Слайд 2
Компьютер — это универсальное (многофункциональное) электронное автоматическое устройство
для обработки информации.
Работа компьютера имитирует (моделирует) информационную деятельность человека.
Это оказалось возможным благодаря наличию в составе компьютера памяти. В компьютере используется память нескольких типов, отличающихся по своему функциональному назначению и, как следствие, способами хранения информации, а также конструктивно.
Слайд 3
1. Виды памяти компьютера
Память компьютера подразделяется на:
основную (внутреннюю)
и
внешнюю.
Деление – условное, в основном, по возможности сохранения информации
после отключения питания.
Слайд 4
2. Свойства памяти
Дискретность – память состоит из ячеек.
Энергонезависимость
– способность хранения информации при отключении питания.
Адресуемость –
свойство обращения к ячейкам памяти по адресам
Вид доступа (произвольный, последовательный);
Слайд 5
3. Характеристики памяти.
Объем хранимой информации.
Время доступа –
усредненная задержка перед началом обмена полезной информацией с памятью
относительно появления запроса на чтение/запись данных.
Скорость обмена информацией при передаче потока данных (после задержки на время доступа).
Удельная стоимость хранения единицы информации. Рассчитывается как отношение полной стоимости устройства памяти к его информационной емкости.
Слайд 6
4. Основная память
Она является обязательной составной частью любого
компьютера, реализуется в виде электронных микросхем и в персональных
компьютерах располагается на материнской плате.
Основная память состоит из:
постоянной и
оперативной,
Слайд 7
4.1. Постоянная память
Постоянная память, или постоянное запоминающее устройство
- ПЗУ (Read Only Memory - - ROM), -
память только для чтения.
Слайд 8
4.2. Оперативная память
Оперативная память, или оперативное запоминающее устройство
(ОЗУ), предназначена для хранения информации, изменяющейся в ходе выполнения
процессором операций по ее обработке.
Информацию в такую память можно записать для хранения, изменять или использовать при необходимости.
Вся информация, вводимая в компьютер и возникающая в ходе его работы, хранится в этой памяти, но только тогда, когда компьютер включен.
Слайд 9
4.2.1. Структурная организация ОП.
Структурно оперативную память можно представить
себе как совокупность ячеек памяти, разделенных на разряды для
хранения в каждом из них бита информации.
В оперативной памяти в виде последовательности машинных слов хранятся как данные, так и программы.
В любой момент времени доступ может осуществляться к произвольно выбранной ячейке, поэтому этот вид памяти называют также памятью с произвольной выборкой — RАМ (Random Access Меmогу).
Слайд 10
4.2.1. Структурная организация ОП.
Все ячейки памяти пронумерованы. Номер
ячейки называют ее адресом. Он позволяет отличать ячейки друг
от друга, обращаться к любой ячейке, чтобы записать в нее новую информацию вместо старой или считать хранимую в ней информацию
В настоящее время в процессорах Intel Pentium и некоторых других принята 32-разрядная адресация, а это означает, что всего независимых адресов может быть 232. Таким образом, в современных компьютерах возможна непосредственная адресация к полю памяти размером 232 = 4 294 967 296 байт (4,3 Гбайт).
Одна адресуемая ячейка содержит восемь двоичных ячеек, в которых можно сохранить 8 бит, то есть один байт данных. Таким образом, адрес любой ячейки памяти можно выразить четырьмя байтами.
Слайд 11
4.2.2. Физическая организация ОП.
Физически для построения запоминающего устройства
типа RAM используют микросхемы динамической и статической памяти, для
которых сохранение бита информации означает сохранение электрического заряда
Слайд 12
4.2.2.1. Динамическая RAM
В случае динамической RAM (DRAM) каждый
бит такой памяти представляется в виде наличия (или отсутствия)
заряда на микроконденсаторах, способных накапливать заряд на своих обкладках, и образованном в структуре полупроводникового кристалла.
Достоинства:
это наиболее распространенный и экономически доступный тип памяти.
Недостатки:
как при заряде, так и при разряде конденсаторов неизбежны переходные процессы, то есть запись данных происходит сравнительно медленно.
заряды ячеек имеют свойство рассеиваться в пространстве, причем весьма быстро.
Слайд 13
4.2.2.2. Статическая RAM
В случае статической RАМ (SRАМ) каждый
бит представлен одним из двух возможных состояний некоторой электрической
цепи, содержащей транзисторы и имеющей вывод на адресную линию. В качестве элементарной ячейки памяти здесь используют так называемый статический триггер.
Слайд 14
4.2.2.2. Статическая RAM
Достоинства:
большее быстродействие (малое время доступа к
ячейке);
информация в ячейке хранится надежно, не требуется ее
восстановление.
Недостатки:
Дорогая;
энергоемкая (происходит нагревание элементов), что уменьшает его надежность.
Слайд 15
4.2.2.2. Статическая RAM
Поэтому собственно оперативная память компьютера физически
выполняется на элементах динамической RАМ, а для согласования работы
сравнительно медленных устройств (в нашем случае динамической RАМ) со сравнительно быстрым микропроцессором используют функционально для этого предназначенную кэш-память, построенную из ячеек статической RАМ.
Таким образом, в компьютерах присутствуют одновременно оба вида RАМ. Следует отметить, что время доступа для микросхем ОЗУ с 1984 г. снизилось со 150 до 50 нc.
Слайд 16
Модули памяти
Оперативная память в компьютере размещается на стандартных
панельках, называемых модулями
Основными характеристиками модулей оперативной памяти являются:
объем памяти
и
время доступа.
Слайд 17
Способы крепления модулей памяти на плате:
Модуль SIMM
Слайд 18
Способы крепления модулей памяти на плате:
Модуль DIMM
Слайд 20
4.2.3. Логическая организация ОП
Оперативная память разделена на области
различного объема.
Так, первые 640 Кбайт считаются стандартной памятью
для пользовательских программ и данных. Оставшиеся до 1 Мбайта ячейки зарезервированы для системного использования и носят название памяти в верхних или высших адресах. 1 Мбайт ОЗУ совпадает с адресным пространством в 1 Мбайт процессора с 20-разрядной шиной адреса (220 - 1 Мбайт), которая была у МП i8088.
Взаимно-однозначное соответствие между объемом адресного пространства процессора (памятью, потенциально доступной пользователю) и реально существующей памятью в виде набора микросхем ОЗУ и ПЗУ реализуется далеко не всегда.
Возможны два случая:
адресное пространство меньше объема реально (физически) существующих микросхем памяти;
адресное пространство больше объема реально существующих микросхем памяти.
В первом случае выход из положения состоит в поочередном (так называемом
постраничном) подключении дополнительных блоков памяти к адресному пространству.
Во втором случае (в компьютерах с 24- или 32-разрядной шиной адреса— 16 Мбайт или 4 Гбайта адресуемой памяти) подключают дополнительные модули оперативной памяти.
Слайд 21
5. Внешняя память
5.1. Характеристики носителей информации
Основные:
информационная емкость;
время доступа
к информации.
Дополнительные:
надежность ее хранения;
время безотказной работы.
Устройства, которые обеспечивают запись
информации на носители, а также ее поиск, считывание и воспроизведение в оперативную память, называют накопителями.
Слайд 22
5. Внешняя память
В основу записи, хранения и считывания
информации положены три принципа:
магнитный;
оптический;
электронный,
что обеспечивает сохранение информации и
после выключения компьютера.
Слайд 23
5. Внешняя память
В основе магнитной записи — преобразование
цифровой информации (в виде нулей и единиц) в переменный
электрический ток, который сопровождается переменным магнитным полем.
Магнитное покрытие диска представляет собой множество мельчайших областей спонтанной намагниченности (доменов).
Электрические импульсы, поступая на головку дисковод: (накопителя), создают внешнее магнитное поле, под воздействием которого собственные магнитные поля доменов ориентируются в соответствии с его направлением.
После снятия внешнего поля на поверхности дисков в результате записи информации остаются -.зоны остаточной намагниченности, где намагниченный участок соответствует 1, а ненамагниченный — 0.
При считывании информации намагниченные участки носителя вызывают в головке дисковода импульс тока (явление электромагнитной индукции).
Слайд 24
5.2. Магнитные диски
Магнитные диски (МД) бывают гибкие и
жесткие.
5.2.1. Гибкий магнитный диск
Слайд 25
5.2.1. Гибкий Магнитный диск
Форматы
Слайд 26
5.2.1. Гибкий Магнитный диск
Форматы
Слайд 27
5.2.2. Жесткий магнитный диск
Управляет работой ЖМД контроллер ЖД.
Емкость
ЖМД - 200 Мб - 2000 Гб,
Скорость передачи информации
(в сек.):
• от 1 до 16 Мб для интерфейса EIDE;
• до 80 Мб для интерфейса SCSI;
• от 50 Мб для интерфейса IEЕЕ 1394.
Среднее время доступа (зависит от скорости вращения): 5400 об/с - 9-10 мкс; 7200 об/с - 7-8 мкс.
Недостатки: трудность переноса данных на другие ПК, хотя имеется и съемные НЖМД.
Слайд 29
5.3. Оптические диски
Shape CD
Shape CD (фигурный компакт-диск) — оптический носитель
цифровой информации типа CD-ROM, но не строго круглой формы, а с искривлённой конфигурацией внешней окружности в форме разнообразных объектов, таких как очертаний портретов, машин, самолётов, диснеевских персонажей, сердечек, звёздочек, овалов, в форме кредитных карточек и т. д.
Обычно применяется в шоу-бизнесе, как носитель аудио- и видеоинформации. Был запатентован рекорд-продюсером Марио Коссом в Германии (1995). Обычно диски с формой, отличающейся от круглой, не рекомендуют применять в компьютерных приводах CD-ROM, поскольку при высоких скоростях вращения (до 12000 об./мин.) диск может лопнуть, что может привести к полному выходу привода из строя
Слайд 30
5.3. Оптические диски
Объём хранимых данных
Слайд 31
5.3. Оптические диски
DVD (ди-ви-ди́, англ. Digital Versatile Disc
— цифровой многоцелевой диск) — носитель информации в виде
диска, внешне схожий с компакт-диском, однако имеющий возможность хранить бо́льший объём информации за счёт использования лазера с меньшей длиной волны, чем для обычных компакт дисков.
Слайд 32
5.3. Оптические диски
DVD по структуре данных бывают трех
типов:
DVD-Video — содержат фильмы (видео и звук);
DVD-Audio —
содержат аудиоданные высокого качества (гораздо выше, чем на аудио-компакт-дисках);
DVD-Data — содержат любые данные; смешанное содержимое.
Слайд 33
5.3. Оптические диски
DVD как носители бывают четырёх типов:
DVD-ROM
— диски, изготовленные методом инжекционного литья (литья под давлением
из прочного пластика-поликарбоната), не пригодны для записи;
DVD+R/RW — диски однократной (R — Recordable) и многократной (RW — ReWritable) записи;
DVD-R/RW — диски однократной (R — Recordable) и многократной (RW — ReWritable) записи;
DVD-RAM — диски многократной записи с произвольным доступом (RAM — Random Access Memory).
Слайд 35
5.3. Оптические диски
Типичное содержание файловой структуры DVD-video.
Слайд 36
5.3. Оптические диски
Преимущества DVD-RAM
Долгий срок службы — при
условии отсутствия физических повреждений обеспечивается как минимум 30-летний срок
хранения данных (теоретически).
Диски выдерживают до 100 000 циклов перезаписи (DVD±RW только 1 000 циклов).
Не требуется специального ПО для записи дисков — доступ к дискам осуществляется как к обычным сменным носителям. Linux 2.6, Windows XP и Mac OS (8.6 или более поздние версии) поддерживают DVD-RAM напрямую; более ранним версиям Windows требуются драйверы для рекордера или InCD.
Очень быстрый доступ к маленьким файлам.
Автоматическая проверка записываемых данных.
Пластиковый картридж, защищающий диск от механических повреждений.
В видеорекордерах диски DVD-RAM могут записываться и просматриваться одновременно.
Поддержка функции «time slip».
Не требуется закрытие сессии.
Недостатки DVD-RAM
Большинство DVD-рекордеров не поддерживают DVD-RAM.
Большинство бытовых DVD-плееров не поддерживают DVD-RAM.
DVD-RAM дороже, чем другие DVD.
Более низкая скорость доступа по сравнению с флэш-памятью и жесткими дисками.
Слайд 38
5.5. Электронная память
Флэш-память (англ. Flash-Memory) — разновидность твердотельной
полупроводниковой энергонезависимой перезаписываемой памяти.
USB-накопитель на флэш-памяти
Слайд 39
5.5. Электронная память
Флэш-память может быть прочитана сколько угодно
раз, но писать в такую память можно лишь ограниченное
число раз (обычно около 10 тысяч раз). Несмотря на то, что такое ограничение есть, 10 тысяч циклов перезаписи — это намного больше, чем способна выдержать дискета или CD-RW.
Стирание происходит участками, поэтому нельзя изменить один бит или байт без перезаписи всего участка (это ограничение относится к самому популярному на сегодня типу флэш-памяти — NAND).
Преимуществом флэш-памяти над обычной является её энергонезависимость — при выключении энергии содержимое памяти сохраняется.
