Electrically Erasable Programmable Read-Only Memory - электронно-перепрограммируемая постоянная память), FRAM).

Кэш-память (Cache memory).

Кэш-память (сверхоперативная память) - очень быстрое ЗУ, небольшого объема, которое используется при обмене данными между микропроцессором и оперативной памятью для компенсации разности в скорости обработки информации процессором и несколько менее быстродействующей оперативной памятью.

Память конфигурации.

Используется в основном для хранения информации о конфигурации компьютера. Традиционная память конфигурации вместе с часами-календарем (CMOS (Complementary Metal-Oxide Semiconductor) Memory и CMOS Real-Time Clock) имеет объем в несколько десятков байт, ESCD (Extended Static Configuration Data) — область энергонезависимой памяти, используемая для конфигурирования устройств Plug and Play — имеет объем в несколько кбайт. Сохранность данных CMOS-памяти при отключении питания компьютера обеспечивается маломощной внутренней батарейкой или аккумулятором. В качестве полупостоянной применяется и энергонезависимая память — NV RAM (Non-Volatile RAM), которая хранит информацию и при отсутствии питания.

3. Внешняя память, разновидности и основные характеристики.

Основная функция внешней памяти компьютера (способность долговременно хранить большие объемы информации).

Устройства внешней памяти различаются, прежде всего, по типу носителя информации, например:

• Жесткие магнитные диски;

• Гибкие магнитные диски;

• Оптические компакт-диски (CD-ROM)

• Магнитные ленты

Жесткий диск (винчестер, Hard Disk) - это наиболее распространенное массовое ЗУ большого объема, в котором носителями информации являются круглые алюминиевые пластины - платтеры - обе поверхности которых покрыты слоем магнитного материала. Используется для постоянного хранения информации.

Рабочие поверхности платтеров разделены на концентрические кольцевые дорожки, а дорожки на секторы. Несколько секторов жесткого диска образуют кластер. Поверхность платтера покрыта магнитным слоем толщиной 1,1 мм, а также слоем смазки. Винчестер имеет большую емкость от 1 до 300 Гбайт. Винчестер вращается непрерывно. Он связан с процессором через контроллер жесткого диска. Все современные накопители снабжаются встроенной кэш.

Фирмы-производители жестких дисков (IBM, Seagate, Conner, Western Digital, Maxtor и др.).

Гибкий диск (дискета, флоппи-диск) - устройство для хранения небольших объемов информа ции, представляющее собой гибкий пластиковый диск в защитной оболочке. Используется для переноса данных с одного компьютера на другой и для распространения программного обеспечения. Дискета состоит из круглой полимерной подложки, покрытой с обеих сторон магнитным окислом и помещенной в пластиковую упаковку, на внутреннюю поверхность которой нанесено очищающее покрытие. В упаковке с двух сторон сделаны радиальные прорези, через которые головки считывания / записи получают доступ к диску.

Способ записи двоичной информации на магнитной среде называется магнитным кодированием. Информация записывается по концентрическим дорожкам, которые делятся на секторы. Сектор хранит минимальную порцию информации, которая может быть записана на диск или считана.

В настоящее время дискета имеет следующие характеристики: диаметр - 3,5 дюйма (89 мм), емкость - 1,44 Мбайт, число дорожек - 80, число секторов - 18. Можно подсчитать, что на дискете можно разместить 614 страниц текста. Дискета устанавливается в дисковод, который вращает диск с постоянной угловой скоростью. В целях сохранения информации гибкие магнитные диски необходимо предохранять от воздействия сильных магнитных полей и нагревания.

Разметка секторов на дискете называется форматирование дискеты. Форматировать дискеты нужно:

• для нанесения магнитной разметки в случае, если вы приобрели не отформатированные заранее дискеты;

• для восстановления магнитной разметки в случае ее повреждения или ослабления;

• для проверки целостности дискеты;

• для быстрой очистки дискеты от большого количества мелких файлов.

После нанесения магнитной разметки на дискете создается первичная файловая система, состоящая из двух основных частей - области файлов и заголовка. Заголовок диска содержит системную область и FAT (File Allocation Table) - таблицу размещения файлов, в которой описано, какие именно файлы и в каких секторах дискеты расположены.

Большинство современных ПК оборудуются приводом CD-ROM для чтения компакт дисков. Компакт-диски, для которых предназначены приводы CD-ROM, выполнены по лазерной технологии, поэтому их ещё называют лазерными дисками. На этих дисках хранят любую информацию: звуковые файлы, графические изображения, мультимедийные энциклопедии, пакеты программ.

CD состоит из прозрачной полимерной основы диаметром 12 см и толщиной 1,2 мм. Одна сторона покрыта тонким алюминиевым слоем, защищенным от повреждения тонким слоем лака.

Достоинства CD-ROM:

• большая информационная емкость (700 Мбайт, у DVD - до17 Гбайт);

• значительная скорость считывания информации;

• простота и удобство в работе, высокая износостойкость;

• невозможность поражения вирусами;

• надежность хранения данных;

• низкая стоимость.

Информация на лазерном диске записывается на одну спиралевидную дорожку.

Лазерные дисководы CD-ROM и DVD-ROM используют оптический принцип чтения информации. На таких дисках хранится информация, записанная в процессе изготовления. Запись на них новой информации невозможна (ROM - Read Only Memory - только чтение). Такие диски имеют серебристый цвет. На DVD- дисках информация записывается с двух сторон, причем в два слоя на одной стороне.

Существуют диски CD-R и DVD-R, имеющие золотистый цвет. Информация на такие диски может быть записана, но только один раз. На дисках CD-RW и DVD-RW, которые имеют платиновый цвет, информация может быть записана многократно.

Флэш-память.

В настоящее время очень популярными являются Flash-накопители, небольшие устройства, подключаемые к USB порту. Их емкость составляет 16-256 Мб (и более), и так как USB порт есть сегодня в каждом компьютере, эти устройства стремительно набирают популярность, практически вытесняя дискеты и дисководы. Флэш-память - это энергонезависимый тип памяти, позволяющий записывать и хранить данные в микросхемах. Карты флэш-памяти не имеют в своем составе движущихся частей, что обеспечивает высокую сохранность данных при их использовании в мобильных устройствах (портативных компьютерах, цифровых камерах и пр.). Флэш-память представляет собой микросхему, помещенную в миниатюрный плоский корпус. Для считывания или записи карта памяти вставляется в специальные накопители, встроенные в мобильные устройства или подключаемые к компьютеру через USB-порт. Информационная емкость карты - 512 Мбайт. К недостаткам флэш-карты можно отнести то, что не существует единого стандарта, и различные производители изготавливают несовместимые друг с другом по размеру и электрическим параметрам карты.

Накопители на магнитной ленте (стримеры).

Стримеры-устройства для резервного копирования больших объемов информации. Носитель-кассета с магнитной лентой емкостью 1-2 Гбайт и больше. Встроенные в стример аппаратные средства позволяют автоматически уплотнить информацию перед ее записью и восстановить после считывания. Недостаток: достаточно низкая скорость записи, поиска, считывания информации.