Рабочий материал к уроку &quot

Память
Память – устройство, предназначенное для приема, хранения и выдачи информации.
Память делится на внешнюю и внутреннюю. Если объем внутренней памяти ограничен, то
внешней не ограничен.
Основные характеристики памяти:

Время доступа (быстродействие). Это промежуток времени, за который может быть
записана или прочитана порция информации (например, содержимое ячейки памяти) после подачи
ее адреса и соответствующего управляющего сигнала.

Ёмкость. Ёмкость определяет максимальное количество информации, которое может
храниться в памяти.
Чем больше емкость памяти, тем медленнее к ней доступ, поэтому в ЭВМ существует
несколько запоминающих устройств, различающихся емкостью и быстродействием.
Таблица 1
Устройства памяти
Время доступа, с
Емкость, бит
Регистры
(2-20)*10-9
103 - 104
Оперативная память
(0,2-20)*10-6
106 – 108
Внешняя память
10-100
1011 – 1012
Внутренняя память
Внутренняя память – это запоминающее устройство, напрямую связанное с процессором и
предназначенное для хранения выполняемых программ и данных, непосредственно участвующих в
операциях. Она имеет достаточно высокое быстродействие, но ограниченный объем.
На логическом уровне внутренняя память представляет собой совокупность ячеек, каждая из
которых имеет свой уникальный номер или адрес. К содержимому ячеек можно обращаться путем
указания их адресов. Каждая ячейка может быть использована для хранения либо порции данных,
либо команды. В большинстве современных ЭВМ ячейка имеет разрядность 1 байт. Совокупность
битов, которые АЛУ может одновременно поместить в регистр или обработать, обычно называют
машинным словом.
Внутренняя память делится на ОЗУ и ПЗУ.
ОЗУ (оперативное запоминающее устройство) служит для приема, временного хранения и
выдачи информации. В нем содержатся программы и данные, доступные для
использования процессором, а также промежуточные и окончательные результаты
вычислений. ОЗУ является энергозависимым, т.е. при отключении питания
информация из него исчезает. Оперативная память собирается на ферритовых
сердечниках или полупроводниковых микросхемах.
Микропроцессор использует в своей работе только информацию, хранимую во
внутренней памяти. Если же необходимые программы или данные находятся на
другом устройстве, то они должны быть перед использованием помещены в ОЗУ.
ПЗУ (постоянное запоминающее устройство) является энергонезависимым и обеспечивает
надежное хранение и выдачу информации. Содержимое ПЗУ не может быть изменено. В нем хранятся
часто используемые (универсальные) программы и данные (например, программа базовой системы
ввода-вывода (BIOS – Basic Input and Output System), программы для проверки оборудования
компьютера, инициирования загрузки ОС и выполнения базовых функций по обслуживанию
устройств компьютера, программа настройки конфигурации компьютера).
CMOS – полупостоянная память, предназначенная для хранения параметров конфигурации
компьютера. Она обладает низким энергопотреблением. Для нее используется специальный
аккумулятор, поэтому ее содержимое не исчезает при выключении компьютера.
Кэш-память – сверхоперативная память, предназначена для компенсации разницы в скорости
обработки информации процессором и ее извлечением из оперативной памяти. Она располагается как
бы между микропроцессором и ОЗУ. Время доступа к кэш-памяти меньше, чем к обычной памяти.
В кэш-памяти хранятся часто используемые части программ и данные. При обращении
микропроцессора к памяти сначала производится поиск нужной информации в кэш-памяти. Для
работы с кэш-памятью имеется специальный контроллер, который анализирует выполняемую
программу и пытается определить, какие данные и команды вероятнее всего понадобятся в ближайшее
время процессору, и подкачивает их в кэш-память. Конечно, процессор может и подкачать
информацию, которая и не понадобится. Отношение объема используемой информации из кэш-памяти
к объему неиспользуемой определяет эффективность кэширования.
Современные процессоры имеют, как правило, встроенную кэш-память. Кроме того, на системной
плате компьютера может быть установлена дополнительная кэш-память.
Видеопамять – память для хранения изображения, выводимого на экран монитора. Для
видеопамяти в компьютере имеется особое устройство, называемое видеокартой, или графическим
ускорителем. Видеокарту вообще можно рассматривать как самостоятельный специализированный
компьютер, в нем есть и свой процессор, и оперативная память (та самая видеопамять, о которой идет
речь), и ПЗУ с программой, управляющей работой процессора видеокарты.
Винчестеры или накопители на жестких дисках – это внешняя память большого объема,
предназначенная для долговременного хранения информации, объединяющая в одном корпусе сам
носитель информации и устройство записи/чтения. По сравнению с
дисководами винчестеры обладают рядом очень ценных преимуществ: объем
хранимых данных неизмеримо больше (достигает 40 Гбайт и более), время
доступа у винчестера на порядок меньше.
Единственный недостаток: они не предназначены для обмена информацией
(это касается стационарных, т.е. встраиваемых в корпус компьютера
винчестеров, в настоящее время существуют сменные винчестеры).
Физические размеры винчестеров стандартизированы параметром,
который называют форм-фактором (form factor).
Винчестер состоит из не скольких жестких (чаще алюминиевых) дисков, с
нанесенным на поверхность магнитным слоем и расположенных друг под
другом. Каждому диску соответствует пара головок записи/чтения. Зазор между
головками и. поверхностью дисков составляет 0,00005–0,00001 мм. Скорость
вращения дисков в зависимости от модели находится в пределах 3600–7800 об./мин.
При включенном компьютере диски винчестера постоянно крутятся, даже когда нет обращения к
винчестеру, таким образом экономится время на его разгон.
К настоящему времени разработаны следующие типы винчестеров: MFM, RLL, ESDI, IDE,
SCSI.
Приводы компакт-дисков (CDD) – необходимый атрибут современного компьютера.
Применительно к компьютерам CD-ROM – это практически
неизнашиваемое компактное устройство для хранения большого
объема информации.
Наиболее удачные области их применения – запись
мультимедийных программ (использующих звуки, рисунки, анимацию,
графику, видео), а также хранение архивных данных и программных
дистрибутивов. Первые компакт-диски (CD) возникли как альтернатива
виниловых дисков при записи музыки.
CD-ROM (Compact Disk-Read Only Memory) представляют собой диск
диаметром 120 мм толщиной 1/2 мм и центральным отверстием
диаметром 15 мм. Средняя область диска шириной 33 мм, предназначенная
для хранения данных, представляет собой единый трек, закрученный в виде
спирали.
Цифровые данные хранятся в виде чередующихся между собой по ходу
спирали ямок, нанесенных на поверхности полиуглеродного пластика и ровных областей. Поверх
этого пластикового слоя для лучшего отражения напыляется тонкий слой алюминия или золота,
который также покрывается защитным слоем прозрачного пластика. Стандартные CD могу хранить до
700 Мбайт цифровой информации.