Одним из основных элементов компьютера, позволяющим ему нормально функционировать, является память.

Внутренняя память компьютера – это место хранения информации, с которой он работает. Внутренняя память компьютера является временным рабочим пространством; в отличие от нее внешняя память предназначена для долговременного хранения информации. Информация во внутренней памяти не сохраняется при выключении питания.

Память компьютера организована в виде множества ячеек, в которых могут храниться значения; каждая ячейка обозначается адресом. Размеры этих ячеек и, собственно, типы значений, которые могут в них храниться, отличаются у разных компьютеров. Некоторые старые компьютеры имели очень большой размер ячейки, иногда до 64 бит в каждой ячейке. Эти большие ячейки назывались "словами".

Оперативная память

Оперативная память, или оперативка – это один из главных элементов компьютера. «Оперативная» память потому, что очень быстро работает и позволяет процессору практически без какого-либо заметного ожидания читать информацию из памяти. Содержащиеся в оперативной памяти данные сохранены и доступны только тогда, когда компьютер включен. При выключении компьютера содержимое стирается из оперативной памяти, поэтому перед выключением компа все данные нужно сохранить. От объема оперативной памяти (кстати, еще ее называют ОЗУ – оперативное запоминающее устройство) зависит количество задач, которые одновременно может выполнять компьютер.

Устройства оперативной памяти иногда называют запоминающими устройствами с произвольным доступом. Это означает, что обращение к данным, хранящимся в оперативной памяти, не зависит от порядка их расположения в ней. Когда говорят о памяти компьютера, обычно подразумевают оперативную память, прежде всего микросхемы памяти или модули, в которых хранятся активные программы и данные, используемые процессором.

За несколько лет определение RAM (Random Access Memory) превратилось из обычной аббревиатуры в термин, обозначающий основное рабочее пространство памяти, создаваемое микросхемами динамической оперативной памяти (Dynamic RAM – DRAM) и используемое процессором для выполнения программ. Одним из свойств микросхем DRAM (и, следовательно, оперативной памяти в целом) является динамическое хранение данных, что означает, во-первых, возможность многократной записи информации в оперативную память, а во-вторых, необходимость постоянного обновления данных (т.е., в сущности, их перезапись) примерно каждые 15 мс (миллисекунд). Также существует так называемая статическая оперативная память (Static RAM – SRAM), не требующая постоянного обновления данных.

Термин "оперативная память" часто обозначает не только микросхемы, которые составляют устройства памяти в системе, но включает и такие понятия, как логическое отображение и размещение. Логическое отображение – это способ представления адресов памяти на фактически установленных микросхемах. Размещение – это расположение информации (данных и команд) определенного типа

В большинстве систем оперативной памяти современных ПК используется динамическая оперативная память (Dynamic RAM – DRAM). Основное преимущество памяти этого типа состоит в том, что ее ячейки упакованы очень плотно, т.е. в небольшую микросхему можно упаковать много битов, а значит, на их основе можно построить память большой емкости.

Ячейки памяти в микросхеме DRAM – это крошечные конденсаторы, которые удерживают заряды. Именно так (наличием или отсутствием зарядов) и кодируются биты. Проблемы, связанные с памятью этого типа, вызваны тем, что она динамическая, т.е. должна постоянно регенерироваться, так как в противном случае электрические заряды в конденсаторах памяти будут “стекать” и данные будут потеряны. Регенерация происходит, когда контроллер памяти системы берет крошечный перерыв и обращается ко всем строкам данных в микросхемах памяти. Большинство систем имеют контроллер памяти (обычно встраиваемый в набор микросхем системной платы), который настроен на соответствующую промышленным стандартам частоту регенерации, равную, например, 15 мкс. Ко всем строкам данных обращение осуществляется по прохождении 128 специальных циклов регенерации. Это означает, что каждые 1,92 мс (128x15 мкс) прочитываются все строки в памяти для обеспечения регенерации данных.

Регенерация памяти, к сожалению, отнимает время у процессора: каждый цикл регенерации по длительности занимает несколько циклов центрального процессора. В старых компьютерах циклы регенерации могли занимать до 10% (или больше) процессорного времени, но в современных системах, работающих на частотах, равных сотням мегагерц, расходы на регенерацию составляют 1% (или меньше) процессорного времени. Некоторые системы позволяют изменить параметры регенерации с помощью программы установки параметров CMOS, но увеличение времени между циклами регенерации может привести к тому, что в некоторых ячейках памяти заряд “стечет”, а это вызовет сбои памяти. В большинстве случаев надежнее придерживаться рекомендуемой или заданной по умолчанию частоты регенерации. Поскольку затраты на регенерацию в современных компьютерах составляют менее 1%, изменение частоты регенерации оказывает незначительное влияние на характеристики компьютера. Одним из наиболее приемлемых вариантов является использование для синхронизации памяти значений по умолчанию или автоматических настроек, заданных с помощью Setup BIOS. Большинство современных систем не позволяют изменять заданную синхронизацию памяти, постоянно используя автоматически установленные параметры. При автоматической установке системная плата считывает параметры синхронизации из системы определения последовательности в ПЗУ (serial presence detect – SPD) и устанавливает частоту периодической подачи импульсов в соответствии с полученными данными.

В устройствах DRAM для хранения одного бита используется только один транзистор и пара конденсаторов, поэтому они более вместительны, чем микросхемы других типов памяти. В настоящее время имеются микросхемы динамической оперативной памяти емкостью 16 Гбайт и больше. Это означает, что подобные микросхемы содержат миллиарды транзисторов. В микросхеме памяти все транзисторы и конденсаторы размещаются последователь но, обычно в узлах квадратной решетки, в виде очень простых, периодически повторяющихся структур.

Транзистор для каждого одноразрядного регистра DRAM используется для чтения состояния смежного конденсатора. Если конденсатор заряжен, в ячейке записана 1; если заряда нет – записан 0. Заряды в крошечных конденсаторах все время стекают, вот почему память должна постоянно регенерироваться. Даже мгновенное прерывание подачи питания или какой-нибудь сбой в циклах регенерации приведет к потере заряда в ячейке DRAM, а следовательно, и к потере данных. В работающей системе подобное приводит к появлению “синего” экрана, глобальным отказам системы защиты, повреждению файлов или к полному отказу системы.

Динамическая оперативная память используется в персональных компьютерах; поскольку она недорогая, микросхемы могут быть плотно упакованы, а это означает, что запоминающее устройство большой емкости может занимать небольшое пространство. К сожалению, память этого типа не отличается высоким быстродействием, обычно она намного “медленнее” процессора. Поэтому существует множество различных типов организации DRAM, позволяющих улучшить эту характеристику

Кэш (англ. cache) или сверхоперативная память – очень быстрое ЗУ небольшого объёма, которое используется при обмене данными между микропроцессором и оперативной памятью для компенсации разницы в скорости обработки информации.

Кэш-памятью управляет специальное устройство – контроллер, который, анализируя выполняемую программу, пытается предвидеть, какие данные и команды вероятнее всего понадобятся в ближайшее время процессору, и подкачивает их в кэш-память. При этом возможны как "попадания", так и "промахи". В случае попадания, то есть, если в кэш подкачаны нужные данные, извлечение их из памяти происходит без задержки. Если же требуемая информация в кэше отсутствует, то процессор считывает её непосредственно из оперативной памяти. Соотношение числа попаданий и промахов определяет эффективность кэширования.

Кэш-память реализуется на микросхемах статической памяти SRAM (Static RAM), более быстродействующих, дорогих и малоёмких, чем DRAM. Современные микропроцессоры имеют встроенную кэш-память, так называемый кэш первого уровня размером до 384 Кбайт. Кроме того, на системной плате компьютера может быть установлен кэш второго уровня ёмкостью до 12 Мб.

Память типа ROM (ПЗУ)

В памяти типа ROM (Read Only Memory) или ПЗУ (постоянное запоминающее устройство), данные можно только хранить, изменять их нельзя. Именно поэтому такая память используется только для чтения данных. ROM также часто называется энергонезависимой памятью, потому что любые данные, записанные в нее, сохраняются при выключении питания. Поэтому в ROM помещаются команды запуска ПК, т.е. программное обеспечение, которое загружает систему.

ROM и оперативная память – не противоположные понятия. Часть адресного пространства оперативной памяти отводится хранения программного обеспечения, которое позволяет загрузить операционную систему.

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

В настоящее время в большинстве систем используется одна из форм Flash-памяти, которая называется электрически стираемой программируемой постоянной памятью (Electrically Erasable Programmable Readonly Memory – EEPROM). Flash-память является по-настоящему энергонезависимой и перезаписываемой, она позволяет пользователям легко модифицировать ROM, программно-аппаратные средства системных плат и других компонентов (таких, как видеоадаптеры, платы SCSI, периферийные устройства и т.п.).

Важнейшая микросхема постоянной или Flash-памяти – модуль BIOS. Роль BIOS двоякая: с одной стороны это неотъемлемый элемент аппаратуры, а с другой стороны – важный модуль любой операционной системы.

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.

Основной код BIOS содержится в микросхеме ROM на системной плате, но на платах адаптеров также имеются аналогичные микросхемы. Они содержат вспомогательные подпрограммы BIOS и драйверы, необходимые для конкретной платы, особенно для тех плат, которые должны быть активизированы на раннем этапе начальной загрузки, например видеоадаптер. Платы, не нуждающиеся в драйверах на раннем этапе начальной загрузки, обычно не имеют ROM, потому что их драйверы могут быть загружены с жесткого диска позже – в процессе начальной загрузки.

Дни старого доброго BIOS сочтены. UEFI (Unified Extensible Firmware Interface) представляет собой более мощную версию, которая лучше соответствует требованиям современного разнообразного "железа". По своей сути, UEFI является интерфейсом, который отвечает за предзагрузочное окружение операционной системы. Первую реализацию UEFI – EFI представила компания Intel в 2003 году.

CMOS RAM – это память с невысоким быстродействием и минимальным энергопотреблением от батарейки. Используется для хранения информации о конфигурации и составе оборудования компьютера, а также о режимах его работы.

Src="http://present5.com/presentation/3/43016613_17164645.pdf-img/43016613_17164645.pdf-1.jpg" alt="> Оперативная и долговременная память компьютера ">

Src="http://present5.com/presentation/3/43016613_17164645.pdf-img/43016613_17164645.pdf-2.jpg" alt="> Определение памяти n Компьютерная память (устройство хранения информации, запоминающее устройство)"> Определение памяти n Компьютерная память (устройство хранения информации, запоминающее устройство) - часть вычислительной машины, физическое устройство или среда для хранения данных, используемых в вычислениях, в течение определённого времени. Память, как и центральный процессор, является неизменной частью компьютера с 1940 -х. Память в вычислительных устройствах имеет иерархическую структуру и обычно предполагает использование нескольких запоминающих устройств, имеющих различные характеристики.

Src="http://present5.com/presentation/3/43016613_17164645.pdf-img/43016613_17164645.pdf-3.jpg" alt="> Оперативная память n В оперативной (внутренней) памяти компьютера хранятся данные и"> Оперативная память n В оперативной (внутренней) памяти компьютера хранятся данные и программы. n Оперативная память представляет собой последовательность пронумерованных, начиная с нуля, ячеек. n В каждой ячейке оперативной памяти может храниться двоичный код.

Src="http://present5.com/presentation/3/43016613_17164645.pdf-img/43016613_17164645.pdf-4.jpg" alt="> Определение объёма ОП Ion = Iяч*"> Определение объёма ОП Ion = Iяч* N Ion – объём оперативной памяти Iяч – количество информации, хранящейся в каждой ячейке N – количество ячеек n Количество информации, хранящейся в каждой ячейке, Iяч = 8 битов =1 байт.

Src="http://present5.com/presentation/3/43016613_17164645.pdf-img/43016613_17164645.pdf-5.jpg" alt="> Оперативная память изготавливается в "> Оперативная память изготавливается в виде модулей памяти. n Они представляют собой плоские пластины с электрическими контактами, по бокам которых размещаются БИС памяти. n Модули памяти устанавливаются в специальные разъёмы на системной плате компьютера.

Src="http://present5.com/presentation/3/43016613_17164645.pdf-img/43016613_17164645.pdf-6.jpg" alt="> Долговременная (внешняя) память n Используется для долговременного хранения информации. "> Долговременная (внешняя) память n Используется для долговременного хранения информации. n Накопитель или дисковод – устройство для считывания и записи информации. n Носители информации – дискеты, жесткие магнитные диски, оптические диски, энергонезависимая память. n Информация на носителях хранится в двоичном компьютерном коде, т. е. в форме последовательностей нулей и единиц.

Src="http://present5.com/presentation/3/43016613_17164645.pdf-img/43016613_17164645.pdf-7.jpg" alt="> Дискета или гибкий магнитный диск n. Информация на диске хранится"> Дискета или гибкий магнитный диск n. Информация на диске хранится на концентрических дорожках, на которых чередуются намагниченные – « 1» и ненамагниченные – « 0» участки. n. Количество концентрических дорожек на дискете – по 80 на каждой стороне. n Информационная ёмкость дискеты – 1, 4 Мбайт

Src="http://present5.com/presentation/3/43016613_17164645.pdf-img/43016613_17164645.pdf-8.jpg" alt=">Жесткий магнитный диск представляет собой несколько тонких металлических дисков, очень быстро вращающихся на одной"> Жесткий магнитный диск представляет собой несколько тонких металлических дисков, очень быстро вращающихся на одной оси и заключенных в металлический корпус. n Количество концентрических дорожек на диске – сотни тысяч. n Информационная ёмкость – до 2 Тбайт.

Src="http://present5.com/presentation/3/43016613_17164645.pdf-img/43016613_17164645.pdf-9.jpg" alt="> Оптические дисководы и диски n CD-ROM Информация на"> Оптические дисководы и диски n CD-ROM Информация на оптическом n диске хранится на одной n. DVD-ROM спиралевидной дорожке, идущей от центра диска к периферии и содержащей чередующиеся участки с хорошей и плохой n СD-диск отражающей способностью. Информационная ёмкость - 700 Мбайт информации n При считывании информации луч лазера, n DVD-диск падая на поверхность вращающегося диска, Информационная ёмкость 4, 7 отражается и преобразуется Гбайт и более информации в цифровой компьютерный код (отражает – « 1» , не отражает – « 0»).

Src="http://present5.com/presentation/3/43016613_17164645.pdf-img/43016613_17164645.pdf-10.jpg" alt="> Энергонезависимая память карты памяти и flash-диски "> Энергонезависимая память карты памяти и flash-диски (БИС-память, заключенная в корпус) n Для записи и считывания информации с карт памяти используются специальные адаптеры. n Информационная ёмкость – до 1 Гбайта и более. n Адаптеры карт памяти и flash-диски подключаются к USB-разъёму компьютера.

Src="http://present5.com/presentation/3/43016613_17164645.pdf-img/43016613_17164645.pdf-11.jpg" alt=">Характеристики флэш-памяти Скорость некоторых устройств с флеш-памятью может доходить до 100 МБ/с. В основном"> Характеристики флэш-памяти Скорость некоторых устройств с флеш-памятью может доходить до 100 МБ/с. В основном флеш-карты имеют большой разброс скоростей и обычно маркируются в скоростях стандартного CD-привода (150 КБ/с). Так, указанная скорость в 100 x означает 100 × 150 КБ/с = 15 000 КБ/с = 14. 65 МБ/с. В основном объём чипа флеш-памяти измеряется от килобайт до нескольких гигабайт. В 2005 году Toshiba и San. Disk представили NAND чипы объёмом 1 ГБ, выполненные по технологии многоуровневых ячеек, где один транзистор может хранить несколько бит, используя разный уровень электрического заряда на плавающем затворе. Компания Samsung в сентябре 2006 года представила 8 ГБ чип, выполненный по 40 -нм технологическому процессу. В конце 2007 года Samsung сообщила о создании первого в мире MLC (multi-level cell) чипа флеш-памяти типа NAND, выполненного по 30 -нм технологическому процессу. Ёмкость чипа также составляет 8 ГБ. Ожидается, что в массовое производство чипы памяти поступят в 2009 году. Для увеличения объёма в устройствах часто применяется массив из нескольких чипов. К 2007 году USB устройства и карты памяти имели объём от 512 МБ до 64 ГБ. Самый большой объём USB устройств составлял 4 ТБ.

Src="http://present5.com/presentation/3/43016613_17164645.pdf-img/43016613_17164645.pdf-12.jpg" alt="> Опасные воздействия n Модули ОП оберегать от электростатических зарядов при"> Опасные воздействия n Модули ОП оберегать от электростатических зарядов при установке; n Дискеты оберегать от нагревания и сильных магнитных полей, которые могут изменить намагниченность участков поверхности диска; n Жесткие диски оберегать от ударов при установке, которые могут привести к поломке механизма перемещения магнитных головок и повреждению поверхности магнитных дисков; n Оптические диски оберегать от загрязнений и царапин, которые могут привести к изменению отражающей способности отдельных участков поверхности; n Flash-память оберегать от неправильного отключения от компьютера.

Носитель – это объект на котором записана информация Физический принцип записи нулей и единиц может быть различным: - магнитный – чередование намагниченных (1) и ненамагниченных (0) участков; - оптический – чередование участков с различной отражающей способностью.

Магнитный принцип записи. Внутри пластмассового корпуса дискеты размещается гибкий магнитный диск. Информация хранится на концентрических дорожках. Информационная емкость 1, 44 Мбайт. В настоящее время выходят из употребления. Принцип работы дисковода со вставленной в него дискетой похож на принцип работы жесткого диска.

CD - диски, на которые может быть записано до 700 Мбайт информации, для записи и считывания информации с них используется инфракрасный лазер. DVD - диски имеют значительно большую информационную емкость (4,7 Гбайт, у двухслойных 8,5 Гб), лазер с меньшей длиной волны и оптические дорожки на них имеют меньшую толщину и размещены более плотно.

Оптический диск под микроскопом В оптических дисководах используется оптический принцип записи и считывания информации. Информация на диске хранится на одной спиралевидной дорожке, идущей от центра диска к периферии и содержащей чередующиеся участки с плохой и хорошей отражающей способностью.

Энергонезависимая память Карты flash-памяти и flash-диски, не имеют движущихся частей и не требуют подключения к источнику питания. Карты flash-памяти представляют собой БИС памяти, помещенную в миниатюрный плоский корпус. Для записи и считывания с карт памяти используются специальные адаптеры, которые могут подключаются к компьютерам с помощью USB-разъема. Flash-диск представляет собой БИС памяти, помещенную в миниатюрный корпус. Flash-диск подключается к USB-разъему компьютера.

Модули ОП оберегать от электростатических зарядов при установке; Дискеты оберегать от нагревания и сильных магнитных полей; Жесткие диски оберегать от ударов при установке; Оптические диски оберегать от загрязнений и царапин; Flash-память оберегать от неправильного отключения от компьютера. Для предотвращения потери информации на носителях и их выхода из строя необходимо

Ваше решениеПравильное решение 1жесткий диск 2компакт диск 3 накопитель с flash- памятью 4оперативная память 2. Расположите недорогие носители информации (компакт диск, накопитель с flash-памятью, жесткий диск, оперативная память), в порядке увеличения их стоимости на единицу объема

Основной функцией внешней (долговременной) памяти является способность длительно хранить большой объем информации. Для работы с внешней памятью необходимо наличие накопителя (дисковода) и устройства хранения – носителя .

К носителям относятся гибкие (Floppy Disk) и жесткие (Hard Disk) магнитные диски, а также оптические диски CD-ROM, CD-RW, DVD, съемные диски. Существенное значение имеют такие их показатели как информационная емкость, время доступа к информации, надежность ее хранения, время безотказной работы.

Жесткий магнитный диск (HDD – Hard Disk Drive) – это устройство для постоянного хранения информации, используемой при работе с ПК: программ операционной системы, часто используемых прикладных программ, документов. Жесткий магнитный диск – это камера, внутри которой находится несколько дисков на одной оси. Особенностями жестких дисков являются:

Наибольшая скорость чтения и записи информации;

Информационная ёмкость для современных HDD до 100 Гб и больше.

Жесткие диски необходимо оберегать от ударов и резких изменений пространственной ориентации в процессе работы.

Накопители на сменных жестких дисках. . Zip – выпускается в виде встроенных или автономных блоков, подключаемых к параллельному порту, могут хранить 100 и 250 Мб данных на картриджах, напоминающих дискету. Jaz - емкость используемого картриджа 1 или 2 Гб. Недостаток – высокая стоимость картриджа. Основное применение – резервное копирование данных.

Стримеры - это накопители на магнитных лентах, которые в настоящее время используются, в основном, как средство резервного копирования данных. Запись производится на мини-кассеты. Емкость таких кассет от 40 Мб до 13 Гб.

Дисководы - устройства для работы с носителями информации (считывания/записи).

I. FDD – Floppy Disk Drive дисководдля работы с дискетами. Геометрический размер дискеты 3,5 дюйма (89 мм), информационная емкость – 1,44 Мб. Особенности:

Низкая скорость чтения/записи данных;

Малая информационная емкость дискеты;

Невысокая надежность сохранения данных на дискетах.

Дискеты нельзя хранить вблизи источников магнитных излучений (монитор, мобильный телефон и др.), не допускать попадания пыли, грязи и жидкостей.

II. Лазерные дисководыCD-ROM, DVD-ROM – устройства для работы с лазерными дисками:

- CD-ROM (Compact Disk Read Only Memory – компакт диск только для чтения). Информационная емкость составляет 650-800 Мб. Основным недостатком стандартных дисководов CD-ROM является невозможность записи данных.

- DVD-ROM (Digital Versatile Disk – универсальный цифровой диск) . Емкость DVD составляет от 4,7 до 17 Гбайт. Разброс емкости объясняется тем, что диск может записываться с двух сторон и, к тому же, с каждой стороны могут быть нанесены один или два слоя информации. Таким образом, односторонние однослойные диски имеют объем 4,7 Гб, двусторонние однослойные – 9,4 Гб, односторонние двухслойные – 8,5 Гб, двусторонние двухслойные – 17 Гб.

III. Записывающие лазерные дисководы для работы как с перечисленными типами компакт дисков, так и носителями типа:

- CD-R, DVD-R (R - recordable – записываемый) – лазерные диски для однократной записи.

- CD-RW, DVD-RW (RW - R eW ritable) - лазерные диски, допускающие многократную запись.

Оптические диски обладают высокой надежностью хранения информации, долговечностью (срок службы при качественном исполнении 30-50 лет). Диски следует хранить в твердых футлярах вертикально, не допускать попадания солнечного света и жидкостей на поверхность, оберегать от магнитных излучений, царапин, трещин, пыли.

Flash-память – представляют собой микросхему, помещенную в корпус. Карта flash-памяти вставляется в мобильное устройство (портативный компьютер, цифровую камеру) и подключается к ПК через USB порт посредством специального USB кабеля либо непосредственно подключается к USB порту. Информационная емкость карты, в зависимости от типа достигает 1 Гб и более.

Карты flash-памяти не следует хранить вблизи источников магнитного излучения, не допускать попадания грязи, пыли, жидкостей.