Пам’ять ЕОМ

Пам’яттю ЕОМ називають сукупність пристроїв, які використовуються для запам’ятовування, зберігання і видачі інформації. Продуктивність і обчислювальні можливості ЕОМ в значній мірі визначаються складом і характеристиками її запам’ятовуючих пристроїв.

Основними характеристиками пам’яті є ємність, швидкодія і вартість.

Ємність вимірюється у байтах:

1 байт=8бітів (біт – двійковий розряд 0 або 1),

1 Кб=1024 байти (Кб – кілобайт),

1 Мб=1024 Кб (Мб – мегабайт),

1 Гб=1024 Мб (Гб – гігабайт),

1 Тб=1024 Гб (Тб – терабайт),

Швидкодія пам’яті визначається тривалістю операції звернення тобто, часом затраченим на пошук потрібної одиниці інформації та її читання або запис.

Вимоги до ємності і швидкодії пам’яті є суперечливими, чим більша швидкодія, тим важче і технічно складніше та дорожче обходиться збільшення ємності пам’яті. Тому, з метою досягнення високої продуктивності при допустимих затратах, пам’ять комп’ютера організована за ієрархічним принципом з різних запам’ятовуючих пристроїв з різною ємністю, швидкодією і вартістю. В цій ієрархії розрізняють внутрішню і зовнішню пам’ять.

Внутрішня пам’ять. За способами організації і методами доступу до інформації запам’ятовуючі пристрої внутрішньої пам’яті поділяються на адресні, асоціативні і стекові.

В адресній пам’яті запам’ятовуючий масив розділений на комірки довжиною в один байт, кожна з яких має свою адресу (номер). Доступ до інформації здійснюється за адресою. У пам’ять передається адреса байта за якою байт вибирається, а потім здійснюється читання або запис його вмісту.

В асоціативній пам’яті пошук і читання інформації здійснюється за її змістом, а записується інформація у першу вільну комірку.

Стекова пам’ять організована за принципом магазину (першим прийшов останнім пішов). Інформація поміщається у стек і вибирається з однієї і тієї ж комірки, яка називається вершиною стеку. Якщо інформація поміщається у стек, то вміст пам’яті переміщається на одну комірку вниз, а при вибірці вверх. У сучасних персональних комп’ютерах стекова пам’ять апаратно не реалізується, а її робота моделюється на деякій області оперативної пам’яті.

У залежності від запам’ятовуючих елементів пристрої пам’яті поділяються на динамічні і статичні. У динамічній пам’яті в якості запам’ятовуючих елементів використовуються мініатюрні конденсатори. Вони відносно недорогі тому мікросхеми динамічної пам’яті мають велику ємність. У статичній пам’яті в якості запам’ятовуючих елементів використовуються статичні тригери. мікросхеми статичної пам’яті дорогі і мають невелику ємність.

До внутрішньої пам’яті відноситься основна або оперативна пам’ять, яка призначена для зберігання: даних, програм, проміжних та кінцевих результатів. Оперативна пам’ять є динамічною пам’яттю має адресну організацію і велику ємність.

Крім оперативної до складу внутрішньої пам’яті входить ряд спеціалізованих пам’ятей: регістрова, буферна, кеш-пам’ять, відео-пам’ять та постійна пам’ять.

Регістрова і буферна пам’ять будується на тригерах і використовується для збереження проміжних результатів та обміну інформацією між пристроями комп’ютера.

Кеш-пам’ять є статичною з асоціативною організацією. Вона є проміжною між оперативною пам’яттю і процесором і має високу швидкодію. У кеш-пам’яті зберігаються копії даних і команд з якими працює процесор у даний час. Процесор завжди звертається за даними і командами до кеш-пам’яті і тільки, якщо їх немає у кеш-пам’яті, то відбувається звернення до оперативної пам’яті. Така організація пам’яті значно підвищує продуктивність комп’ютера. Якщо кеш-пам’ять інтегрована на кристалі основного процесора, її називають кеш-пам’яттю першого рівня (Level 1, L1). Коли кеш реалізований у вигляді окремих мікросхем статичної пам’яті, говорять про кеш-пам’ять другого рівня (Level 2, L2).

Відео-пам’ять використовується для відображення інформації на екрані дисплея.

Постійна пам’ять допускає тільки читання інформації. Інформація заноситься при виготовленні мікросхеми. Є мікросхеми, які допускають перепрограмування інформації наприклад, флеш-пам’ять. До постійної пам’яті відноситься базова система введення – виведення (BIOS) та управляюча пам’ять, в якій містяться мікропрограми машинних команд. BIOS включає у себе програми введення –виведення для різних пристроїв, програму тестування при включенні комп’ютера і програму початкового завантажувача.

Нарешті “енергонезалежна” пам’ять CMOS RAM, в якій зберігається інформація про поточну дату, час, конфігурацію комп’ютера (об’єм пам’яті, типах накопичувачів і таке інше). В системі BIOS є програма Setup, яка може змінювати вміст CMOS – пам’яті.

Зовнішня пам’ять. Зовнішня пам’ять призначена для тривалого зберігання програм і даних. Інформація в зовнішній пам’яті зберігається при виключенні комп’ютера. Ємність зовнішньої пам’яті значно більша від ємності внутрішньої пам’яті, але вона суттєво поступається їй у швидкодії.

Фізично зовнішня пам’ять реалізується у вигляді накопичувачів. Накопичувачі можна розглядати як сукупність носія і відповідного приводу. В зв’язку з цим розрізняють накопичувачі зі змінним і незмінним носієм. У залежності від типу носія всі накопичувачі можна поділити на дискові накопичувачі та накопичувачі на магнітній стрічці.

Накопичувачі на дисках є пристроями довільного доступу, оскільки головки можна встановити відразу ж на ті дані які нас цікавлять. За способом запису і читання інформації дискові накопичувачі поділяються на магнітні, оптичні і магнітооптичні.

Магнітні диски поділяються на жорсткі та гнучкі.

Перший жорсткий диск з’явився у 1973 році і міг зберігати 16 Кбайт інформації. Цей диск мав 30 доріжок, кожна з яких була розбита на 30 секторів. За аналогією з автоматичними рушницями, які мають калібр 30/30, такі жорсткі диски отримали назву “вінчестер”. Ємність сучасних магнітних жорстких дисків сягає десятків гігабайтів.

Перші гнучкі диски (флопі-диски) мали розмір диска (дискети) 5,25 дм. Інформація записувалася з однієї сторони і ємність складала 160 Кб. Зі вдосконаленням технології запис здійснювався з двох сторін і ємність досягла 1,2Мб. Дискети 5,25 дм виходять з користування. Наступним етапом стали дискети 3,5 дм. Їх ємність спочатку складала 720 Кб., а потім досягла 1,44 Мб.

Останнім часом з'явилися 3,5-дюймові дискети з надвисокою щільністю запису місткості 2,88 Мбайт.

Форматування дискети — це процес розбивання дискети на сектори та доріжки засобами операційної системи. На малюнку показано дискету, на якій зображено 80 доріжок, кожна із яких містить 18 секторів. Неважко підрахувати, що на одній поверхні в даному випадку розміщується 18x80=1440 секторів. В кожному з них розміщується 512 байт (0,5 Кбайт) інформації. Отже, на одній поверхні диска розміщується 720 Кбайт, а на двох -- 1,44 Мбайт. Форматування здійснюється також на 15 секторів і 80 доріжок (1,2 Мбайт) та ін.

Для запобігання випадкового запису на 3,5-дюймові дискети відкривається спеціальне віконце, а на 5,25-дюймових дискетах заклеюють спеціальний проріз.

Оптичні (лазерні) диски (CD-ROM) називають компакт-дисками. Використовуються диски діаметром 5,25 дм і 3,5 дм. Ці диски допускають тільки читання. Інформація записується на них не з комп’ютера, а за допомогою спеціальної апаратури і сягає ємності 650-700 Мб даних (близько 70 хв. звука). Існують також записуючі накопичувачі (CD-R), але перезапис записаного диска вже не можливий. Більш кращими в цьому відношенні є перезаписуючі накопичувачі (CD-RW - ReWritable), які дозволяють багаторазовий запис на CD.

Ще один стандарт компакт дисків DVD. Такі накопичувачі вміщають на порядок більше інформації, чим звичайний CD (мінімальна їх ємність – 4 Гб).

Дата добавления: 2014-01-11