Лекція 6

Кеш-пам'ять. Для прискорення доступу до оперативної пам'яті використається кеш-пам'ять. Кеш-пам'ять- це надшвидка оперативна пам'ять, призначена для тимчасового зберігання даних і поміщена між оперативною пам'яттю й процесором. Обсяг кеш-пам'яті в сучасних процесорах становить від 128 Кб до 24 Мб. Спеціальні програмно-апаратні засоби забезпечують випереджальне копіювання даних з оперативної в кеш-пам'ять і зворотне копіювання даних по закінченні їхньої обробки. Обробка даних у кеш-пам'яті виробляється швидше, що приводить до збільшення продуктивності ПК. Безпосереднього доступу із програми в кеш-пам'ять немає.

CMOS-пам'ять (Complementary Metal Oxide Semiconductor) — енергонезалежна пам'ять. Призначена для тривалого зберігання даних про конфігурацію й настроювання комп'ютера (дата, час, пароль), у тому числі й коли живлення комп'ютера виключене.

Дані записуються й зчитуються під керуванням команд, що втримуються в іншому виді пам'яті - BIOS.

BIOS (Basic Input Output System — базова система вводу-виводу) — постійна пам'ять, тобто пам'ять, що зберігає інформацію при відключеному живленні. Містить набори груп команд для безпосереднього керування різними пристроями ПК, їхнього тестування при включенні живлення й здійснення початкового етапу завантаження операційної системи комп'ютера.

BIOS не схожа на стандартне програмне забезпечення, оскільки перебуває в мікросхемах, установлених на системній платі або платах адаптерів.

Код BIOS зберігається в мікросхемі енергонезалежної постійної ROM BIOS або флеш-пам'яті Flash BIOS.

Починаючи з 1996 року у всіх комп'ютерах BIOS записується в мікросхему Flash ROM. Інформацію в цій мікросхемі можна стирати й перепрограмувати безпосередньо в персональному комп'ютері без спеціального устаткування.

Для стирання й перепрограмування старих мікросхем PROM були потрібні спеціальне джерело ультрафіолетового висвітлення й пристрій програмування, а в Flash ROM дані можуть бути вилучені й перезаписані навіть без видалення їх із системи.

Використання Flash ROM дозволяє завантажити нову версію BIOS з Internet, завантажити в мікросхему Flash ROM на системній платі без видалення й заміни мікросхеми.

Виробники BIOS.

1. Компанія Award Software (яка зараз юридично є підрозділом компанії Phoenix).

2. Компанія American Megatrends Inc, або, скорочено, AMI.

3. Компанія Phoenix Software.

Основні функції BIOS.

1. POST

2. Програма установки параметрів bios (Setup bios).

3. Bios — набір драйверів.

4. Завантажник операційної системи

Настроювання BIOS.

У меню BIOS, можна одержати інформацію про стан системи (температуру процесора, розмір ОЗУ, частоту обертання вентилятора та інше).

Крім цього можна змінити настроювання системи (установити час, пристрій з якого буде вироблятися завантаження та інше). Для докладної інформації про настроювання BIOS варто дивитися документацію до ПК.

Не рекомендується змінювати настроювання самому, якщо Ви новачок у цій справі, тому що багато опцій можуть привести до зниження працездатності ПК, аж до поломки.

Жорсткий диск.

Твердий магнітний диск (вінчестер, HDD - Hard Disk Drive) - постійна пам'ять, призначена для довгострокового зберігання наявної в комп'ютері інформації.

Основні параметри жорсткого диска:

- Інтерфейс (англ.interface)— технічний засіб взаємодії 2-х різнорідних пристроїв, що у випадку з жорсткими дисками є сукупністю ліній зв'язку, сигналів, що посилають по цих лініях, технічних засобів, що підтримують ці лінії (контролери інтерфейсів), і правил (протоколу) обміну. Сучасні тверді диски, що випускають серійно внутрішні, можуть ATA (він же IDE й PATA), SATA, eSATA, SCSI, SAS, FireWire, Fibre Channel.

- Ємність — кількість даних, які можуть зберігатися накопичувачем. З моменту створення перших жорстких дисків у результаті безперервного вдосконалювання технології запису даних їх максимально можлива ємність безупинно збільшується.

- Фізичний розмір — майже всі накопичувачі з 2001 року для персональних комп'ютерів і серверів мають ширину або 3,5, або 2,5 дюйма — під розмір стандартних кріплень для них відповідно в настільних комп'ютерах і ноутбуках. - Час довільного доступу — середній час, за яке вінчестер виконує операцію позиціювання головки читання/запису на довільну ділянку магнітного диска. Діапазон цього параметра — від 2,5 до 16 мс.

- Швидкість обертання шпинделя — кількість обертів шпинделя у хвилину. Від цього параметра в значній мірі залежать час доступу й середня швидкість передачі даних. Надійність — визначається як середній час напрацювання на відмову (MTBF). Також переважна більшість сучасних дисків підтримують технологію S.M.A.R.T (технология оцінки стану жёсткого диска вбудованою апаратурою самодіагностики ).

- Кількість операцій висновку-виводу-вводу-виводу в секунду — у сучасних дисків це близько 50 оп./с при довільному доступі до накопичувача й близько 100 оп./сік при послідовному доступі.

- Споживання енергії— важливий фактор для мобільних пристроїв.

- Опірність ударам — опірність накопичувача різким скачкам тиску або ударам, виміряється в одиницях припустимого перевантаження у включеному й виключеному стані.

- Швидкість передачі даних при послідовному доступі:

- внутрішня зона диска: від 44,2 до 74,5 Мб/з;

- зовнішня зона диска: від 60,0 до 111,4 Мб/с.

- Обсяг буфера — буфером називається проміжна пам'ять, призначена для згладжування розходжень швидкості читання/запису й передачі по інтерфейсі. У сучасних дисках він звичайно варіюється від 8 до 64 Мб.

- Фірма-виробник. Освоїти тонкі сучасні технології можуть тільки найбільші виробники, тому що організація виготовлення складних головок, пластин, контролерів вимагає великих фінансових й інтелектуальних витрат.

На 2011 рік залишилося всього три виробники— Seagate, Western Digital і Toshiba.

Інтерфейс для підключення жорсткого диска. При покупці нового жорсткого диска необхідно враховувати, який інтерфейс для підключення жорсткого диска є на вашому комп'ютері або ноутбуці. Існують наступні варіанти:

EIDE: цей інтерфейс був практично в кожному ПК. Протягом багатьох років він був стандартом для жорстких дисків й оптичних приводів. Сьогодні замість нього використається інтерфейс SATA.

SATA: більшість нових комп'ютерів і ноутбуків оснащені розніманням SATA-300 (стандарт SATA-150 є застарілим і вже практично не використається). Швидкість передачі даних в інтерфейсу SATA теоретично вище, ніж в EIDE. Сучасні моделі накопичувачів випускаються звичайно тільки з розніманням SATA.

Накопичувачі для ноутбуків: при покупці жорсткого диска для мобільного комп'ютера необхідно обертати увагу не тільки на тип інтерфейсу, але й на висоту корпуса. Товщина більшості 2,5-дюймових жорстких дисків становить 9,5 мм. Такі накопичувачі без проблем підійдуть практично до всіх ноутбуків.

Компактні твердотілі носії.

Твердотілий накопичувач SSD - комп'ютерний немеханічний пристрій, що запам'ятовує, на основі мікросхем пам'яті. Окрім них, SSD містить контроллер, що управляє.

Накопичувачі, побудовані на використанні енергонезалежної пам'яті (NANDSSD), з'явилися відносно недавно, але у зв'язку з набагато більше низькою вартістю (від 1 долара США за гігабайт) почали впевнене завоювання ринку.

Накопичувачі, побудовані на використанні енергозалежної пам'яті RAM SSD (такий же, яка використається в ОЗУ персонального комп'ютера) характеризуються надшвидкими читанням, записом і пошуком інформації. Основним їхнім недоліком є надзвичайно висока вартість. Використаються, в основному, для прискорення роботи великих систем керування базами даних і потужних графічних станцій. Такі накопичувачі, як правило, оснащені акумуляторами для збереження даних при втраті живлення.

Переваги Твердотілого накопичувач SSD

• Відсутність частин, що рухаються;

• Висока швидкість читання/запису, нерідко переважаюча пропускну здатність інтерфейсу жорсткого диска (SAS/SATA II 3 Gb/s, SAS/SATA III 6 Gb/s, SCSI, Fibre Channel і т.д.);

• Низьке енергоспоживання;

• Повна відсутність шуму через відсутність частин, що рухаються, і охолодних вентиляторів;

• Висока механічна стійкість;

• Широкий діапазон робочих температур;

• Стабільність часу зчитування файлів поза залежністю від їхнього розташування або фрагментації;

• Малі габарити й вага;

• Великий модернізаційний потенціал як у самих накопичувачів так й у технологій їхнього виробництва;

• Набагато менша чутливість до зовнішніх електромагнітних полів.

Недоліки

• Головний недолік NAND SSD — обмежена кількість циклів перезапису. Звичайна (MLC, Multi-level cell, багаторівневі комірки пам'яті) флеш-пам'ять дозволяє записувати дані приблизно 10 000 разів. Більше дорогі види пам'яті (SLC, Single-level cell, однорівнев комірки пам'яті) - більше 100 000 разів. Для боротьби з нерівномірним зношуванням застосовуються схеми балансування навантаження. Контролер зберігає інформацію про те, скільки разів які блоки перезаписувалися й при необхідності «міняє їх місцями». Даний недолік відсутній в RAM SSD.

• Проблема сумісності SSD накопичувачів із застарілими й навіть багатьма актуальними версіями ОС сімейства Microsoft Windows, які не враховують специфіку SSD накопичувачів і додатково зношують їх. Використання операційними системами механізмусвопинга (підкачування) на SSD також, з великою ймовірністю, зменшує термін експлуатації накопичувача;

• Ціна гігабайта Нагромаджувач-SSD-накопичувачів істотно вище ціни гігабайта HDD. До того ж, вартість SSD прямо пропорційна їхньої ємності, у той час як вартість традиційних жорстких дисків залежить від кількості пластин і повільніше росте при збільшенні обсягу накопичувача.

• Застосування в Нагромаджувач-SSD-накопичувачах команди TRIM унеможливлює відновлення видаленої інформації recovery-утилітами.

Гнучкі диски (дискети) 3,5" (1,44 Мб, 2,88 Мб). – не актуально;

Компакт-диск - оптичний носій інформації у вигляді пластикового диска з отвором у центрі, процес запису й зчитування інформації якого здійснюється за допомогою лазера.

Споконвічно компакт-диск був створений для зберігання аудіозаписів у цифровому виді (відомий як CD-Audio), однак надалі став широко використатися як носій для зберігання будь-яких даних.

Компакт-диски мають у діаметрі 12 див і споконвічно вміщали до 650 Мбайт інформації (або 74 хвилини звукозапису). Однак, починаючи приблизно з 2000 року, все більше поширення одержували диски обсягом 700 Мбайт, які дозволяють записати 80 хвилин аудіо.

Завдяки новим технологіям інформаційну ємність "простого" одношарового однобічного (DVD-4.7) диска вдалося збільшити в порівнянні з "старим" традиційним компактдиском майже на порядок (4.7Гб проти 0.68Гб)! Цього цілком достатньо, щоб записати на ньому відеопрограму з найвищою якістю зображення й многоканальным цифровому звуком тривалістю... 133 хвилини!

CD-ROM (Compact Disc Read Only Memory) , CD-RW (Compact Disc Rewritable) диски, DVD-R, DVD-RW. За допомогою спеціальних програм можливо зробити на чистий CD або DVD однократний або багаторазовий запис інформації лазером, під впливом якого матеріал диска частково губить прозорість. З метою збереження інформації CD й DVD диски необхідно охороняти від механічних ушкоджень (подряпин, сколовши), а також від забруднення;

При звичайному записі на RW диск - періодично потрібно повністю стирати диск. Існує два види стирання - «повне» й «швидке».

Як треба з назви, при «повнім» стиранні вся інформаційна доріжка перезаписується, грубо говорячи, нулями, і стара інформація знищується. А «швидке» стирання очищає тільки невелику частину диска з початку, що відбувається набагато швидше, але існує технічна можливість відновити дані. Тому якщо є необхідність збереження конфіденційності інформації, то потрібно використати повне стирання.

Blu-ray Disc або скорочено BD (від англ. blue ray — голубий промінь й disc — диск) — це наступне покоління формату оптичних дисків — використовуваний для запису й зберігання цифрових даних, включаючи відео високої чіткості з підвищеною щільністю.. Відповідно, блюрей диски вміщають набагато більше інформації: до 25 гігабайт одношарові, і до 50 гігабайт двошарові.

Флеш-память (англ. Flash-Memory) — різновид твердотілою напівпровідникової енергонезалежної перезаписуваної пам'яті.

Вона може бути прочитана скільки завгодно раз, але писати в таку пам'ять можна лише обмежене число раз (звичайно близько 10 тисяч разів). Незважаючи на те, що таке обмеження є, 10 тисяч циклів перезапису - це набагато більше, чим здатно витримати дискета або CD-RW. Не містить рухливих частин, так що, на відміну від жорстких дисків, більше надійна, компактна й дешева.

Флеш-память найбільш відома застосуванням в USB флеш-носіях (англ. USB flash drive). В основному застосовується NAND тип пам'яті. Даний інтерфейс підтримується всіма ОС сучасних версій.