Память внутренняя и внешняя

Лекция №4

Поговорим о хранении информации. Где хранит информацию человек? Это собственная (биологическая) память человека – внутренняя память; разнообразные средства записи информации — бумажные, магнитные и прочие – внешняя память.

Все устройства компьютера связаны между собой каналами передачи информации. Из внешнего мира информация поступает в компьютер через устройства ввода; поступившая информация попадает во внутреннюю память. Если требуется длительное ее хранение, то из внутренней памяти она переписывается во внешнюю память.

Оперативную память еще называют – ОЗУ (оперативное запоминающее устройство). ПЗУ – постоянное запоминающее устройство, батарейка хранящая информацию о дате, времени, начале загрузки.

Обработка информации осуществляется процессором при непрерывной двусторонней связи с внутренней памятью: оттуда извлекаются исходные данные, туда же помещаются результаты обработки. Информация из внутренней памяти может быть передана во внешний мир (человеку или другим компьютерам) через устройства вывода.

Понятие программы и данных.

Всю информацию, циркулирующую между различными устройствами компьютера, можно разделить на две разновидности: данные и программы. Для решения какой либо задачи компьютеру нужно сообщить исходные данные и программу работы. И данные и программа представляются в определенной форме, “понятной” компьютеру, заносятся во внутреннюю память компьютера и затем компьютер переходит к выполнению программы, т. е. решению задачи. Компьютер является формальным исполнителем программы. Любая работа выполняется компьютером по программе, будь то решение математической задачи, перевод текста с иностранного языка, получение рисунков на экране, игра с пользователем и т.д.

Суть принципа программного управления компьютером сводится к следующим трем положениям:

1) любая работа выполняется компьютером по программе;

2) исполняемая программа находится в оперативной памяти;

3) программа выполняется автоматически.

Свойства внутренней (оперативной) памяти.

Рассмотрим свойства каждого из видов памяти.

Следует говорить о двух типах свойств: о физических свойствах и о принципах организации информации.

Физические свойства внутренней памяти:

– это память, построенная на электронных элементах (микросхемах), которая хранит информацию только при наличии электропитания; по этой причине внутреннюю память можно назвать энергозависимой;

– это быстрая память; время занесения (записи) в нее информации и извлечения (чтения) очень маленькое — микросекунды;

– это память небольшая по объему (по сравнению с внешней памятью).

Быструю энергозависимую внутреннюю память называют оперативной памятью, или ОЗУ — оперативное запоминающее устройство.

В компьютере имеется еще один вид внутренней памяти — постоянное запоминающее устройство (ПЗУ). Основное его отличие от ОЗУ — энергонезависимось, т. е. при отключении компьютера от электросети информация в ПЗУ не исчезает. Кроме того, однажды записанная информация в ПЗУ не меняется. ПЗУ — это память, предназначенная только для чтения, в то время как ОЗУ — для чтения и для записи. Обычно ПЗУ по объему существенно меньше ОЗУ.

Информационная структура внутренней памяти: Представляет собой последовательность двоичных ячеек — битов.

Битовая структура внутренней памяти определяет ее первое свойство: дискретность. Каждый бит памяти в данный момент хранит одно из двух значений: 0 или 1, т. е. один бит информации. В процессе работы компьютера эти нули и единички “мигают” в ячейках.

Второе свойство внутренней памяти называется адресуемостью. Но адресуются не биты, а байты. — 8 рас­положенных подряд битов памяти. Адрес байта — это его порядковый номер в памяти. Доступ к информации в оперативной памяти происходит по адресам: чтобы записать данные в память, нужно указать, в какие байты ее следует занести. Точно так же и чтение из памяти производится по адресам. Таким способом процессор общается с оперативной памятью.

Итак, информационная структура внутренней памяти — битово-байтовая. Ее размер (объем) обычно выражают в килобайтах, мегабайтах

Виды внешней памяти (жесткие и гибкие магнитные диски, лазерные диски, flash-память).

Есть три разновидности носителей информации, используемых в устройствах внешней памяти:

– магнитные

– оптические.

– flash (хранит информацию в микросхемах)

Существуют магнитные ленты и магнитные диски. Оптические диски называются CD-ROM (Compact Disk - Read Only Memory) - компактный диск - только для чтения, CD-R (Compact Disk – recordable) – записываемый, CD-RW (Compact Disk – ReWritable) - перезаписываемый.

Физические свойства внешней памяти:

– внешняя память энергонезависима, т. е. информация в ней сохраняется независимо от того, включен или выключен компьютер, вставлен носитель в компьютер или лежит на столе;

– внешняя память — медленная по сравнению с оперативной; в порядке возрастания скорости чтения/записи информации, устройства внешней памяти располагаются так: магнитные ленты — магнитные диски — оптические диски – флеш-память;

– объем информации, помещающейся во внешней памяти больше, чем во внутренней; а с учетом возможности смены носителей — неограничен.

Необходимо обратить внимание на используемую терминологии:

– Ленты, диски — это носители информации.

– Устройство компьютера которое работает с магнитной лентой, записывает а считывает с нее информацию, называется накопителем на магнитной ленте (НМЛ). Употребляется также английское название этого устройства — стриммер.

– Устройство чтения/записи на магнитный диск называется накопителем на магнитном диске (НМД) или ди­сководом.

– С оптическими дисками работает оптический дисковод.

Оперативная память

Оперативная память (ОЗУ) – память с произвольным доступом – это быстрое запоминающее устройство не очень большого объема, непосредственно связанное с процессором и предназначенное для записи, считывания и хранения выполняемых программ и данных, обрабатываемых этими программами.

Название «оперативная» память получила потому, что она работает очень быстро, так что процессору не приходится ждать при чтении данных из памяти или записи в память. Однако содержащиеся в ней данные сохраняются, пока компьютер включен; при выключении компьютера содержимое оперативной памяти стирается (за некоторыми исключениями).

Оперативная память (RAM – Random Access Memory – память с произвольным доступом) представляет собой множество ячеек, причем каждая ячейка имеет свой уникальный двоичный адрес (нумерация ячеек начинается с нуля). Каждая ячейка памяти имеет объем от 1 байт, следовательно, максимальный объем адресуемой памяти для процессоров равен 4 294 967 296 байт = 4 194 304 Кбайт = 4096 Мбайт = 4 Гбайт.

Кэш-память

Кэш-память (cache), или сверхоперативная память, - очень быстрое ЗУ небольшого объема, которое используется при обмене данными между процессором 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 переписывает их в кэш-память. Кэш-память реализуется на микросхемах статической памяти SRAM (Static RAM), более быстродействующих, дорогих и малоемких, чем DRAM.

Современные микропроцессоры имеют встроенную кэш-память, так называемый кэш первого уровня, емкостью от 32 до 128 Кбайт. Кроме того, на системной плате компьютера может быть установлен кэш второго уровня емкостью 512 Кбайт и выше.

Постоянная память

Постоянная память (ROM- Read Only Memory – память только для чтения) – энергонезависимая память, используемая для хранения данных, которые никогда не потребуют изменения. Содержание памяти специальным образом «зашивается» в устройстве при его изготовлении для постоянного хранения. Из постоянного запоминающего устройства (ПЗУ) данные 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.

Перепрограммируемая память

Перепрограммируемая постоянная память (Flash Memory) – энергонезависимая память, допускающая многократную перезапись своего содержимого.

Важнейшая микросхема постоянной памяти, или Flash-памяти, - модуль BIOS. 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.

CMOS-память

CMOS RAM – это память с невысоким быстродействием и минимальным энергопотреблением от батарейки. Она 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.

Внешняя память компьютера.

Видеокарта

Видеокарта – это плата с микросхемами, которая служит для форматирования изображения на экране. Все, что мы видим на экране монитора, создано процессом с помощью видеокарты. На видеокарте находятся микросхемы памяти, в которых хранится создаваемое изображение. Объем памяти видеокарт 128, 256, 512 Мб.

Дискета

Как правило, в персональном компьютере используются трехдюймовые дискеты (размер – 3,5 дюйма, объем – 1,44 Мб). На дискете есть изображение стрелки, для правильной вставки дискеты в дисковод. На обратной стороне дискеты находится пластмассовая защелка, с помощью которой можно запретить запись на дискету. Для этого достаточно щелкнуть защелку до упора так, чтобы на ее месте появился просвет. Диск покрыт магнитным слоем. Информация на диске записывается на концентрические дорожки. Каждая дорожка разбита на сектора, таким образом, информация на диске хранится порциями. Каждая дорожка и каждый сектор пронумерованы. Информация на дискете может записываться и перезаписываться. Как правило, дискеты используются для обмена информацией между персональными компьютерами и для хранения архивной информации. В настоящее время почти вышли из употребления.

Винчестер

Дисковод для жесткого диска (винчестер) предназначен для быстрой записи и считывания информации. На винчестере хранится большинство программ, с которыми работает пользователь, также на винчестере пользователь сохраняет результаты своей работы (программы, тексты, таблицы и т.п.). Винчестер представляет собой несколько магнитных дисков, спрятанных в герметичном корпусе. Корпус жесткого диска герметичен, чтобы вовнутрь не попадала пыль и грязь.

Запись и считывание информации с винчестера, в отличии от дискет, происходит очень быстро.

Емкость винчестера в первых персональных компьютерах составляла 20 Мб, в современных – 80, 160,250, 320, 500, 750 Гбайт, 1 Тбайт.

Компакт диски

CD-ROM диск можно только читать, эти диски делают с помощью обычного штампа и матрицы. На поверхности CD-ROM диска находятся концентрические дорожки с микроуглублениями. Считывание информации с CD-ROM диска осуществляется с помощью маленького лазера, поэтому CD-ROM диски называют также оптическими. Если на персональном компьютере установлена звуковая плата, то с помощью CD-ROM дисковода можно проигрывать на персональном компьютере аудиокомпакт-диски. Также многие CD-ROM дисководы имеют аудиовыход на передней панели, в этом случае можно прослушивать аудиокомпакт-диски и без звуковой платы.

Емкость CD-ROM диска составляет более 600 Мб.

Компакт-диск следует осторожно брать за края, чтобы не испачкать поверхность диска.

Обычно для вставки CD-ROM диска следует открыть дисковод с помощью кнопки на его лицевой панели. При этом из дисковода начнет плавно выезжать подложка диска. На одной из сторон CD-ROM диска, как правило, находится название и иногда рисунок. Компакт-диск вставляется так, чтобы сторона с названием была наверху. Диск надо класть на подножку точно в углубление и еще раз нажать кнопку на лицевой панели.

Компакт-диск можно протирать сухой мягкой тканью. Нельзя надписывать и ронять компакт-диск, а также нагревать или оставлять его на солнце.

Дальнейшее развитие технологий производства компакт-дисков привело к созданию дисков с высокой плотностью записи – цифровой универсальный диск Digital Versatile Disk (DVD), объем информации на диске до 4,7 Гбайт. Дальнейшее увеличение объема информации обеспечивается применением двухслойных и трехслойных DVD. Емкость таких носителей составляет 30 (двухслойный) и 45 (трехслойный) Гб.

Группа научных сотрудников Imperial.College в Лондоне занимается разработкой оптического диска, на который можно записать 1 Тбайт данных.

Flash-память

Новый тип памяти получил название флэш-память (Flash-memory). Флэш-память представляет собой микросхему перепрограммируемого постоянного запоминающего устройства (ППЗУ) с неограниченным числом циклов перезаписи.

Конструктивно флэш-память выполняется в виде отдельного блока, содержащего микросхему флэш-памяти и контролер, для переключения к одному из стандартных входов компьютера.

В настоящее время объем флэш-памяти достигает нескольких Гбайт (1,2,4,8), скорость записи и считывания составляет десятки Мбайт/с.

Модули и карты FLASH-памяти могут устанавливаться прямо в разъемы материнской платы и имеют следующие параметры.

FLASH-память – энергозависимое запоминающее устройство. Для перезаписи информации необходимо подать на специальный вход FLASH-памяти напряжение программирования (12 В), что исключает возможность случайного стирания информации.

Перепрограммирование FLASH-памяти может выполняться непосредственно с дискеты или с клавиатуры персонального компьютера при наличии специального контроллера либо с внешнего программатора, подключаемого с персонального компьютера.

FLASH-память может быть полезной как для создания весьма быстродействующих, компактных, альтернативных запоминающих устройств – «твердотельных дисков», так и для замены ПЗУ, хранящего программы BIOS, позволяя «прямо с дискеты» обновлять и заменять эти программы на более новые версии при модернизации персонального компьютера.

Blu-ray диски, флэш-накопители, ленточные библиотеки.

Дата добавления: 2014-01-06