Специальная память компьютера определение

Обновлено: 07.07.2024

В современном мире мобильных компьютерных технологий большинство людей уже просто не могут обойтись без коммуникаторов, планшетов и другой портативной компьютерной техники. В свою очередь растет спрос на скорость работы представленных мобильных решений, поскольку никто уже не готов мириться с низкой производительностью того или иного устройства . Скорость выполнения программ напрямую зависит от скорости передачи данных между процессором и памятью, а для выполнения больших программ, обрабатывающих огромные массивы данных, необходима память очень большого объема.

В идеале память должна быть быстрой, большой и недорогой. . Поэтому проектировщики компьютерных систем трудятся над разработкой и усовершенствованием технологий, позволяющих создавать для компьютера видимость большой и быстрой памяти.

В этом вопросе рассмотрим, что такое память ЭВМ и какие виды памяти существуют.

2. Определение

Память ЭВМ – совокупность технических устройств и процессов, обеспечивающих запись, хранение и воспроизведение информации в ЭВМ. Компьютерная память обеспечивает поддержку одной из функций ЭВМ — способность длительного хранения информации.

Память — основная часть любой вычислительной системы или отдельной вычислительной машины, она реализуется аппаратно — в виде комплекса взаимосвязанных запоминающих устройств (ЗУ) — и программными средствами. Максимальное количество информации, которое может храниться в памяти ЭВМ (ёмкость), определяется суммарной ёмкостью всех ЗУ, а быстродействие памяти ЭВМ зависит как от быстродействия отдельных ЗУ, так и от принципов их организации в единую систему памяти и способов обмена информацией внутри этой системы.

Задачей памяти является хранение программ и данных. Существует два класса запоминающих устройств, а именно первичные и вторичные. Первичное запоминающее устройство – это память, быстродействие которой определяется скоростью работы электронных микросхем. Пока программа выполняется, она должна храниться в первичной памяти. Эта память состоит из большого количества полупроводниковых ячеек, каждая из которых может хранить один бит информации. Ячейки редко считываются по отдельности – обычно они обрабатываются группами фиксированного размера, называемыми словами… Для облегчения доступа к словам в памяти с каждым словом связывается отдельный адрес. Адрес – это числа, идентифицирующие конкретные местоположения слов в памяти. Для того чтобы прочитать слово из памяти или записать его в таковую, необходимо указать его адрес и задать управляющую команду, которая начнет соответствующую операцию. 1 Для каждого компьютера характерна определенная длина слова — два, четыре или восемь байтов. Это не исключает использования ячеек памяти другой длины (например, полуслово, двойное слово).

Как правило, в одном машинном слове может быть представлено либо одно целое число, либо одна команда, но допускаются переменные форматы представления информации.

3. Виды памяти ЭВМ

Память современной ЭВМ строится в виде многоступенчатой иерархической системы, что обеспечивает экономически оправданное удовлетворение противоречивых требований — большой ёмкости и высокого быстродействия, и обычно предполагает использование нескольких запоминающих устройств, имеющих различные характеристики. В иерархию памяти ЭВМ обычно входят: внешняя память и внутренняя, или оперативная, память.

3.1 Внутренняя память

Оперативная память.

Назначение оперативной памяти – хранение данных, работа с которыми осуществляется в данный момент времени. Если для этого использовать жесткий диск, то время доступа к данным заметно увеличится, так как производительность оперативной памяти намного выше, чем дисковой. Это скажется на быстродействии всей системы. Оперативная память обеспечивает возможность обращения процессора к любой ее ячейке, поэтому называется памятью с произвольным доступом (RAM – Random Access Memory) 2 .

Из определения следует, что в оперативной памяти на стадии выполнения могут одновременно находится несколько программ. Кроме того, в оперативной памяти могут находиться как обрабатываемые, так и уже обработанные программой данные. Можно считать, что оперативная память представляет собой последовательность пронумерованных байтов. Каждый байт имеет свой собственный номер, который называют адресом. Содержимое любого байта памяти может обрабатываться независимым от остальных байтов образом. Указав адрес байта, можно прочитать код, который в нем записан или записать в этот байт какой – либо другой код.

Максимально возможный объем оперативной памяти, который иногда называют адресным пространством, и объем памяти, фактически присутствующий в составе машины, являются важнейшими характеристиками данной модели в целом и конкретного экземпляра компьютера. Адресное пространство является величиной постоянной для данной модели, в то время как фактический объем оперативной памяти может у разных экземпляров быть разным, но он не может быть больше, чем адресное пространство для данной модели. Современные модули памяти RAM бывают: DDR, DDR2, DDR3 и DDR4. Характеристики оперативной памяти каждого вида значительно лучше, чем характеристики предшествующего поколения. Рассмотрим их:

DDR. Самая древняя оперативная память. Время ее господства на IT рынке уже давно ушло. Но кое-где еще иногда встречаются системы, в которых используется эта оперативная память. Как правило, это довольно старые системы. Эта память потребляет напряжение 2.5 В. Обычно, напряжение увеличивается при разгоне процессора. DDR является самым прожорливым представителем оперативной памяти, так как требует для своей работы самое высокое напряжение. Эта память работала на частотах 266/333/400 Mhz и использовалась на компьютерах класса Intel Pentium 4.

DDR2. Основное отличие DDR2 от DDR — вдвое большая частота работы шины (533/800/1066 Mhz), по которой данные передаются в буфер микросхемы памяти. При этом чтобы обеспечить необходимый поток данных, передача на шину осуществляется из четырёх мест одновременно.

DDR3. Этот тип памяти основан на технологиях DDR2 со вдвое увеличенной частотой передачи данных по шине памяти. Отличается пониженным энергопотреблением по сравнению с предшественниками (1,5 В, по сравнению с 1,8 В для DDR2 и 2,5 В для DDR). Частота полосы пропускания лежит в пределах от 800 до 2400 Mhz (рекорд частоты — более 3000 Mhz), что обеспечивает большую пропускную способность по сравнению со всеми предшественниками. В целом скорость работы DDR3 выше, чем у DDR2, на 15-20 процентов.

DDR4 — новый тип оперативной памяти, являющийся эволюционным развитием предыдущих поколений DDR. Отличается повышенными частотными характеристиками и пониженным напряжением питания. В массовое производство вышла во 2 квартале 2014 года 3

Кроме оперативной памяти в состав внутренней памяти входят кэш-память и постоянная память.

Постоянная память .

Постоянная — 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. Прежде всего, в постоянную память записывают программу управления работой самого процессора. В ПЗУ находятся программы управления дисплеем, клавиатурой, принтером, внешней памятью, программы запуска и остановки компьютера, тестирования устройств.

Важнейшая микросхема постоянной или Flash-памяти — модуль BIOS, предназначенная для автоматического тестирования устройств после включения питания компьютера и загрузки операционной системы в оперативную память.

Разновидность постоянного ЗУ — CMOS RAM. Это память с невысоким быстродействием и минимальным энергопотреблением от батарейки. Используется для хранения информации о конфигурации и составе оборудования компьютера, а также о режимах его работы. Содержимое CMOS изменяется специальной программой Setup, находящейся в BIOS.

По сравнению с быстродействием современных процессоров скорость функционирования основной памяти мала. Однако процессор не может тратить много времени в ожидании команд и данных из основной памяти. Поэтому нужны механизмы, сокращающие время доступа к необходимой информации. Поскольку быстродействие основной памяти физически ограничено, здесь потребуется архитектурное решение. Таким решением является использование быстрой кэш-памяти, благодаря которой основная память представляется процессору более быстрой, чем она есть на самом деле. 4

Кэш — это память с большей скоростью доступа, предназначенная для ускорения обращения к данным, содержащимся постоянно в памяти с меньшей скоростью доступа. Кэширование применяется ЦПУ, жёсткими дисками, браузерами, веб-серверами, службами DNS и WINS.

Кэш состоит из набора записей. Каждая запись ассоциирована с элементом данных или блоком данных (небольшой части данных), которая является копией элемента данных в основной памяти. Каждая запись имеет идентификатор, определяющий соответствие между элементами данных в кэше и их копиями в основной памяти.

3.2 Внешняя память

Внешняя память предназначена для длительного хранения программ и данных, и целостность её содержимого не зависит от того, включен или выключен компьютер. В отличие от оперативной памяти, внешняя память не имеет прямой связи с процессором. Устройства внешней памяти или, иначе, внешние запоминающие устройства весьма разнообразны. Их можно классифицировать по целому ряду признаков: по виду носителя, типу конструкции, по принципу записи и считывания информации, методу доступа и т.д. 5 Рассмотрим классификацию по виду носителей.

Гибкий диск, дискета — устройство для хранения небольших объёмов информации (максимально до 2,88 МБ), представляющее собой гибкий пластиковый диск в защитной оболочке. Используется для переноса данных с одного компьютера на другой и для распространения программного обеспечения. Способ записи двоичной информации на магнитной среде называется магнитным кодированием.

Накопитель на жёстких магнитных дисках или винчестерский накопитель — это наиболее массовое запоминающее устройство большой ёмкости, в котором носителями информации являются круглые алюминиевые или стеклянные пластины — плоттеры, обе поверхности которых покрыты слоем ферромагнитного материала. С момента создания первых жёстких дисков, в результате непрерывного совершенствования технологии записи данных, их максимально возможная ёмкость непрерывно увеличивается. Ёмкость современных жёстких дисков достигает нескольких Тб. НЖМД используется для постоянного хранения информации — программ и данных, и является основным накопителем данных в большинстве ЭВМ.

Существуют внешние или портативные жесткие диски, которые подключаются к компьютеру с помощью USB-кабеля.

CD-ROM состоит из прозрачной полимерной основы диаметром 12 см и толщиной 1,2 мм. Одна сторона покрыта тонким алюминиевым слоем, защищенным от повреждений слоем лака. Двоичная информация представляется последовательным чередованием углублений и основного слоя.

Со временем на смену CD-ROM пришли цифровые видеодиски DVD . Эти диски имеют тот же размер, что и обычные CD, но вмещают 4,7 Гбайт данных, т.е. по объёму заменяют семь стандартных дисков CD-ROM. На таких дисках могут выпускаться полноэкранные видеофильмы отличного качества, программы-тренажёры, мультимедийные игры и многое другое. 6

Blu-ray Disc , BD — формат оптического носителя, используемый для записи с повышенной плотностью и хранения цифровых данных, включая видео высокой чёткости. Первый прототип нового носителя был представлен в октябре 2000 года. Более короткая длина волны сине-фиолетового лазера позволяет хранить больше информации на 12-сантиметровых дисках того же размера, что и у CD/DVD. Уменьшение длины волны, использование числовой апертуры (0,85, в сравнении с 0,6 для DVD), высококачественной двухлинзовой системы, а также уменьшение толщины защитного слоя в шесть раз (0,1 мм вместо 0,6 мм) предоставило возможность проведения более качественного и корректного течения операций чтения/записи. Это позволило записывать информацию в меньшие точки на диске, а значит, хранить больше информации в физической области диска, а также увеличить скорость считывания до 432 Мбит/с.

Флеш-накопитель — запоминающее устройство, использующее в качестве носителя флеш-память (разновидность полупроводниковой технологии электрически перепрограммируемой памяти). Благодаря компактности, дешевизне, механической прочности, большому объёму, скорости работы и низкому энергопотреблению, флеш-память широко используется в цифровых портативных устройствах и носителях информации. Очень распространены USB флеш-накопители (флеш-брелоки) – устройства, подключаемое к компьютеру или иному считывающему устройству по интерфейсу USB.

Серьёзным недостатком данной технологии является ограниченный срок эксплуатации носителей, а также чувствительность к электростатическому разряду.

4 Заключение

Первые ЭВМ использовали запоминающие устройства исключительно для хранения обрабатываемых данных. Их программы реализовывались на аппаратном уровне в виде жёстко заданных выполняемых последовательностей. Любое перепрограммирование требовало огромного объёма ручной работы по подготовке новой документации, перестройки блоков и устройств и т. д. Использование архитектуры фон Неймана, предусматривающей хранение компьютерных программ и данных в общей памяти, коренным образом переменило ситуацию.

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

5 Литература

Организация ЭВМ. 5-е изд. /К.Хамахер, З. Вранешич, С. Заки. – СПб.: Питер; Киев: Издательская группа BHV , 2003. – 848с.

Информатика: Учебник / Под ред. проф. Н.В. Макаровой - М.: Финансы и статистика -2006. - 768 с.

3.4. ПАМЯТЬ КОМПЬЮТЕРА

СПЕЦИАЛЬНАЯ ПАМЯТЬ

К устройствам специальной памяти относятся постоянная память (ROM), перепрограммируемая постоянная память ( Flash Memory ), память CMOS RAM, питаемая от батарейки, видеопамять и некоторые другие виды памяти.

· 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.

· Перепрограммируемая постоянная память ( Flash Memory ) — энергонезависимая память, допускающая многократную перезапись своего содержимого с дискеты.

· CMOS RAM — это память с невысоким быстродействием и минимальным энергопотреблением от батарейки. Используется для хранения информации о конфигурации и составе оборудования компьютера, а также о режимах его работы.

· Видеопамять (VRAM) — разновидность оперативного ЗУ, в котором хранятся закодированные изображения. Это ЗУ организовано так, что его содержимое доступно сразу двум устройствам — процессору и дисплею. Поэтому изображение на экране меняется одновременно с обновлением видеоданных в памяти.

Прежде всего, в постоянную память записывают программу управления работой самого процессора. В ПЗУ находятся программы управления дисплеем, клавиатурой, принтером, внешней памятью, программы запуска и остановки компьютера, тестирования устройств.

Важнейшая микросхема постоянной, или Flash,-памяти — модуль BIOS. Роль BIOS двоякая: с одной стороны это неотъемлемый элемент аппаратуры, а с другой стороны — важный модуль любой операционной системы. BIOS ( Basic Input / Output System — базовая система ввода-вывода) — совокупность программ, предназначенных для автоматического тестирования устройств после включения питания компьютера и загрузки операционной системы в оперативную память.

Интегральные схемы BIOS и CMOS

К устройствам специальной памяти относятся постоянная память (ROM), перепрограммируемая постоянная память (Flash Memory), память CMOS RAM, питаемая от батарейки, видеопамять и некоторые другие виды памяти.

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.

Перепрограммируемая постоянная память (Flash Memory) — энергонезависимая память, допускающая многократную перезапись своего содержимого с дискеты.

Прежде всего в постоянную память записывают программу управления работой самого процессора. В ПЗУ находятся программы управления дисплеем, клавиатурой, принтером, внешней памятью, программы запуска и остановки компьютера, тестирования устройств.

Важнейшая микросхема постоянной или Flash-памяти — модуль BIOS.

BIOS (Basic Input/Output System — базовая система ввода-вывода) — совокупность программ, предназначенных для:

автоматического тестирования устройств после включения питания компьютера;
загрузки операционной системы в оперативную память.

Роль BIOS двоякая: с одной стороны это неотъемлемый элемент аппаратуры (Hardware), а с другой строны — важный модуль любой операционной системы (Software).

Разновидность постоянного ЗУ — CMOS RAM.

CMOS RAM — это память с невысоким быстродействием и минимальным энергопотреблением от батарейки. Используется для хранения информации о конфигурации и составе оборудования компьютера, а также о режимах его работы.

Содержимое CMOS изменяется специальной программой Setup, находящейся в BIOS (англ. Set-up — устанавливать, читается "сетап").

Для хранения графической информации используется видеопамять.

Видеопамять (VRAM) — разновидность оперативного ЗУ, в котором хранятся закодированные изображения. Это ЗУ организовано так, что его содержимое доступно сразу двум устройствам — процессору и дисплею. Поэтому изображение на экране меняется одновременно с обновлением видеоданных в памяти.

Иерархия памяти ЭВМ – совокупность связанных между собой ЗУ, где одни устройства имеют большое быстродействие, но сравнительно небольшую емкость, другие – большую емкость, но сравнительно небольшое быстродействие.

Системная шина обеспечивает три направления передачи информации:

1) между микропроцессором и основной памятью;

2) между микропроцессором и портами введения-выведения внешних устройств;

3) между основной памятью и портами введения-выведения внешних устройств (в режиме прямого доступа к памяти).

Все блоки, а точнее их порты введения-выведения, через соответствующие унифицированные розьеми (стыки) подключаются к шине однообразно: или непосредственно через контролеры (адаптеры). Управление системной шиной осуществляется микропроцессором либо непосредственно, либо, что чаще, через дополнительную микросхему – контролер шины, что формирует основные сигналы управления. Обмен информацией между внешними устройствами и системной шиной выполняется АЗСП-кодов.

Шина адресов — часть системной шины для передачи адресов операндов, команд и записи результатов операции в ПК.

Шина данных — часть системной шины для передачи операндов и результатов выполнения операции в ПК.

Шина управления — часть системной шины для передачи управляющих сигналов от УУ микропроцессора к другим устройствам ПК.

Центральный процессор — процессор вычислительной системы, который выполняет основные операции по обработке информации и управляет работой других (вспомогательных) процессоров.

Сопроцессор — специализированный процессор, выполняющий только определенные функции и повышающий быстродействие ПК.

Графический сопроцессор — устанавливаемый в ПК дополнительно к центральному универсальному процессору специализированный процессор для повышения скорости обработки графической информации.

Интерфейс — совокупность технических, программных и методических (протоколов, правил, соглашений) средств для сопряжения в вычислительной системе пользователей с устройствами и программами, а также устройств с другими устройствами и программами.

Интерфейс графический — вид диалогового взаимодействия пользователя с ПК, при котором используются различные графические изображения (значки, пиктограммы, иконки, рисунки) объектов на экране (Например: ОС Windows).

Интерфейс командный — вид диалогового взаимодействия пользователя с ПК, при котором используются различные команды, набираемые на клавиатуре и отображаемые на экране. Например: ОС MS DOS).

Конфигурация ПК — совокупность аппаратных средств и соединений между ними в ПК. Основы конфигурации ПК содержатся в рекламных объявлениях. Например: рекламное объявление: 486DX2,-66/VLB/256/4/HDD 600/ FDD 1,2/1,44/SVGA 512, 0.28, green означает: микропроцессор фирмы Intel I 80486DX2 с тактовой частотой 66 МГц; локальная шина типа VLB; КЭШ — память емкостью 256 Кбайт; ОЗУ емкостью 4 Мбайт; накопитель на жестком диске емкостью 600 Мбайт; накопители на гибких магнитных дисках емкостью 1,2 Мбайт (5,25") и 1,44 Мбайт (3,5"); видеопамять емкостью 512 Кбайт; дисплей с размером точки 0,28 мм и пониженным излучением.

Материнская плата – плата системного блока ПК, на которой расположены микропроцессор, сопроцессоры, оперативная память, системная и локальная шины, а также разъемы для подключения адаптеров.

Центральный процессор (CPU, от англ. Central Processing Unit) — это основной рабочий компонент компьютера, который выполняет арифметические и логические операции, заданные программой, управляет вычислительным процессом и координирует работу всех устройств компьютера.

Центральный процессор в общем случае содержит в себе:

· шины данных и шины адресов;

· кэш — очень быструю память малого объема (от 8 до 512 Кбайт);

· математический сопроцессор чисел с плавающей точкой.

Современные процессоры выполняются в виде микропроцессоров. Физически микропроцессор представляет собой интегральную схему — тонкую пластинку кристаллического кремния прямоугольной формы площадью всего несколько квадратных миллиметров, на которой размещены схемы, реализующие все функции процессора. Кристалл-пластинка обычно помещается в пластмассовый или керамический плоский корпус и соединяется золотыми проводками с металлическими штырьками, чтобы его можно было присоединить к системной плате компьютера.

Процессор (Пр) – устройство ЭВМ, выполняющее арифметические и логические операции над входными даннями в соответствии с программой обработки и управляющее другими техническими средствами ЭВМ. основные составляющие Пр: арифметико-логическое устройство (Алу), устройство управления (УУ), регистры (Рг).

Микропроцессор (МПр) - процессор ПК, элементной базой которого являются ИМС. Состав и основные связи МПр показаны на рис.

Рисунок – Схема микропроцессора

В вычислительной системе может быть несколько параллельно работающих процессоров; такие системы называются многопроцессорными.

УУ (устройство управления) — составная часть процессора, задающая последовательность действий АЛУ и управляющая работой УВв и УВыв.

АЛУ (арифметическо-логическое устройство) — составная часть процессора, выполняющая арифметические, логические и другие операции над данными, представленными в двоичном коде.

Рг (регистр) — быстродействующее ЗУ на электронных переключающих элементах, входящее в состав процессора и адаптеров и предназначенное для временного хранения адресов операндов и команд, самих операндов и команд, результатов операций и др. Емкость регистра равна машинному слову или части его.

Внешняя (долговременная) память — это место длительного хранения данных (программ, результатов расчётов, текстов и т.д.), не используемых в данный момент в оперативной памяти компьютера. Внешняя память, в отличие от оперативной, является энергонезависимой. Носители внешней памяти, кроме того, обеспечивают транспортировку данных в тех случаях, когда компьютеры не объединены в сети (локальные или глобальные).
Целостность её содержимого не зависит от того, включен или выключен компьютер. 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:
• накопители на жёстких магнитных дисках;
• накопители на гибких магнитных дисках;
• накопители на магнито-оптических компакт-дисках;
• накопители на магнитной ленте (стриммеры) и др.
В персональном компьютере применяются два вида магнитных дисков:
• жесткий несъемный диск (винчестер*);
• гибкие сменные диски (дискеты)

Жесткий диск

Жесткий диск (Hard Disk) предназначен для постоянного хранения информации, используемой при работе с компьютером: программ операционной системы, часто используемых пакетов программ, различных данных.
Жесткий диск — это магнитный диск, который устанавливается в системном блоке компьютера. Внешне этот диск представляет собой герметичную металлическую коробку, внутри которой расположен сам диск, магнитные головки чтения-записи, механизмы вращения диска и перемещения головок. Хотя говорят "диск", на самом деле жесткий диск состоит из нескольких дисков, нанизанных на общую ось. Запись информации производится на обе стороны каждого диска. Соответственно, имеется необходимое количество магнитных головок. Наличие жесткого диска значительно повышает удобство работы с компьютером. В настоящее время компьютеры без жесткого диска не используются. Правда, если компьютер включен в локальную компьютерную сеть, то он может работать без собственного жесткого диска, но тогда он использует жесткий диск центрального компьютера. Для пользователя жесткие диски отличаются друг от друга прежде всего своей емкостью. Современные жесткие диски имеют емкость от одного до сотен гигабайт (Гб).

Дискета

Гибкие магнитные диски (дискеты) бывают двух типов: (3,5" — 8 мм) и (5,25" — 133 мм). Тип определяется диаметром диска, находящегося внутри пластиковой коробки. Сейчас 5-ти дюймовые дискеты уже совсем не используются. Сама пластиковая коробка выполняет функцию защиты от внешних воздействий.
Флоппи - диски могут быть повреждены, если:
• дотрагиваться до записывающей поверхности;
• писать на этикетке дискеты карандашом или шариковой ручкой;
• сгибать дискету;
• перегревать дискету (на солнце или около батареи отопления);
• подвергать дискету воздействию магнитного поля.
Магнитные диски (жесткие – винчестеры и гибкие – дискеты) предназначены для долговременного хранения больших массивов информации, в том числе и во время отключения компьютера. Для этого магнитная поверхность диска размечается: на диске с двух сторон диска проводятся (намагничиваются магнитной головкой дисковода) равноотстоящие друг от друга концентрические окружности – дорожки (треки). На стандартной дискете 3,5” обычно 80 дорожек. Каждая дорожка разбивается на одинаковое количество частей – сектора. Сектор – это минимальная часть дорожки, на которую может быть записана или считана информация. Обычно размер сектора составляет 512 байт. На стандартной дискете 18 секторов на дорожке.
Например, емкость дискеты 3,5” составляет 2 стороны * 80 дорожек * 18 секторов на дорожке* 512 байт = 1440 Кб = 1,44 Мб.
Обычно новые дискеты поставляются неразмеченными и с ними нельзя работать. Процесс разметки дискеты на дорожки и сектора называется форматированием.
Форматирование – создание логической структуры диска.
Структура диска – магнитные концентрический дорожки (окружности), разделенные на сектора, помеченные магнитными метками.
Сектор (кластер)– минимальная порция информации.
При форматировании дисков создается файловая таблица FAT – таблица размещения файлов, используемая операционной системой для размещения и поиска файлов и каталогов на диске.
Кроме того, в случае сбоев на дискете («Ошибка чтения») полезно дискеты переформатировать заново – в результате сбойные сектора будут закрыты для записи, исключая в будущем потерю информации, записанной на них.
При форматировании вся информация на диске уничтожается .

Накопители на компакт-дисках. CD-ROM

CD-ROM — это оптический носитель информации, предназначенный только для чтения, на котором может храниться до 650 Мб данных. Доступ к данным на CD-ROM осуществляется быстрее, чем к данным на дискетах, но медленнее, чем на жёстких дисках.
Компакт-диск диаметром 120 мм (около 4,75’’) изготовлен из полимера и покрыт металлической плёнкой. Информация считывается именно с этой металлической плёнки, которая покрывается полимером, защищающим данные от повреждения. CD-ROM является односторонним носителем информации.
Накопители CD-R (CD-Recordable) позволяют записывать собственные компакт-диски. Более популярными являются накопители CD-RW, которые позволяют записывать и перезаписывать диски CD-RW, записывать диски CD-R, читать диски CD-ROM, т.е. являются в определённом смысле универсальными.
Аббревиатура DVD расшифровывается как Digital Versatile Disk, т.е. универсальный цифровой диск. Имея те же габариты, что обычный компакт-диск, и весьма похожий принцип работы, он вмещает чрезвычайно много информации — от 4,7 до 17 Гбайт. Возможно, именно из-за большой емкости он и называется универсальным.
Правда, на сегодня реально применяется DVD-диск лишь в двух областях: для хранения видеофильмов (DVD-Video или просто DVD) и сверхбольших баз данных (DVD-ROM, DVD-R).
Разброс ёмкостей возникает так: в отличие от CD-ROM, диски DVD записываются с обеих сторон. Более того, с каждой стороны могут быть нанесены один или два слоя информации. Таким образом, односторонние однослойные диски имеют объем 4,7 Гбайт (их часто называют DVD-5, т.е. диски емкостью около 5 Гбайт), двусторонние однослойные — 9,4 Гбайт (DVD-10), односторонние двухслойные — 8,5 Гбайт (DVD-9), а двусторонние двухслойные — 17 Гбайт (DVD-18). В зависимости от объема требующих хранения данных и выбирается тип DVD-диска. Если речь идет о фильмах, то на двусторонних дисках часто хранят две версии одной картины — одна широкоэкранная, вторая в классическом телевизионном формате.
Устройство CD-ROM содержит:
1 - корпус накопителя, передняя панель,
2 - кнопка выдвигания/задвигания,
3 – оптический диск,
4 - платформа, на которой размещается оптический диск.

Стриммер

Стриммер (stream — длинная лента) — устройство для записи информации на магнитную ленту. Стриммер используется для архивирования информации с жесткого диска.
Стриммер — это магнитофон, который записывает информацию с очень большой скоростью - от единиц до десятков Мб в секунду. Например, стриммеры произведенные компанией IBM в 2003 году имеют скорость 30 Мб/сек. Носителями информации для стриммеров являются кассеты и ленточные картриджи. Кассеты имеют объем до 60 Гб, картриджы до 160 Гб. Эти объемы позволяют сохранить на кассету или картридж информацию со всего жесткого диска. Как и многие другие устройства стриммеры бывают внутренними и внешними. Внутренние стриммеры вставляется в те же пазы системного блока, что и CD-ROM, внешние выполнены в отдельном корпусе и соединяются с компьютером через внешний порт.

Электронные запоминающие устройства

Устройство электронных запоминающих устройств основано на принципах хранения и использования информации посредством электрических зарядов. К электронным запоминающим устройствам относятся различные виды микросхем памяти. Принципиально, микросхемы памяти представляют набор организованных запоминающих элементов к каждому из которых может быть произведено обращение с целью считывания или записи информации объемом в один или более байт. Микросхемы памяти представляют собой устройства, выполненные по технологии микросхемных производств и делятся на микросхемы способные хранить информацию: пока имеется в наличии питающее напряжение и без дополнительной поддержки питающим напряжением. Также, различают устройства, дающие возможность считывать и записывать информацию в динамическом режиме – динамическая память (из них формируется оперативная память компьютера – Оперативное Запоминающее Устройство – ОЗУ (Random Accessed Memory RAM)) и, позволяющие без специальной аппаратуры (программатора) лишь считывать записанную, при помощи специальной аппаратуры, информацию (из них формируется Постоянное Запоминающее Устройство компьютера – ПЗУ (Read Only Memory – ROM)). ОЗУ также называют оперативной памятью или просто памятью компьютера, а ПЗУ – ROM-BIOS памятью (на рисунке изображена микросхема ПЗУ – ROM-BIOS установленная в разъем на материнской плате).
Как правило, электронные запоминающие устройства оформляются в виде микроустройств, микросхем и их наборов. Более крупные интегрированные блоки электронных накопителей информации организуются в виде наборов микросхем памяти, расположенных на одной печатной монтажной плате или в виде расширенных устройств, состоящих из наборов плат с микросхемами памяти и схем управления и регенерации. Микросхемы памяти могут размещаться непосредственно на материнской плате паянным способом или в разъемах для одиночных или SIMM, SIP и DIMM модулей; на платах расширений, вставленных в слоты системной шины внутри системного блока – LIM-EMS расширяемая память, или в виде внешних устройств, подключаемых при помощи специализированных шинных контроллеров и интерфейсов.
К важным функциональным характеристикам микросхем памяти, также, относят объем запоминаемой информации отдельной микросхемой или набором микросхем (в байтах или килобайтах) и скорость чтения/записи. Фирмами производителями выпускаются отдельные микросхемы объемом 32, 64, 128, 256, 1024 и 2048К; и SIMM, SIP и DIMM модули объемом 256, 1024, 2048, 4096, 8192, 16284, 32568К и более, со скоростями чтения/записи 40, 50, 60 и 70 нс.
Технологии производства электронных запоминающих устройств постоянно совершенствуются и развиваются. Сегодня уже очевидно, что в мире устройств хранения данных USB флэшку, одного из самых распространенных носителей информации, ждёт большое будущее. Компактный размер и малый вес, позволяющие свободно переносить флэшнакопитель в карманах одежды и любых самых маленьких сумках и портмоне, высокая скорость работы и большая ёмкость памяти делают его поистине незаменимым для пользователей.
Компания Transcend начала выпуск флеш – дисков серии JetFlash, имеющих емкость 16 Гбайт. Как и в других подобных устройствах, для подключения к ПК используется высокоскоростной интерфейс USB 2.0. По данным производителя, максимальная скорость чтения и записи составляет 25 и 20 Мбайт/с соответственно. В комплект поставки таких флеш – дисков входит несколько полезных утилит: Auto Login (автоматический ввод пароля для доступа на веб – сайты), Data Backup (резервное копирование, восстановление и синхронизация данных между ПК и накопителем JetFlash), E-mail (почтовый клиент), SecureZip (архивирование и шифрование данных), PC – Lock (возможность доступа к ПК только при подключении накопителя JetFlash) и ряд других.

К устройствам специальной памяти относятся постоянная память (ROM), перепрограммируемая постоянная память (Flash Memory), память CMOS RAM, питаемая от батарейки, видеопамять и некоторые другие виды памяти.

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.

Перепрограммируемая постоянная память (Flash Memory) — энергонезависимая память, допускающая многократную перезапись своего содержимого с дискеты.

Важнейшая микросхема постоянной или Flash-памяти — модуль BIOS. Роль BIOS двоякая: с одной стороны это неотъемлемый элемент аппаратуры, а с другой стороны — важный модуль любой операционной системы.

BIOS (Basic Input/Output System — базовая система ввода-вывода) — совокупность программ, предназначенных для автоматического тестирования устройств после включения питания компьютера и загрузки операционной системы в оперативную память.

Разновидность постоянного ЗУ — CMOS RAM.

CMOS RAM — это память с невысоким быстродействием и минимальным энергопотреблением от батарейки. Используется для хранения информации о конфигурации и составе оборудования компьютера, а также о режимах его работы.

Содержимое CMOS изменяется специальной программой Setup, находящейся в BIOS (англ. Set-up — устанавливать, читается "сетап").

Для хранения графической информации используется видеопамять.

Видеопамять (VRAM) — разновидность оперативного ЗУ, в котором хранятся закодированные изображения. Это ЗУ организовано так, что его содержимое доступно сразу двум устройствам — процессору и дисплею. Поэтому изображение на экране меняется одновременно с обновлением видеоданных в памяти.

4.4. Какие устройства образуют внешнюю память

Внешняя память (ВЗУ) предназначена для длительного хранения программ и данных, и целостность её содержимого не зависит от того, включен или выключен компьютер. 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:

накопители на жёстких магнитных дисках;

накопители на гибких магнитных дисках;

накопители на компакт-дисках;

накопители на магнитооптических компакт-дисках;

накопители на магнитной ленте (стримеры) и др.

1. Накопители на гибких магнитных дисках

Гибкий диск (англ. floppy disk), или дискета, — носитель небольшого объема информации, представляющий собой гибкий пластиковый диск в защитной оболочке. Используется для переноса данных с одного компьютера на другой и для распространения программного обеспечения.

Дискета состоит из круглой полимерной подложки, покрытой с обеих сторон магнитным окислом и помещенной в пластиковую упаковку, на внутреннюю поверхность которой нанесено очищающее покрытие. В упаковке сделаны с двух сторон радиальные прорези, через которые головки считывания/записи накопителя получают доступ к диску. Способ записи двоичной информации на магнитной среде называется магнитным кодированием. Он заключается в том, что магнитные домены в среде выстраиваются вдоль дорожек в направлении приложенного магнитного поля своими северными и южными полюсами. Обычно устанавливается однозначное соответствие между двоичной информацией и ориентацией магнитных доменов.

Информация записывается по концентрическим дорожкам (трекам), которые делятся на секторы. Количество дорожек и секторов зависит от типа и формата дискеты. Сектор хранит минимальную порцию информации, которая может быть записана на диск или считана. Ёмкость сектора постоянна и составляет 512 байтов.

Рис. 4.2. Поверхность магнитного диска

В настоящее время наибольшее распространение получили дискеты со следующими характеристиками: диаметр 3,5 дюйма (89 мм), ёмкость 1,44 Мбайт, число дорожек 80, количество секторов на дорожках 18.

Дискета устанавливается в накопитель на гибких магнитных дисках (англ. floppy-disk drive), автоматически в нем фиксируется, после чего механизм накопителя раскручивается до частоты вращения 360 мин -1 . В накопителе вращается сама дискета, магнитные головки остаются неподвижными. Дискета вращается только при обращении к ней. Накопитель связан с процессором через контроллер гибких дисков.

В последнее время появились трехдюймовые дискеты, которые могут хранить до 3 Гбайт информации. Они изготавливаются по новой технологии Nano2 и требуют специального оборудования для чтения и записи.

Читайте также: