Назовите два вида памяти компьютера полезная

Обновлено: 05.07.2024

Необходимость разделения памяти на внутреннюю и внешнюю вызвано тем, что ЭВМ не может непрерывно работать в течение неопределенно длительного периода времени. Действительно, в случае необходимости устранения неисправности или профилактического обслуживания питание компьютера необходимо отключить.

Следовательно, возникает проблема сохранения программ и данных, находящихся в памяти компьютера.

В современных компьютерах различают два вида памяти:

Внутренняя память — электронная (полупроводниковая) память, которая размещается на системной плате или на платах расширения.

Внешняя память — память, реализованная в виде устройств с различными принципами хранения информации и обычно с подвижными носителями. В настоящее время сюда входят устройства магнитной (дисковой и ленточной) памяти, оптической и магнитооптической памяти. Устройства внешней памяти могут размещаться как в системном блоке компьютера, так и в отдельных корпусах.

Основным назначением внутренней памяти является совместное хранение данных и программ их обработки в процессе преобразования этих данных. Внешняя же память предназначена для длительного хранения информации, когда те или иные данные или программы не используются или же компьютер выключен.

Внутренняя память. Внутренняя память имеет в своем составе несколько устройств. Основным является оперативное запоминающее устройство (ОЗУ). Соответствующий по смыслу английский термин, который часто встречается в технической литературе, — RAM (Random Access Memory), т. e. память с произвольным (случайным) доступом. Такой доступ подразумевает возможность получать данные из памяти по любым адресам в любом порядке.

ОЗУ имеет непосредственную связь с процессором. В нем хранятся программные команды и данные, участвующие в данное время в вычислениях. В него записываются результаты вычислений перед пересылкой их во внешнюю память или на устройства вывода.

• возможность считывать и записывать информацию из произвольного места памяти;

• высокая скорость работы, близкая к быстродействию микропроцессора;

• необходимость специальных мер по сохранению информации из ОЗУ после завершения работы (энергозависимость).

Другим важным устройством внутренней памяти компьютера является постоянное запоминающее устройство (ПЗУ). Техническое (английское) название этого устройства памяти — ROM (Read Only Memory), т. e. память только для чтения. Информация в это устройство записывается производителем, сохраняется неизменной и постоянно доступна компьютеру, в том числе сразу в момент включения. ПЗУ играет очень важную роль, потому что в нем записана программа начальной загрузки компьютера. Кроме того, в этой же самой микросхеме обычно хранятся минимальные программы работы с клавиатурой и другими устройствами, поэтому ее часто называют BIOS — Basic Input/Output System.

В современных компьютерах быстродействие процессора и ОЗУ может существенно отличаться. Поэтому, для повышения производительности системы в качестве буфера между АЛУ и ОЗУ используется сверхоперативное ЗУ (СЗУ) или кэш-память. Название «кэш» происходит от английского слова «cache», которое обозначает тайник. СЗУ невидимо для пользователя и данные, хранящиеся в нем, недоступны для прикладного программного обеспечения.

Основная идея работы кэш-памяти заключается в том, что извлеченные из ОЗУ данные или команды программы копируются в СЗУ; одновременно в специальный каталог адресов, который находится в той же самой памяти, запоминается, откуда информация была извлечена. Если данные потребуются повторно, то уже не надо будет терять время на обращение к ОЗУ — их можно получить из кэш-памяти значительно быстрее.

В настоящее время кэш-память обычно реализуется по двухуровневой схеме. При этом первичный кэш (level 1 — уровень 1) встроен непосредственно внутрь процессора, а вторичный (level 2) устанавливается на системной плате.

ОЗУ, увеличение объема кэша повышает эффективность работы компьютера.

Внешняя память. Основное назначение внешней памяти компьютера заключается в длительном хранении информации (как программ, так и данных). Наличие внешней памяти обеспечивает возможность неоднократного использования информации в течение длительного времени. Информация во внешней памяти хранится в двоичном представлении, что позволяет обрабатывать ее без каких бы то ни было дополнительных преобразований. Поскольку скорость записи и считывания информации в устройствах внешней памяти намного ниже быстродействия центральных устройств, постольку для их подключения к магистрали необходим контроллер. Как правило, в составе компьютера имеются несколько устройств внешней памяти. Для персонального компьютера это главным образом гибкие и жесткие магнитные диски, а также оптические диски.

Накопители на гибких магнитных дисках (НГМД). В повседневной жизни гибкие магнитные диски называют дискетами. Их устройство приведено на рис. 3.4.

Рис. 3.4. Устройство дискеты

Специальное устройство, называемое дисководом, позволяет записывать на дискету и считывать с нее информацию. Дискета вставляется в специальное устройство, называемое накопителем на гибких дисках (НГМД, FDD — floppy disk drive). Диск вращается в пластиковом футляре, содержащем специальную прокладку для уменьшения трения. На тонкую пластиковую основу диска нанесен ферромагнитный порошок. Две магнитные головки (одна сверху, другая снизу), могут быть подведены к одной из

XO концентрических окружностей, на которые условно разбита поверхность диска. C их помощью можно либо считать информацию, либо записать ее. Причем в качестве носителей информации выступают микроскопические частички порошка, которые могут быть либо намагничены (соответствует сигналу 1), либо не намагничены (соответствует сигналу 0).

На стандартную дискету обычно можно поместить до 1,44 Мбайт информации, хотя и появились устройства, позволяющие записать на нее несколько десятков мегабайт информации.

Накопители на жестких магнитных дисках (НЖМД). Принцип действия накопителя на жестких магнитных дисках не отличается от принципа действия накопителя на гибких магнитных дисках. Жесткий магнитный диск со снятым кожухом и накопитель на жестких магнитных дисках (НЖДМ, HDD — hard disk drive) изображены на рис. 3.5. На жестких магнитных дисках ферромагнитный порошок нанесен на алюминиевую или на стеклянную основу I. На одном вращающемся шпинделе 2 крепится целый пакет дисков (до трех), к каждой стороне которых подходит магнитная головка 3. Таким образом, при фиксированном положении позиционера 4 все головки описывают несколько концентрических окружностей, составляющих один цилиндр. Позиционер представляет собой шаговый электродвигатель, имеющий несколько сот (или даже тысяч) фиксированных положений. Ko-

Рис. 3.5. Устройство НМЖД

личество этих положений и определяет количество цилиндров на НЖМД.

Накопители на оптических дисках (CD-ROM). Дисководы оптических дисков считывают информацию в 10—15 раз быстрее, чем гибкие, но все же медленнее, чем жесткие. Устройство накопителя на компакт-дисках (CD-ROM — Compact Disk — Read Only Memory) изображено на рис. 3.6. В направляющем лотке компакт-диск 2 подается внутрь устройства и крепится на вращающемся шпинделе 1 (закрыт прижимной крышкой). При вращении диск освещается лазерной головкой 3, луч которой либо отражается от поверхности (соответствует 1), либо рассеивается (соответствует 0). Лазерная головка перемещается вдоль поверхности диска с помощью позиционера. Отраженный луч вырабатывает сигнал, передающийся в конечном итоге через оперативную память в центральный процессор для обработки.

Рис. 3.6. Устройство CD-ROM

Поверхность компакт-диска представляет собой одну спиральную дорожку, на которой располагаются микроскопические впадины, рассеивающие попадающий на них лазерный луч. Набор нулей и единиц на диске располагается по правилам, которые называются форматом. Музыкальные компакт-диски — это один из форматов. Устройства характеризуются скоростью, с которой считывается информация с диска. Одинарная скорость соответствует скорости вращения музыкального диска и составляет 150 Кбит в секунду.

Иерархия памяти. Все виды компьютерной памяти связаны между собой, образуя иерархическую структуру, представленную на схеме (рис. 3.7).

Рис. 3.7. Схема организации памяти компьютера

Схема показывает, что чем ближе то или иное устройство памяти к процессору, тем меньше ее объем, но зато больше скорость ее работы. Иерархия памяти специально спроектирована так, что информация, необходимая для решения задачи, распределяется по уровням памяти в соответствии с потребностью в ней, например, файлы, в которых хранятся требуемые для решения задачи данные, считываются в ОЗУ, а наиболее часто используемые данные из них попадают в кэш-память.

Особого рассмотрения заслуживает взаимодействие ОЗУ и внешней памяти. Дело в том, что объем ОЗУ ограничен, а размер исполняемых файлов современных прикладных программ достигает нескольких десятков мегабайт. Следует учесть, что одновременно могут выполняться несколько приложений, которые должны быть загружены в ОЗУ. К этому добавляется объем обрабатываемых данных, который также постоянно растет. Кроме того, для обеспечения работы компьютера в оперативной памяти должны находиться и файлы операционной системы.

Решением данного противоречия является использование виртуальной памяти. Современные операционные системы работают в предположении, что компьютер обладает настолько большим объемом внутренней памяти, что реально установленное ОЗУ составляет лишь часть ее. Вся оставшаяся часть внутренней памяти, необходимой для решения задач, располагается в специ-

альном системном файле на жестком диске. Эта область жесткого диска называется файлом подкачки. Теперь, если объем ОЗУ по какой-то причине оказывается недостаточным, система копирует менее востребованную в данный момент область оперативной памяти в этот файл, освобождая тем самым необходимый объем ОЗУ. Когда, наоборот, потребуются данные с диска, то они будут возвращены в оперативную память на место, подготовленное там тем же самым способом.

Очевидно, что скорость обмена данными между ОЗУ и файлом подкачки невелика. Поэтому, если объем ОЗУ в компьютере недостаточен, то программы будут выполняться медленно из-за постоянного обмена данными между ОЗУ и жестким диском. В подобной ситуации для повышения скорости работы компьютера необходимо увеличить объем установленного на плате ОЗУ.

7. Память – среда или функциональная часть ЭВМ, предназначенная для приема, хранения и избирательной выдачи данных. Различают оперативную, регистровую, кэш- и внешнюю память.

Функции и основные характеристики внутренней памяти ПК

К внутренней памяти относятся:

1. Оперативная память (ОЗУ, англ. RAM, Random Access Memory — память с произвольным доступом) — это быстрое запоминающее устройство не очень большого объёма, непосредственно связанное с процессором и предназначенное для записи, считывания и хранения выполняемых программ и данных, обрабатываемых этими программами.

Оперативная память используется только для временного хранения данных и программ, так как, когда машина выключается, все, что находилось в ОЗУ, пропадает. Доступ к элементам оперативной памяти прямой — это означает, что каждый байт памяти имеет свой индивидуальный адрес.

2. 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 процессором и несколько менее быстродействующей оперативной памятью.

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 (SDRAM). Современные микропроцессоры имеют встроенную кэш-память, так называемый кэш первого уровня размером 8, 16 или 32 Кбайт. Кроме того, на системной плате компьютера может быть установлен кэш второго уровня ёмкостью 256, 512 Кбайт и выше.

Постоянная память (ПЗУ, англ. ROM, Read Only Memory — память только для чтения) — энергонезависимая память, используется для хранения данных, которые никогда не потребуют изменения. Содержание памяти специальным образом зашивается в устройстве при его изготовлении для постоянного хранения. Из ПЗУ можно только читать.

Виды внешней памяти ПК, их особенности и основные характеристики.

Внешняя память (ВЗУ) предназначена для длительного хранения программ и данных, и целостность её содержимого не зависит от того, включен или выключен компьютер. Этот вид памяти обладает большим объемом и маленьким быстродействием. В отличие от оперативной памяти, внешняя память не имеет прямой связи с процессором. Информация от ВЗУ к процессору и наоборот циркулирует примерно по следующей цепочке:

В состав внешней памяти компьютера входят:

3. Лазерные дисководы (CD-ROM и DVD-ROM) используют оптический принцип чтения информации.

4. Накопители на магнитной ленте (стримеры) и накопители на сменных дисках

Стример (англ. tape streamer) — устройство для резервного копирования больших объёмов информации. В качестве носителя здесь применяются кассеты с магнитной лентой ёмкостью 1 — 2 Гбайта и больше.

Стримеры позволяют записать на небольшую кассету с магнитной лентой огромное количество информации. Встроенные в стример средства аппаратного сжатия позволяют автоматически уплотнять информацию перед её записью и восстанавливать после считывания, что увеличивает объём сохраняемой информации.

Недостатком стримеров является их сравнительно низкая скорость записи, поиска и считывания информации. На данный момент стримеры являются устаревшими и поэтому используются они на практике очень редко.

Статьи к прочтению:

Информатика. Виды памяти. Назначение, принцип работы. Ермекова

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]

Существует множество типов и подтипов компьютерной памяти, которые классифицируются в зависимости от роли в компьютерной системе. В этой статье мы сосредоточим свое внимание на самых основных видах компьютерной памяти.

Память является одним из самых важных компонентов, включенных в компьютерную систему, будь то ноутбуки или настольные компьютеры. Существуют различные типы компьютерной памяти, которые могут быть установлены, в зависимости от фактической потребности для функционирования и технических характеристик системы.

Память связана со многими устройствами и компонентами, которые отвечают за хранение данных и приложений на временной или постоянной основе. Это позволяет пользователю сохранять информацию и хранить ее на компьютере. Без оперативной памяти было бы сложно найти место, которое необходимо для хранения вычислений и процессов. Существуют различные типы памяти, общей характеристикой для всех типов является то, что они предназначены для задач сохранения некоторых видов данных. Каждая из них имеет свои особенности и возможности.

Random Access Memory (RAM)

RAM работает в пределах компьютерной системы, отвечает за хранение данных на временной основе и делает их оперативно доступными для процессора. Информация, хранящаяся в памяти, как правило, загружается с жесткого диска компьютера, и включает в себя данные, касающиеся операционной системы и некоторых приложений. Когда система выключается, ОЗУ теряет всю хранимую информацию. Данные размещенные в этом типе данных, хранятся в ней только тогда, пока система работает. Когда оперативная память заполняется полностью, компьютерная система начинает подтормаживать, скорость работы замедляется. Данные могут быть получены в любом произвольном порядке. Есть два типа оперативной памяти, а именно: Static RAM (SRAM) и динамическое ОЗУ (DRAM). Когда на компьютере запускается одновременно множество программ, которые суммарно превышают возможности оперативной памяти, то те части памяти, которые не используются определенное по длительности время, сбрасываются частями в так называемую виртуальную память. Виртуальная память представляет собой специально отведенное на жестком диске пространство. Благодаря виртуальной памяти система может динамически освобождать часть оперативной памяти.

Read Only Memory (ROM)

Этот тип памяти является активным, независимо от того, включена ли система или выключена. Это своего рода постоянная энергонезависимая память. Как следует из названия ‘только для чтения’, это предполагает, что содержащиеся в ней данные не могут быть изменены. Это интегрированная микросхема, которая запрограммирована важными данными, которые обязательно должны присутствовать на компьютере и выполнять необходимые функции. В качестве примера можно привести BIOS (базовая система ввода и вывода) материнской платы.

Кэш память

Кэш память является своего рода оперативной памятью, которую компьютерная система использует для того, чтобы получить доступ к определенным данным более оперативно, чем это позволяет RAM. Кэш-память располагается на центральном процессоре. В нее загружаются данные, которые наиболее часто используются процессором. Это исключает необходимость в системе поиска информации в больших массивах данных, расположенных в оперативной памяти, что в свою очередь приводит к более быстрому извлечению данных.

Жесткий диск компьютера

Жесткий диск — это устройство хранения данных, использующееся для записи и хранения информации в компьютерной системе. Объем их памяти колеблется в широких пределах и пользователь волен выбирать объем носителя в зависимости от того, сколько ему необходимо объема для хранения всех своих файлов. В настоящее время жесткие диски имеют объем емкостью от 120 гигабайт до 1.5 Тб, а то и выше.

Флэш-память

Это энергонезависимый вид памяти, представляющий собой мобильные устройства для хранения и удобного переноса данных с одного компьютера на другой. В нем данные могут быть стерты и повторно запрограммированы. Имеет определенное количество циклов стирания и записи, которые может выдержать, после чего появляется тенденция потери части хранимой информации.

В данной статье мы познакомились с основными типами памяти компьютера, которые применяются для краткосрочного и долговременного хранения данных.

Читайте также: