Виды памяти персонального компьютера

 

Оглавление

1. Теоретическая часть 5

1.1. Внутренняя память ПК 5

1.2. Внешняя (долговременная) память ПК 10

2. Практическая часть 15

2.1. Условие задачи 15

2.2. Описание алгоритма решения задачи 16

Список  использованной литературы 20

 

 

 

Введение

          

Тема настоящей курсовой работы является весьма актуальной. В последние два десятилетия массовое производство персональных компьютеров и стремительный рост Интернета существенно ускорили становление информационного общества в развитых странах мира. В современном обществе персональные компьютеры стали играть огромную роль, а поэтому всему связанному с ними уделяется повышенное внимание. В информационном обществе главным ресурсом является информация, именно на основе владения информацией о самых различных процессах и явлениях можно эффективно и оптимально строить любую деятельность. Большая часть населения в информационном обществе занята в сфере обработки информации или использует информационные и коммуникационные технологии в своей повседневной производственной деятельности.

Для жизни и деятельности в информационном обществе необходимо обладать информационной культурой, т.е. знаниями и умениями в области  информационных технологий, а также  быть знакомым с юридическими и этическими нормами в этой сфере.

Информационный подход к  исследованию мира реализуется в  рамках информатики, комплексной науки  об информации и информационных процессах, аппаратных и программных средствах  информатизации, информационных и коммуникационных технологиях, а также социальных аспектах процесса информатизации. Память является одним из важнейших компонентов компьютера и поэтому изучение основных видов памяти является очень познавательным занятием. В теоретической части курсовой работы я раскрою понятие память, приведу классификацию основных видов памяти и подробно остановлюсь на каждом из них.

 

       Все  ПК используют три вида памяти: оперативную, постоянную и внешнюю.  Устройство для хранения информации  называют основной памятью, которая  состоит из оперативного запоминающего  устройства (ОЗУ) и постоянного  запоминающего устройства (ПЗУ). 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1. Теоретическая часть

1.1. Внутренняя память ПК

 

        Оперативное запоминающее устройство (ОЗУ или RAM) - быстрая, полупроводниковая, энергозависимая память. Центральный процессор имеет оперативный (быстрый) доступ к данным, записанным в ОЗУ (на извлечение данных из ОЗУ требуется не более нескольких наносекунд).  В ОЗУ хранятся исполняемая в данный момент программа и данные, с которыми она непосредственно работает. Это значит, что когда мы запускаем какую-либо компьютерную программу, находящуюся на диске, она копируется в оперативную память, после чего процессор начинает выполнять команды, изложенные в этой программе. Часть ОЗУ, называемая "видеопамять", содержит данные, соответствующие текущему изображению на экране. ОЗУ - это память, используемая как для чтения, так и для записи информации. При отключении электропитания информация в ОЗУ исчезает, что объясняется энергозависимостью.

От количества установленной  в компьютере оперативной памяти напрямую зависит возможность, с  какими программами вы сможете на нем работать. При недостаточном  количестве оперативной памяти многие программы вовсе не будут работать, либо станут работать очень медленно.

Часто для оперативной  памяти используют обозначение RAM (Random Access Memory), то есть память с произвольным доступом.

Полупроводниковая оперативная  память в настоящее время делится  на статическое ОЗУ (SRAM) и динамическое ОЗУ (DRAM) (рис.1).

Рис. 1. Классификация ОЗУ

Динамическая оперативная  память (Dynamic RAM – DRAM) используется в большинстве систем оперативной памяти ПК. Основное преимущество этого типа памяти состоит в том, что ее ячейки упакованы очень плотно, т.е. в небольшую микросхему можно упаковать много битов, а значит, на их основе можно построить память большей емкости.

Важнейшей характеристикой DRAM является быстродействие, а проще  говоря, продолжительность цикла + время  задержки + время доступа, где продолжительность  цикла – время, затраченное на передачу данных, время задержки –  начальная установка адреса строки и столбца, а время доступа  – время поиска самой ячейки. Измеряется в наносекундах.

Существует тип памяти, совершенно отличный от других - статическая  оперативная память (Static RAM – SRAM). Она названа так потому, что, в отличие от динамической оперативной памяти, для сохранения ее содержимого не требуется периодической регенерации. Но это не единственное ее преимущество. SRAM имеет более высокое быстродействие, чем динамическая оперативная память, и может работать на той же частоте, что и современные процессоры.

Микросхемы SRAM не используются для всей системной памяти потому, что по сравнению с динамической оперативной памятью быстродействие SRAM намного выше, но плотность ее намного ниже, а цена довольно высокая. Более низкая плотность означает, что микросхемы SRAM имеют большие  габариты, хотя их информационная емкость  намного меньше.

Несмотря на это, разработчики все-таки применяют память типа SRAM для  повышения эффективности ПК. Но во избежание значительного увеличения стоимости устанавливается только небольшой объем высокоскоростной памяти SRAM, которая используется в  качестве кэш-памяти.

В переводе слово «cache» (кэш) означает «тайный склад», «тайник». Тайна этого склада заключается в его «прозрачности» — адресуемой области памяти для программы он не добавляет. Кэш является дополнительным быстродействующим хранилищем копий блоков информации из основной памяти, вероятность обращения к которым в ближайшее время велика. Кэш не может хранить копию всей основной памяти, поскольку его объем во много раз меньше объема основной памяти. Он хранит лишь ограниченное количество блоков данных и каталог  — список их текущего соответствия областям основной памяти. Кроме того, кэшироваться может и не вся оперативная память, доступная процессору: во-первых, из-за технических ограничений может быть ограничен максимальный объем кэшируемой памяти; во-вторых, некоторые области памяти могут быть объявлены некэшируемыми (настройкой регистров чипсета или процессора). Если установлено оперативной памяти больше, чем, возможно, кэшировать, обращение к некэшируемой области ОЗУ будет медленным. Таким образом, увеличение объема ОЗУ, теоретически всегда благотворно влияющее на производительность, может снизить скорость работы определенных компонентов, попавших в некэшируемую память.

Основная память состоит  из регистров. Регистр - это устройство для временного запоминания информации в оцифрованной (двоичной) форме. Запоминающим элементом в регистре является триггер - устройство, которое может находиться в одном из двух состояний, одно из которых соответствует запоминанию двоичного нуля, другое - запоминанию двоичной единицы. Триггер представляет собой крошечный конденсатор-батарейку, которую можно заряжать множество раз. Если такой конденсатор заряжен - он как бы запомнил значение "1", если заряд отсутствует - значение "0". Регистр содержит несколько связанных друг с другом триггеров. Число триггеров в регистре называется разрядностью компьютера. Производительность компьютера напрямую связана с разрядностью, которая бывает равной 8, 16, 32, 64, 128.

 

 

Постоянное запоминающее устройство (ПЗУ) - в англоязычной литературе - Read Only Memory, ROM, что дословно переводится как ("память только для чтения") быстрая, энергонезависимая память. Информация заносится в нее один раз (обычно в заводских условиях) и сохраняется постоянно (при включенном и выключенном компьютере). В ПЗУ хранится информация, присутствие которой постоянно необходимо в компьютере.

В ПЗУ находятся:

-тестовые программы, проверяющие  при каждом включении компьютера  правильность работы его блоков;

-программы для управления  основными периферийными устройствами -дисководом, монитором, клавиатурой;

-информация о том, где  на диске расположена операционная  система.

       Типы ПЗУ:

1. ПЗУ с масочным программированием это память, в которую информация записана раз и навсегда в процессе изготовления полупроводниковых интегральных схем. Постоянные запоминающие устройства применяются только в тех случаях, когда речь идет о массовом производстве, т.к. изготовление масок для интегральных схем частного применения обходится весьма недешево.
2. ППЗУ (программируемое постоянное запоминающее устройство).

Программирование ПЗУ  – это однократно выполняемая  операция, т.е. информация, когда-то записанная в ППЗУ, впоследствии изменена быть не может.

3. СППЗУ (стираемое программируемое постоянное запоминающее устройство). При работе с ним, пользователь может запрограммировать его, а затем стереть записанную информацию.
4. ЭИПЗУ (электрически изменяемое постоянное запоминающее устройство). Его программирование и изменение осуществляются с помощью электрических средств. В отличии от СППЗУ для стирания информации, хранимой в ЭИПЗУ, не требуется специальных внешних устройств.

Наглядно ОЗУ и ПЗУ можно представить себе в виде массива ячеек, в которые записаны отдельные байты информации. Каждая ячейка имеет свой номер, причем нумерация начинается с нуля. Номер ячейки является адресом байта.

Центральный процессор при  работе с ОЗУ должен указать адрес  байта, который он желает прочитать  из памяти или записать в память. Разумеется, из ПЗУ можно только читать данные. Прочитанные из ОЗУ или ПЗУ данные процессор записывает в свою внутреннюю память, устроенную аналогично ОЗУ, но работающую значительно быстрее и имеющую емкость не более десятков байт.

Процессор может обрабатывать только те данные, которые находятся  в его внутренней памяти, в ОЗУ  или в ПЗУ. Все эти виды устройства памяти называются устройствами внутренней памяти, они обычно располагаются  непосредственно на материнской  плате компьютера (внутренняя память процессора находится в самом  процессоре).

1.2 Внешняя (долговременная) память

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).

Накопители на жестких магнитных дисках (НЖМД) - предназначены для хранения той информации, которая наиболее часто используется в работе - программ операционной системы, компиляторов, сервисных программ, прикладных программ пользователя, текстовых документов, файлов базы данных. Следует оберегать от ударов при установке и резких перемещений в пространстве. Это носители с произвольным доступом к информации. Для хранения информации разбивается на дорожки и секторы. Скорость обмена информации значительно выше, чем у гибких дисков. Объём ЖД измеряется от Мбайт до сотен Гбайт.

НЖМД встроены в дисковод и являются несъемными. Они представляют собой несколько алюминиевых дисков с магнитным покрытием, заключенных в единый корпус с электродвигателем, магнитными головками и устройством позиционирования. К магнитной поверхности диска подводится записывающая головка, которая перемещается по радиусу диска с внешней стороны к центру. Во время работы дисковода диск вращается. В каждом фиксированном положении головка взаимодействует с круговой дорожкой. На эти концентрические дорожки и производится запись двоичной информации. Благодаря хорошей защищенности от пыли, влаги и других внешних воздействий достигают высокой плотности записи, в отличие от дискет.   Для обращения к НЖМД используется имя, задаваемое прописной латинской буквой, начиная с С: , но с помощью специальной системной программы можно разбить свой физический ЖД на несколько логических дисков, каждому из которых дается соответствующее имя. Накопители на жестких магнитных дисках часто называют винчестер - по первой модели ЖД, имевшего 30 дорожек по 30 секторов.

Оптические (лазерные) CD и DVD диски предназначены для хранения любого вида информации, информацию на CD записывается с помощью лазерного луча, следует оберегать от царапин и загрязнения поверхности. Это носители прямого (произвольного) доступа к информации. Объем (ёмкость) CD составляет сотни Мбайт; DVD -более 1 Гбайта.

CD – Compact Disk. Изготовляют из органических материалов с напылением на поверхность тонкого алюминиевого слоя. Лазерный диск имеет одну дорожку в виде спирали. Информация записывается  отдельными секторами мощным лазерным лучом, выжигающим на поверхности диска углубления, и представляет собой чередование впадин и выпуклостей. При считывании информации выступы отражают свет слабого лазерного луча и воспринимаются как «1», впадины поглощают луч и, воспринимаются как «0». Это бесконтактный способ считывания информации.  Срок хранения 50-100лет. 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.

DVD (Digital Video Disk) – диски, которые сменят CD-ROM, первоначально разрабатывались для домашнего видео. Отличаются тем, что могут хранить объем данных многократно превышающий возможности компакт дисков (от 4,7 до 17 Гб.). При этом уровень качества звука и изображения хранимого на DVD приближается к студийному качеству.

В DVD лазерный луч уже, что  позволяет снизить толщину защитного  слоя диска в 2 раза. Это привело  к появлению двухслойных дисков.

 

Флэш-память. С появлением флэш-памяти производители электроники получили возможность без особых проблем и затрат оснастить свои устройства новым типом накопителей. Налицо были выгоды – низкое энергопотребление, высокая надежность (из-за отсутствия движущихся деталей) и устойчивость к внешним воздействиям и нагрузкам.

USB Flash Drive - портативное устройство для хранения и переноса данных с одного компьютера на другой. Компактный, легкий, удобный и удивительно простой в эксплуатации. Для его работы не нужны ни соединительные кабели, ни источники питания (включая батарейки), ни дополнительное программное обеспечение. Особенности USB Flash Drive: высокая скорость обмена данными по USB, защита от записи переключателем на корпусе, защита данных паролем, не требуются драйверы и внешнее питание, может быть отформатирован как загрузочный диск, хранение данных до 10 лет.

Теоретический предел емкости  накопителей на базе CompactFlash – 137 Гбайт. На данный момент на рынке доступны модели емкостью от 16 Мбайт (которые потихоньку становятся архаизмами) до 12 Гбайт. Но самые распространенные – на 1 и 2 Гбайта. CompactFash – самый популярный формат на цифровых фотокамерах профессионального уровня. До 2003-2004 года на рынке карт памяти существовал ярко выраженный лидер CompactFlash. Этому способствовали несколько обстоятельств: емкость CF достигла 4 Гбайт, в то время как SD остановились на отметке 1 Гбайт; скорость работы CF значительно превышала возможности конкурента; целый легион компаний производил всевозможные контроллеры в формате CF. Однако с 2004 года стало заметно, что SecureDigital очень сильно укрепил позиции и догоняет более «старого» конкурента. Если раньше CF был единственный открытый стандарт, пригодный для использования в мобильных устройствах, то теперь производители новой портативной техники стали массово переходить на SD из-за их меньшего размера.