Устройства памяти компьютера Устройство компьютера. - презентация

1 Устройства памяти компьютера Устройство компьютера

2 2 Схема устройства компьютера с учетом двух видов памяти Стрелки указывают направления информационного обмена

3 3 Свойства внутренней и внешней памяти Внутренняя память К физическим относятся следующие свойства: это память, построенная на электронных элементах (микросхемах), которая хранит информацию только при наличии электропитания; по этой причине внутреннюю память можно назвать энергозависимой; это быстрая память; время занесения (записи) в нее информации и извлечения (чтения) очень маленькое микросекунды; это память небольшая по объему (по сравнению с внешней памятью). Быструю энергозависимую внутреннюю память называют оперативной памятью, или ОЗУ оперативное запоминающее устройство. Внешняя память внешняя память энергонезависима, т. е. информация в ней сохраняется независимо от того, включен или выключен компьютер, вставлен носитель в компьютер или лежит на столе; внешняя память медленная по сравнению с оперативной; в порядке возрастания скорости чтения/записи информации устройства внешней памяти располагаются так: магнитные ленты магнитные диски оптические диски; объем информации, помещающейся во внешней памяти больше, чем во внутренней; а с учетом возможности смены носителей неограничен.

4 4 Внутренняя память Процессор компьютера может работать только с теми данными, которые хранятся в ячейках его оперативной памяти. Рассмотрим принципиальную схему ее организации (не путать с техническими элементами). Память можно представить наподобие листа из тетради в клеточку. В каждой клетке может храниться в данный момент только одно из двух значений: нуль или единица.

5 5 Принципиальная схема оперативной памяти 0-й байт й байт й байт й байт …

6 6 Бит Ячейка памяти, хранящая один двоичный знак, называется «бит». Бит – наименьшая частица памяти компьютера. Следовательно, у слова «бит» есть два смысла: это единица измерения количества информации и частица памяти компьютера. Оба эти понятия связаны между собой следующим образом: В одном бите памяти хранится один бит информации.

7 7 Свойства внутренней памяти: Дискретность Дискретные объекты состоят из отдельных частиц. Например, песок дискретен, т.к. состоит из песчинок. Память состоит из отдельных ячеек – битов. Адресуемость Во внутренней памяти компьютера все байты пронумерованы. Нумерация начинается с нуля. Порядковый номер байта называется его адресом. Занесение информации в память, а также извлечение ее из памяти, проводится по адресам. Память можно представить как и 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 компьютера.

8 8 Виды внутренней памяти ОЗУ (RAM)Быстрое запоминающее устройство не очень большого объема. Энергозависимая память. Предназначена для временного хранения программ и данных, которые могут меняться. ПЗУ (ROM)ЭнергоНЕзависимая память. Предназначено для долговременного хранения программ и данных. (можно только читать) Управление работой процессора, всех устройств компьютера. Тестирование. КЭШСвербыстрая память. Посредник между процессором и ОЗУ. BIOSБазовая система ввода/вывода. Совокупность программ, предназначенных для автоматического тестирования устройств после включения питания компьютера и загрузки ОС в оперативную память CMOS RAMИспользуется для хранения информации о конфигурации и составе оборудования компьютера, а также о режимах его работы

9 9 Внешняя память Основной функцией внешней памяти компьютера является способность долговременно хранить большой объем информации (программы, документы, аудио- и видеоклипы и т. д.). Устройство, которое обеспечивает запись/считывание информации, называется накопителем или дисководом, а хранится информация на носителях (например, дискетах). В накопителях на гибких магнитных дисках (НГМД или дискетах) и накопителях на жестких магнитных дисках (НЖМД или винчестерах), в основу записи, хранения и считывания информации положен магнитный принцип, а в лазерных дисководах оптический принцип.

10 10 Гибкие магнитные диски Гибкие магнитные диски (floppy disk) помещаются в пластмассовый корпус. Такой носитель информации называется дискетой. Дискета вставляется в дисковод, вращающий диск с постоянной угловой скоростью. Магнитная головка дисковода устанавливается на определенную концентрическую дорожку диска, на которую и записывается (или считывается) информация. Информационная ёмкость дискеты невелика и составляет всего 1.44 Мбайт. Скорость записи и считывания информации также мала (около 50 Кбайт/с) из-за медленного вращения диска (360 об./мин). В целях сохранения информации гибкие магнитные диски следует предохранять от воздействия сильных магнитных полей и нагревания, так как это может привести к размагничиванию носителя и потере информации.

11 11 Жесткий диск Жесткий диск (HDD Hard Disk Drive) относится к несменным дисковым магнитным накопителям. Первый жесткий диск был разработан фирмой IBM в 1973 г. и имел емкость 16 Кбайт. Жесткие магнитные диски представляют собой один или несколько дисков, покрытых слоем ферромагнитного материала, размещенных на одной оси, заключенных в металлический корпус и вращающихся с высокой угловой скоростью. За счет множества дорожек на каждой стороне дисков и большого количества дисков информационная емкость жестких дисков может в десятки тысяч раз превышать информационную емкость дискет и достигать сотен Гбайт. Скорость записи и считывания информации с жестких дисков достаточно велика (около 300 Мбайт/с) за счет быстрого вращения дисков (7200 об./мин).

12 12 Винчестер Часто жесткий диск называют винчестер. Бытует легенда, объясняющая, почему за жесткими дисками повелось такое причудливое название. Первый жесткий диск, выпущенный в Америке в начале 70-х годов, имел емкость по 30 Мб информации на каждой рабочей поверхности. При его разработке инженеры использовали краткое внутреннее название «30-30». В то же время, широко известная в той же Америке магазинная винтовка О. Ф. Винчестера «Winchester 30-30» имела калибр ; может грохотал при своей работе первый винчестер как автомат или порохом от него пахло - не ясно, но с той поры стали называть жесткие диски винчестерами. В Европе и США название «винчестер» вышло из употребления в 1990-х годах, в российском же компьютерном сленге название «винчестер» сохранилось, сократившись до слова «винт».

13 13 Емкость жестких дисков Основным параметром является емкость, измеряемая в гигабайтах. Средний размер домашнего современного жесткого диска составляет Гбайт, причем этот параметр неуклонно растет продажа первого коммерческого жёсткого диска, IBM 350 RAMAC, 5 Мб. Он весил около тонны, занимал два ящика каждый размером с большой холодильник 1991 Максимальная ёмкость 100 Мб 1995 Максимальная ёмкость 2 Гб 1997 Максимальная ёмкость 10 Гб 1999 IBM выпускает Microdrive ёмкостью 170 и 340 Мб 2002 Взят барьер адресного пространства выше 137 Гб 2005 Максимальная ёмкость 500 Гб 2007 Hitachi представляет накопитель емкостью 1000 Гб

14 14 Основные характеристики жестких дисков: Интерфейс способ, использующийся для передачи данных (IDE или ATA, Serial ATA, SCSI...). Ёмкость (англ. capacity) количество данных, которые могут храниться накопителем. Ёмкость современных устройств достигает 1000 Гб. Физический размер (форм-фактор) почти все современные накопители для персональных компьютеров и серверов имеют размер либо 3,5, либо 2,5 дюйма. Последние чаще применяются в ноутбуках. Время произвольного доступа. Скорость вращения шпинделя. Надёжность. Уровень шума... и др.

15 15 Жесткий диск – хрупкий прибор В процессе работы компьютера случаются сбои. Вирусы, перебои энергоснабжения, программные ошибки - все это может послужить причиной повреждения информации, хранящейся на Вашем жестком диске. Повреждение информации далеко не всегда означает ее потерю, так что полезно знать о том, как она хранится на жестком диске, ибо тогда ее можно восстановить. Тогда, например, в случае повреждения вирусом загрузочной области, вовсе не обязательно форматировать весь диск (!), а, восстановив поврежденное место, продолжить нормальную работу с сохранением всех своих бесценных данных. В жестких дисках используются достаточно хрупкие и миниатюрные элементы. Чтобы сохранить информацию и работоспособность жестких дисков, необходимо оберегать их от ударов и резких изменений пространственной ориентации в процессе работы.

16 16 Лазерные диски и дисководы Лазерные дисководы используют оптический принцип чтения информации. На лазерных дисках CD (CD Compact Disk, компакт диск) и DVD (DVD Digital Video Disk, цифровой видеодиск) информация записана на одну спиралевидную дорожку (как на грампластинке), содержащую чередующиеся участки с различной отражающей способностью. Лазерный луч падает на поверхность вращающегося диска, а интенсивность отраженного луча зависит от отражающей способности участка дорожки и приобретает значения 0 или 1.

17 17 Blu-ray Disc - следующие поколение формата оптических Blu-ray Disc или сокращённо BD (от англ. blue ray голубой луч и disc диск) это следующие поколение формата оптических дисков используемый для хранения цифровых данных, включая видео высокой чёткости с повышенной плотностью. Blu-ray (букв. «голубой-луч») получил своё название от коротковолнового 405 нм «синего» (технически сине-фиолетового) лазера, который позволяет записывать и считывать намного больше данных, чем на DVD, который имеет те же физические объёмы, но использует для записи и воспроизведения красный лазер большей длины волны (650 нм). Однослойный диск Blu-ray (BD) может хранить до 27 Гбайт информации. В формате Blu-ray применен экспериментальный элемент защиты под названием BD+, который позволяет динамически изменять схему шифрования.

18 18 Устройства на основе flash-памяти Flash-память - это энергонезависимый тип памяти, позволяющий записывать и хранить данные в микросхемах. Устройства на основе flash- памяти не имеют в своём составе движущихся частей, что обеспечивает высокую сохранность данных при их использовании в мобильных устройствах. Флеш-память была открыта Фудзи Масуока, когда он работал в Toshiba в В последнее время устройства на основе флеш- памяти (флеш-карты, флеш-накопители) вытеснили из употребления дискеты. USB Flash Drive(флэшка или флеш-накопитель) носитель информации, подключаемый к компьютеру или иному считывающему устройству через стандартный разъём USB.

19 19 Тип носителяЕмкость носителяСкорость обмена данными (Мбайт/с) Опасные воздействия Гибкие магнитные диски 1,44 Мб0,05Магнитные поля, нагревание, физическое воздействие Жесткие магнитные диски сотни Гбайтоколо 300Удары, изменение пространственной ориентации в процессе работы CD-ROM Мбайтдо 7,8Царапины, загрязнение. Покрытие BD более надежное, чем у CD или DVD. DVD-ROM до 17 Гбайт 1-сторонние 1-слойные (DVD-5) = 4,7 Гбайт 1-сторонние 2-слойные (DVD-9) = 8,5 Гбайт 2-сторонние 1-слойные (DVD-10) = 9,4 Гбайт 2-сторонние 2-слойные (DVD-18) = 17,1 Гбайт до скоростной привод обеспечивает скорость чтения (или записи) DVD дисков равную 16 × 1,32 = 21,12 Мбайт/с. BD Однослойный диск может хранить до 27 Гбайт. Двухслойный диск может вместить до 54 Гб. скорость считывания до 432 Мбит/с Устройства на основе flash- памяти до 16 ГбайтUSB ,5 USB 1.1 – 12 USB 2.0 – 480 Перенапряжение питания

20 20 Файлы Информация на внешних носителях имеет файловую организацию. Файлом называется информация, хранящаяся на внешнем носителе и имеющее собственное имя. На дисках также есть директорий (справочник, указатель) диска, содержащий имена хранимых файлов, их размеры, время создания и т.д.

21 21 Вопросы В чем заключается дискретность внутренней памяти? Какие два смысла имеет слово «бит»? Как они связаны? В чем заключается свойство адресуемости внутренней памяти? Сколько страниц текста (37 строк, 50 символов в строке) можно сохранить на обычную дискету? В чем разница между магнитным, оптическим и магнитооптическим диском? В чем разница между CD-R и CD-RW, DVD-R и DVD-RW? Можно ли перезаписать записанный на заводе CD или DVD? Какое из устройств внешней памяти, на ваш взгляд, наиболее удобное? Что такое файл?