Виды компьютерной памяти

Виды компьютерной памяти
Лошкарева Мария Михайловна,
учитель информатики СОШ № 48,
руководитель методического объединения учителей ИИКТ Северного
административного округа г. Оренбурга
Данный урок может быть проведен как в
учебное время, так и во внеурочное.
Естественно, что если вы проводите его
вне уроков, то можно использовать
инсценировку литературных фрагментов,
охватить больший объем материала,
использовать актерские таланты учащихся.
Для активизации учащихся эксперты
задают вопросы противоположной группе
по изложенному материалу, засчитывая
дополнительные баллы. При проведении
урока можно привлекать разнообразные
демонстрационные
материалы
по
излагаемым темам (например, можно
показать работу дисковода и других
технических средств, которые легко найти
во
всевозможных
компьютерных
энциклопедиях). По окончании дискуссии
зрители
голосуют
за
наиболее
понравившуюся
команду
на
заранее
выданных листочках с аргументацией
своего выбора.
Заранее класс разбивается на 4 группы: 1 –
человек, 2 – компьютер, 3 – эксперты, 4 –
зрители.
Учитель: Компьютер был создан человеком, поэтому можно проследить некоторые аналогии
между устройством компьютера и человека. И сегодня нам предстоит выбрать сторону человека
или компьютера в споре о преимуществах и различиях в устройстве их памяти.
В споре принимают участие по возможности все члены группы, приводя свои доказательства и
аргументы. Группа экспертов отслеживает правильность выполнения заданий, убедительность и
доказательность высказываний.
Человек: Мою память в широком смысле принято рассматривать как процесс запечатления,
хранения и воспроизведения информации от ранее полученных сигналов.
Можно говорить о произвольной памяти, связанной с волевым актом запоминания определенных
сведений, и о непроизвольной памяти – непреднамеренном запоминании отдельных характерных
данных или элементов деятельности. Кроме того, различают кратковременную и долговременную
память. Кратковременная память может быть непосредственной и оперативной.
Непосредственная память определяется числом “кусков материала”, воспроизводимых сразу же
после их однократного предъявления. Оперативная же память определяется способностью
человека сохранять информацию только на период, который требуется для разрешения текущей
задачи.
Например, об ограничении скорости на данном участке шофер помнит только до первого
перекрестка.
Долговременную память принято оценивать отношением числа стимулов, которые сохранились в
памяти спустя некоторое время (более 30 минут), к числу их повторений, необходимых для
запоминания. Интересно, что кратковременная память ограничивается не количеством
запоминаемой информации, а числом запоминаемых стимулов. Предельное количество
запоминаемых стимулов колеблется от 7 до 9 и не связано с заключенной в них информацией.
Например, если кошелек вмещает только 7 монет среднего размера, то, чтобы заключать в него
большую сумму денег, выгоднее брать монеты не пятикопеечного, а пятидесятикопеечного
достоинства. Так условно можно рассматривать и нашу кратковременную память, как бы
состоящую из ограниченного числа ячеек: от умения заполнить каждую из них большим
количеством информации будет зависеть и эффект запоминания.
В то же время объем долговременной памяти ограничивается не числом стимулов, а количеством
сохраняемой информации, т. е. в долговременной памяти существует некоторая константа
предельно запоминаемого количества информации. Эти различия вызваны тем, что
кратковременная память связана, прежде всего, с первичной ориентировкой в окружающей среде
и поэтому направлена главным образом на фиксацию общего числа вновь появившихся сигналов,
независимо от их информационного содержания (которое, кстати, и нельзя определить по одному
сигналу). Задача же долговременной памяти состоит в сохранении того, что необходимо на
будущее. Она связана с организацией дальнейшего поведения человека и поэтому требует
предвидения. Здесь решающую роль играют прогнозы вероятности, которые как раз и
определяются количеством информации.
Информационный объем памяти можно существенно повысить за счет соответствующих
преобразований запоминаемого материала. Часть новой информации идентифицируется с
информацией, которая была в памяти уже ранее, в связи с чем понижается неопределенность
сохраняемого материала, растет избыточность его информации, что, в свою очередь,
способствует большему упрочнению созданных им следов в памяти, а в результате – их лучшему
сохранению.
Эксперты:


Приведите еще примеры, характеризующие вашу оперативную память.
Представьте на доске схему, характеризующую перечисленные вами виды памяти
Каждое правильное дополнение засчитывается дополнительным плюсом.
Компьютер: Моя память представляет из себя лист в клеточку.
В каждой клетке может храниться в данный момент только одно из двух значений: нуль или
единица. Использование всего двух знаков для представления информации называется двоичной
кодировкой. Следовательно, данные и программы в моей памяти имеют вид двоичного кода.
Один символ из двухсимвольного алфавита несет 1 бит информации. Ячейка памяти, хранящая
один двоичный знак, называется “бит”.
Бит – моя наименьшая частица. Следовательно, у слова “бит” есть два значения: единица
измерения количества информации и частица моей памяти. Оба эти понятия связаны между собой
следующим образом: в одном бите памяти хранится один бит информации.
Битовая структура определяет первое свойство моей внутренней памяти – дискретность. Дискретные
объекты составлены из частиц.
Например, песок дискретен, так как состоит из песчинок. “Песчинками” моей памяти являются
биты.
Второе свойство внутренней памяти – 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
занесение информации в память, а также извлечение ее из памяти, производится по адресам.
Память можно представить как многоквартирный дом, в котором каждая квартира – это байт, а
номер квартиры – это адрес. Для того чтобы почта дошла по назначению, необходимо указать
правильный адрес. Именно так, по адресам, обращается к внутренней памяти процессор.
Эксперты:



В чем заключается свойство дискретности внутренней памяти ЭВМ?
Какие два значения имеет слово “бит”? Как они связаны между собой?
В чем заключается свойство адресуемости внутренней памяти ЭВМ?
Человек: Я конечно, по сравнению с тобой, слаб. На мою память очень влияют эмоции.
Эмоционально окрашенные события и явления я помню дольше, они лучше воспроизводятся моей
памятью и кажутся более частыми.
Пример:
Сейчас вам будет зачитан список мужских и женских фамилий.
Донцова, Пугачева, Милявская, Ротару, Курникова, Маликова, Долина, Петров, Самохвалов,
Вакуленко, Жданов, Степанников, Груздев, Быстров.
Каких фамилий было больше?
(На вопрос, кого из перечисленных было больше, обычно отвечают – женщин, хотя на самом деле тех и
других было поровну. Причина этой ошибки – легкость запоминания и воспроизведения “знаменитых”
фамилий).
Эксперты:


Приведите примеры событий, которые вы лучше помните в силу их эмоциональной
окраски.
Какие события вы помните лучше, те, что окрашены отрицательно или положительно?
Компьютер: А мне совершенно не свойственны эмоции. Разве что ты, как человек, можешь их
отразить на моих внешних носителях.
Устройства внешней памяти – это, прежде всего, магнитные устройства для хранения информации
– накопитель на магнитной ленте (НМЛ). На дорожки ленты записывается все тот же двоичный
код: намагниченный участок – единица, не намагниченный – нуль. При чтении с ленты эта запись
превращается в нули и единицы в битах внутренней памяти.
Самым распространенным устройством внешней памяти стали накопители на магнитных дисках
(НМД), или дисководы. 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
Сравнительно новым видом внешних носителей являются оптические, или лазерные диски. На них
используется не магнитный, а оптико-механический способ записи и чтения информации. На
оптических дисках достигается очень высокая плотность размещения информации. Однако с
лазерного диска на компьютере нельзя стереть старую и записать новую информацию. Однажды
записанную информацию можно только читать. Этим объясняется название данного вида
носителей: CD-ROM (Compact Disk – Read Only Miory), что в переводе значит “компактный диск –
только для чтения”.
Существуют также диски, совмещающие оптический и магнитный механизмы записи информации
магнитооптические диски. Как и на CD-ROM, на них достигается высокая плотность размещения
информации, но использоваться они могут как для чтения, так и для записи (подобно магнитным
дискам).
Эксперты:


Назовите наиболее распространенные устройства внешней памяти
В чем разница между магнитным, оптическим и магнитооптическим дисками?
Человек: Ну, как у тебя все скучно. То ли дело я. У меня при воспоминании очень часто
всплывают самые неожиданные ассоциации. Примером может служить характерный эпизод из
рассказа писателя А. Аверченко “Трудное заглавие”:
“– Что вам угодно?
– Дайте мне книгу!
– Какую?
По его лицу пробежала судорога мучительного усилия, и он смущенно выдавил из себя слова:
– Эту... самую...
– Как заглавие?
– Дело в том, что я... забыл заглавие! Я... это самое... может быть, вспомню.
– Вы, может быть, вспомните автора?
(После мы узнали, что автором была Бичерстоу, а книга называлась “Хижина дяди Тома”).
– Нет, автора мне едва ли уже вспомнить, но я твердо знаю, что главный герой – жгучий брюнет!
– Ну, это для книги не характерно... Мало ли мы встречаем в книгах жгучих брюнетов! Как его
звали, по крайней мере?
– Его звали... позвольте, ей-богу, вспомнил! Его звали... Ах ты, боже мой! Это слово еще на
обложке почти каждой книги написано...
– Выпуск?
– Э, к черту выпуск. Ну, судите сами: разве это мужское имя? Дайте мне... ну хотя бы полное
собрание сочинений Тургенева!
Приказчик был в полном недоумении.
– Прикажете завернуть?
– Кого? Вы положительно невыносимы! Как же в завернутых Книгах я найду это слово! Дайте мне
любую... Aгa! Вот эту.
Он торжественно хлопнул ладонью по Тургеневу и воскликнул –
– Видите! Вот оно, это имя... Так и героя звали!..
– Том 1? Что же, он был король?
– Фу ты, наказание! Такой же, как я китаец! Кто вам сказал, что он король?
Он задумался и потом хлопнул себя ладонью по лбу (очевидно, вспомнивши о “хижине”). – Да, я
забыл! Он был этим... как его... Домовладельцем
Приказчик тяжело дышал, и волосы у него прилипли ко лбу. Он стал язвителен.
– Скажите, не припомните вы, в какой части города стоял его дом? И доходный ли он? И аккуратно
ли платят жильцы, черт возьми! А? Отвечайте!
Этот человек не смутился, а утвердительно сказал:
– Этого не помню... Но он был чей-то родственник!
– Покажите мне портрет того негодяя, который не был бы чьим-то родственником! Какого черта
толкуете вы там о родственниках?!
– Он был их дядя!
– Чей их?
– Их... вообще!
Приказчик скрежетал зубами. Тогда я приблизился к нему и сказал:
– Я кажется понял его. Требуется “Хижина дяди Тома”. Дайте ему эту книгу и выбросьте его за
дверь!
– Да, да! Так меня и дети просили: “Хижина дяди Тома”.
Он с удивлением повторил эти три слова. Я гневно спросил его:
– Какого дьявола вы сразу не сказали, что Том – негр? Что это еще за жгучий брюнет?
Он ядовито подмигнул мне и ответил:
– Укажите мне тогда хотя бы одного негра, который был бы не брюнет, а жгучий блондин?!
И, забывши заплатить деньги, он, сияющий, вышел с книгой на улицу”.
Эксперты:

Приведите еще примеры нестандартных ассоциаций из литературы? (“Лошадиная фамилия”
А.П.Чехов)
Компьютер: Ты прав, я люблю порядок. Все измеряю, рассчитываю. Информационная емкость
внешних носителей у меня измеряется в байтах, килобайтах и пр. Информация на внешних
носителях имеют файловую организацию. В переводе с английского слово файл (file) означает
“папка”.
Файл – это информация, хранящаяся на внешнем носителе и объединенная общим именем.
Для прояснения смысла этого понятия удобно воспользоваться следующей аналогией: сам
носитель информации (диск) подобен книге. Мы говорили о том, что книга – это внешняя память
человека, а магнитный диск – внешняя память компьютера. Книга состоит из глав (рассказов,
разделов), каждый из которых имеет название. Также и файлы имеют свои названия, их называют
именами файлов. В начале или в конце книги обычно присутствует содержание – список названий
глав. На диске тоже есть такой список, содержащий имена хранимых файлов.
Он называется корневым каталогом диска. Из корневого каталога можно извлечь сведения о
размере файла в байтах, дате и времени создания файла. Каталог можно вывести на экран,
откуда легко узнать, есть ли на данном диске нужный файл.
В каждом файле хранят какую-то однотипную информацию, например, статью или документ,
числовой массив, текст программы. Эта информация становится активной, то есть может быть
обработана только после того, как соответствующий файл будет загружен в оперативную память.
Эксперты: Что такое файл?
Человек: У меня тоже есть способы для облегчения запоминания. Разработаны специальные
искусственные приемы. Один из них – мнемоника. Мнемозина в Греции была богиней памяти. В
мнемонике используется ассоциативная память. Так, число ? с точностью до шестого знака можно
записать с помощью мнемонических приемов следующим образом:
Существует множество мнемонических приемов для запоминания числовой информации.
Эксперты:


Приведите несколько примеров мнемонических правил.
Почему правила называются мнемоническими?
Компьютер: А зато я не стою на месте и постоянно развиваю свои возможности. Вот использую
DVD (Digital Video Disk, Digital Versatile Disk – цифровой видеодиск или универсальный цифровой диск) –
это современная технология цифровых информационных дисков, призванная сменить технологию
CD-ROM. На один носитель DVD может помещаться до 17 Гбайт информации. В настоящее время
диски DVD чаще всего применяются для распространения видеофильмов.
Эксперты: Что такое DVD?
Человек: Ой, подумаешь, я тоже не лыком шит. Вот профессором А. Р. Лурия был описан человек
с безграничной памятью. Кажется, такое невозможно, однако...
“Обычно во время опыта он закрывал глаза или смотрел в одну точку. Когда опыт был закончен, он
просил сделать паузу, мысленно проверял удержанное, а затем плавно, без задержки
воспроизводил весь прочитанный ряд. Ему было безразлично, предъявлялись ли ему
осмысленные слова или бессмысленные слоги, числа звуки, давались ли они в устной или
письменной форме; ему нужно было лишь, чтобы один элемент предлагаемого ряда был отделен
от другого паузой в 2–3 секунды.
Оказалось, что память Ш. не имеет ясных границ не только в своем объеме, но и в прочности
удержания следов. Опыты показали, что он с успехом – и без заметного труда – может
воспроизводить любой длинный ряд слов, данных ему неделю, месяц, год, много лет назад.
Некоторые из таких опытов, неизменно кончавшихся успехом, были проведены спустя 15–16 лет (!)
после первичного запоминания ряда и без всякого предупреждения. В подобных случаях Ш.
садился, закрывал глаза, делал паузу, а затем говорил: “да–да... это было у вас на той квартире...
вы сидели за столом, а я в качалке... вы были в сером костюме и смотрели на меня так... вот... я
вижу, что вы мне говорили...” – и дальше следовало безошибочное воспроизведение прочитанного
ряда.
Для запечатления таблицы в 20 цифр ему было достаточно 35–40 с, в течение которых он
несколько раз всматривался в таблицу; таблица в 50 цифр занимала у него несколько больше
времени, но он легко запечатлевал ее за 2,5–3 минуты.
“Запечатленные” цифры Ш. продолжал видеть на той же черной доске, как они были показаны, или
же на листе белой бумаги, цифры сохраняли ту же конфигурацию, которой они были написаны, и,
если одна из цифр была написана нечетко, Ш. мог неверно “считать” ее, например, принять 3 за 8
или 4 за 9.
Когда он слышит слово “зеленый”, появляется зеленый горшок с цветами; “красный” – появляется
человек в красной рубашке, который подходит к нему, “синий” – и из окна кто-то помахивает синим
флажком. Даже цифры напоминают ему образы... Вот “1” – это гордый стройный человек; “2” –
женщина веселая; “3” – угрюмый человек, не знает почему...”
Говоря об уникальных возможностях человека по переработке информации, нельзя не упомянуть
и о людях-счетчиках. Первым известным “счетчиком” – феноменом был Джон Уоллис – лингвист,
специалист по шифрам и математик. На его трактат о пределах опирался уже в своих первых
работах Ньютон. В 1670 г. Уоллис в очередной раз записал в своем дневнике как он удовлетворил
любопытство одного из своих ученых гостей. В тот вечер он запоминал на слух, не записывая,
число из 53 цифр, из которого извлек квадратный корень “длиной” в 27 цифр и продиктовал их по
памяти месяц спустя. Правда, в названном им числе содержалась ошибка, однако корень был с
точностью до ближайшего целого.
Искусство это живо и сегодня. Эберштарк – лингвист и синхронный переводчик быстро и точно
умножил в уме 77 567 на 43 559. Эти числа были представлены Эберштарку написанными на
бумаге. На перемножение двух, пяти- или шестизначных чисел у него уходит больше половины
минуты. Другой феномен – Уйм Клейн – умножает два девятизначных числа за 48 секунд.
Интерес представляют алгоритмы вычислений, которыми пользуются эти люди. Например,
348x461 вычисляется как 300x400 плюс 300x60 плюс 300 X 1 плюс 40x400 плюс 40x60 и т. д. В
знаменитую книгу мировых рекордов Гиннесса теперь заносятся лучшие результаты вычисления
на скорость корня тринадцатой степени из стозначного числа. Клейн, например, делает это менее
чем за две минуты, используя при этом логарифмы, интерполяции и некоторые приближения.
“Счетчик” Эберштерн при запоминании больших чисел (он, например, помнит 11 944 знака числа
?, что, правда, не является рекордом) пользуется мнемоническим методом: “Я перевожу числа в
слово нового языка”. В его лингвистическом коде первые десять знаков после запятой в числе ?
произносятся как “айфисктапсес”.
Индианка Шакунталы Деви, смогла, по сообщениям в печати, перемножить два случайно
выбранных тринадцатизначных числа всего за 28 секунд. Такая скорость вычислений,
зарегистрированная в Лондоне в июне 1980 г., превосходит все известные до сих пор результаты.
– Сколько будет, если 121 возвести в третью степень?
– 1771561, – последовал немедленно ответ.
– А кубический корень из 12812,904?
– 23,4, – сказала Деви.
Компьютер: Я поражен. При столь низком коэффициенте использования возможностей своего
мозга, ты, оказывается, можешь поразить даже меня. Да и что мы тут спорим. Ты ведь мой
создатель. Мой учитель. А ученик всегда должен в чем-то превосходить своего учителя, иначе в
мире не будет прогресса.
Учитель: Мы могли бы спорить еще долго-долго, приводя аргументы, доказательства, но я думаю,
что вы со мною согласитесь, что все участники данного спора были убедительны. И все же
послушаем мнение экспертов. А пока они будут подводить итоги, прощу зрителей проголосовать
за наиболее понравившиеся им команды.
Литература:
1. Экзаменационные вопросы и ответы. Информатика. 9 и 11 выпускные классы: Учебное
пособие / Авт. – сост.: Г.А. Евсеев, С.В. Симонович – М.: АСТ-ПРЕСС ШКОЛА, 2003. – 384с.
2. И. Семакин, Л. Залогова, С. Русаков, Л. Шестакова Информатика. Базовый курс. 7–9 классы. –
М.: Лаборатория Базовых Знаний, 2001. – 384с.
3. Шнейдеров В.С. Занимательная информатика. – СПб.: Политехника, 1994. – 304с.