Виды памяти, их характеристики, назначение, принципы работы, единицы измерения
Память это один из самих важных элементов персонального компьютера (ПК).Память ПК – это совокупность отдельных устройств которые запоминают, хранят, выдают информацию.Основные характеристики памяти – это емкость (объем) и быстродействие.
Быстродействие памяти – время обращения к ячейкам памяти, определяемое временем считывания и (или) временем записи информации. Измеряется в наносекундах.
Емкость памяти – это максимальное количество адресуемых ячеек, выраженное в байтах. Однако часто байт оказывается слишком малой, поэтому существуют более крупные единицы измерения:
Мегабайт -1024 кб
Терабайт – 1024 мб
Перабайт – 1024 тб
Эксабайт – 1024 пб
Зетабайт – 1024 эб
Иоттабайт – 1024 зб
Кроме устройств ввода/вывода информации компьютер также имеет внутреннюю и внешнюю память.
Внутренняя память — это электронное устройство, которое хранит информацию, пока питается электроэнергией, находится внутри материнской платы. Программа во время выполнения хранится в памяти компьютера.
Внешняя память — это различные магнитные носители (ленты, диски), оптические диски, флеш-накопители и др вне материнской платы. Сохранённая информация на них не требует постоянного электропитания.
Единицей хранения информации во внешней памяти является файл – последовательность байтов, записанная в устройство внешней памяти и имеющая имя. Обмен информации между оперативной памятью и внешней осуществляется файлами.
Жесткий диск (HDD) – устройство памяти (физический диск) или раздел винчестера (логический диск). Диск имеет имя и таблицу размещения файлов.
Внутренняя память компьютера делится на:
1. Оперативная память (ОП, ОЗУ) – 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.
2. Постоянная память (ПЗУ). ПЗУ содержат программы и данные, определяющие работу ПК после его включения. Содержимое ПЗУ изменить нельзя. Программы, находящиеся в ПЗУ, называют «зашитыми» — их записывают туда на этапе изготовления микросхемы. Наряду с ПЗУ используются полупостоянная энергонезависимая память, называемая ППЗУ, хранящая параметры конфигурации системы, она может быть изменена.
3. Кэш-память. Обмен данными внутри процессора происходит в несколько раз быстрее, чем обмен с другими устройствами, например с ОП. Для того чтобы уменьшить количество обращений к оперативной памяти, внутри процессора создают буферную область – так называемую кэш-память. Это как бы «сверхоперативная память».
Память компьютера – типы, виды, назначение.
Компьютерная память является одним из наиболее главных вопросов устройства компьютера, так как она обеспечивает поддержку одной из наиважнейшей функций современного компьютера, — способность длительного хранения информации.
Одним из основных элементов компьютера, позволяющим ему нормально функционировать, является память.
Все персональные компьютеры используют три вида памяти: оперативную, постоянную и внешнюю (различные накопители).
Внутренняя память компьютера — это место хранения информации, с которой он работает. Внешняя память (различные накопители) предназначена для долговременного хранения информации
Наиболее знакомы средства машинного хранения данных, используемые в персональных компьютерах: — это модули оперативной памяти, жесткие диски (винчестеры), дискеты (гибкие магнитные диски), CD или DVD диски, а также устройства флэш-памяти.
Компьютерная память бывает двух видов: внутренняя и внешняя. Внутренней памяти: оперативное запоминающее устройство с произвольной выборкой (ОЗУ) и постоянное запоминающее устройство (ПЗУ).Наиболее существенная часть внутренней памяти называется ОЗУ — оперативное запоминающее устройство. Его главное назначение состоит в том, чтобы хранить данные и программы для решаемых в текущий момент задач.Оперативная память. Название «оперативная» эта память получила потому, что она работает очень быстро, так что процессору практически не приходится ждать при чтении данных из памяти или записи в память. Однако содержащиеся в ней данные сохраняются только пока компьютер включен.
Постоянное запоминающее устройство (ПЗУ), в котором в частности хранится информация, необходимая для первоначальной загрузки компьютера в момент включения питания. Как очевидно из названия, информация в ПЗУ не зависит от состояния компьютера.
Внешняя память обычно располагается вне центральной части компьютера
К внешней памяти относятся различные магнитные носители (ленты, диски), оптические диски. Внешняя память дешевле внутренней, но ее недостаток в том, что она работает медленнее устройств внутренней памяти.
Существуют диски CD-ROM — диски с однократной записью, стереть или перезаписать их невозможно.
Позже были изобретены перезаписываемые лазерные диски — CD-RW.
Внешняя память реализуется в виде довольно разнообразных устройств хранения информации и обычно конструктивно оформляется в виде самостоятельных блоков. Сюда, прежде всего, следует отнести накопители на гибких и жестких магнитных дисках (последние несколько жаргонно пользователи часто именуют винчестерами), а также оптические дисководы (устройства для работы с CD ROM).
Виды памяти персонального компьютера
Кэш-память. Основное назначение кэш-памяти в компьютере — служить местом временного хранения обрабатываемых в текущий момент времени кодов программ и данных. То есть ее назначение служить буфером между различными устройствами для хранения и обработки информации
ВIOS (постоянная память). В компьютере имеется также и постоянная память, в которую данные занесены при изготовлении. Как правило, эти данные не могут быть изменены, выполняемые на компьютере программы могут только их считывать.
В компьютере в постоянной памяти хранятся программы для проверки оборудования компьютера, инициирования загрузки ОС и выполнения базовых функций по обслуживанию устройств компьютера. Часто содержимое постоянной памяти называется ВIOS. В ней содержится программа настройки конфигурации компьютера (SЕТИР),она позволяет установить некоторые характеристики устройств компьютера (типы видеоконтроллера, жестких дисков и дисководов для дискет и обслуживанием ввода-вывода.
CMOS (полупостоянная память).
небольшой участок памяти для хранения параметров конфигурации компьютера. Его часто называют CMOS -памятью, поскольку эта память обычно выполняется по технологии, обладающей низким энергопотреблением.
Видеопамять.
видеопамять, то есть память, используемая для хранения изображения, выводимого на экран монитора.
и постоянная память (ПЗУ).
Память компьютера делится на внешнюю (основную): гибкий и жесткий диски, CDDVD-ROM, CD DVD-RW,CD DVD-R и внутреннюю.
Свойства
При рассмотрении темы статьи нельзя не упомянуть про свойства внутренней памяти компьютера. Информатика выделяет несколько критериев, по которым можно характеризовать ее.
- Дискретность. Это такое свойство, позволяющее определить структуру любого вида памяти на компьютере. Внутренняя память состоит из множества ячеек, каждая из которых хранит всего 1 бит информации — минимальный неделимый объём. Ячейки объединяются в группы разрядов, хранящие по 8 бит, что равно 1 байту данных.
- Адресуемость. Каждая ячейка памяти компьютера имеет свой адрес, к которому обращается процессор при работе, при необходимости извлечения данных.
- Энергозависимость и энергонезависимость. В зависимости от типа рассматриваемой памяти, можно выделить эти подгруппы. Зависимость от электропитания означает, что при выключении компьютера все данные из памяти удаляются.
К внутренней памяти компьютера относятся ОЗУ, ПЗУ, кэш, CMOS и видеопамять, рассмотрим их поподробнее.
Постоянное запоминающее устройство. Было названо так, потому что данные, хранящиеся в нём, не подлежат изменению и предназначены исключительно для считывания. Содержимое этой памяти заполняется непосредственно при изготовлении, сюда могут входить программы для обслуживания персонального компьютера, поддержки операционной системы и устройств ввода-вывода, поэтому её называют ROM BIOS.
Однако эта память соответствовала своему названию исключительно на первом этапе своего создания. С развитием технологий стали выпускаться перепрограммируемые ПЗУ, для того чтобы можно было изменять их содержание в условиях эксплуатации.
Память компьютера – типы, виды, назначение.
Компьютерная память является одним из наиболее главных вопросов устройства компьютера, так как она обеспечивает поддержку одной из наиважнейшей функций современного компьютера, — способность длительного хранения информации.
Одним из основных элементов компьютера, позволяющим ему нормально функционировать, является память.
Все персональные компьютеры используют три вида памяти: оперативную, постоянную и внешнюю (различные накопители).
Внутренняя память компьютера — это место хранения информации, с которой он работает. Внешняя память (различные накопители) предназначена для долговременного хранения информации
Наиболее знакомы средства машинного хранения данных, используемые в персональных компьютерах: — это модули оперативной памяти, жесткие диски (винчестеры), дискеты (гибкие магнитные диски), CD или DVD диски, а также устройства флэш-памяти.
Компьютерная память бывает двух видов: внутренняя и внешняя.Внутренней памяти: оперативное запоминающее устройство с произвольной выборкой (ОЗУ) и постоянное запоминающее устройство (ПЗУ).Наиболее существенная часть внутренней памяти называется ОЗУ — оперативное запоминающее устройство. Его главное назначение состоит в том, чтобы хранить данные и программы для решаемых в текущий момент задач.Оперативная память. Название «оперативная» эта память получила потому, что она работает очень быстро, так что процессору практически не приходится ждать при чтении данных из памяти или записи в память. Однако содержащиеся в ней данные сохраняются только пока компьютер включен.
Постоянное запоминающее устройство (ПЗУ), в котором в частности хранится информация, необходимая для первоначальной загрузки компьютера в момент включения питания. Как очевидно из названия, информация в ПЗУ не зависит от состояния компьютера.
Внешняя память обычно располагается вне центральной части компьютера
К внешней памяти относятся различные магнитные носители (ленты, диски), оптические диски. Внешняя память дешевле внутренней, но ее недостаток в том, что она работает медленнее устройств внутренней памяти.
Существуют диски CD-ROM — диски с однократной записью, стереть или перезаписать их невозможно.
Позже были изобретены перезаписываемые лазерные диски — CD-RW.
Внешняя память реализуется в виде довольно разнообразных устройств хранения информации и обычно конструктивно оформляется в виде самостоятельных блоков. Сюда, прежде всего, следует отнести накопители на гибких и жестких магнитных дисках (последние несколько жаргонно пользователи часто именуют винчестерами), а также оптические дисководы (устройства для работы с CD ROM).
Виды памяти персонального компьютера
Кэш-память. Основное назначение кэш-памяти в компьютере — служить местом временного хранения обрабатываемых в текущий момент времени кодов программ и данных. То есть ее назначение служить буфером между различными устройствами для хранения и обработки информации
ВIOS (постоянная память). В компьютере имеется также и постоянная память, в которую данные занесены при изготовлении. Как правило, эти данные не могут быть изменены, выполняемые на компьютере программы могут только их считывать.
В компьютере в постоянной памяти хранятся программы для проверки оборудования компьютера, инициирования загрузки ОС и выполнения базовых функций по обслуживанию устройств компьютера. Часто содержимое постоянной памяти называется ВIOS. В ней содержится программа настройки конфигурации компьютера (SЕТИР),она позволяет установить некоторые характеристики устройств компьютера (типы видеоконтроллера, жестких дисков и дисководов для дискет и обслуживанием ввода-вывода.
CMOS (полупостоянная память).
небольшой участок памяти для хранения параметров конфигурации компьютера. Его часто называют CMOS -памятью, поскольку эта память обычно выполняется по технологии, обладающей низким энергопотреблением.
Видеопамять.
видеопамять, то есть память, используемая для хранения изображения, выводимого на экран монитора.
и постоянная память (ПЗУ).
Память компьютера делится на внешнюю (основную): гибкий и жесткий диски, CDDVD-ROM, CD DVD-RW,CD DVD-R и внутреннюю.
Статьи к прочтению:
Постоянная память, или постоянное запоминающее устройство (ПЗУ или ROM, англ.) Служит для хранения программ начальной загрузки компьютера и тестирования…
Состав, назначение, характеристики и принципы работы основных элементов персонального компьютера. Персональный компьютер включает следующие основные…
Память
Память – способность компьютера обеспечивать хранение данных в запоминающих устройствах. Функции памяти: прием информации от других устройств, запоминание, выдача информации другим устройствам компьютера.
В компьютере несколько видов памяти и запоминающих устройств, отличающихся емкостью памяти, временем хранения, методом и скоростью доступа к данным, избирательностью выдачи данных, надежностью работы (рис. 3.8.).
Для персонального компьютера самая быстрая – внутренняя память (взаимодействующая с процессором) имеет несколько уровней:
- • постоянную (только читаемую) память, в которой хранятся программы, необходимые для запуска компьютера;
- • оперативную память для хранения обновляемых данных;
- • кеш-память, увеличивающую производительность процессора.
Внешняя память более медленная, но и более вместительная – жесткие диски, сменные накопители и носители (магнитные ленты, дисководы, компакт-диски CD и DVD, флеш-карты).
Постоянная память: ПЗУ и система BIOS. Работа компьютера после включения начинается только при условии, что
Рис. 3.8. Виды памяти ЭВМ
процессор получит из памяти данные и программы для обработки. Сразу «после пробуждения» процессору необходимы инициирующие команды и данные, которые сохраняются при отключении питания и предоставляются процессору при включении. Для этих целей в компьютере предусмотрено постоянное запоминающее устройство.
Постоянное запоминающее устройство (ПЗУ) – устройство энергонезависимой памяти, которая постоянно, даже после выключения компьютера, хранит фиксированные («вшитые») программу и данные и использует их для загрузки операционной системы и подключения устройств (рис. 3.9). Для хранения параметров конфигурации компьютера предназначена постоянная память на основе полупроводников – G’il/05-память. Для хранения видеоизображений, выводимых на экран монитора, служит видеопамять.
Схема ПЗУ постоянно хранит программу BIOS (англ. Base Input Output System – базовая система ввода-вывода), которую процессор выполняет для проверки устройств во время запуска, загрузки операционной системы или установки новой. Кроме того, программа BIOS устанавливает поток данных между операционной системой компьютера и подсоединенными устройствами: жестким диском, клавиатурой, мышью, принтером, видеосистемой, управляет потребляемой мощностью и питанием ПК. Данные в ПЗУ записываются в процессе изготовления, сохраняются после выключения питания компьютера и могут только читаться, результаты своей работы компьютер здесь не сохраняет (для ПЗУ используется и английский термин Read Only Memory, ROM – память только для чтения).
При включении компьютера процессор обращается к ПЗУ, считывает программу BIOS, начинает ее выполнять и осуществляет тестирование основных устройств: клавиатуры, оперативной памяти, дисководов и др. Если устройства не обнаружены или не работают, BIOS сообщает об ошибках звуковыми сигналами или текстом па экране. Если устройства обнаружены и работают должным образом, устанавливается связь системной платы с устройствами, подключаются клавиатура, жесткий диск и начинается процесс загрузки операционной системы ПК.
Рис. 3.9. ПЗУ на системной плате
После успешной загрузки операционной системы в оперативную память дальнейшее управление компьютером берет на себя операционная система, которая в последующем выполняет загрузку и управление прикладной программой или передает его какой-нибудь прикладной программе, например текстовому процессору Word.
В современных компьютерах система BIOS записывается в так называемой флеш-памяти (англ. in a flash – мгновенно) – в запоминающее устройство с возможностью перепрограммирования. Флеш-память, как и обычное ПЗУ, энергонезависима, т.е. данные не пропадают после отключения питания, но флеш-память позволяет обновлять, перезаписывать находящиеся в ней данные.
Система BIOS хранит программу установки Setup (англ. set up – установить). Сообщение о работе этой программы иногда высвечивается при загрузке компьютера на черном фоне экрана: «Чтобы войти в Setup, нажмите клавишу F1″ (или Del, или другую). Программа позволяет пользователю установить клавишами клавиатуры некоторые настройки BIOS, которые записываются в отдельную постоянную CMOS-память, питаемую от аккумуляторной батарейки. CMOS-память (Complimentary Metal Oxide Semiconductor Memory) представляет собой память для хранения конфигурации компьютера. Она имеет низкое энергопотребление и не изменяется при отключении питания. Эта память располагается на контроллере периферии, для электропитания которого используются специальные аккумуляторы. В CMOS хранятся некоторые настройки системы, текущая дата и время (их можно настроить также с помощью операционной системы), пароль на вход в компьютер. О пребывании в программе Setup свидетельствует характерный «старомодный», под DOS, вид экрана и заголовок типа Award BIOS Setup (если BIOS компании Award).
Помимо основной системы BIOS в компьютере есть местные, например видеосистемы BIOS.
Оперативная память – память временного хранения данных и команд, необходимых процессору для выполнения операций в текущем сеансе работы. Отличается особо быстрым доступом к чтению и записи данных процессором или другими устройствами. Работа компьютера – это прежде всего работа процессора с оперативной памятью.
При включении компьютера в оперативную память загружаются с диска программы и данные для работы операционной системы и работы отдельных устройств, а затем прикладные программы, которые открывает пользователь. Оперативная память хранит данные только на время, пока компьютер включен, поэтому она временная (на время сеанса работы) и энергозависимая (пока подает энергию источник питания). Данные в памяти утрачиваются при выключении компьютера или перезагрузке операционной системы.
Процессор выполняет вычисления по программе, размещенной в оперативной памяти, обменивается с памятью данными, отправляет данные из памяти во внешние запоминающие устройства или сеть. Доступ к данным оперативной памяти происходит гораздо быстрее, чем к данным внешней памяти, например жесткого диска, поэтому она и называется оперативной – быстродействующей.
Объем оперативной памяти определяет, насколько большие программы могут выполняться, а также сколько данных будет подготовлено им для доступа, сколько программ могут выполняться одновременно, что очень важно для быстродействия. В современные персональные компьютеры устанавливается память объемом 1 Гбайт и более.
Процессор выполняет операции с двоичными числами. Чем большей разрядности число может обработать процессор единовременно и чем больше оперативной памяти он может использовать для размещения обрабатываемых данных, тем выше быстродействие компьютера, тем лучше он работает с большими объемами данных.
Ячейка памяти – минимальная адресуемая область памяти, хранящая данные в виде двоичного числа определенной длины. Двоичное число (1 или 0) в ячейке памяти определяется наличием или отсутствием электрического заряда. Восемь ячеек оперативной памяти имеют индивидуальный адрес. Адрес – число, которое идентифицирует отдельные части памяти. Процессор рассматривает оперативную память как кипу страниц с пометками, пронумерованными записками, куда можно быстро заглянуть по номеру. Процессор, обладающий способностью работать с двоичными числами больших разрядов, может нумеровать и использовать очень много таких «страниц и записей». Способность адресовать оперативную память позволяет процессору найти ячейку по адресу (как камеру хранения по номеру). Английский термин RAM (Random Access Memory – память произвольного доступа) отражает свойство предоставлять с одинаковой скоростью доступ к любой ячейке памяти независимо от адреса ячейки.
Процессор одновременно обрабатывает несколько разрядов чисел. Повышение максимальной разрядности чисел позволяет увеличить количество ячеек оперативной памяти, а значит, возможный максимальный ее объем. Так, 32-разрядный процессор и 32-разрядная адресация могут адресовать 232 байта, т.е. 4 Гбайт оперативной памяти (если такой объем оперативной памяти доступен на компьютере). Перенос данных из памяти процессору выполняется 32-разрядной программой в несколько раз быстрее, чем 16-разрядной программой.
В компьютере с 64-разрядным процессором и 64-разрядной возможностью адресации предел оперативной памяти увеличивается до 264 = 1,8 • 1021 байт. Прикладные программы с 64-разрядным кодом, применяемые в Windows 7 и Windows 8, быстрее, чем в Windows ХР, выполняют операции перемещения данных в памяти, сложения, вычитания, деления, умножения, сравнения крупных массивов чисел.
Развитие технологии процессоров направлено на повышение разрядности обрабатываемых двоичных чисел. Для увеличения разрядности и скорости выполнения программ кристалл интегральной схемы плотнее насыщают транзисторными элементами, уменьшают размеры, применяют новые технологии производства.
Физически оперативная память выполняется в виде модулей из многих запоминающих ячеек (каждая со своим адресом), представляющих собой пластины с рядами контактов, на которых размещаются микросхемы памяти (рис. 3.10).
Модули памяти могут различаться между собой по размеру и количеству контактов, по быстродействию, по информационной емкости и т.д. Важнейшей характеристикой модулей оперативной памяти является быстродействие, которое зависит от максимально возможной частоты операций записи или считывания информации из ячеек памяти. Современные модули памяти обеспечивают время доступа к информации менее 10 наносекунд (10-9 с).
В персональных компьютерах объем адресуемой памяти и величина фактически установленной оперативной памяти практически всегда различаются. Хотя объем адресуемой памяти может достигать 4 Гбайт, величина фактически
Рис. 3.10. Модуль ОЗУ
установленной оперативной памяти может быть значительно меньше, например «всего» 1 Гбайт.
Кеш-память может размещаться как вспомогательная между оперативной памятью и процессором, между оперативной памятью и диском. Кеш-память – это буферная, недоступная для пользователя быстродействующая память, автоматически используемая компьютером для ускорения операций с информацией, хранящейся в более медленно действующих запоминающих устройствах. Например, для ускорения операций с основной памятью организуется регистровая кеш-память внутри микропроцессора (кеш-память первого и второго уровня) или вне микропроцессора на материнской плате; для ускорения операций с дисковой памятью организуется кеш-память на ячейках электронной памяти.
Внешняя память – компьютерная память долговременного хранения программ и данных, недоступная процессору для непосредственного обращения. Процессор получает доступ к внешней памяти через оперативную память, команды ввода-вывода поручают оперативной памяти обменяться данными с внешней памятью.
Устройства внешней памяти – это накопители данных на магнитных или оптических носителях. В конструкции устройств внешней памяти имеются механические части, поэтому скорость их работы значительно ниже, чем у оперативной памяти. В системном блоке компьютера располагаются накопитель на жестком магнитном диске (винчестер), накопитель для оптических носителей – дисковод компакт- дисков CD/DVD. Стример (накопитель с магнитной лентой) выполняется как отдельное устройство.
