Внутренняя память компьютера, ее свойства и характеристики

Учитель информатики

Информатика. 5 класса. Босова Л.Л. Оглавление

Ключевые слова:

• память человека
• память человечества
• носитель информации
• файл
• папка

Особенности

Независимо от того, о чем идёт речь, нам необходимы критерии для определения качества запоминающего устройства. Назовём главные характеристики внутренней памяти компьютера:

1. Общий объём. Он играет немаловажную роль. От него зависит, сколько информации можно разместить одновременно в кэше, а значит, и быстродействие компьютера. Иногда процессору нужно хранить обширные объёмы данных. При малых размерах памяти они просто не поместятся, и приложение будет «тормозить».
2. Быстродействие. Оно же — время доступа. Определяет, насколько быстро происходит взаимодействие центрального процессора и памяти. От этого параметра зависит, как скоро будет проходить процесс записи-считывания байт данных в запоминающее устройство. В отличие от объёма памяти, пользователь не способен повышать этот параметр сверх конретного уровня, поскольку он определяется конструктивными особенностями, а также существующими технологиями и интерфейсом подключения.

Иерархическая пирамида компьютерной памяти

С технической точки зрения, компьютерной памятью считается любой электронный накопитель. Быстрые накопители данных используются для временного хранения информации, которой следует быть «под рукой» у процессора. Если бы процессор вашего компьютера за любой нужной ему информацией обращался бы к жесткому диску, компьютер работал бы крайне медленно. Поэтому часть информации временно хранится в памяти, к которой процессор может получить доступ с более высокой скоростью.

Существует определенная иерархия компьютерной памяти. Место определенного вида памяти в ней означает ее «удаленность» от процессора. Чем «ближе» та или иная память к процессору, тем она, как правило, быстрее. Перед нами иерархическая пирамида компьютерной памяти, которая заслуживает подробного рассмотрения.

Вершиной пирамиды является регистр процессора.
За ним следует кеш-память первого (L1)
и второго уровня (L2)
Оперативная память делится на:
физическую и виртуальную
И кеш, и оперативная память являются временными хранилищами информации
Далее идут постоянные хранилища информации:
ПЗУ/BIOS; съемные диски; удаленные накопители (в локальной сети); жесткий диск
Подножие пирамиды образуют устройства ввода, к которым относятся:
клавиатура; мышь; подключаемые медиаустройства; сканер/камера/микрофон/видео; удаленные источники; другие источники

Процессор обращается к памяти в соответствии с ее местом в иерархии. Информация поступает с жесткого диска или устройства ввода (например, с клавиатуры) в оперативную память. Процессор сохраняет сегменты данных, к которой нужен быстрый доступ, в кеш-памяти. В регистре процессора содержатся специальные инструкции. К рассмотрению кеш-памяти и регистра процессора мы еще вернемся.

Внешняя память

Назначение внешней памяти компьютера заключается в долговременном хранении информации любого вида. Выключение питания компьютера не приводит к очистке внешней памяти. Объем этой памяти в тысячи раз больше объема внутренней памяти. Кроме того, в случае необходимости ее можно «нарастить» так же, как можно купить дополнительную книжную полку для хранения новых книг. Но обращение к внешней памяти требует гораздо большего времени. Как человек затрачивает на поиск информации в справочной литературе гораздо больше времени, чем на ее поиск в собственной памяти, так и скорость обращения (доступа) к внешней памяти существенно больше, чем к оперативной.

Необходимо различать понятия носителя информации и устройства внешней памяти.

Носитель — материальный объект, способный хранить информацию.

Устройство внешней памяти (накопитель)—физическое приспособление, позволяющее производить считывание и запись информации на соответствующий носитель.

Носителями информации во внешней памяти современных компьютеров являются магнитные или оптические диски, магнитные ленты и некоторые другие.

По типу доступа к информации устройства внешней памяти делятся на два класса: устройства прямого (произвольного) доступа и устройства последовательного доступа.

В устройствах прямого (произвольного) доступа время обращения к информации не зависит от места ее расположения на носителе. В устройствах последовательного доступа такая зависимость существует.

Рассмотрим знакомые всем примеры. Время доступа к песне на аудиокассете зависит от местоположения записи. Для ее прослушивания необходимо предварительно перемотать кассету до того места, где записана песня. Это пример последовательного доступа к информации. Время же доступа к песне на грампластинке не зависит от того, первая эта песня на диске или последняя. Чтобы прослушать любимое произведение, достаточно установить звукосниматель проигрывателя в определенное место на диске, где записана песня, или на музыкальном центре указать ее номер. Это пример прямого доступа к информации.

Дополнительно к введенным ранее общим характеристикам памяти для внешней памяти используют понятия плотности записи и скорости обмена информацией.

Плотность записи определяется объемом информации, записанным на единице длины дорожки. Единицей измерения плотности записи служат биты на миллиметр (бит/мм). Плотность записи зависит от плотности нанесения дорожек на поверхность, то есть числа дорожек на поверхности диска.

ПЛОТНОСТЬ записи — объем информации, записанной на единице длины дорожки.

Скорость обмена информации зависит от скорости ее считывания или записи на носитель, что, в свою очередь, определяется скоростью вращения или перемещения этого носителя в устройстве. По способу записи и чтения устройства внешней памяти (накопители) подразделяются в зависимости от вида носителя на магнитные, оптические и электронные (флэш-память). Рассмотрим основные виды внешних носителей информации.

Что делает RAM

Итак, теперь мы знаем, что эти флешки на материнской плате вашего ПК являются системной оперативной памятью и работают как кратковременная память, но что всё это означает на практике? Что ж, когда вы выполняете действия на своём компьютере, например, открываете текстовый документ, компьютеру требуется доступ к данным, содержащимся в этом файле. Когда вы не работаете с этим документом или нажимаете кнопку «Сохранить», последняя копия этого файла сохраняется на жёстком диске в долговременном хранилище.

Однако когда вы работаете с файлом, самые свежие данные хранятся в ОЗУ для более быстрого доступа. Это верно для электронных таблиц, текстовых документов, веб-страниц и потокового видео.

Это не просто данные документов. В ОЗУ также могут храниться файлы программ и ОС, чтобы приложения и ваш компьютер продолжали работать. Однако RAM — не единственный источник краткосрочной памяти. Например, графическая карта имеет собственное графическое ОЗУ, и центральный процессор имеет небольшую оперативную память в виде кэша данных.

Тем не менее RAM является ключевым местом для данных, которые активно используются системой.

Развитие

Внутренняя память компьютера развивалась постепенно, проходя множество этапов. Говоря об ОП, можно выделить следующие её виды в порядке совершенствования:

1. SIMM — самый первый прообраз оперативной памяти персонального компьютера. Имел 30 контактов общей длиной в 89 миллиметров. В настоящий момент найти такую планку практически невозможно.
2. SIMM на 72 контакта являлась следующим шагом в развитии, но имела ещё большие размеры — примерно 103 миллиметра.
3. DIMM — оперативная память, которую застали обычные пользователи. Была популярна вплоть до 2001 года.
4. После всех предыдущих этапов наступила эра памяти формата DDR (184 контакта). Эта технология в корне меняет подход к проектированию. Вместо ускорения частоты обмена данными в ней увеличивается количество данных, передаваемых за один такт.
5. DDR2 — имеющая 204 контакта, она должна была увеличить скорость работы и взаимодействия с процессором в 2 раза по сравнению со своим предшественником.
6. DDR3 — очередной виток эволюции памяти, имеющей повышенные характеристики.
7. DDR4 — вышедшая во втором квартале 2014 года в массовые продажи оперативная память. Имеет 288 контактов и увеличенную в 2 раза пропускную способность.

Классификация

Разобраться с видами устройств хранения данных не так просто. На данный момент нет установленной классификации, которая была бы утверждена документально. Поэтому некоторые виды памяти могут находиться сразу в нескольких группах.

Существует понятие классификации памяти, а также классификации запоминающего устройства. В первом случае для дифференциации необходимо понимать параметры, а вот втором — техническую реализацию.

Носители информации

Носитель информации (data medium) — материальный объект или среда, предназначенный для хранения данных. В последнее время носителями информации называют преимущественно устройства для хранения файлов данных в компьютерных системах, отличая их от устройств для ввода-вывода информации и устройств для обработки информации.

Классификация носителей информации

По форме сигнала, используемого для записи данных, различают аналоговые и цифровые носители. Для перезаписи информации с аналогового носителя на цифровой или наоборот необходимо сигнала.

• Цифровые носители информации — компакт-диски, дискета, карты памяти
• Аналоговые носители информации — магнитофонная бобина, кассеты

По назначению различают носители

• Для использования на различных устройствах
• Вмонтированы в определенное устройство

По устойчивости записи и возможностью перезаписи:

• Постоянные запоминающие устройства (ПЗУ), содержание которых не может быть изменен конечным пользователем (например, , CD-ROM, DVD-ROM). ПЗУ в рабочем режиме допускает только считывание информации.
• Записываемые устройства, в которые конечный пользователь может записать информацию только один раз (например, CD-R, DVD-R,DVD + R, BD-R ).
• Перезаписываемые устройства (например, CD-RW, DVD-RW, DVD + RW, BD-RE, магнитная лента и т.п.).
• Оперативные устройства обеспечивают режим записи, хранения и считывания информации в процессе ее обработки. Быстрые, но дорогие ОЗУ ( SRAM, статические ОЗУ) строятся на основе триггеров, медленные, но дешевые разновидности (DRAM, динамические ОЗУ) строятся на основе конденсатора. В обоих видах оперативной памяти информация исчезает после отключения от источника тока. Динамические ОЗУ требуют периодического обновления содержимого — регенерации.

По физическому принципу

• перфорационные (с отверстиями или вырезами) — перфокарта, перфолента а
• магнитные — магнитная лента, магнитные диски — используют явление электромагнитной индукции
• оптические — оптические диски CD, DVD, Blu-ray Disc — используют лазерную запись
• магнитооптические — магнитооптический компакт-диск (CD-MO)
• электронные — карты памяти, флэш-память — используют полупроводниковую запись

По конструктивным (геометрическими) особенностями

• Дисковые (магнитные диски, оптические диски, магнитооптические диски)
• Ленточные (магнитные ленты, перфоленты)
• Барабанные (магнитные барабаны)
• Карточные (банковские карты, перфокарты, флеш-карты, смарт-карты)

Характеристики носителей информации

Емкость носителя информации — количество информации, которую на него можно записать, ее измеряют в специальных единицах — байтах, а также в их производных -килобайтах, мегабайтах и т.д., или же в кибибайтах, мебибайтах подобное. Например, емкость распространенных CD-носителей составляет 650 или 700 МБ, DVD-5 — 4,37 ГБ, двухслойных DVD 8,7 гб, жестких дисков — до 10 Тб.

Надежность — устойчивость к повреждениям, время наработки на отказ

Быстродействие — скорость чтения/записи данных на носитель (байт/с)

Хранение информации в компьютере

Информация, используемая в компьютере, обрабатывается и хранится в виде электрических сигналов. Хранение информации происходит аналогично записи на аудио магнитофоне с той разницей, что в компьютере вместо ленты используется диск. Наличие сигнала принято считать «1» а отсутствие «0». Вся информация в компьютере хранится в закодированном виде. Каждая цифра или буква использует десятичный номер, который присваивается только этому символу. Для записи символа в виде импульсов используется «двоичная система счисления». Используя эту систему можно записать любое число в виде последовательности нулей и единиц.

Вся информация в компьютере хранится в виде файлов. Файлом может быть и текст, который вы набираете в текстовом редакторе и программа («текстовой редактор») при помощи которой вы набираете этот текст.

Файл – поименованная область на жестком диске (программа или документ хранящиеся на жестком диске). Каждый файл должен иметь уникальное (т.е. неповторяющееся) имя. Полное имя файла состоит из имени и расширения. Расширение – три буквы, добавляемые к имени файла через точку, без пробелов и указывающие на тип хранимой в файле информации. При задании имени файла необходимо учитывать следующие ограничения: — имя файла должно состоять из букв, цифр и символов «-» (тире) и «_» (подчерк). При задании имени в среде ДОС длина имени (без учета расширения) ограничивается 8 символами, в среде Windows – 256 символами.

Для нормальной работы с компьютером необходимо точно понимать, где находится наша информация. Когда мы осуществляем, какую либо работу то информация, с которой мы работаем находиться в памяти компьютера. Если мы выключим питание, то вся информация пропадет. Для того чтобы сохранить информация для последующей работы её записывают на жесткий диск так же как кладут лист бумаги в папку.

Папка (каталог) – место для хранения файлов и других папок. Все папки находящиеся на компьютере образуют каталоговую систему.

Каталоговая система – совокупность каталогов и хранящихся в них файлов и других (вложенных) каталогов. Способ графического представления каталоговой системы, при котором из исходного диска выходят ветви каталогов, с последующим ветвлением вложенных каталогов -называется деревом каталогов. Исходный диск дерева каталога называется корнем. При обозначении корня диска указывают – полное имя диска и знак «» (слеш)

Адрес файла — описание местонахождения файла состоящее из указания имени диска и списка каталогов, разделенных между собой символом — «/» (слеш).

Тест

Ресурс: Виртуальная школа БАКАЙ
Статья: Устройство компьютера
Опубликовано: 05/11/1999
Автор: ВШБ
Читателей:9660