Данные в памяти компьютера хранятся в виде

Обновлено: 04.07.2024

- акцентировать внимание учащихся на действиях с информацией (информационных процессах).

усвоение понятие «внутренняя» и «внешняя» память ;

формирование представления о многообразии носителей информации ;

понимание значения хранения информации для жизни человека и человечества ;

интерес к изучению информатики.

Воспитательная :

воспитание информационной культуры учащихся, внимательности, аккуратности, дисциплинированности, усидчивости.

Тип урока : урок изучения нового материала

Методы урока : словесный , наглядный

Оборудование : ПК, ИД, проектор, компьютерная презентация «Хранение информации в компьютере»

Орг. момент.

Приветствие, проверка присутствующих. Объяснение хода урока.

Проверка и актуализация знаний

Для того чтобы проверить, как вы усвоили предыдущую тему, ответьте на вопросы.

Что такое программа?

Какие виды ПО вы знаете?

Зачем нужна операционная система?

Где хранятся данные? Программы

-Вопрос: Подумайте, как современные люди узнают о событиях прошлого?

-Ответ: Люди, живущие ранее, сохранили различную информацию в виде картин, записей, наскальных рисунков.

- Вопрос: А как современный человек может хранить информацию?

- Ответ: Книги, картины, записи в блокноте, тетради, в памяти ПК, на диске, флешке.

- Вопрос: Над какой темой мы будем работать на уроке? Какая цель нашего урока?

- Ответ: Память. Хранение информации. Узнать, как и где можно хранить информацию, научиться ее сохранять.

- Вопрос: Какая информация нужна нам постоянно, а какая только временно?

- Ответ: Например: правила дорожного движения, домашний адрес и т.д. Временная информация: расписание уроков на один день.

-Вопрос: Существует ли у человека отдельная память для постоянной и временной информации?

-Ответ: Постоянно всё помнить невозможно. Лучше записать эту информацию. А временно хранится в уме.

Тема нашего урока: “Хранение информации в компьютере”.

Изучение нового материала

Работая с информацией, человек пользуется не только своими знаниями, но и книгами, справочниками и другими внешними источниками. Информация хранится в памяти человека и на внешних носителях. Заученную информацию человек может забыть, а записи сохраняются надежнее.

У компьютера тоже есть два вида памяти: внутренняя (оперативная) и внешняя (долговременная) память.

Внутренняя память — это электронное устройство, которое хранит информацию, пока питается электроэнергией. При отключении компьютера от сети информация из оперативной памяти исчезает. Программа во время ее выполнения хранится во внутренней памяти компьютера. Сформулированное правило относится к принципам Неймана. Его называют принципом хранимой программы.

Внешняя память — это различные магнитные носители (ленты, диски), оптические диски. Сохранение информации на них не требует постоянного электропитания 1 .

1 В современных компьютерах имеется еще один вид внутренней памяти, который называется постоянным запоминающим устройством — ПЗУ. Это энергонезависимая память, информация из которой может только читаться.

На рис. 2.3 показана схема устройства компьютера с учетом двух видов памяти. Стрелки указывают направления информационного обмена.

Структура внутренней памяти компьютера

Все устройства компьютера производят определенную работу с информацией (данными и программами). А как же представляется в компьютере сама информация? Для ответа на этот вопрос «заглянем» внутрь машинной памяти. Структуру внутренней памяти компьютера можно условно изобразить так, как показано на рис. 2.4.

Наименьший элемент памяти компьютера называется битом памяти. На рис. 2.4 каждая клетка изображает бит. Вы видите, что у слова «бит» есть два значения: единица измерения количества информации и частица памяти компьютера. Покажем, как связаны между собой эти понятия.

В каждом бите памяти может храниться в данный момент одно из двух значений: нуль или единица. Использование двух знаков для представления информации называется двоичной кодировкой.

Данные и программы в памяти компьютера хранятся в виде двоичного кода.

Один символ двух символьного алфавита несет 1 бит информации.

В одном бите памяти содержится один бит информации.

Битовая структура определяет первое свойство внутренней памяти компьютера — дискретность. Дискретные объекты составлены из отдельных частиц. Например, песок дискретен, так как состоит из песчинок. «Песчинками» компьютерной памяти являются биты.

Второе свойство внутренней памяти компьютера — адресуемость. Восемь расположенных подряд битов памяти образуют байт. Вы знаете, что это слово также обозначает единицу количества информации, равную восьми битам. Следовательно, в одном байте памяти хранится один байт информации.

Во внутренней памяти компьютера все байты пронумерованы. Нумерация начинается с нуля.

Порядковый номер байта называется его адресом.

Принцип адресуемости означает, что:

Запись информации в память, а также чтение ее из памяти производится по адресам.

Память можно представить как многоквартирный дом, в котором каждая квартира — это байт, а номер квартиры — адрес. Для того чтобы почта дошла по назначению, необходимо указать правильный адрес. Именно так, по адресам, обращается процессор к внутренней памяти компьютера.

Носители и устройства внешней памяти

Устройства внешней памяти — это устройства чтения и записи информации на внешние носители. Информация на внешних носителях хранится в виде файлов. Что это такое, подробнее вы узнаете позже.

Важнейшими устройствами внешней памяти на современных компьютерах являются накопители на магнитных дисках (НМД), или дисководы.

Кто не знает, что такое магнитофон? На магнитофон мы привыкли записывать речь, музыку, а затем прослушивать записи. Звук записывается на дорожках магнитной ленты с помощью магнитной головки. С помощью этого же устройства магнитная запись снова превращается в звук.

НМД действует аналогично магнитофону. На дорожки диска записывается все тот же двоичный код: намагниченный участок — единица, не намагниченный — нуль. При чтении с диска эта запись превращается в нули и единицы в битах внутренней памяти.

К магнитной поверхности диска подводится записывающая головка (рис. 2.5), которая может перемещаться по радиусу. Во время работы НМД диск вращается. В каждом фиксированном положении головка взаимодействует с круговой дорожкой. На эти концентрические дорожки и производится запись двоичной информации.

Другим видом внешних носителей являются оптические диски (другое их название — лазерные диски). На них используется не магнитный, а оптико-механический способ записи и чтения информации.

Сначала появились лазерные диски, на которые информация записывается только один раз. Стереть или перезаписать ее невозможно. Такие диски называются СD-RОМ — Соmрасt Disc-Rеаd Оnlу Меmоry, что в переводе значит «компактный диск — только для чтения». Позже были изобретены перезаписываемые лазерные диски — СD-RW. На них, как и на магнитных носителях, хранимую информацию можно стирать и записывать заново.

Носители, которые пользователь может извлекать из дисковода, называют сменными.

Наибольшей информационной емкостью из сменных носителей обладают лазерные диски типа DVD-ROM — видеодиски. Объем информации, хранящейся на них, может достигать десятков гигабайтов. На видеодисках записываются полноформатные видеофильмы, которые можно просматривать с помощью компьютера, как по телевизору.

Коротко о главном

В состав компьютера входят внутренняя память и внешняя память.

Исполняемая программа хранится во внутренней памяти (принцип хранимой программы).

Информация в памяти компьютера имеет двоичную форму.

Наименьшим элементом внутренней памяти компьютера является бит. Один бит памяти хранит один бит информации: значение 0 или 1.

Восемь подряд расположенных битов образуют байт памяти. Байты пронумерованы, начиная с нуля. Порядковый номер байта называется его адресом.

Во внутренней памяти запись и чтение информации происходят по адресам.

Внешняя память: магнитные диски, оптические (лазерные) диски — СD-RОМ, СD-RW, DVD-ROM.

Рефлексия

Все ли было понятно на уроке? Что вызвало трудности?

Постарайтесь объяснить, зачем компьютеру нужны два вида памяти: внутренняя и внешняя.

Работая с информацией, человек пользуется не только своими знаниями, но и книгами, справочниками и другими внешними источниками. В главе I «Человек и информация» было отмечено, что информация хранится в памяти человека и на внет их носителях. Заученную информацию человек может забыть, а записи сохраняются надежнее

У компьютера тоже есть два вида памяти: внутренняя (оперативная) и внешняя (долговременная) память.

Программа во время ее выполнения хранится во внутренней памяти компьютера. ( Принцип фон Неймана -принцип хранимой программы).

Внешняя память — это различные магнитные носители (ленты, диски), оптические диски. Сохранение информации на них не требует постоянного электропитания.

На рисунуке показана схема устройства компьютера с учетом двух видов памяти. Стрелки указывают направления информационного обмена

Структура внутренней памяти компьютера

Структуру внутренней памяти компьютера можно условно изобразить так, как показано на рисунке

В современных компьютерах имеется еще один вид внутренней памяти,который называется постоянным запоминающим устройством — ПЗУ. Это энергонезависимая память, информация из которой может только читаться.

Наименьший элемент памяти компьютера называется битом памяти. На рисунке выше каждая клетка изображает бит. Вы видите, что у слова «бит» есть два значения: единица измерения количества информации и частица памяти компьютера. Покажем, как связаны между собой эти понятия.

В каждом бите памяти может храниться в данный момент одно из двух значений: нуль или единица. Использование двух знаков для представления информации называется двоичной кодировкой

Данные и программы в памяти компьютера хранятся в виде двоичного кода
Один символ двухсимвольного алфавита несет 1 бит информации.
В одном бите памяти содержится один бит информации

Битовая структура определяет первое свойство внутренней памяти компьютера — дискретность. Дискретные объекты составлены из отдельных частиц. Например, песок дискретен, так как состоит из песчинок. «Песчинками» компьютерной памяти являются биты.

Второе свойство внутренней памяти компьютера — адресуемость. Восемь расположенных подряд битов памяти образуют байт. Вы знаете, что это слово также обозначает единицу количества информации, равную восьми битам. Следовательно, в одном байте памяти хранится один байт информации.

Во внутренней памяти компьютера все байты пронумероаны. Нумерация начинается с нуля. Принцип адресуемости означает, что: запись информации в память, а также чтение ее из памяти производится по адресам.

Носители и устройства внешней памяти

Устройства внешней памяти — это устройства чтения и записи информации на внешние носители. Информация на внешних носителях хранится в виде файлов. Что это такое, подробнее вы узнаете позже.

Важнейшими устройствами внешней памяти на современных компьютерах являются накопители на магнитных дисках (НМД), или дисководы.

Кто не знает, что такое магнитофон? На магнитофон мы привыкли записывать речь, музыку, а затем прослушивать записи. Звук записывается на дорожках магнитной ленты с помощью магнитной головки, С помощью этого же устройства магнитная запись снова превращается в звук.

НМД действует аналогично магнитофону. На дорожки диска записывается все тот же двоичный код: намагниченный участок — единица, ненамагниченный — нуль. При чтении с диска эта запись превращается в нули и единицы в битах внутренней памяти.

К магнитной поверхности диска подводится записывающая головка, которая может перемещаться по радиусу. Во время работы НМД диск вращается. В каждом фиксированном положении головка взаимодействует с круговой дорожкой. На эти концентрические дорожки и производится запись двоичной информации.

Другим видом внешних носителей являются оптические диски (другое их название — лазерные диски), На них используется не магнитный, а оптико-механический способ записи и чтения информации.

Сначала появились лазерные диски, на которые информация записывается только один раз. Стереть или перезаписать ее невозможно. Такие диски называются CD-ROM — Compact Disk-Read Only Memory, что в переводе значит «компактный диск — только для чтения». Позже были изобретены перезаписываемые лазерные диски — CD-RW. На них, как и на магнитных носителях, хранимую информацию можно стирать и записывать заново.

Носители, которые пользователь может извлекать из дисковода, называют сменными.

Наибольшей информационной емкостью из сменных носителей обладают лазерные диски типа DVD-ROM — видео-диски. Объем информации, хранящейся на них, может достигать десятков гигабайтов. На видеодисках записываются полноформатные видеофильмы, которые можно просматривать с помощью компьютера, как по телевизору

Я только начинаю изучать программирование и мне не совсем понятно, как хранятся данные (например, char либо int) в памяти компьютера.
Я говорю не о дополнительном коде или тем, как представлено число в виде 0 и 1. Меня интересует именно как оно хранится на уровне битов.
Допустим, у нас есть число 8 (пусть это будет signed char), которое будет представлено как двоичный код как 0 0001 000 (если я не ошибаюсь)
Число -8 должно быть представлено либо как 1 0001 000 либо как дополнительный код в виде 1 111 1000. С этим связан мой первый вопрос, потому что в учебных материалах все рассматривают какие-то эфемерные понятия "более удобно" и "зачастую используется". Хранятся ли в архитектуре х86 отрицательные числа в дополнительном коде либо же в обычном?

Второй вопрос связан с записью (ну и соответственно чтением) чисел в память. Я знаком с указателями, но все ресурсы говорят что они "ссылаются на ячейку памяти". Что является ячейкой, бит или байт? Если бит, то означает ли это то, что к примеру выделяя память под динамический массив, и создав массив, занимающий с 7 по 39 бит, то биты 0-6 останутся неиспользованными (ведь мы не имеем типов данных, меньших чем 8 бит)? В моём представлении при такой работе с памятью, при очищении и записи по новой она неизбежно будет становится всё более похожей на швейцарский сыр с участками, которые никак не используются
Если же ячейкой памяти являются байт, то как происходит запись числа в него? Последовательная, начиная с 0 и заканчивая 7-ым?

Хранятся ли в архитектуре х86 отрицательные числа в дополнительном коде либо же в обычном?

Везде в дополнительном коде, тк в таком виде удобнее производить арифметические операции.

Если же ячейкой памяти являются байт, то как происходит запись числа в него? Последовательная, начиная с 0 и заканчивая 7-ым?

В зависимости от архитектуры возможны оба варианта. Читай про LE и BE

Если бит, то означает ли это то, что к примеру выделяя память под динамический массив, и создав массив, занимающий с 7 по 39 бит, то биты 0-6 останутся неиспользованными (ведь мы не имеем типов данных, меньших чем 8 бит)? В моём представлении при такой работе с памятью, при очищении и записи по новой она неизбежно будет становится всё более похожей на швейцарский сыр с участками, которые никак не используются

Проблема фрагментации памяти решается при помощи всяких хитрых аллокаторов и сборщиков мусора.

Вопросы нужно структурировать, а то идет поток вопросов, и в голове каша.

Ячейка памяти - это байт.
Запись числа в байт идет сразу, но это может быть даже несколько чисел сразу.
Битность процессора косвенно указывает, сколько байт одновременно может быть обработано

Отрицательные числа - это абстракция для пользователя. С точки зрения процессора, это просто биты.
В языках программирования можно указывать знаковая или беззнаковая переменная, что будет влиять на то, как компилируется код и как он используется.

Например знаковый shortint - это байт, со значениями от 0 до 255
беззнаковый shortint - это байт, со значениями от -127 до +127 (как-то так, может до +128, надо глянуть в вики)

Насчет швейцарского сыра - не мелочитесь, куча памяти всегда остается неиспользованной в современных компьютерах. Например память выделяется страницами, по 64 кбайта, и если процесс не использует их все, другому процессу это все равно использовать нельзя.

Наиболее известные запоминающие устройства, используемые в персональных компьютерах: модули оперативной памяти (ОЗУ), жёсткие диски (винчестеры), дискеты (гибкие магнитные диски), CD- или DVD-диски, а также устройства флеш-памяти.

Содержание

Функции памяти

К настоящему времени создано множество устройств, предназначенных для хранения данных, основанных на использовании самых разных физических эффектов. Универсального решения не существует, у каждого имеются свои достоинства и свои недостатки, поэтому компьютерные системы обычно оснащаются несколькими видами систем хранения, основные свойства которых обуславливают их использование и назначение.

Физические основы функционирования

В основе работы запоминающего устройства может лежать любой физический эффект, обеспечивающий приведение системы к двум или более устойчивым состояниям. В современной компьютерной технике часто используются физические свойства полупроводников, когда прохождение тока через полупроводник или его отсутствие трактуются как наличие логических сигналов 0 или 1. Устойчивые состояния, определяемые направлением намагниченности, позволяют использовать для хранения данных разнообразные магнитные материалы. Наличие или отсутствие заряда в конденсаторе также может быть положено в основу системы хранения. Отражение или рассеяние света от поверхности CD, DVD или Blu-ray-диска также позволяет хранить информацию.

Классификация типов памяти

Доступные операции с данными

Память только для чтения (read-only memory, ROM)
Память для чтения/записи

Память на программируемых и перепрограммируемых ПЗУ (ППЗУ и ПППЗУ) не имеет общепринятого места в этой классификации. Её относят либо к подвиду памяти «только для чтения» [1] , либо выделяют в отдельный вид.

Энергозависимость

Метод доступа

Назначение

Организация адресного пространства

Удалённость и доступность для процессора

Положение структур данных, расположенных в основной памяти, в этой классификации неоднозначно. Как правило, их вообще в неё не включают, выполняя классификацию с привязкой к традиционно используемым видам ЗУ. [2]

Читайте также: