Računalo ima nekoliko razina i vrsta memorije. Najvažnije vrste memorije za rad računala su memorija s izravnim pristupom (RAM) i vanjska memorija (EP).
radna memorija je računalni uređaj namijenjen za pohranjivanje programa koji se trenutno izvode, kao i svih podataka potrebnih za njihovo izvršavanje.
Računalni procesor ima izravan pristup na sve informacije koje se nalaze u RAM-u, i zato se programi koji se nalaze u RAM-u mogu izvršavati od strane procesora, a podaci koji se nalaze u RAM-u mogu se obrađivati pomoću tih programa.
RAM se također naziva izravno obraćanje memorija, memorija s izravnim pristupom i označavaju radna memorija(Random Access Memory - memorija s izravnim pristupom). Neki drugi nazivi i oznake također se koriste za RAM: RAM memorija(RADNA MEMORIJA), glavni RAM(OOP), samo glavna memorija(OP).
Maksimalno moguće količina RAM-a, koja se ponekad naziva adresni prostor, i kapacitet memorije, zapravo prisutni u stroju su najvažnije karakteristike ovaj model u cjelini i specifična instanca računala. Adresni prostor je konstantna vrijednost za dati model, dok stvarna količina RAM-a može varirati između instanci, ali ne može biti veća od adresnog prostora za dati model. Najnoviji modeli osobnih računala IBM PC obitelji imaju najveću moguću količinu RAM-a od 64 GB
Karakteristike RAM-a su njegova nestabilnost i relativno visoka cijena. Nestalnost znači da kada se napajanje računala isključi, sve informacije pohranjene u RAM-u su nepovratno izgubljene.
Osim RAM-a, osobno računalo uključuje povezanu cache memoriju ili jednostavno cache (cache - zaliha, tajno skladište ili gotovina, džeparac, odnosno novac koji je uvijek "pri ruci"). Ovo je ultrabrza memorija relativno malog volumena do 1-2 MB. Struktura i princip rada predmemorije se ne razlikuje od RAM-a. Međutim, brzina prijenosa podataka pri razmjeni s cache-om puno je veća nego kod razmjene s RAM-om, ali i košta više. Predmemorija se koristi kao posredna veza između procesora i RAM-a, što osigurava povećanje brzine izračuna.
Vanjska memorija
Vanjska memorija je skupina uređaja koji su namijenjeni dugotrajnoj pohrani velike količine informacija – programa i podataka.
Unatoč činjenici da se ti uređaji zapravo nalaze unutar kućišta osobnog računala, za njihovo označavanje koristi se pojam "vanjska memorija", jer se to povijesno razvilo.
Procesor, odnosno uređaj koji omogućuje obradu podataka zadanu programom, nema izravan pristup na vanjsku memoriju. Dakle, program koji se nalazi u vanjskoj memoriji ne može se u njoj izvršavati, a podaci se ne mogu ni na koji način obrađivati. Ovo je najvažnija funkcionalna razlika između vanjske memorije i RAM-a. U vanjskoj memoriji programi i podaci se pohranjuju u stanju “mirovanja”, dok se u operativnoj memoriji programi i podaci pohranjuju tijekom izvođenja (i samo tijekom izvođenja) programa. Kako bi se izvršio bilo koji program, prvo ga se mora “preuzeti iz skladišta” - pronaći na vanjskom uređaju i prenijeti u RAM, gdje se može izvršiti. Slično tome, za obradu podataka koji se fizički nalaze u vanjskoj memoriji, prvo se moraju prenijeti u RAM.
Prijenos programa iz vanjske memorije u radnu memoriju naziva se učitavanje programa, a iniciranje početka njegovog izvođenja naziva se pokretanje programa ili prijenos kontrole na ovaj program. :
Najvažnija značajka vanjske memorije je njena postojanost. To znači da su informacije pohranjene u njemu bez obzira na to ovisno o tome je li računalo uključeno ili isključeno. Osim toga, vanjska memorija je puno jeftinija i ima znatno veće količine u usporedbi s RAM-om. .
Vaše računalo može sadržavati više tvrdih diskova. Ali u praksi je osobno računalo najčešće opremljeno samo jednim tvrdim diskom. Radi lakšeg organiziranja rada s podacima, moguće je simulirati prisutnost nekoliko tvrdih diskova uključenih u računalo, dijeleći disk koji je zapravo uključen u računalo u red parcele, od kojih svaki ponaša kao neovisna disk. Takva područja stvarnog diska obično se nazivaju logičkim diskovi.
Svaki od diskovnih uređaja uključenih u osobno računalo ima svoju oznaku koja se sastoji od jednog slova engleske abecede i dvotočke. Tipično, računalo uključuje jedan disketni pogon, koji je uvijek označen s A:. Tvrdi disk, bez obzira na prisutnost ili odsutnost disketne jedinice, uvijek se naziva C:. Ako računalo sadrži dodatne stvarne ili logičke tvrde diskove, pogone za CD-ROM, CD-R, CD-RW ili DVD, tada se za njihovo označavanje koriste sljedeća abecedna slova engleske abecede - D:, E:, F: , itd. d.
CPU
Procesor je glavni uređaj računala koji omogućuje obradu podataka zadanu programom.
Fizički, mikroprocesor je kristal silicija ukupne površine 1-3 cm 2 stvoren posebnom tehnologijom. Ovaj kristal sadrži ogroman broj logičkih elemenata ekvivalentnih tranzistorima. Glavne funkcije procesora sastoje se od dvije komponente - stvarne akcije o obradi podataka i kontrola slijeda izvršenja takve akcije. Procesor računala "može" izvesti određeni skup jednostavnih, elementarnih radnji za obradu informacija. Cijeli skup radnji koje može izvesti procesor naziva se skup instrukcija tog procesora.
Određeni slijed strojnih uputa koji daje potrebne obrasce za obradu informacija program, napisano na razini strojnog jezika.
Programeri koji su radili sa strojevima prve generacije bili su prisiljeni pisati svoje programe u obliku strojnih naredbi. "Tada su razvijeni posebni algoritamski jezici, kao što su Fortran, Algol-60, Pascal, C i brojni drugi. Algoritmi za rješavanje problema obrade podataka u tim jezicima napisani su u obliku koji je bliži ljudima, u terminima posebno odabranih riječi i zapisa koji algoritmu daju sva svojstva koja su mu potrebna (jedinstvenost, konačnost itd.). Algoritam napisan na nekom od algoritamskih jezika naziva se i programom. Zatim posebni programi - prevoditelji (translate - translate) - automatski prevodi tekst algoritma u strojni jezik, na razinu binarnih kodova. Tako dobiven strojni program procesor već može izvršiti.
Da bi se ubrzalo izvršavanje strojnih instrukcija, procesor osigurava drugu vrstu memorije - registar. Registar je uređaj za kratkotrajnu pohranu informacija tijekom njihove obrade. Još jednom napominjemo da registri uključen u procesor a ne formiranje zasebnog uređaja. Registar može pohraniti jedan ili više znakova, broj, kod strojne instrukcije ili neku RAM adresu. Registri su najbrža vrsta memorije, ali procesor ima samo nekoliko desetaka registara.
Shema izvršenja procesora je prilično jednostavna. Procesor pak (počevši od prvog) odabire (čita) iz RAM-a strojne instrukcije koje čine program.
Nakon što pročita sljedeću naredbu, procesor svojim kodom određuje koja se točno radnja mora izvršiti (zbrajanje, množenje, usporedba itd.) i gdje će se dobiti podatak koji se mora obraditi (nad kojim se mora izvršiti navedena radnja). Zatim se navedeni podatak čita iz RAM-a ili registarske memorije i nad njim se izvodi željena radnja. Zatim procesor, ako je definiran u naredbi, piše proizlaziti obrada natrag u RAM ili registarsku memoriju. Nakon čega se ciklus izvršavanja naredbi ponavlja - ponovno čitanje sljedeće naredbe iz RAM-a, dekodiranje, izvođenje radnji, snimanje rezultata itd. Ovaj ciklus procesora se izvodi sve dok se u programu ne detektira posebna naredba, koja procesoru nalaže da zaustavite izvršavanje ovog programa.
Računalni procesori karakterizirani su brojnim parametrima. Glavne su frekvencija takta i duljina strojne riječi. Naziva se broj taktnih impulsa koje proizvede generator takta u sekundi taktna frekvencija Računalo.
Radni takt različitih procesora može jako varirati. Procesor izvršava svaku strojnu naredbu programa u određenom broju ciklusa takta. Što je veća brzina takta, to brže računalo radi. Trenutno osobna računala rade na brzinama takta do nekoliko gigaherca. U skoroj budućnosti možemo očekivati mikroprocesore s radnim taktom od oko 10 GHz. No treba napomenuti da, prema teoretskim procjenama, mikroprocesori izrađeni suvremenim tehnološkim pristupima neće moći prijeći frekvencije od 30-40 GHz.
Nakon proučavanja ove teme naučit ćete:
Što je računalna memorija i kakav je odnos prema ljudskoj memoriji;
- koje su karakteristike pamćenja;
- zašto se memorija računala dijeli na unutarnju i vanjsku;
- kakva je struktura i značajke interne memorije;
- koje su najčešće vrste vanjskih računalnih memorija koje postoje i koja im je namjena.
Namjena i glavne karakteristike memorije
Tijekom rada računala, programi, početni podaci, kao i među- i konačni rezultati moraju biti negdje pohranjeni i imati mogućnost pristupa. U tu svrhu računalo sadrži razne uređaje za pohranu koji se nazivaju memorija. Informacije pohranjene u uređaju za pohranu sastoje se od različitih simbola (brojeva, slova, znakova), zvukova, slika kodiranih brojevima 0 i 1.
Računalna memorija je skup uređaja za pohranjivanje informacija.
U procesu razvoja računalne tehnologije ljudi su, svjesno ili nesvjesno, pokušali dizajnirati i stvoriti različite tehničke uređaje za pohranjivanje informacija na sliku i priliku vlastite memorije. Kako bismo bolje razumjeli svrhu i mogućnosti raznih računalnih uređaja za pohranu, možemo povući analogiju s načinom na koji se informacije pohranjuju u ljudskom pamćenju.
Može li čovjek sve informacije o svijetu oko sebe pohraniti u svoje pamćenje i trebaju li mu? Zašto, na primjer, pamtiti imena svih gradova i sela u vašem kraju, kada, ako je potrebno, možete koristiti kartu područja i pronaći sve što vas zanima? Nema potrebe pamtiti cijene karata za vlak na različitim rutama, budući da za to postoje informacijske službe. I koliko različitih matematičkih tablica postoji, gdje se izračunavaju vrijednosti nekih složenih funkcija! U potrazi za odgovorom uvijek se možete pozvati na odgovarajuću referentnu knjigu.
Informacije koje osoba stalno pohranjuje u svojoj unutarnjoj memoriji karakterizira puno manji volumen u usporedbi s informacijama koncentriranim u knjigama, filmovima, videovrpcama, diskovima i drugim materijalnim medijima. Možemo reći da materijalni mediji koji se koriste za pohranu informacija čine vanjsko pamćenje osobe. Da bi koristio informacije pohranjene u ovoj vanjskoj memoriji, osoba mora provesti mnogo više vremena nego da su pohranjene u vlastitoj memoriji. Taj se nedostatak nadoknađuje činjenicom da vanjska memorija omogućuje pohranjivanje informacija na neodređeno vrijeme i mogu je koristiti mnogi ljudi.
Postoji još jedan način na koji ljudi pohranjuju informacije. Beba koja je tek rođena već nosi u sebi vanjske karakteristike i, dijelom, karakter naslijeđen od svojih roditelja. To je takozvano genetsko pamćenje. Novorođenče može puno: disati, spavati, jesti... Poznavatelj biologije zapamtit će bezuvjetne reflekse. Ova vrsta ljudske unutarnje memorije može se nazvati trajnom, nepromjenjivom.
Sličan princip podjele memorije koristi se u računalima. Sva memorija računala dijeli se na unutarnju i vanjsku. Slično ljudskoj memoriji, interna memorija računala je brza, ali ima ograničen kapacitet. Rad s vanjskom memorijom zahtijeva mnogo više vremena, ali vam omogućuje pohranjivanje gotovo neograničene količine informacija.
Unutarnje pamćenje sastoji se od nekoliko dijelova: RAM-a, trajne memorije i cache memorije. To je zbog činjenice da se programi koje koristi procesor mogu podijeliti u dvije skupine: privremenu (trenutačnu) i trajnu uporabu. Privremeni programi i podaci pohranjuju se u RAM i predmemoriju samo dok je računalo uključeno. Nakon isključivanja, dio interne memorije dodijeljen za njih potpuno se briše. Drugi dio interne memorije, nazvan trajna memorija, je trajna, odnosno programi i podaci koji su u njoj snimljeni uvijek su pohranjeni, bez obzira je li računalo uključeno ili isključeno.
Vanjska memorija računalo, po analogiji s načinom na koji osoba obično pohranjuje informacije u knjige, novine, časopise, magnetske vrpce itd., također se može organizirati na različitim materijalnim medijima: na disketama, na tvrdim diskovima, na magnetskim vrpcama, na laserskim diskovima (kompaktnim diskovima). -diskovi).
Podjela vrsta memorije računala prema namjeni prikazana je na slici 18.1.
Pogledajmo karakteristike i koncepte zajedničke svim vrstama memorije.
Postoje dvije uobičajene memorijske operacije - čitanje (čitanje) informacija iz memorije i njihovo zapisivanje u memoriju radi pohrane. Adrese se koriste za pristup memorijskim područjima.
Prilikom čitanja podatka iz memorije, njegova kopija se prenosi na drugi uređaj, gdje se s njim izvode određene radnje: brojevi su uključeni u izračune, riječi se koriste za stvaranje teksta, melodija se stvara od zvukova itd. Nakon čitanjem, informacija ne nestaje i pohranjuje se u to isto memorijsko područje dok se druga informacija ne zapiše na njeno mjesto.
Riža. 18.1. Vrste računalne memorije
Prilikom snimanja (spremanja) dijelova informacija, prethodni podaci pohranjeni na ovom mjestu se brišu. Novosnimljene informacije pohranjuju se dok se druge ne upišu na njihovo mjesto.
Operacije čitanja i pisanja može se usporediti s postupcima reprodukcije i snimanja koje poznajete u svakodnevnom životu, a koji se izvode s uobičajenim kasetofonom. Kada slušate glazbu, čitate informacije pohranjene na vrpci. Međutim, podaci na vrpci ne nestaju. Ali nakon snimanja novog albuma vašeg omiljenog rock benda, podaci prethodno pohranjeni na vrpci bit će prebrisani i izgubljeni zauvijek.
Čitanje (čitanje) informacija iz memorije je proces dobivanja informacija iz memorijskog područja na zadanoj adresi.
Snimanje (spremanje) informacija u memoriju je proces smještanja informacija u memoriju na zadanu adresu pohrane.
Metoda pristupa memorijskom uređaju za čitanje ili pisanje informacija naziva se pristup. S ovim konceptom povezan je memorijski parametar kao što je vrijeme pristupa ili brzina memorije - vrijeme potrebno za čitanje iz memorije ili zapisivanje minimalnog dijela informacija u nju. Očito, za numerički izraz ovog parametra koriste se vremenske jedinice: milisekunda, mikrosekunda, nanosekunda.
Vrijeme pristupa ili performanse memorije je vrijeme potrebno za čitanje iz memorije ili zapisivanje minimalnog dijela informacija u nju.
Važna karakteristika svake vrste memorije je njezin volumen, koji se naziva i kapacitet. Ovaj parametar pokazuje maksimalnu količinu informacija koja se može pohraniti u memoriju. Za mjerenje veličine memorije koriste se sljedeće jedinice: bajt, kilobajt (KB), megabajt (MB), gigabajt (GB).
Volumen (kapacitet) memorije je najveća količina informacija pohranjenih u njoj.
Unutarnje pamćenje
Karakteristične značajke unutarnje memorije u usporedbi s vanjskom memorijom su velika brzina i ograničeni kapacitet. Fizički, unutarnju memoriju računala predstavljaju integrirani krugovi (čipovi), koji se nalaze u posebnim stalcima (utičnicama) na ploči. Što je veća interna memorija, to je problem složeniji i računalo ga može brže riješiti.
Memorija samo za čitanje pohranjuje informacije koje su vrlo važne za normalan rad računala. Konkretno, sadrži programe potrebne za provjeru glavnih uređaja računala, kao i za učitavanje operativnog sustava. Očito je da se ti programi ne mogu mijenjati, budući da će svaka intervencija odmah onemogućiti kasniju upotrebu računala. Stoga je dopušteno samo čitanje informacija koje su tamo trajno pohranjene. Ovo svojstvo stalne memorije objašnjava njen često korišten engleski naziv Read Only Memory (ROM) - memorija samo za čitanje.
Sve informacije snimljene u trajnoj memoriji zadržavaju se čak i nakon što se računalo isključi, budući da su mikrosklopovi trajni. Snimanje informacija u trajnu memoriju obično se događa samo jednom - tijekom proizvodnje odgovarajućih čipova od strane proizvođača.
Memorija samo za čitanje je uređaj za dugotrajnu pohranu programa i podataka.
Postoje dvije glavne vrste memorijskih čipova samo za čitanje: jednom programabilni (nakon pisanja, sadržaj memorije se ne može mijenjati) i opetovano programabilni. Promjena sadržaja višestruko programabilne memorije provodi se elektroničkim utjecajem.
RAM pohranjuje informacije potrebne za izvršavanje programa u trenutnoj radnoj sesiji: početne podatke, naredbe, međurezultate i konačne rezultate. Ova memorija radi samo kada je računalo uključeno. Nakon isključivanja, sadržaj RAM-a se briše, jer su mikro krugovi nepostojani uređaji.
RAM je uređaj za pohranjivanje programa i podataka koje procesor obrađuje u trenutnoj radnoj sesiji.
RAM uređaj omogućuje načine snimanja, čitanja i pohranjivanja informacija, a pristup bilo kojoj memorijskoj ćeliji moguć je u bilo kojem trenutku. RAM se često naziva RAM (Random Access Memory).
Ako trebate pohraniti rezultate obrade na duže vrijeme, trebali biste koristiti neku vrstu vanjskog uređaja za pohranu.
BILJEŠKA!
Kada isključite računalo, brišu se sve informacije u RAM-u.
RAM karakterizira velika brzina i relativno mali kapacitet.
RAM čipovi montirani su na tiskanu ploču. Svaka takva ploča opremljena je kontaktima koji se nalaze uz donji rub, a njihov broj može biti 30, 72 ili 168 (slika 18.2). Za povezivanje s drugim računalnim uređajima takva se ploča umeće svojim kontaktima u poseban konektor (utor) na matičnoj ploči koji se nalazi unutar sistemske jedinice. Matična ploča ima nekoliko utora za memorijske module, čiji ukupni volumen može imati nekoliko fiksnih vrijednosti, na primjer, 64, 128, 256 MB ili više.
Riža. 18.2. RAM mikrosklopovi (čipovi)
Privremena memorija (engleski cache - skrovište, skladište) služi za povećanje performansi računala.
Cache memorija se koristi pri razmjeni podataka između mikroprocesora i RAM-a. Njegov radni algoritam omogućuje smanjenje učestalosti pristupa mikroprocesora RAM-u i, posljedično, povećanje performansi računala.
Postoje dvije vrste predmemorije: unutarnja (8-512 KB), koja se nalazi u procesoru, i vanjska (od 256 KB do 1 MB), instalirana na matičnoj ploči.
Vanjska memorija
Svrha vanjske računalne memorije je dugotrajna pohrana informacija bilo koje vrste. Isključivanjem napajanja računala ne briše se vanjska memorija. Volumen ove memorije tisućama je puta veći od interne memorije. Osim toga, ako je potrebno, može se "proširiti" na isti način kao što možete kupiti dodatnu policu za spremanje novih knjiga. Ali pristup vanjskoj memoriji oduzima puno više vremena. Kao što čovjek provodi puno više vremena tražeći informacije u literaturi nego tražeći ih u vlastitoj memoriji, tako je i brzina pristupa (pristupa) vanjskoj memoriji znatno veća nego RAM-u.
Potrebno je razlikovati pojmove medij za pohranu podataka i vanjski memorijski uređaj.
Medij je materijalni objekt koji može pohraniti informacije.
Vanjski memorijski uređaj (pogon) je fizički uređaj koji omogućuje čitanje i pisanje informacija na odgovarajući medij.
Mediji za pohranu u vanjskoj memoriji suvremenih računala su magnetski ili optički diskovi, magnetske vrpce i neki drugi.
Ovisno o vrsti pristupa informacijama, vanjski memorijski uređaji dijele se u dvije klase: uređaji s izravnim (slučajnim) pristupom i uređaji sekvencijalnog pristupa.
U uređajima s izravnim (slučajnim) pristupom vrijeme pristupa informaciji ne ovisi o njezinoj lokaciji na mediju. U uređajima sa serijskim pristupom takva ovisnost postoji.
Pogledajmo svima poznate primjere. Vrijeme potrebno za pristup pjesmi na audio kaseti ovisi o mjestu snimanja. Da biste je preslušali, prvo morate premotati kasetu na mjesto gdje je pjesma snimljena. Ovo je primjer sekvencijalnog pristupa informacijama. Vrijeme pristupa pjesmi na gramofonskoj ploči ne ovisi o tome je li ta pjesma prva ili posljednja na disku. Da biste slušali svoj omiljeni komad, samo instalirajte pickup playera na određeno mjesto na disku na kojem je pjesma snimljena ili navedite njegov broj na glazbenom centru. Ovo je primjer izravnog pristupa informacijama.
Uz prethodno uvedene opće karakteristike memorije, za vanjsku memoriju koriste se pojmovi gustoće zapisa i brzine razmjene informacija.
Gustoća snimanja određena količinom informacija snimljenih po jedinici duljine staze. Jedinica gustoće zapisa je bit po milimetru (bit/mm). Gustoća zapisa ovisi o gustoći tragova na površini, odnosno broju tragova na površini diska.
GUSTOĆA snimanja je količina informacija snimljenih po jedinici duljine zapisa.
Brzina razmjene informacija
ovisi o brzini čitanja ili zapisivanja na medij, koja je pak određena brzinom rotacije ili kretanja tog medija u uređaju. Na temelju načina zapisivanja i čitanja vanjski memorijski uređaji (pogoni) dijele se ovisno o vrsti medija na magnetske, optičke i elektroničke (flash memorije). Razmotrimo glavne vrste vanjskih medija za pohranu.
Diskete s magnetskim diskovima
Jedan od najčešćih medija za pohranu podataka su diskete (floppy diskovi) ili diskete. Trenutno se najčešće koriste savitljivi diskovi vanjskog promjera 3,5" (inča) ili 89 mm, koji se obično nazivaju 3-inčni. Diskovi se nazivaju savitljivi jer je njihova radna površina izrađena od elastičnog materijala i smještena u tvrdi zaštitni omotač Za pristup Magnetska površina diska u zaštitnoj omotnici ima prozor zatvoren zavjesom.
Površina diska prekrivena je posebnim magnetskim slojem. Upravo ovaj sloj osigurava pohranu podataka predstavljenih u binarnom kodu. Prisutnost magnetiziranog dijela površine kodirana je kao 1, odsutnost - kao 0. Informacije se bilježe na obje strane diska na tragovima koji su koncentrični krugovi (Slika 18.3). Svaka staza je podijeljena na sektore. Staze i sektori su magnetizirana područja površine diska.
Rad s disketom (zapisivanje i čitanje) moguć je samo ako ima magnetske oznake na stazama i sektorima. Postupak prethodne pripreme (particioniranja) magnetskog diska naziva se formatiranje. U tu svrhu u softver sustava uključen je poseban program uz pomoć kojeg se formatira disk.
Riža. 18.3. Oznake na površini diskete
Formatiranje diska je postupak magnetskog označavanja diska u staze i sektore.
Uređaj koji se zove disketni pogon ili disketni pogon (FMD) dizajniran je za rad s disketnim magnetskim diskovima. Disketni pogon pripada skupini pogona s izravnim pristupom i ugrađuje se unutar sistemske jedinice.
Disketa se umetne u utor pogona, nakon čega se zatvarač automatski otvara i disk se okreće oko svoje osi. Kada mu odgovarajući program pristupi, magnetska glava za pisanje/čitanje postavlja se iznad sektora diska u koji treba upisati ili pročitati informaciju. U tu svrhu pogon je opremljen s dva koračna motora. Jedan motor okreće disk unutar zaštitne ovojnice. Što je veća brzina rotacije, to se informacije brže čitaju, što znači da se povećava brzina razmjene informacija. Drugi motor pomiče glavu za pisanje/čitanje duž polumjera površine diska, što određuje još jednu karakteristiku vanjske memorije - vrijeme pristupa informacijama.
Zaštitna omotnica ima poseban prozor za zaštitu od snimanja. Ovaj prozor se može otvoriti ili zatvoriti pomoću klizača. Otvara se ovaj prozor radi zaštite informacija na disku od promjene ili brisanja. U tom slučaju pisanje na disketu postaje nemoguće i ostaje dostupno samo čitanje s diskete.
Za označavanje diska instaliranog u pogonu koriste se posebna imena u obliku latiničnog slova s dvotočkom. Dvotočka iza slova omogućuje računalu da razlikuje naziv pogona od slova, jer je to opće pravilo. Pogon za čitanje informacija s diska od 3 inča naziva se A: ili ponekad B:.
Zapamtite pravila za rad s disketama.
1. Ne dirajte radnu površinu diska rukama.
2. Ne stavljajte diskove blizu jakog magnetskog polja, poput magneta.
3. Ne izlažite diskove toplini.
4. Preporuča se napraviti kopije sadržaja disketa u slučaju da se oštete ili pokvare.
Tehnologije koje dodatno koriste kompresiju informacija (ZIP disk) tijekom snimanja mogu značajno povećati volumen pohranjen na magnetskom disku.
Tvrdi magnetski diskovi
Jedna od bitnih komponenti osobnog računala su tvrdi magnetski diskovi. Oni su set metalnih ili keramičkih diskova (paket diskova) obloženih magnetskim slojem. Diskovi, zajedno s blokom magnetskih glava, ugrađeni su unutar zapečaćenog kućišta pogona, koje se obično naziva tvrdi disk. Tvrdi disk (tvrdi disk) je pogon s izravnim pristupom.
Izraz “Winchester” nastao je iz žargonskog naziva za prvi model tvrdog diska od 16 KB (IBM, 1973.), koji je imao 30 staza od 30 sektora, što se slučajno poklapalo s kalibrom 30"/30" poznatog lovca na Winchester. puška.
Glavne karakteristike tvrdih diskova:
♦ tvrdi disk pripada klasi medija s nasumičnim pristupom informacijama;
♦ za pohranjivanje informacija, tvrdi disk je podijeljen na staze i sektore;
♦ za pristup informacijama, jedan pogonski motor okreće snop diskova, drugi postavlja glave na mjesto gdje se informacije čitaju/zapisuju;
♦ Najčešće veličine tvrdog diska su 5,25 i 3,5 inča vanjskog promjera.
Tvrdi magnetski disk vrlo je složen uređaj s visokopreciznom mehanikom čitanja/pisanja i elektroničkom pločom koja kontrolira rad diska. Za očuvanje podataka i funkcionalnost tvrdih diskova potrebno ih je zaštititi od udaraca i iznenadnih udara.
Proizvođači tvrdih diskova usmjerili su svoje napore na stvaranje tvrdih diskova većeg kapaciteta, pouzdanosti, brzine prijenosa podataka i manje buke. Mogu se identificirati sljedeći glavni trendovi u razvoju tvrdih magnetskih diskova:
♦ razvoj tvrdih diskova za mobilne aplikacije (na primjer, tvrdi diskovi od jednog inča, dva inča za prijenosna računala);
♦ razvoj područja primjene koja nisu vezana uz osobna računala (TV, videorekorderi, automobili).
Za pristup tvrdom disku koristite naziv naveden bilo kojim latiničnim slovom, počevši s C:. Ako je instaliran drugi tvrdi disk, dodjeljuje mu se sljedeće slovo latinične abecede D:, itd. Radi praktičnosti, operativni sustav pruža mogućnost, pomoću posebnog sistemskog programa, da uvjetno podijeli jedan fizički disk na nekoliko neovisnih dijelova, koji se nazivaju logički diskovi. U ovom slučaju, svakom dijelu jednog fizičkog diska dodjeljuje se vlastito logičko ime, što vam omogućuje da im neovisno pristupite: C:, D:, itd.
Optički diskovi
Optički ili laserski medij- To su diskovi na čiju se površinu pomoću laserske zrake bilježe informacije. Ovi diskovi izrađeni su od organskih materijala s tankim slojem aluminija raspršenim po površini. Takvi se diskovi često nazivaju CD ili CD. Laserski diskovi trenutno su najpopularniji mediji za pohranu. S dimenzijama (promjer - 120 mm) usporedivim s disketama (promjer - 89 mm), kapacitet modernog CD-a približno je 500 puta veći od kapaciteta diskete. Kapacitet laserskog diska je približno 650 MB, što je ekvivalentno pohranjivanju tekstualnih informacija oko 450 knjiga ili zvučne datoteke u trajanju od 74 minute.
Za razliku od magnetskih diskova, laserski disk ima jednu stazu u spiralnom uzorku. Informacije na spiralnoj stazi snimaju se snažnom laserskom zrakom, koja spaljuje udubljenja na površini diska, a predstavlja izmjenu udubljenja i ispupčenja. Prilikom čitanja informacija, izbočine reflektiraju svjetlost slabe laserske zrake i percipiraju se kao jedinica (1), udubljenja apsorbiraju zraku i, sukladno tome, percipiraju se kao nula (0).
Beskontaktna metoda očitavanja informacija pomoću laserske zrake određuje trajnost i pouzdanost kompaktnih diskova. Kao i magnetski diskovi, optički diskovi su uređaji s nasumičnim pristupom informacijama. Optičkom disku se dodjeljuje ime - prvo slobodno slovo latinične abecede koje se ne koristi za nazive tvrdog diska.
Postoje dvije vrste pogona (optičkih pogona) za rad s laserskim diskovima:
♦ CD čitač koji može čitati samo informacije koje su prethodno zapisane na disk. To je razlog za naziv optičkog pogona CD-ROM (od engleskog Compact Disk Read Only Memory - CD samo za čitanje). Nemogućnost snimanja informacija u ovom uređaju objašnjava se činjenicom da sadrži izvor slabog laserskog zračenja čija je snaga dovoljna samo za očitavanje informacija;
♦ optički pogon, koji vam omogućuje ne samo čitanje, već i pisanje informacija na CD. Zove se CD-RW (Rewritable). CD-RW uređaji imaju prilično moćan laser koji vam omogućuje promjenu refleksije površina tijekom procesa snimanja diska i spaljivanje mikroskopskih udubljenja na površini diska ispod zaštitnog sloja, čime se snima izravno u pogon računala.
DVD-ovi, poput CD-a, pohranjuju podatke postavljanjem brazda (ureza) duž spiralnih staza na reflektirajuću metalnu površinu obloženu plastikom. Laser koji se koristi u DVD snimačima/čitačima stvara manje ureze, što omogućuje veću gustoću snimanja podataka.
Uvođenje prozirnog sloja, koji je proziran za svjetlost jedne valne duljine i reflektira svjetlost druge valne duljine, omogućuje stvaranje dvoslojnih i dvostranih diskova i stoga povećava kapacitet diska pri istoj veličini. Istodobno, geometrijske dimenzije DVD-a i CD-a su iste, što je omogućilo stvaranje uređaja sposobnih za reprodukciju i snimanje podataka na CD-u i DVD-u. Ali pokazalo se da to nije granica. DVD-ovi koriste sofisticiranu tehnologiju kompresije podataka za snimanje videa i zvuka, što omogućuje stavljanje čak i većih količina informacija na manje prostora.
Magnetske trake
Magnetske vrpce su medij sličan onom koji se koristi u audio kazetama u kućnim magnetofonima. Uređaj koji omogućuje snimanje i čitanje informacija s magnetskih vrpci naziva se streamer (od engleskog stream - tok, protok; protok). Tape drive je uređaj sa sekvencijalnim pristupom informacijama i karakterizira ga znatno manja brzina zapisivanja i čitanja informacija u usporedbi s diskovnim pogonima.
Glavna svrha streamera je stvaranje arhiva podataka, sigurnosna kopija i pouzdana pohrana informacija. Mnoge velike banke, komercijalne tvrtke i trgovačka poduzeća na kraju planskih razdoblja prenose važne informacije na magnetske trake i kasete pohranjuju u arhive. Osim toga, podaci s tvrdog diska povremeno se snimaju na streamer kasete kako bi se mogli koristiti u slučaju neočekivanog kvara tvrdog diska, kada je potrebno hitno vratiti podatke pohranjene na njemu.
Brza memorija
Flash memorija odnosi se na elektroničku trajnu memoriju. Princip rada flash memorije sličan je principu rada računalnih RAM modula.
Glavna razlika je u tome što je postojan, odnosno čuva podatke dok ih sami ne izbrišete. Pri radu s flash memorijom koriste se iste operacije kao i kod ostalih medija: pisanje, čitanje, brisanje (brisanje).
Flash memorija ima ograničen vijek trajanja, koji ovisi o količini informacija koje se prepisuju i učestalosti njihovog ažuriranja.
Usporedne karakteristike
Moderna računala u pravilu imaju vanjsku memoriju koja se sastoji od: tvrdog diska, pogona za diskete od 3,5 inča, CD-ROM-a i flash memorije. Treba imati na umu da su magnetski diskovi i trake osjetljivi na magnetska polja. Konkretno, postavljanje snažnog magneta blizu njih može uništiti informacije pohranjene na navedenim medijima. Stoga je pri korištenju magnetskih medija potrebno osigurati njihovu udaljenost od izvora magnetskih polja.
Tablica 18.1 daje usporedbu memorijskih kapaciteta najčešćih modernih memorijskih uređaja i medija za pohranjivanje o kojima smo ranije govorili.
Tablica 18.1. Usporedne karakteristike memorijskih uređaja
osobno računalo, kolovoz 2006
Kontrolna pitanja i zadaci
1. Kapacitet diskete od 3,5 inča je 1,44 MB. Laserski disk može sadržavati 650 MB informacija. Odredite koliko je disketa potrebno za pohranu podataka s jednog laserskog diska.
2. Promjer disketa naveden je u inčima. Izračunajte dimenzije disketa u centimetrima (1 inč = 2,54 cm).
3. Utvrđeno je da je za zapis jednog znaka potreban 1 bajt memorije. U bilježnicu s kvadratom koja se sastoji od 18 listova upisujemo po jedan znak u svaku ćeliju. Koliko se bilježnica može pohraniti na jednu disketu s kapacitetom memorije 1,44 MB?
4. Odredite količinu memorije potrebnu za pohranjivanje 2 milijuna znakova. Koliko će diskova od 1,44 MB biti potrebno za snimanje ovih informacija?
5. Vaš tvrdi disk ima kapacitet od 2,1 GB. Uređaj za prepoznavanje govora percipira informacije maksimalnom brzinom od 200 slova u minuti. Koliko je vremena potrebno da se popuni 90% kapaciteta za pohranu tvrdog diska?
6. Koja je svrha uređaja za pohranu podataka u računalu?
7. Koje vrste pamćenja poznajete i koja je njihova glavna razlika?
8. Zašto se pri radu na osobnom računalu koristi vanjska memorija?
9. Što je bit čitanja i zapisivanja informacija u memoriju?
10. Koje karakteristike znate koje su zajedničke svim vrstama memorije?
11. Što karakterizira internu memoriju računala?
12. Koje su značajke trajnog pamćenja?
13. Koje su značajke RAM-a?
14. Koje su značajke predmemorije?
15. Navedite karakteristike unutarnje i vanjske memorije računala.
16. Koje specifične karakteristike vanjske memorije poznajete?
17. Navedite vama poznate medije od davnina do danas. Poredajte ih kronološkim redom.
18. Ukratko opišite najčešće uređaje za pohranu podataka koji se koriste u računalu.
19. Koja je razlika između izravnog i sekvencijalnog pristupa informacijama na medijima?
20. Navedite opća svojstva i posebnosti disketa i tvrdih diskova.
21. Što je CD, CD-ROM, CD-R?
22. Kada je prikladno koristiti strimer?
23. Ispunite tablicu 18.1 podacima za svoj model računala.
Računalna memorija (storage device, storage device) je dio računalnog stroja, fizički uređaj ili medij za primanje, pohranu i izdavanje podataka koji se koriste u računalstvu određeno vrijeme.
Minimalna jedinica informacije je bit ili njegovi višekratnici: kilobit (1 kb = 1024 bita), megabit (1 MB = 1024 kbit), gigabit (1 GB = 1024 Mbit). No češće se koristi jedinični bajt (1 bajt = 8 bitova) ili višestruke jedinice: kilobajt (1 KB = 1024 bajta), megabajt (1 MB = 1024 KB), gigabajt (1 GB = 1024 MB). Terabajti i petabajti koriste se za mjerenje velikih količina memorije.
Memorija računala može se klasificirati prema vrsti pristupa:
- serijski pristup (magnetske trake)
- slučajni pristup (RAM)
- izravan pristup (tvrdi magnetski diskovi);
- asocijativni;
prema vrsti napajanja:
- trajni (RAM i cache memorija)
- statički (SRAM - Static Random Access Memory)
- dinamički (DRAM - dinamička memorija s izravnim pristupom)
- trajni (tvrdi diskovi, CD-i, flash memorija)
po namjeni:
- pufer;
- privremeni;
- cache memorija;
- korektiv;
- menadžer;
- kolektivni.
prema vrsti medija i načinu snimanja informacija:
- akustični;
- holografski;
- kapacitet;
- kriogeni;
- laser;
- magnetski;
- magneto-optički;
- molekularni;
- poluvodič;
- ferit;
- faza invertirana;
- elektrostatski.
RAM računala
RAM (Random Access Memory) - memorija s izravnim pristupom - brzi je uređaj za pohranu izravno povezan s procesorom i dizajniran za pisanje, čitanje i pohranjivanje izvršnih programa i podataka.
RAM i cache memorija su hlapljive - podaci se u njih pohranjuju privremeno dok se računalo ne isključi, a dinamička memorija (za razliku od statičke) zahtijeva stalno ažuriranje (regeneraciju) podataka.
Najčešći tip memorijskog sklopa je DRAM (dinamička memorija). U tim memorijama, vrijednost svakog bita pohranjena je u sićušnom kondenzatoru. Ovi se kondenzatori prazne - i to vrlo brzo, nakon otprilike 1 ms - pa se njihov sadržaj može izgubiti. Kako bi se to spriječilo, posebni sklopovi povremeno pune kondenzatore. Naziv "dinamička" memorija dolazi od ovog kontinuiranog procesa punjenja.
Prilikom proizvodnje memorijskih modula, u pravilu, jedna tvrtka proizvodi mikro krugove (čipove), a druga proizvodi same module (instalacija i lemljenje). U svijetu nema više od 10 proizvođača čipova. Veliki proizvođači čipova: Samsung, Micron, LG, Hynix, Toshiba, Nec, Texas Instruments provode temeljito testiranje gotovih proizvoda, ali ne prolaze svi čipovi puni ciklus testiranja. Na temelju toga proizvodi ovih tvrtki mogu se podijeliti u tri kategorije: klase A, B i C.
Prvi je da su čipovi spremni i da su prošli puni ciklus testiranja (tzv. čipovi klase A, otprilike 10% svih proizvoda) – smatraju se najkvalitetnijim i najpouzdanijim čipovima. Oni su i najskuplji jer pružaju pouzdan rad u svim uvjetima. Ovu kategoriju čipova koriste poznati proizvođači memorijskih modula.
Drugi (čipovi klase B) su memorijski moduli s manjim nedostacima, pogreške su otkrivene tijekom faze testiranja. Ovi se čipovi u velikim količinama isporučuju proizvođačima jeftinih memorijskih modula, a zatim završavaju na slobodnom tržištu. Može se dogoditi da će moduli izrađeni na bazi čipova klase B raditi brzo i pouzdano, ali u sustavima gdje je pouzdanost prije svega potrebna, takvi se moduli ne koriste.
Treći (čipovi klase C), koje proizvođač uopće nije testirao na brzinu i pouzdanost. Jasno je da takvi proizvodi imaju najnižu cijenu na tržištu, budući da sva odgovornost za testiranje pada na proizvođače modula. Upravo te čipove koriste proizvođači jeftine memorije klase noname, a stabilnost rada ovih proizvoda vrlo je upitna. Pouzdanost gotovog memorijskog modula određena je kombinacijom mnogih čimbenika. Konkretno, to je broj slojeva tiskanih ploča (PCB), kvaliteta elektroničkih komponenti, pravilno usmjeravanje krugova i tehnologija proizvodnog procesa. Mali proizvođači modula, kako bi smanjili cijenu gotovih proizvoda, štede na malim komponentama, koje često jednostavno nisu zalemljene na modul.
Glavna memorija na osobnom računalu organizirana je u krugove SIMM ili DIMM. Postoje različite vrste takvih shema koje se razlikuju po brzini pristupa podacima u memoriji.
Osobno računalo ima dvije razine predmemorije: prva razina je brža i manja i nalazi se unutar procesora, a druga je na matičnoj ploči.
Memorija za pohranu informacija: tvrdi disk, solid state diskovi
Tvrdi disk (hard disk drive (HDD), “tvrdi disk”) je uređaj za pohranu informacija koji koristi princip magnetskog zapisa. Unutar ovog medija podaci se bilježe na krute ploče izrađene od legure lakih metala ili stakla i obložene slojem posebnog magnetskog materijala (najčešće krom dioksida). Ovisno o dizajnu, uređaj može koristiti jednu ili više ovih ploča koje se brzo okreću oko iste osi.
Struktura tvrdog diska: 1 - trajni magnet; 2 — solenoidni pogon glava; 3 — glava za čitanje/pisanje informacija; 4 — vreteno motora koji okreće ploče diska; 5 - kućište koje osigurava brtvljenje; 6 — paket ploča s magnetskim diskom 7 — kabelske spojne glave na upravljačku ploču Uslijed rotacije stvara se svojevrsni tlak zraka zahvaljujući kojem glave za čitanje ne dodiruju površinu ploča, iako su im vrlo blizu (samo nekoliko mikrometara). To jamči pouzdanost zapisa/čitanja podataka. Kada se ploče zaustave, glave se pomaknu izvan svoje površine, tako da je mehanički kontakt između glava i ploča praktički eliminiran. Ovaj dizajn osigurava dugovječnost ove vrste uređaja za pohranu.
Glavne karakteristike tvrdih diskova:
Kapacitet je pokazatelj koji određuje količinu podataka koja se u njega može pohraniti. Danas postoje tvrdi diskovi s kapacitetom većim od 4000 GB. Treba uzeti u obzir da prilikom označavanja kapaciteta uređaja za pohranu, proizvođači koriste vrijednosti koje nisu višekratnici od 1024 (kao što se obično prihvaća), već od 1000. Tvrdi disk, čiji kapacitet, prema označavanju , iznosi 500 GB, zapravo ne može pohraniti više od 465 GB informacija.
Sučelje je skup komunikacijskih linija kojima je uređaj za pohranu spojen na matičnu ploču računala. Svaka vrsta sučelja ima svoje karakteristike i brzinu prijenosa podataka. Najčešće sučelje u ovom trenutku je SATA. Stariji PATA se također može naći, ali je rijedak.
Opcije tvrdog diska
Klasični tvrdi disk ima oblik od 3,5 inča. Prijenosna računala, netbookovi i drugi prijenosni uređaji najčešće koriste uređaje od 2,5 inča ili 1,8 inča, iako su dostupne i druge opcije.
Vrijeme slučajnog pristupa je prosječno vremensko razdoblje tijekom kojeg uređaj postavlja glavu na željeno područje magnetske ploče. Ovaj parametar u modernim uređajima varira između 2,5 - 16 ms (što niže to bolje).
Brzina vretena je broj okretaja magnetskih ploča tvrdog diska u 1 minuti. Performanse uređaja izravno ovise o ovom pokazatelju (što je veći, to bolji), kao i njegovoj potrošnji energije, stupnju vibracija i buke (što manje, to bolje). Ovdje je važna ravnoteža: za stolna računala bolje je odabrati brži medij, za prijenosne - ekonomičniji i tiši. Brzina vretena modernih tvrdih diskova može varirati od 4200 do 15000 okretaja u minuti.
Volumen međuspremnika posebne unutarnje brze diskovne memorije, dizajnirane za privremenu pohranu podataka kako bi se izgladili prekidi prilikom čitanja i pisanja informacija na medij i njihovog prijenosa preko sučelja. U modernim uređajima za pohranu međuspremnik može doseći veličinu do 64 MB. Što je ova brojka veća, to bolje.
Nedavno je započela proizvodnja tvrdih diskova s ugrađenom flash memorijom kao predmemorije, što značajno poboljšava brzinske performanse diskova.
Proizvođači: IBM, Hitachi, Seagate, Samsung, Western Digital.
Kako bi se povećala ukupna količina informacija snimljenih na magnetskom mediju, razvijena je nova vrsta snimanja - okomito - kada su magnetski momenti usmjereni okomito na podlogu, zbog čega se povećava njihova gustoća, umjesto uzdužno.
Snimanje magnetskih informacija longitudinalnog (a) i okomitog (b) tipa SSD diskovi
Solid State Drive (SSD - Solid State Drive) je trajni, prepisivi računalni uređaj za pohranu bez pokretnih mehaničkih dijelova koji se temelji na memorijskim čipovima razvijenim na temelju poluvodičke tehnologije.
Postoje samo 2 vrste SSD diskova: SSD diskovi temeljeni na flash memoriji (najpopularniji i najčešći) i SSD diskovi temeljeni na RAM-u.
Temeljni princip flash memorije je da ona pohranjuje 1 bit podataka u nizu tranzistora s pokretnim vratima (jediničnih ćelija) mijenjanjem i očitavanjem električnog naboja u izoliranom području poluvodičke strukture. Glavna značajka tranzistora s efektom polja, koja mu je omogućila da stekne univerzalno priznanje kao nositelj informacija, bila je sposobnost zadržavanja električnog pražnjenja na plutajućim vratima do 120 mjeseci. Sama plutajuća kapija izrađena je od polikristalnog silicija i sa svih strana je okružena slojem dielektrika koji eliminira mogućnost kontakta s elementima tranzistora. Nalazi se između dielektrične podloge i upravljačkih vrata. Upravljačka elektroda tranzistora s efektom polja naziva se gate.
Zapisivanje i brisanje informacija događa se promjenom primijenjenog naboja između vrata i izvora s visokim potencijalom sve dok jakost električnog polja u dielektriku između kanala tranzistora i izoliranog područja ne postane dovoljna da izazove učinak tuneliranja. Dakle, elektroni prolaze kroz dielektrični sloj do plutajućih vrata, dajući im naboj i, prema tome, ispunjavajući elementarnu ćeliju malom informacijom. Također, kako bi se pojačao učinak tuneliranja elektrona tijekom snimanja, koristi se slabo ubrzanje elektrona propuštanjem struje kroz kanal tranzistora s efektom polja.
Za uklanjanje informacija, kontrolna vrata su opskrbljena negativnim naponom velike snage kako bi se omogućio protok elektrona od plutajućih vrata do izvora. Ova organizacija elementarnih ćelija, kombiniranih u stranice, blokove i nizove, čini solid-state disk.
Prednosti SSD diskova:
- odsutnost mehaničkih komponenti;
- brzina čitanja i pisanja znatno je veća od brzine tvrdih diskova sa sučeljem (SATA2 - 3 GB/s, SATA3 - 6 GB/s) i ograničena je samo mogućnostima korištenih kontrolera;
- niska potrošnja energije;
- niska razina buke (zbog odsutnosti pokretnih dijelova);
- visoka otpornost na mehanička opterećenja (padovi, udarci)
- stabilnost vremena čitanja datoteke, bez obzira na njihovu lokaciju ili fragmentaciju;
- male dimenzije i težina;
- širok potencijal poboljšanja karakteristika i proizvodnih tehnologija.
Nedostaci SSD diskova:
- ograničenja broja ciklusa ponovnog pisanja: (MLC, Multi-Level Cell, višerazinske memorijske ćelije) flash memorija - oko 10.000 puta, skuplje vrste memorije (SLC, Single-Level Cell, jednorazinske memorijske ćelije) - oko 100 000 puta;
- visoka cijena SSD pogona. Cijena SSD diskova izravno je proporcionalna njihovom volumenu, dok cijena tvrdih diskova ovisi o broju ploča, a manje ovisi o kapacitetu pohrane.
RAID polja
RAID niz (Redundant Array of Inexpensive / Independent Disks - redundantni niz neovisnih tvrdih diskova) je matrica jeftinih neovisnih uređaja (tvrdih diskova s ATA ili SATA sučeljem) s redundantnim informacijama, čiji je zadatak osigurati toleranciju na greške i povećati količinu podataka performanse obrade, kontrolira kontroler i povezan je kanalima velike brzine i percipira ga vanjski sustav kao jedinstvenu cjelinu.
Organizacija RAID polja. Ovisno o vrsti korištenog niza, može pružiti različite stupnjeve rada bez greške (pouzdanosti) i performansi.
RAID ima dvije svrhe:
- povećanje pouzdanosti pohrane informacija;
- povećanje brzine pisanja/čitanja.
Najpopularnije vrste RAID-a su RAID 0, 1 i 0+1.
Tolerancija na pogreške niza postiže se redundancijom informacija pohranjenih na tvrdim diskovima, odnosno dio kapaciteta diskovnog prostora (memorije) alociran je u servisne svrhe, te postaje nedostupan korisniku. Suvišne informacije mogu se smjestiti na posebno namjenski disk ili distribuirati među svim diskovima u nizu. Postoji mnogo načina za generiranje suvišnih informacija. Najjednostavniji od njih - potpuna duplikacija (ili refleksija) - ima 100% redundanciju. Da bi se smanjila redundancija (povećala količina iskoristivog prostora na disku), koriste se različite matematičke metode, kao što je izračunavanje pariteta ili korištenje kodova za ispravljanje pogrešaka.
RAID 0 je diskovno polje s 2 ili više diskova, u kojem su informacije podijeljene u A n blokova i uzastopno zapisane na tvrde diskove bez zaštite od kvara. U ovom slučaju, podaci su podijeljeni u blokove (stripe), zapisani paralelno na različite diskove (na primjer, kada se koriste dva tvrda diska u isto vrijeme), i zajednički sudjeluju u svakoj ulazno/izlaznoj operaciji.
Prednosti ovog pristupa su pružanje visokih performansi za aplikacije koje zahtijevaju velike količine ulazno/izlaznih podataka, jednostavnost implementacije i niska cijena po jedinici volumena. Glavni nedostatak je da kvar bilo kojeg diska povlači za sobom gubitak svih podataka u nizu.
RAID 1 je niz diskova sa 100% redundancijom i ima vrlo visoku razinu pouzdanosti pohranjivanja podataka zbog njihovog dupliciranja ("odraza"). “Reflection” (Mirror) je tradicionalni način povećanja pouzdanosti malog diskovnog polja. Najjednostavnija verzija koristi dva diska na kojima su snimljene iste informacije. Ako jedan od diskova pokvari, ostaje duplikat koji nastavlja raditi kao i prije.
Shema za snimanje informacija u RAID 1 polje (odraz) Prednosti su jednostavnost implementacije i oporavak podataka, kao i prilično visoka izvedba za aplikacije s velikim intenzitetom zahtjeva. Nedostaci - niska brzina prijenosa podataka pri dvostrukoj cijeni po jedinici volumena, budući da postoji 100% redundancija.
RAID 2 je niz koji koristi Hammingov kod otporan na buku.
RAID 3 i 4 koriste prugasto polje diskova s namjenskim paritetnim diskom.
RAID 5. U ovom slučaju svi podaci su podijeljeni u blokove i za svaki skup izračunava se kontrolni zbroj koji se pohranjuje na jedan od diskova - ciklički se zapisuje na sve diskove niza (naizmjence na svaki), i koristi se za oporavak podataka . Otporan na gubitak ne više od jednog diska.
Raspored RAID 5 polja RAID 6. Sve se razlike svode na to da se koriste dvije paritetne sheme. Sustav je tolerantan na kvarove dvaju diskova. Glavna je poteškoća u tome što za implementaciju ovoga morate napraviti više operacija prilikom izvođenja pisanja. Zbog toga je brzina pisanja iznimno spora.
RAID 10 - RAID 0, izgrađen od RAID 1 polja.
RAID 50 je RAID 0 napravljen od RAID 5.
RAID 60 je RAID 0 napravljen od RAID 6.
Kombinirani nizovi. Kod većeg broja diskova umjesto RAID 1 možete koristiti RAID 0 + 1, RAID 1 + 0 ili RAID 10, to su kombinacije RAID 0 i RAID 1 koje vam omogućuju postizanje boljih performansi i pouzdanosti sustava. Prva znamenka označava razinu sastavnih nizova, a druga znamenka označava kakvu organizaciju ima sjedinjenje gornje razine (nizovi).
Kombinacija RAID 0 + 1, što je polje RAID 1 izgrađeno iznad polja RAID 0. Kao i polje RAID 1, bit će dostupno samo pola kapaciteta diska. Ali, kao i kod RAID 0, brzina će biti veća nego kod jednog diska. Za implementaciju takvog rješenja potrebna su minimalno 4 diska.
Shematski prikaz niza RAID 0 + 1 (a) i RAID1 + 0 (b) RAID 0 + 1 ima veliku brzinu i povećanu pouzdanost, podržavaju ga čak i jeftini RAID kontroleri i jeftino je rješenje.
RAID 1 + 0 (RAID10). Ova razina ne zahtijeva nikakve matematičke izračune kontrolnih zbrojeva u bilo kojoj fazi izgradnje ili rada. Iz tog razloga, nema značajnog pada performansi do kojeg dolazi u RAID 5 kada jedan od diskova pokvari. U RAID10 možete kombinirati samo paran broj diskova N = 2 ∙ M (minimalno 4, maksimalno 16). Niz od 10 pogona (5 od 2) može ostati operativan ako do 5 tvrdih diskova pokvari.
zaključke
Memorija računala složen je hardverski sustav koji, ovisno o svojim funkcijama, omogućuje primanje, pohranjivanje, rukovanje i ispis podataka. Količina RAM-a i njegova frekvencija odgovorni su za performanse, brzinu i broj pokrenutih programa te, sukladno tome, ugodno korisničko iskustvo. U slučaju integriranog grafičkog adaptera, dio RAM-a može se dodijeliti za potrebe grafike. Kada je računalo uključeno, RAM ima ulogu privremene pohrane podataka koje koristi procesor, budući da se nakon nestanka struje gube sve informacije. Performanse računala ovise o usklađenom radu RAM-a, matične ploče i procesora.
Za dugotrajno spremanje podataka koriste se tvrdi diskovi (unutarnji, vanjski) ili relativno nova vrsta memorije - solid-state diskovi. Svaka vrsta medija ima svoje prednosti i nedostatke: cijena, pouzdanost pohrane informacija i volumen ostaju važni kriteriji.
Kako bi se zadovoljile potrebe korisnika za brzinom pisanja/čitanja i pohranjivanja informacija, koriste se RAID polja - kombiniranje nekoliko tvrdih diskova, kojima upravlja poseban RAID kontroler. Ovisno o vrsti veze, na nekima će biti zabilježene nove informacije, a ostale će biti njihove kopije (zbog čega se stvara redundancija).
Za svako RAID polje koje ostaje operativno ako jedan disk zakaže, postoji nešto poput vremena oporavka (vrijeme ponovne izgradnje) - to je vrijeme tijekom kojeg kontroler mora organizirati funkcioniranje novog diska u nizu.
7. Memorija– okruženje ili funkcionalni dio računala dizajniran za primanje, pohranjivanje i selektivno izdavanje podataka. Tu su RAM, registar, predmemorija i vanjska memorija.
Funkcije i glavne karakteristike unutarnje memorije osobnog računala
Unutarnje pamćenje- Ovo je memorija kojoj procesor može pristupiti izravno tijekom rada i odmah je koristiti.
Interna memorija uključuje:
1. radna memorija(RAM, engleski RAM, Random Access Memory - memorija s izravnim pristupom) je brzi uređaj za pohranu ne baš velikog kapaciteta, izravno povezan s procesorom i namijenjen za pisanje, čitanje i pohranjivanje izvršnih programa i podataka koje ti programi obrađuju.
RAM se koristi samo za privremenu pohranu podataka i programa, jer kada se stroj isključi, gubi se sve što je bilo u RAM-u. Pristup elementima RAM-a je izravan - to znači da svaki bajt memorije ima svoju individualnu adresu.
2. Predmemorija(engl. cache) ili ultrabrza memorija je vrlo brza memorija malog volumena koja se koristi prilikom razmjene podataka između mikroprocesora i RAM-a kako bi se kompenzirala razlika u brzini obrade informacija od strane procesora i nešto sporijeg RAM-a.
Cache memorijom upravlja poseban uređaj - kontroler, koji analizom programa koji se izvršava pokušava predvidjeti koji će podaci i naredbe procesoru najvjerojatnije biti potrebni u bliskoj budućnosti te ih upumpava u cache memoriju. U ovom slučaju mogući su i "pogoci" i "promašaji". U slučaju pogotka, odnosno ako su potrebni podaci upumpani u predmemoriju, oni se dohvaćaju iz memorije bez odgode. Ako tražene informacije nisu u cacheu, tada ih procesor čita izravno iz RAM-a. Omjer pogodaka i promašaja određuje učinkovitost predmemoriranja.
Cache memorija implementirana je na SRAM (Static RAM) čipovima, koji su brži, skuplji i manjeg kapaciteta od DRAM-a (SDRAM). Suvremeni mikroprocesori imaju ugrađenu cache memoriju, tzv. cache prve razine veličine 8, 16 ili 32 KB. Osim toga, na matičnu ploču računala može se instalirati predmemorija druge razine s kapacitetom od 256, 512 KB ili većim.
Trajno pamćenje(ROM, engleski ROM, Read Only Memory - memorija samo za čitanje) - trajna memorija, služi za pohranu podataka koji nikada neće zahtijevati promjene. Sadržaj memorije posebno je "žično uvezan" u uređaj tijekom njegove proizvodnje za trajno pohranjivanje. ROM se može samo čitati.
Vrste vanjskih PC memorija, njihove značajke i glavne karakteristike.
Vanjska memorija(VRAM) namijenjen je dugotrajnoj pohrani programa i podataka, a cjelovitost njegovog sadržaja ne ovisi o tome je li računalo uključeno ili isključeno. Ova vrsta memorije ima veliki kapacitet i malu brzinu. Za razliku od RAM-a, vanjska memorija nema izravnu vezu s procesorom. Informacije od OSD-a do procesora i obrnuto kruže približno duž sljedećeg lanca:
Vanjska memorija računala uključuje:
1. Tvrdi disk(hard magnetic disk drives, HDD) - vrsta trajne memorije. Za razliku od RAM-a, podaci pohranjeni na tvrdom disku ne gube se kada se računalo isključi, što tvrdi disk čini idealnim za dugotrajnu pohranu programa i podatkovnih datoteka, kao i najvažnijih programa operativnog sustava. Ova mogućnost (čuvanje informacija netaknutim i sigurnim nakon isključivanja) omogućuje vam uklanjanje tvrdog diska s jednog računala i njegovo umetanje u drugo.
Tvrdi disk, odnosno tvrdi disk, najvažnija je komponenta računala. Pohranjuje operativni sustav, programe i podatke. Bez operativnog sustava Windows ne možete pokrenuti računalo, a bez programa ne možete učiniti ništa nakon što se već pokrene. Bez baze podataka morat ćete svaki put unositi podatke ručno.
2. Diskovi (floppy disk drives (FDD)) postoje u dvije glavne vrste - za velike diskete (veličine 5,25 inča, ponekad se piše 5,25") i za male (3,5 inča, 3,5"). Disketa od pet inča može sadržavati, ovisno o vrsti, od 360 informacija (360 tisuća znakova) do 1,2 MB. Kartice od tri inča, iako manje, drže više informacija (720 KB - 1,44 MB). Osim toga, tri inča su zatvorene u plastičnom kućištu i stoga ih je teže slomiti ili ulubiti. Standardni diskovni pogon za moderna računala je mali (3,5-inčni) disketni pogon. Otuda i njegovo ime u računalnom sustavu - 3,5 A pogon.
3. Laserski pogoni (CD-ROM i DVD-ROM) koriste optički princip čitanja informacija.
Laserski CD-ROM (CD - Compact Disk) i DVD-ROM (DVD - Digital Video Disk) diskovi pohranjuju podatke koji su na njih snimljeni tijekom procesa proizvodnje. U njih je nemoguće upisati nove informacije, što se odražava u drugom dijelu njihovih naziva: ROM (Real Only Memory - samo za čitanje). Takvi diskovi se proizvode žigosanjem i imaju srebrnu boju.
Postoje CD-R i DVD-R diskovi (R - recordable) koji su zlatne boje. Informacije na takve diskove mogu se pisati, ali samo jednom. Na CD-RW i DVD-RW (RW - Rewritable) diskovima, koji imaju "platinastu" nijansu, informacije se mogu snimati mnogo puta.
4. Pogoni magnetske trake (streamers) i prijenosni diskovi
Streamer (engleski tape streamer) - uređaj za backup velike količine informacija. Mediji koji se ovdje koriste su kasete s magnetskom trakom kapaciteta 1 - 2 GB ili više.
Streameri vam omogućuju snimanje ogromne količine informacija na malu kasetu s magnetskom vrpcom. Hardverski alati za kompresiju ugrađeni u pogon trake omogućuju vam automatsko komprimiranje informacija prije snimanja i vraćanje nakon čitanja, što povećava količinu pohranjenih informacija.
Nedostatak streamera je njihova relativno mala brzina snimanja, pretraživanja i čitanja informacija. Trenutačno su strimeri zastarjeli i stoga se vrlo rijetko koriste u praksi.
Računalna memorija je poseban uređaj za snimanje i pohranjivanje raznih vrsta podataka. U uređaju računala postoje dvije vrste memorije: operativna i stalna (unutarnja i vanjska).
RAM je brza vrsta memorije koja omogućuje pisanje i čitanje podataka velikom brzinom, ali se informacije u nju pohranjuju samo kada je računalni uređaj uključen, odnosno kada se na njega dovodi električna energija. Upravo ta nijansa čini RAM neprikladnim za dugotrajnu pohranu informacija. Isključite računalo i sve informacije iz RAM-a bit će izbrisane. Svrha RAM-a je pisanje i čitanje informacija velikom brzinom pomoću instaliranih programa i operativnog sustava. Dizanje računala kada je uključeno jednostavno je učitavanje programa potrebnih za rad u RAM. Postoji nekoliko vrsta RAM-a: SDRAM, DDR, DDR2, DDR3. Svaka sljedeća vrsta memorije je poboljšanje prethodne i omogućuje novoj memoriji da radi većom brzinom. Trenutno moderna računala koriste DDR3 RAM. Izbor RAM-a ovisi o konektorima na matičnoj ploči. Memorija samo za čitanje vrsta je memorije koja vam omogućuje pohranu informacija čak i kada je računalo isključeno. Najčešća vrsta trajne memorije su HDD tvrdi diskovi. Sastoje se od jednog ili više magnetskih diskova koji se okreću ogromnim brzinama (od 5 do 12 tisuća okretaja u minuti) i glava dizajniranih za čitanje i pisanje informacija. HDD-ovi su pouzdani mediji za pohranu koji vam omogućuju pisanje i čitanje informacija ogroman broj puta. Njihov jedini nedostatak je što su vrlo osjetljivi na udarce, padove i druge mehaničke utjecaje, posebno tijekom rada. SSD-ovi postaju sve češći. Ova vrsta trajne memorije razvila se iz USB flash pogona. Glavne prednosti i nedostaci SSD diskova:- imaju višestruko veće brzine čitanja i pisanja od tvrdih diskova;
- nije osjetljiv na mehanički stres;
- trošak SSD diskova je nekoliko puta veći od troška HDD-a;
- imaju konačan broj ciklusa čitanja i pisanja.
Svaka vrsta memorije računalnog uređaja ima svoje prednosti i nedostatke, ali postoje neke bez kojih računalo neće raditi. CD-ovi i DVD-ovi, USB flash pogon i prijenosni tvrdi disk dodatne su komponente u jedinici sustava, a bez RAM-a i lokalnog tvrdog diska uređaj neće funkcionirati.
