При отключении компьютера информация стирается: возможные причины, рекомендации по восстановлению

При отключении компьютера информация стирается: возможные причины, рекомендации по восстановлению

Компьютер – это сложная машина, освоить которую не каждому под силу. Вспомните своих бабушку и дедушку: насколько трудно им понять, как работает ПК, что нужно для включения и как управлять мышкой. Чтобы понять, почему при отключении компьютера информация стирается, важно разобраться с основными принципами работы устройства.

Компьютерная память – это крайне важная функция. Каждому пользователю нужно, чтобы ПК хранил информацию. Любой программе необходимо, чтобы данные либо временно, либо постоянно находились в ОС. Интернет тоже использует память, сохраняя в специальные папки данные.

Важно, чтобы у компьютера было умение длительно хранить информацию. Чтобы работа системы была корректна, она использует память.

Часто на уроках информатики задают вопрос о том, откуда при отключении компьютера стирается информация. Чтобы ответить на него, нужно понимать, какая память существует, где находятся временные файлы, а куда сохраняются данные на постоянной основе.

Итак, в компьютере есть внутренняя и внешняя память. Первый вариант содержит быструю и энергозависимую память как отдельный подвид. Также внутренняя может быть постоянной. Первый подвид представлен оперативной памятью и кэшем, а второй подвид – это ROM и CMOS.

Под внешней памятью подразумевают накопители типа флешек, дисков и пр.

Организация

Известно, что при отключении компьютера информация исчезает, стирается с определенного вида памяти. Речь идет как раз о внутренней памяти. Она не остается при выключении ПК. Сама память представлена набором ячеек, которые хранят материалы. Каждый такой блок имеет свой адрес.

Размеры ячеек, типы данных – все это может быть разным в зависимости от ПК. Например, в старых моделях компьютера часто ячейки были крупные, одна могла достигать 64 бит. Такой тип блоков назывался «словами».

Как работает “Гибернация” в Windows 10?

Разобравшись в этимологии слова “Гибернация”, мы узнаем, что оно образовано от английского “hibernation” — перевод “зимняя спячка” (источник: Википедия). Если кратко, то это более глубокий спящий режим. При активации данного режима, содержимое из “оперативки” загружается на жёсткий диск в особый файл “hiberfil.sys”.

Скорость загрузки в этом случае будет немного дольше, чем при выходе из “сна”, потому что скорость чтения данных с винчестера ниже. Но и есть положительные, весьма значительные, моменты. HDD/SSD может работать без электропитания, поэтому если ваш компьютер внезапно выключится, вся ваша работа будет сохранена!

Когда стоит использовать гибернацию ПК?

Заряд батареи будет расходоваться ещё меньше, ведь получать электропитание (другими слова — работать) будут лишь базовые компоненты для загрузки ОС и компоненты ПК, которые играют роль “выключателя” (мышь или клавиатура).

В теории, гибернация может помочь в случае, если вы заняты серьёзной работой в виндовс (открыто множество вкладок в браузере, запущено несколько программ), но вам нужно срочно оставить ПК более чем на 3 часа. Особенно полезен режим гибернации для ноутбуков, не имеющих постоянного источника питания.

Вред наносимый SSD-диску: миф или правда?

Некоторые люди утверждают, что постоянная перезапись файла “hiberfyl.sys”, вес которого, к слову, может превышать 5 ГБ, значительно укорачивает срок эксплуатации SSD-накопителя. Дело в том, что они имеют ограниченный объём записи.

Вроде бы всё и верно… Но стоит понимать, что ресурс не самого дорого ССД — не менее 150 TBW (терабайт). Используя режим гибернации, грубо говоря, раз в две недели, вы добавляете к ресурсу около 120 ГБ в год (среднестатистический пользователь за год записывает информации объёмом в 10 000-25 000 ГБ).

Таким образом мы можем сделать вывод, что использовать этот режим вполне возможно без серьёзных нагрузок на ССД. В любом случае, решать вам)

Чем опасно постоянное использование гибернации

Данный способ выключения устройства вредит ноутбуку не больше, чем полное выключение, потому что при выключении/включении происходят в системе те же этапы, что и при полном отключении.

Если объем оперативной памяти большой, тогда портативный компьютер загружается дольше и начинает притормаживать.

Перегрузки ведут к усиленной работе процессора, перегреву и в итоге – к снижению срока службы ПК.

Еще один момент, который стоит учитывать, что при быстром выходе из спящего состояния системы все приложения и программы открываются сразу, то есть не требуется постоянного ввода всех паролей и доступов. Человек может их банально забыть, если регулярно не обновлять их в памяти. Поэтому специалисты советуют хотя бы 1-2 раза в месяц полностью отключать ПК и заново входить в программы при помощи логина и пароля.

Неполадки с HDD/SSD

Жесткий (HDD) или твердотельный (SSD) диск — компонент ПК, на котором хранится операционная система. Если данное устройство выйдет из строя или начнет работать неправильно, то проблемы гарантированы — вплоть до того, что компьютер начнет сам выключаться.

Проблемы с HDD/SSD можно поделить на две категории: программные и аппаратные. К первой категории можно отнести поврежденную файловую систему, бэд-блоки. И то, и другое можно попытаться исправить средствами Windows либо сторонним ПО. Чтобы задействовать системное средство, сделайте следующее:

• откройте «Этот компьютер»;
• нажмите ПКМ на системный диск и выберите «Свойства»;
• перейдите во вкладку «Сервис» и нажмите на «Проверить»;
• кликните на кнопку «Проверить диск» в другом окошке;
• подождите завершения проверки диска и ознакомьтесь с результатами.

С аппаратными неполадками все немного сложнее. Вот список возможных проблем с HDD:

• вышедший из строя контроллер, БМГ или коммутатор-предусилитель;
• поврежденный кабель питания или SATA;
• клин двигателя HDD;
• повреждение магнитных пластин;
• и другое.

SSD-диск, в отличие от HDD, не обладает движущимися частями и работает примерно также, как любая флеш-карта. Поэтому с SSD возникают несколько иные проблемы:

• поломка контроллера;
• вышедшие из строя микросхемы памяти;
• проблемы с интерфейсом подключения диска;
• и другое.

В случае аппаратной поломки вам практически точно придется обращаться за помощью в местный сервисный центр.

Жесткие магнитные диски

Одним из обязательных компонентов персонального компьютера являются жесткие магнитные диски. Они представляют собой набор металлических либо керамических дисков (пакет дисков), покрытых магнитным слоем. Диски вместе с блоком магнитных головок установлены внутри герметичного корпуса накопителя, обычно называемого винчестером. Накопитель на жестких магнитных дисках (винчестер) относится к накопителям с прямым доступом.

Термин «винчестер» возник из жаргонного названия первой модели жесткого диска емкостью 16 Кб (IBM, 1973 г.), имевшего 30 дорожек по 30 секторов, что случайно совпало с калибром 30″/30″ известного охотничьего ружья «Винчестер».

Основные особенности жестких дисков:

♦ жесткий диск относится к классу носителей с произвольным доступом к информации;
♦ для хранения информации жесткий диск размечается на дорожки и секторы;
♦ для доступа к информации один двигатель дисковода вращает пакет дисков, другой устанавливает головки в место считывания/запи си информации;
♦ наиболее распространенные размеры жесткого диска — 5,25 и 3,5 дюйма в наружном диаметре.

Жесткий магнитный диск представляет собой очень сложное устройство с высокоточной механикой чтения/записи и электронной платой, управляющей работой диска. Чтобы сохранить информацию и работоспособность жестких дисков, необходимо оберегать их от ударов, резких толчков.

Производители винчестеров сосредоточили свои усилия на создании жестких дисков большей емкости, надежности, скорости обмена данными и меньшей шумности. Можно выделить следующие основные тенденции развития жестких магнитных дисков:

♦ развитие винчестеров для мобильных приложений (например однодюймовые, двухдюймовые винчестеры для ноутбуков);
♦ развитие областей применения, не связанных с персональными компьютерами (в телевизорах, видеомагнитофонах, автомобилях).

Для обращения к жесткому диску используется имя, задаваемое любой латинской буквой, начиная с С:. В случае если установлен второй жесткий диск, ему присваивается следующая буква латинского алфавита D: и т. д. Для удобства работы в операционной системе предусмотрена возможность с помощью специальной системной программы условно разбивать один физический диск на несколько независимых частей, называемых логическими дисками. В этом случае каждой части одного физического диска присваивается свое логическое имя, что позволяет независимо обращаться к ним: С:, D: и т. д.

SRAM (Static RAM)

Существует тип памяти, совершенно отличный от других, — статическая оперативная память (Static RAM — SRAM). Она названа так потому, что, в отличие от динамической оперативной памяти (DRAM), для сохранения ее содержимого не требуется периодической регенерации. Но это не единственное ее преимущество. SRAM имеет более высокое быстродействие, чем DRAM, и может работать на той же частоте, что и современные процессоры.

Время доступа в памяти SRAM — не более 2 нс; это означает, что такая память может работать синхронно с процессорами на частоте 500 МГц и выше. Однако для хранения каждого бита в конструкции SRAM используется кластер из шести транзисторов. Использование транзисторов без каких-либо конденсаторов означает, что нет необходимости в регенерации. (Ведь если нет конденсаторов, то и заряды не теряются.) Пока подается питание, SRAM будет помнить то, что сохранено. Почему же тогда микросхемы SRAM не используются для всей системной памяти? Ответ можно найти в таблице.

По сравнению с DRAM быстродействие SRAM намного выше, но плотность ее гораздо ниже, а цена довольно высока. Более низкая плотность означает, что микросхемы SRAM имеют большие габариты, хотя их информационная емкость намного меньше. Большое число транзисторов и кластеризованное их размещение не только увеличивает габариты микросхем SRAM, но и значительно повышает стоимость технологического процесса по сравнению с аналогичными параметрами для микросхем DRAM. Например, емкость модуля DRAM может равняться 64 Мбайт или больше, в то время как емкость модуля SRAM приблизительно того же размера составляет только 2 Мбайт, причем их стоимость будет одинаковой. Таким образом, габариты SRAM в среднем в 30 раз превышают размеры DRAM, то же самое можно сказать и о стоимости. Все это не позволяет использовать память типа SRAM в качестве оперативной памяти в персональных компьютерах.

Несмотря на это разработчики все-таки применяют память типа SRAM для повышения эффективности ПК. Но во избежание значительного повышения стоимости устанавливается только небольшой объем высокоскоростной памяти SRAM, которая используется в качестве кэш-памяти. Кэш-память работает на тактовых частотах, близких или даже равных тактовым частотам процессора, причем обычно именно эта память непосредственно используется процессором при чтении и записи. Во время операций чтения данные в высокоскоростную кэш-память предварительно записываются из оперативной памяти с низким быстродействием, т.е. из DRAM. Еще недавно время доступа DRAM было не менее 60 нс (что соответствует тактовой частоте 16 МГц). Для преобразования времени доступа из наносекунд в мегагерцы используется следующая формула:

1/наносекунды × 1000 = МГц.

Обратное вычисление осуществляется с помощью такой формулы:

1/МГц × 1000 = наносекунды.

Сегодня память может работать на частоте 1 ГГц и выше, однако до конца 1990-х годов память DRAM была ограничена быстродействием 16 нс (16 МГц). Когда процессор ПК работал на тактовой частоте 16 МГц и ниже, DRAM могла быть синхронизирована с системной платой и процессором, поэтому кэш был не нужен. Как только тактовая частота процессора поднялась выше 16 МГц, синхронизировать DRAM с процессором стало невозможно, и именно тогда разработчики начали использовать SRAM в персональных компьютерах. Это произошло в 1986 и 1987 годах, когда появились компьютеры с процессором 386, работающим на частотах 16 и 20 МГц. Именно в этих ПК впервые нашла применение так называемая кэшпамять, т.е. высокоскоростной буфер, построенный на микросхемах SRAM, который непосредственно обменивается данными с процессором. Поскольку быстродействие кэша может быть сравнимо с процессорным, контроллер кэша может предугадывать потребности процессора в данных и предварительно загружать необходимые данные в высокоскоростную кэшпамять. Тогда при выдаче процессором адреса памяти данные могут быть переданы из высокоскоростного кэша, а не из оперативной памяти, быстродействие которой намного ниже.

Эффективность кэш-памяти выражается коэффициентом попадания, или коэффициентом успеха. Коэффициент попадания равен отношению количества удачных обращений в кэш к общему количеству обращений. Попадание — это событие, состоящее в том, что необходимые процессору данные уже предварительно считаны в кэш из оперативной памяти; иначе говоря, в случае попадания процессор может считывать данные из кэш-памяти. Неудачным считается такое обращение в кэш, при котором контроллер кэша не предусмотрел потребности в данных, находящихся по указанному абсолютному адресу. В таком случае необходимые данные не были предварительно считаны в кэш-память, поэтому процессор должен отыскать их в более медленной оперативной памяти, а не в быстродействующем кэше. Когда процессор считывает данные из оперативной памяти, ему приходится некоторое время “ожидать”, поскольку тактовая частота оперативной памяти значительно ниже частоты процессора. Если процессор со встроенной в кристалл кэш-памятью работает на частоте 3,6 ГГц на шине 800 МГц, то продолжительность цикла процессора и интегральной кэш-памяти в этом случае достигнет 0,28 нс, в то время как продолжительность цикла оперативной памяти будет в пять раз больше, т.е. примерно 1,25 нс для памяти DDR2. Следовательно, в том случае, когда процессор с тактовой частотой 3,6 ГГц считывает данные из оперативной памяти, его рабочая частота уменьшается в 5 раз, достигая 800 МГц. Это замедление обусловлено периодом ожидания (wait state). Если процессор находится в состоянии ожидания, то на протяжении всего цикла (такта) никакие операции не выполняются; процессор, по существу, ждет, пока необходимые данные поступят из более медленной оперативной памяти. Поэтому именно кэш-память позволяет сократить количество “простоев” и повысить быстродействие компьютера в целом.

Чтобы минимизировать время ожидания при считывании процессором данных из медленной оперативной памяти, в современных ПК обычно предусмотрены три типа кэшпамяти: кэш-память первого уровня (L1), кэш-память второго уровня (L2) и кэш-память третьего уровня (L3). Кэш-память первого уровня также называется встроенным или внутренним кэшем; он непосредственно встроен в процессор и фактически является частью микросхемы процессора. Во всех процессорах 486 и более новых кэш—амять первого уровня интегрирована в микросхему, что значительно повысило их быстродействие по сравнению с предыдущими моделями. Кэш-память второго уровня называется вторичным или внешним кэшем. В момент своего появления он устанавливался вне микросхемы процессора; так было во всех компьютерах на основе процессоров 386, 486 и Pentium. Если кэш-память второго уровня установлена на системной плате, то она работает на ее частоте. В этом случае кэшпамять второго уровня обычно помещалась рядом с разъемом процессора.

Начиная с 1999 года кэш-память второго уровня стала частью процессора, поскольку была интегрирована непосредственно в процессорное ядро наравне с кэш-памятью первого уровня. При этом кэш-память второго уровня работает на полной частоте процессора, обеспечивая на порядок большую производительность. Кэш-память второго уровня во многих старых процессорах работала на частоте, составляющей половину или одну треть частоты ядра процессора. Быстродействие кэш-памяти имеет особое значение, поэтому компьютеры с кэшпамятью, представляющей собой отдельную микросхему, установленную на системной плате, обладали небольшой производительностью. Перенос кэш-памяти в один корпус с процессором улучшил положение дел, а добавление кэш-памяти непосредственно в ядро обеспечило оптимальные результаты. Таким образом, любой процессор с кэш-памятью второго уровня, интегрированной в ядро и работающей на полной частоте процессора, обладает значительным преимуществом в быстродействии по сравнению с другими схемами использования кэшпамяти второго уровня.

Кэш-память третьего уровня впервые была представлена в процессорах для рабочих станций и серверов. Первым процессором для настольных ПК, в котором использовался кэш третьего уровня, был представленный в конце 2003 года процессор Pentium 4 Extreme Edition; он был оснащен интегрированным кэшем третьего уровня объемом 2 Мбайт. Хотя на момент представления процессоров Pentium 4 Extreme Edition, оснащенных кэш-памятью третьего уровня, казалось, что это станет стандартным свойством всех последующих процессоров, новые версии Pentium 4 Extreme Edition (а также его наследника, Pentium Extreme Edition) кэшпамятью третьего уровня уже не оснащались. Вместо этого был значительно увеличен объем кэш-памяти второго уровня.

Ключ к пониманию особенностей кэш-памяти и основной памяти состоит в понимании того, как память различных типов влияет на общее быстродействие системы. В таблице ниже приведены параметры кэш-памяти первого и второго уровней в современных компьютерах. Изначально кэш-память проектировалась как асинхронная, т.е. не была синхронизирована с шиной процессора и могла работать на другой тактовой частоте. При внедрении набора микросхем системной логики 430FX в начале 1995 года был разработан новый тип синхронной кэш-памяти. Она работает синхронно с шиной процессора, что повышает ее быстродействие и эффективность. В то же время был добавлен конвейерный монопольный режим (pipeline burst mode), сокращающий общее количество циклов ожидания за счет нескольких операций считывания, выполняемых за один такт, после завершения первой операции. В новых модулях памяти присутствуют оба эти режима (синхронный и конвейерный монопольный), что повышает общую производительность системы примерно на 20%.

В системах на базе процессора Pentium и более ранних контроллер кэш-памяти находился в микросхеме северного моста; во всех новых системах, начиная с Pentium II и Athlon, он встроен в процессор. Возможности этого контроллера предопределяют эффективность и характеристики кэш-памяти. Важно отметить, что контроллеры кэш-памяти большинства старых систем имели ограничение на объем кэшируемой памяти. Часто этот предел мог быть довольно низким, как в случае набора микросхем системной логики 430TX для компьютеров на основе Pentium. Этот набор микросхем мог кэшировать данные только первых 64 Мбайт оперативной памяти системы. Если установлен больший объем памяти, работа компьютера значительно замедляется, потому что все данные вне первых 64 Мбайт никогда не попадут в кэш, и при обращении к ним всегда будут необходимы все состояния ожидания, определяемые более медленной динамической оперативной памятью. Снижение эффективности зависит от программного обеспечения и от адресов, по которым хранятся данные в памяти. Например, 32-разрядные операционные системы Windows загружаются сверху вниз, так что если установлена оперативная память емкостью 96 Мбайт, то и операционная система, и прикладные программы будут загружаться в верхние 32 Мбайт, которые не кэшируются. Это значительно замедлит работу компьютера в целом. В данном случае можно удалить дополнительную память, чтобы уменьшить емкость до 64 Мбайт. Другими словами, неблагоразумно устанавливать большую емкость памяти, чем позволяет кэшировать набор микросхем системной логики. К счастью, это ограничение уже снято в процессорах Pentium III и более новых, которые способны кэшировать весь объем доступной памяти.

Наборы микросхем системной логики для Pentium Pro и более поздних моделей не позволяют управлять кэш-памятью второго уровня, так как она встраивается в процессор. Поэтому при использовании Pentium II и процессоров последующих версий устанавливаются определенные ограничения кэширования памяти. Pentium Pro и первые версии Pentium II могли кэшировать память только в пределах первых 512 Мбайт адресного пространства. В более поздних процессорах появилась возможность кэшировать всю адресуемую память, вплоть до 64 Гбайт, что намного больше того, что могут поддерживать наборы микросхем системной логики.

В таблице ниже представлены эволюционные изменения кэша и памяти всех поколений процессоров, начиная с Pentium. Обратите внимание на то, как кэш второго уровня постепенно был перемещен в микросхему процессора, а затем — в кристалл его ядра, при этом постоянно увеличиваясь в размерах. Наряду с этим происходил рост быстродействия процессора, кэша, памяти и скорости шин.