Calculatorul are mai multe niveluri, tipuri de memorie. Cele mai importante tipuri de memorie pentru funcționarea unui computer sunt memoria cu acces aleatoriu (RAM) și memoria externă (VP).
Berbec se numeste dispozitiv informatic conceput pentru a stoca programele care ruleaza la ora curenta, precum si toate datele necesare executarii lor.
Procesor de calculator are acces direct la toate informațiile care se află în RAM și de aceea programele din RAM pot fi executate de procesor, iar datele din RAM pot fi procesate de aceste programe.
Se mai numește și RAM direct adresabil memorie, memorie cu acces direct si denota Berbec(Memorie cu acces aleator). Pentru RAM, sunt folosite și alte nume și denumiri: memorie cu acces aleator(BERBEC), RAM principală(OOP), doar memoria principala(OP).
Maxim posibil cantitatea de RAM, denumită uneori spatiu de adrese,și cantitatea de memorie, de fapt prezente în mașină sunt caracteristici esentiale acest model în ansamblu și o copie specifică a computerului. Spațiul de adrese este o valoare constantă pentru un model dat, în timp ce cantitatea reală de RAM poate fi diferită pentru diferite instanțe, dar nu poate fi mai mare decât spațiul de adrese pentru un model dat. Pentru cele mai recente modele de computere personale din familia IBM PC, cantitatea maximă posibilă de RAM este de 64 GB
Caracteristicile distinctive ale memoriei cu acces aleatoriu sunt volatilitatea și costul relativ ridicat. Volatilitatea înseamnă că atunci când sursa de alimentare a computerului este oprită, toate informațiile stocate în RAM se pierd iremediabil.
Pe lângă RAM, un computer personal include o memorie cache aferentă sau pur și simplu un cache (cache - un stoc, un depozit secret sau numerar, bani de buzunar, adică bani care sunt întotdeauna „la îndemână”). Aceasta este o memorie ultra-rapidă de o dimensiune relativ mică, de până la 1-2 MB. În ceea ce privește structura și principiul de funcționare, memoria cache nu este diferită de memoria principală. Cu toate acestea, rata de transfer de date la schimbul cu memoria cache este mult mai mare decât la schimbul cu RAM, dar costă și mai mult. Cache-ul este folosit ca o legătură intermediară între procesor și RAM, care oferă creșterea vitezei de calcul.
Memorie externa
Memoria externă este un grup de dispozitive care sunt concepute pentru stocarea pe termen lung a unor cantități mari de informații - programe și date.
În ciuda faptului că, de fapt, aceste dispozitive sunt amplasate în interiorul carcasei unui computer personal, termenul de „memorie externă” este folosit pentru a se referi la ele, deoarece s-a dezvoltat istoric.
Un procesor, adică un dispozitiv care asigură procesarea datelor specificate de program, nu are acces direct către memoria externă. Prin urmare, un program aflat în memoria externă nu poate fi executat în acesta, iar datele nu pot fi procesate în niciun fel. Aceasta este principala diferență funcțională dintre memoria externă și RAM. În memoria externă, programele și datele sunt stocate într-o „stare inactivă”, în timp ce în programele online și datele sunt stocate în timpul execuției (și numai în timpul execuției) programelor. Pentru a executa orice program, trebuie mai întâi să îl „luați din depozit” - să îl găsiți pe un dispozitiv extern și să îl transferați în RAM, unde poate fi executat. La fel, pentru a procesa datele care se află fizic în memoria externă, acestea trebuie mai întâi transferate pe RAM.
Transferarea unui program din memoria externă în RAM se numește încărcarea unui program, iar inițierea începutului execuției acestuia se numește pornirea unui program sau transferarea controlului către acest program. :
Cea mai importantă caracteristică a memoriei externe este nevolatilitatea acesteia. Aceasta înseamnă că informațiile sunt stocate în el. tot ceea ce indiferent dacă computerul este pornit sau oprit. În plus, memoria externă este mult mai ieftină și are volume semnificativ mai mari în comparație cu RAM. .
Puteți include mai multe hard disk-uri în computer. Dar, în practică, un computer personal este cel mai adesea echipat cu un singur hard disk. Pentru confortul organizării muncii cu date, este posibil să simulează prezența ca parte a unui computer cu mai multe hard disk-uri, împărțind discul efectiv inclus în computer într-un rând parcele, fiecare dintre care se comportă ca un independent disc. Astfel de secțiuni ale unui disc real sunt de obicei numite logice discuri.
Fiecare dintre unitățile de disc incluse cu un computer personal are propria sa denumire, care constă dintr-o literă din alfabetul englez și două puncte. De obicei, un computer include o unitate de dischetă, care este întotdeauna desemnată A :. Un hard disk, indiferent dacă este prezentă sau nu o unitate de dischetă, se numește întotdeauna C :. Dacă computerul dvs. are discuri suplimentare reale sau logice, unități CD-ROM, CD-R, CD-RW sau DVD, atunci următoarele litere alfabetice ale alfabetului englez sunt folosite pentru a le desemna - D :, E :, F: etc. .d.
CPU
Un procesor este dispozitivul principal al unui computer care asigură prelucrarea datelor specificate de un program.
Din punct de vedere fizic, microprocesorul este un cristal de siliciu cu o suprafață totală de 1-3 cm 2 creat folosind o tehnologie specială. Acest cristal conține un număr mare de elemente logice echivalente cu tranzistoare.Funcțiile principale ale unui procesor sunt alcătuite din două componente - actiuni reale pentru prelucrarea datelor și Controlul debitului asemenea actiuni. Procesorul unui computer „este capabil” să efectueze un anumit set de operațiuni de procesare a informațiilor cele mai simple și elementare. Întregul set de acțiuni care pot fi efectuate de un procesor se numește setul de instrucțiuni al procesorului respectiv.
O secvență specifică de instrucțiuni ale mașinii care furnizează formularele necesare de procesare a informațiilor program, scris la nivel de limbaj mașină.
Sub formă de instrucțiuni de mașină, programatorii care lucrau cu mașini din prima generație trebuiau să-și scrie programatorii. „Apoi au fost dezvoltate limbaje algoritmice speciale, cum ar fi Fortran, Algol-60, Pascal, C și o serie de altele. Algoritmii pentru rezolvarea problemelor de procesare a datelor în aceste limbi sunt scrise într-o formă mai familiară oamenilor, în termeni de cuvinte și notații special selectate care oferă algoritmului toate proprietățile necesare pentru acesta (neechivocitate, finit, etc.). Un algoritm scris într-unul dintre limbajele algoritmice se mai numește și program. Apoi programe speciale - traducători (traducere) ) - traduce automat textul algoritmului în limbajul mașinii, la nivelul codurilor binare. Programul mașinii rezultat poate fi deja executat de procesor.
Pentru a accelera execuția instrucțiunilor mașinii, procesorul oferă un alt tip de memorie - registrul. Un registru este un dispozitiv pentru stocarea pe termen scurt a informațiilor în timpul procesării sale. Încă o dată, vă atragem atenția asupra faptului că registrele fac parte din procesor, mai degrabă decât să formeze un dispozitiv separat. Un registru poate stoca unul sau mai multe caractere, un număr, un cod de instrucțiuni al mașinii sau o anumită adresă de memorie. Registrele sunt cea mai rapidă formă de memorie, dar procesorul are doar câteva zeci de registre.
Schema de execuție a programului de către procesor este destul de simplă. Procesorul la rândul său (începând cu primul) selectează (citește) din RAM instrucțiunile mașinii care compun programul.
După ce a citit următoarea comandă, procesorul, prin codul său, determină ce acțiune trebuie efectuată (adunare, înmulțire, comparare etc.) și de unde să obțină datele care trebuie prelucrate (pe care trebuie efectuată acțiunea specificată). Apoi datele specificate sunt citite din memoria principală sau de registru și asupra lor se realizează acțiunea dorită. Apoi, procesorul, dacă este specificat în comandă, scrie rezultat procesarea înapoi în memoria principală sau a registrului. După aceea, ciclul de execuție a comenzii se repetă - din nou citirea următoarei comenzi din RAM, decodarea acesteia, efectuarea acțiunilor, scrierea rezultatului etc. Acest ciclu de procesor este efectuat până când este detectată o comandă specială în program, care instruiește procesorul pentru a opri executarea acestui program.
Procesoarele computerelor sunt caracterizate de o serie de parametri. Principalele sunt frecvența ceasului și lungimea cuvântului mașină. Se numește numărul de impulsuri de ceas generate de generatorul de ceas pe secundă frecvența ceasului calculator.
Viteza de ceas a diferitelor procesoare poate varia foarte mult. Procesorul execută fiecare instrucțiune de mașină a programului într-un anumit număr de cicluri. cu cât viteza ceasului este mai mare, cu atât computerul rulează mai repede. În prezent, computerele personale funcționează la viteze de ceas de până la câțiva gigaherți. Ne putem aștepta la apariția în viitorul apropiat a microprocesoarelor cu o frecvență de ceas de ordinul a 10 GHz. Cu toate acestea, trebuie menționat că, conform estimărilor teoretice, microprocesoarele realizate după abordări tehnologice moderne nu vor putea depăși frecvențele de 30-40 GHz.
După ce ați studiat acest subiect, veți învăța:
Ce este memoria computerului și cum se leagă ea cu memoria umană;
- care sunt caracteristicile memoriei;
- de ce memoria calculatorului este împărțită în internă și externă;
- care este structura și caracteristicile memoriei interne;
- care sunt cele mai comune tipuri de memorie externă a computerului și care este scopul lor.
Scopul și principalele caracteristici ale memoriei
În procesul de funcționare a computerului, programele, datele inițiale, precum și rezultatele intermediare și finale trebuie să fie stocate undeva și să se poată face referire la ele. Pentru aceasta, computerul are diverse dispozitive de stocare, care se numesc memorie. Informațiile stocate în dispozitivul de memorie reprezintă diferite simboluri (cifre, litere, semne), sunete, imagini codificate cu cifrele 0 și 1.
Memoria computerului este o colecție de dispozitive pentru stocarea informațiilor.
În procesul de dezvoltare a tehnologiei informatice, oamenii, voluntar sau involuntar, au încercat să proiecteze și să creeze diverse dispozitive tehnice pentru stocarea informațiilor în imaginea și asemănarea propriei memorie. Pentru a înțelege mai bine scopul și capacitățile diferitelor dispozitive de stocare pe computer, se poate face o analogie cu modul în care informațiile sunt stocate în memoria umană.
Poate o persoană să stocheze toate informațiile despre lumea din jurul său în memoria sa și are nevoie de ele? De ce, de exemplu, să vă amintiți numele tuturor orașelor și satelor din zona dumneavoastră, când, dacă este necesar, puteți folosi harta zonei și găsiți tot ce vă interesează? Nu este nevoie să vă amintiți prețurile biletelor de tren pentru diferite direcții, deoarece există servicii de recomandare pentru aceasta. Și câte tabele matematice diferite există, unde se calculează valorile unor funcții complexe! În căutarea unui răspuns, puteți oricând să consultați cartea de referință corespunzătoare.
Informațiile pe care o persoană le stochează constant în memoria sa internă se caracterizează printr-un volum mult mai mic în comparație cu informațiile concentrate în cărți, filme, casete video, discuri și alte suporturi de materiale. Putem spune că suporturile materiale folosite pentru stocarea informațiilor constituie memoria externă a unei persoane. Pentru a utiliza informațiile stocate în această memorie externă, o persoană trebuie să petreacă mult mai mult timp decât dacă ar fi fost stocată în propria sa memorie. Acest dezavantaj este compensat de faptul că memoria externă vă permite să stocați informații pentru un timp arbitrar lung și poate fi folosită de mulți oameni.
Există un alt mod de a stoca informații de către o persoană. Copilul nou-născut poartă deja trăsăturile exterioare și, parțial, caracterul moștenit de la părinți. Aceasta este așa-numita memorie genetică. Un nou-născut poate face multe: respiră, doarme, mănâncă... Un expert în biologie își va aminti despre reflexele necondiționate. Acest tip de memorie internă umană poate fi numit constant, neschimbător.
Un principiu similar de partajare a memoriei este utilizat într-un computer. Toată memoria computerului este împărțită în memorie internă și externă. Similar cu memoria umană, memoria internă a unui computer este rapidă, dar limitată ca dimensiune. Lucrul cu memorie externă necesită mult mai mult timp, dar vă permite să stocați o cantitate aproape nelimitată de informații.
Memoria interioară este format din mai multe părți: RAM, memorie persistentă și memorie cache. Acest lucru se datorează faptului că programele utilizate de procesor pot fi împărțite condiționat în două grupe: utilizare temporară (actuală) și utilizare permanentă. Programele și datele de împrumut sunt stocate în RAM și în cache numai atâta timp cât computerul este pornit. După oprire, partea din memoria internă alocată acestora este complet ștearsă. O altă parte a memoriei interne, numită memorie permanentă, este nevolatilă, adică programele și datele scrise în ea sunt întotdeauna stocate, indiferent dacă computerul este pornit sau oprit.
Memorie externa computer, prin analogie cu modul în care o persoană stochează de obicei informațiile în cărți, ziare, reviste, pe benzi magnetice etc., pot fi organizate și pe diverse suporturi de materiale: pe dischete, pe hard disk, pe benzi magnetice, pe discuri laser ( compacte -discuri).
Clasificarea tipurilor de memorie de calculator după scop este prezentată în Figura 18.1.
Să luăm în considerare caracteristicile și conceptele comune tuturor tipurilor de memorie.
Există două operații comune cu memorie - citirea (citirea) informațiilor din memorie și scrierea acestora în memorie pentru stocare. Adresele sunt folosite pentru a face referire la zonele de memorie.
Când o informație este citită din memorie, o copie a acesteia este transferată pe un alt dispozitiv, unde sunt efectuate anumite acțiuni cu aceasta: numerele participă la calcule, cuvintele sunt folosite la crearea unui text, o melodie este creată din sunete etc. După citire, informația nu dispare și este stocată în aceeași zonă de memorie până când alte informații sunt scrise în locul ei.
Orez. 18.1. Tipuri de memorie de calculator
La înregistrare (salvare) bucăți de informații, datele anterioare stocate în acest loc sunt șterse. Informația nou înregistrată este stocată până când este scrisă alta în locul ei.
Operații de citire și scriere poate fi comparat cu procedurile de reproducere și înregistrare cu care sunteți familiarizat în viața de zi cu zi cu un casetofon convențional. Când ascultați muzică, citiți informațiile stocate pe bandă. În acest caz, informațiile de pe bandă nu dispar. Dar după înregistrarea unui nou album al trupei tale rock preferate, informațiile stocate anterior pe bandă vor fi șterse și pierdute pentru totdeauna.
Citirea (citirea) informațiilor din memorie - procesul de obținere a informațiilor dintr-o zonă de memorie la o anumită adresă.
Înregistrarea (stocarea) informațiilor în memorie - procesul de plasare a informațiilor în memorie la o anumită adresă de stocare.
Modul de accesare a unui dispozitiv de memorie pentru citirea sau scrierea informațiilor se numește acces. Asociat cu acest concept este un parametru de memorie precum timpul de acces sau performanța memoriei - timpul necesar pentru a citi din memorie sau pentru a scrie în ea o porțiune minimă de informații. Evident, pentru exprimarea numerică a acestui parametru se folosesc unități de timp: milisecundă, microsecundă, nanosecundă.
Timp de acces, sau viteză, memorie - timpul necesar pentru a citi din memorie sau pentru a scrie în ea o porțiune minimă de informații.
O caracteristică importantă a oricărui tip de memorie este volumul acesteia, numit și capacitate. Acest parametru arată cantitatea maximă de informații care poate fi stocată în memorie. Următoarele unități sunt utilizate pentru a măsura cantitatea de memorie: octeți, kilobytes (KB), megabytes (MB), gigabytes (GB).
Cantitatea (capacitatea) de memorie este cantitatea maximă de informații stocate în ea.
Memoria interioară
În comparație cu memoria externă, trăsăturile caracteristice ale memoriei interne sunt performanța ridicată și spațiul limitat. Din punct de vedere fizic, memoria internă a unui calculator este reprezentată de microcircuite integrate (cipuri), care sunt amplasate în suporturi (prize) speciale de pe placă. Cu cât dimensiunea memoriei interne este mai mare, cu atât problema este mai dificilă și computerul poate rezolva mai repede.
Memoria permanentă stochează informații care sunt foarte importante pentru funcționarea normală a unui computer. În special, conține programele necesare pentru a verifica dispozitivele principale ale computerului, precum și pentru a porni sistemul de operare. Evident, aceste programe nu pot fi modificate, deoarece cu orice intervenție, utilizarea ulterioară a computerului va deveni imediat imposibilă. Prin urmare, este permisă doar citirea informațiilor stocate acolo permanent. Această proprietate a memoriei numai în citire explică denumirea sa în limba engleză des folosită Read Only Memory (ROM) - memorie doar în citire.
Toate informațiile înregistrate în memoria permanentă sunt păstrate chiar și după oprirea computerului, deoarece microcircuitele sunt nevolatile. Informațiile sunt de obicei scrise în memoria permanentă o singură dată - atunci când cipurile corespunzătoare sunt produse de producător.
Memoria permanentă este un dispozitiv pentru stocarea pe termen lung a programelor și datelor.
Există două tipuri principale de cipuri de memorie permanente: programabile o singură dată (după scriere, conținutul memoriei nu poate fi schimbat) și reprogramabile. Modificarea conținutului memoriei multiprogramabile se face prin acțiune electronică.
Memoria cu acces aleatoriu stochează informațiile necesare executării programelor în sesiunea curentă: date inițiale, comenzi, rezultate intermediare și finale. Această memorie funcționează numai când computerul este pornit. După oprirea acestuia, conținutul memoriei RAM este șters, deoarece microcircuitele sunt dispozitive volatile.
Memoria cu acces aleatoriu este un dispozitiv pentru stocarea programelor și datelor care sunt procesate de procesor în sesiunea curentă.
Dispozitivul RAM oferă moduri de înregistrare, citire și stocare a informațiilor și, în orice moment, este posibil accesul la orice celulă de memorie. RAM este adesea numită RAM (Random Access Memory).
Dacă trebuie să stocați rezultatele procesării pentru o perioadă lungă de timp, ar trebui să utilizați un fel de dispozitiv de stocare extern.
NOTĂ!
Când opriți computerul, toate informațiile din memoria RAM sunt șterse.
Memoria cu acces aleatoriu se caracterizează prin viteză mare și capacitate relativ mică.
Cipurile RAM sunt montate pe o placă de circuit imprimat. Fiecare astfel de placă este echipată cu contacte situate de-a lungul marginii inferioare, al căror număr poate fi 30, 72 sau 168 (Figura 18.2). Pentru a se conecta la alte dispozitive de calculator, o astfel de placă este introdusă cu contactele sale într-un conector special (slot) de pe placa de sistem situată în interiorul unității de sistem. Placa de bază are mai multe sloturi pentru module de memorie, a căror dimensiune totală poate lua un număr de valori fixe, de exemplu, 64, 128, 256 MB și mai mult.
Orez. 18.2. Microcircuite (cipuri) ale memoriei cu acces aleatoriu
Memorie cache (cache în engleză - ascunzătoare, depozit) servește la creșterea performanței computerului.
Memoria cache este utilizată în schimbul de date între microprocesor și memoria principală. Algoritmul de funcționare permite reducerea frecvenței apelurilor microprocesorului către RAM și, în consecință, creșterea performanței computerului.
Există două tipuri de memorie cache: internă (8-512 KB), care se află în procesor, și externă (256 KB până la 1 MB), instalată pe placa de sistem.
Memorie externa
Scopul memoriei externe a unui computer este stocarea pe termen lung a informațiilor de orice fel. Oprirea computerului nu șterge memoria externă. Această memorie este de mii de ori mai mare decât memoria internă. În plus, dacă este necesar, poate fi „construit” în același mod în care puteți cumpăra un raft suplimentar pentru depozitarea cărților noi. Dar accesarea memoriei externe durează mult mai mult. Deoarece o persoană petrece mult mai mult timp căutând informații în cărțile de referință decât căutând-o în propria memorie, astfel viteza de acces (acces) la memoria externă este mult mai mare decât la memoria operațională.
Este necesar să se facă distincția între conceptele de mediu de stocare și de dispozitiv de memorie extern.
Un purtător este un obiect material capabil să stocheze informații.
Un dispozitiv de memorie extern (unitate) este un dispozitiv fizic care permite citirea și scrierea informațiilor pe un mediu adecvat.
Purtătorii de informații din memoria externă a computerelor moderne sunt discuri magnetice sau optice, benzi magnetice și altele.
După tipul de acces la informații, dispozitivele de memorie externă sunt împărțite în două clase: dispozitive cu acces direct (aleatoriu) și dispozitive cu acces secvenţial.
În dispozitivele cu acces direct (aleatoriu), timpul de acces la informații nu depinde de locația acesteia pe operator. Această dependență există în dispozitivele de acces secvenţial.
Să luăm în considerare exemple familiare tuturor. Timpul de acces pentru o melodie de pe o casetă depinde de locația înregistrării. Pentru a o asculta, trebuie mai întâi să derulați banda până la punctul în care este înregistrată melodia. Acesta este un exemplu de acces secvenţial la informaţie. Timpul de acces la o melodie de pe o înregistrare de gramofon nu depinde dacă este prima melodie de pe disc sau ultima. Pentru a asculta lucrarea preferată, este suficient să instalați pickup-ul playerului într-un anumit loc de pe disc pe care este înregistrată melodia sau să indicați numărul acestuia pe centrul muzical. Acesta este un exemplu de acces direct la informații.
Pe lângă caracteristicile generale introduse anterior ale memoriei pentru memoria externă, sunt utilizate conceptele de densitate de înregistrare și rata de schimb de informații.
Densitatea de înregistrare este determinată de cantitatea de informații înregistrate pe unitatea de lungime a pistei. Unitatea de măsură pentru înregistrarea densității este biți pe milimetru (biți / mm). Densitatea de înregistrare depinde de densitatea pieselor de pe suprafață, adică de numărul de piste de pe suprafața discului.
DENSITATEA înregistrării - cantitatea de informații înregistrate pe unitatea de lungime a piesei.
Rata de schimb de informații
depinde de viteza de citire sau scriere a acestuia pe suport, care, la rândul său, este determinată de viteza de rotație sau de mișcare a acestui mediu în dispozitiv. După metoda de scriere și citire, dispozitivele de memorie externă (unitățile) se împart, în funcție de tipul de suport, în magnetice, optice și electronice (memorie flash). Să luăm în considerare principalele tipuri de medii de stocare externe.
Discuri magnetice flexibile
Unul dintre cele mai comune medii de stocare sunt dischetele (floppy disks) sau floppy diskurile (din limba engleză floppy disk). În prezent, sunt utilizate pe scară largă dischetele cu un diametru exterior de 3,5"(") sau 89 mm, denumite în mod obișnuit 3". Discurile se numesc floppy deoarece suprafața lor de lucru este realizată din material elastic și este închisă într-un manșon de protecție dur. suprafața magnetică a discului din plicul de protecție are o fereastră închisă de un obturator.
Suprafața discului este acoperită cu un strat magnetic special. Acest strat oferă stocarea datelor reprezentate prin cod binar. Prezența unei suprafețe magnetizate este codificată ca 1, absența - ca 0. Informațiile sunt înregistrate de pe ambele părți ale discului pe piste care sunt cercuri concentrice (Figura 18.3). Fiecare pistă este împărțită în sectoare. Piesele și sectoarele sunt zone magnetizate ale suprafeței discului.
Lucrul cu o dischetă (scriere și citire) este posibilă numai dacă are marcaje magnetice pe piste și sectoare. Procedura de pregătire preliminară (marcare) a unui disc magnetic se numește formatare. Pentru aceasta, în software-ul de sistem este inclus un program special, cu ajutorul căruia se formatează discul.
Orez. 18.3. Marcarea suprafeței dischetei
Formatarea unui disc este procesul de marcare magnetică a unui disc în piste și sectoare.
Un dispozitiv numit unitate de dischetă sau unitate de dischetă (unitate de dischetă) este proiectat să funcționeze cu dischete. Unitatea de dischetă aparține grupului de unități cu acces direct și este instalată în interiorul unității de sistem.
Discheta este introdusă în slotul unității, după care obturatorul se deschide automat și discul se rotește în jurul axei sale. Când programul corespunzător îl apelează, capul magnetic de citire/scriere este instalat peste sectorul discului unde este necesar să scrieți sau de unde este necesar să citiți informații. Pentru aceasta, unitatea este echipată cu două motoare pas cu pas. Un motor rotește discul în interiorul manșonului de protecție. Cu cât viteza de rotație este mai mare, cu atât informațiile sunt citite mai rapid, ceea ce înseamnă că viteza schimbului de informații crește. Al doilea motor deplasează capul de citire/scriere de-a lungul razei suprafeței discului, ceea ce determină o altă caracteristică a memoriei externe - timpul de acces la informații.
Plicul de protecție are o fereastră specială de protecție la scriere. Această fereastră poate fi deschisă sau închisă cu un glisor. Pentru a proteja informațiile de pe disc împotriva modificării sau ștergerii, se deschide această fereastră. În acest caz, scrierea pe dischetă devine imposibilă și rămâne disponibilă doar citirea de pe disc.
Pentru a face referire la un disc instalat într-o unitate, sunt folosite nume speciale sub forma unei litere latine cu două puncte. Prezența două puncte după literă permite computerului să distingă litera de unitate de litera de unitate, deoarece aceasta este o regulă generală. Unitatea pentru citirea informațiilor de pe un disc de 3 inchi se numește A: sau uneori B :.
Amintiți-vă regulile de lucru cu dischete.
1. Nu atingeți suprafața de lucru a discului cu mâinile.
2. Nu așezați discurile în apropierea unui câmp magnetic puternic, cum ar fi un magnet.
3. Nu expuneți discurile la căldură.
4. Se recomandă să faceți copii ale conținutului dischetelor în caz de deteriorare sau defecțiune.
Tehnologiile care utilizează suplimentar compresia informațiilor (disc ZIP) în timpul înregistrării pot crește semnificativ volumul stocat pe un disc magnetic.
Discuri magnetice dure
Discurile magnetice rigide sunt una dintre componentele esențiale ale unui computer personal. Sunt un set de discuri metalice sau ceramice (pachet de discuri) acoperite cu un strat magnetic. Discurile, împreună cu ansamblul capului magnetic, sunt instalate într-o carcasă de unitate etanșă, numită de obicei hard disk. Un hard disk (hard disk) se referă la unități cu acces direct.
Termenul „Winchester” provine din denumirea din argou pentru primul model de hard disk de 16 Kb (IBM, 1973), care avea 30 de piste a 30 de sectoare, care coincideau întâmplător cu calibrul 30”/30” al celebrei puști de vânătoare Winchester. .
Principalele caracteristici ale hard disk-urilor:
♦ hard disk aparține clasei media cu acces aleatoriu la informații;
♦ pentru a stoca informații, hard disk-ul este împărțit în piste și sectoare;
♦ pentru a accesa informații, un motor de antrenare rotește pachetul de discuri, celălalt plasează capetele în locul de citire/scriere a informațiilor;
♦ Cele mai comune dimensiuni de hard disk sunt 5,25 și 3,5 inchi în diametrul exterior.
Un hard disk magnetic este un dispozitiv foarte complex cu mecanică de citire/scriere de înaltă precizie și o placă de circuit electronic care controlează funcționarea discului. Pentru a păstra informațiile și performanța hard disk-urilor, este necesar să le protejați de șocuri și șocuri bruște.
Producătorii de hard disk și-au concentrat eforturile pe crearea de hard disk-uri cu capacitate mai mare, fiabilitate, viteză de transfer de date și mai puțin zgomot. Se pot distinge următoarele tendințe principale în dezvoltarea discurilor magnetice:
♦ dezvoltarea de hard disk-uri pentru aplicații mobile (de exemplu, hard disk-uri de un inch, doi inchi pentru notebook-uri);
♦ dezvoltarea de domenii de aplicare care nu au legătură cu calculatoarele personale (în televizoare, videocasete, autoturisme).
Pentru a face referire la hard disk, se folosește un nume specificat de orice literă latină, începând cu C:. Dacă este instalat un al doilea hard disk, îi este atribuită următoarea literă a alfabetului latin D: etc. Pentru confortul de a lucra în sistemul de operare, este posibil, folosind un program special de sistem, să împărțiți condiționat un disc fizic în mai multe părți independente, numite discuri logice. În acest caz, fiecărei părți a unui disc fizic i se atribuie propriul nume logic, care vă permite să le accesați independent: C :, D : etc.
Discuri optice
Medii optice sau laser sunt discuri pe suprafața cărora sunt înregistrate informații cu ajutorul unui fascicul laser. Aceste discuri sunt realizate din materiale organice cu un strat subțire de aluminiu pulverizat pe suprafață. Astfel de discuri sunt adesea denumite CD-uri sau CD-uri (Compact Disk). Discurile laser sunt în prezent cele mai populare medii de stocare. Cu dimensiuni (diametru - 120 mm) comparabile cu dischetele (diametru - 89 mm), capacitatea unui CD modern este de aproximativ 500 de ori mai mare decât a unei dischete. Capacitatea discului laser este de aproximativ 650 MB, ceea ce echivalează cu stocarea informațiilor text de aproximativ 450 de cărți sau un fișier de sunet de 74 de minute.
Spre deosebire de discurile magnetice, un disc laser are o singură cale spirală. Informațiile de pe traseul spirală sunt înregistrate de un fascicul laser puternic, care arde depresiunile de pe suprafața discului și reprezintă o alternanță de depresiuni și umflături. La citirea informațiilor, proeminențele reflectă lumina unui fascicul laser slab și sunt percepute ca o unitate (1), văile absorb fasciculul și, în consecință, sunt percepute ca zero (0).
Metoda fără contact de citire a informațiilor folosind un fascicul laser determină durabilitatea și fiabilitatea discurilor compacte. La fel ca discurile magnetice, discurile optice sunt dispozitive cu acces aleatoriu. Discul optic este numit - prima literă latină liberă care nu este folosită pentru numele hard diskului.
Există două tipuri de dispozitive de stocare (unități optice) pentru lucrul cu discuri laser:
♦ o unitate CD-ROM care citește doar informațiile scrise anterior pe disc. Aceasta explică numele unității optice CD-ROM (Compact Disk Read Only Memory). Imposibilitatea înregistrării informațiilor în acest dispozitiv se explică prin faptul că în el este instalată o sursă de radiație laser slabă, a cărei putere este suficientă doar pentru citirea informațiilor;
♦ o unitate optică care permite nu numai citirea, ci și scrierea informațiilor pe un CD. Se numește CD-RW (Rewritable). Dispozitivele CD-RW au un laser suficient de puternic care vă permite să modificați reflectivitatea suprafețelor în timpul procesului de înregistrare a discului și să ardeți depresiuni microscopice pe suprafața discului sub stratul protector, înregistrând astfel direct în unitatea de disc a computerului.
DVD-urile, cum ar fi CD-urile, stochează date prin localizarea denivelărilor (crestături) de-a lungul pistelor spiralate pe o suprafață metalică reflectorizante, acoperită cu plastic. Laserul folosit la inregistratoarele / cititoarele DVD creează crestături mai mici pentru o densitate mai mare a datelor.
Introducerea unui strat semitransparent, care este transparent la lumina de o lungime de undă și reflectă lumina de altă lungime de undă, vă permite să creați discuri cu două straturi și două fețe și, prin urmare, să creșteți capacitatea discului la aceeași dimensiune. În același timp, dimensiunile geometrice ale DVD-ului și ale CD-ului sunt aceleași, ceea ce a făcut posibilă crearea de dispozitive capabile să redea și să înregistreze date atât pe CD, cât și pe DVD. Dar s-a dovedit că aceasta nu este limita. Tehnologia sofisticată de compresie a datelor este utilizată pentru a înregistra video și audio pe DVD, făcând posibilă încadrarea și mai multor informații într-un spațiu mai mic
Benzi magnetice
Benzile magnetice sunt un mediu similar cu cel utilizat în casetele audio din casetofonele de uz casnic. Un dispozitiv care înregistrează și citește informații de pe benzi magnetice se numește streamer (din engleză stream - stream, flow; to flow). Un streamer este un dispozitiv cu acces secvențial la informații și se caracterizează printr-o viteză mult mai mică de scriere și citire a informațiilor în comparație cu unitățile de disc.
Scopul principal al streamer-urilor este de a crea arhive de date, copii de siguranță și stocare fiabilă a informațiilor. Multe bănci mari, firme comerciale, întreprinderi comerciale la sfârșitul perioadelor de planificare transferă informații importante pe benzi magnetice și pun casetele în arhive. În plus, informațiile de pe hard disk sunt înregistrate periodic pe unități de bandă pentru a le utiliza în cazul unei defecțiuni neprevăzute a hard disk-ului, când este urgent necesară restaurarea informațiilor stocate pe acesta.
Memorie flash
Memoria flash se referă la un tip de memorie electronică nevolatilă. Principiul de funcționare a memoriei flash este similar cu principiul de funcționare a modulelor de memorie ale unui computer.
Principala diferență este că este nevolatil, adică stochează date până când le ștergi singur. Când lucrați cu memoria flash, se folosesc aceleași operații ca și în cazul altor medii: scriere, citire, ștergere (ștergere).
Memoria flash are o durată de viață limitată, care depinde de cantitatea de informații reinscriptibile și de frecvența reîmprospătării acesteia.
Caracteristici comparative
Calculatoarele moderne, de regulă, au memorie externă formată din: hard disk, unitate de dischetă de 3,5 inchi, CD-ROM, memorie flash. Amintiți-vă că discurile și benzile magnetice sunt sensibile la câmpurile magnetice. În special, plasarea unui magnet puternic în apropierea acestora poate distruge informațiile stocate pe mediile listate. Prin urmare, folosind purtători magnetici, este necesar să se asigure îndepărtarea acestora de sursele de câmpuri magnetice.
Tabelul 18.1 compară dimensiunile de memorie ale celor mai comune dispozitive de memorie moderne și medii de stocare discutate mai devreme.
Tabelul 18.1. Caracteristicile comparative ale dispozitivelor de memorie
computer personal, august 2006
Testați întrebări și sarcini
1. Capacitatea unei dischete de 3,5” este de 1,44 MB. Un disc laser poate conține 650 MB de informații. Determinați câte dischete vor fi necesare pentru a găzdui informațiile de pe un disc laser.
2. Diametrul dischetelor este specificat în inci. Calculați dimensiunile dischetelor în centimetri (1 inch = 2,54 cm).
3. Se stabilește că este necesar 1 octet de memorie pentru a scrie un caracter. Într-un caiet pătrat, format din 18 foi, scriem câte un simbol în fiecare celulă. Câte notebook-uri pot fi înregistrate pe o dischetă de 1,44 MB?
4. Determinați cantitatea de memorie necesară pentru stocarea a 2 milioane de caractere. De câte discuri de 1,44 MB am nevoie pentru a înregistra aceste informații?
5. Hard disk-ul dumneavoastră are o capacitate de 2,1 GB. Dispozitivul de recunoaștere a vorbirii preia informații cu o viteză maximă de 200 de litere pe minut. Cât durează să vorbești pentru a umple 90% din memoria hard disk-ului?
6. Care este scopul dispozitivelor de stocare într-un computer?
7. Ce tipuri de memorie cunoașteți și care este principala lor diferență?
8. Pentru ce este folosită memoria externă când lucrați la un computer personal?
9. Care este esența citirii și scrierii informațiilor în memorie?
10. Ce caracteristici cunoașteți care sunt comune tuturor tipurilor de memorie?
11. Care sunt caracteristicile memoriei interne a computerului?
12. Care sunt caracteristicile memoriei permanente?
13. Care sunt caracteristicile RAM?
14. Care sunt caracteristicile memoriei cache?
15. Precizați caracteristicile distinctive ale memoriei interne și externe a computerului.
16. Ce caracteristici specifice ale memoriei externe cunoașteți?
17. Enumerați purtătorii de informații cunoscuți de dvs. din cele mai vechi timpuri și până în zilele noastre. Aranjați-le în ordine cronologică.
18. Oferiți o scurtă descriere a celor mai comune dispozitive de stocare a datelor care sunt utilizate în computer.
19. Care este diferența dintre accesul direct și succesiv la informațiile din mass-media?
20. Indicați proprietățile generale și caracteristicile distinctive ale dischetelor și hard disk-urilor.
21. Ce este CD, CD-ROM, CD-R?
22. Când este indicat să folosiți un streamer?
23. Completați tabelul 18.1 cu date pentru un anumit model de computer.
Memoria computerului (dispozitiv de stocare, dispozitiv de memorie) - o parte a unui computer, un dispozitiv fizic sau un mediu pentru primirea, stocarea și emiterea datelor utilizate într-un calcul pe o perioadă de timp.
Cea mai mică unitate de informație este un bit sau multipli ai acestuia: kilobiți (1 kb = 1024 biți), megabiți (1 Mb = 1024 kbps), gigabiți (1 Gb = 1024 Mb). Dar mai des folosesc o unitate de octet (1 octet = 8 biți) sau mai multe unități ale acesteia: kilobyte (1 KB = 1024 octeți), megabyte (1MB = 1024kB), gigabyte (1GB = 1024MB). Terabyții și petabyții sunt utilizați pentru a măsura cantități mari de memorie.
Memoria computerului poate fi clasificată în funcție de tipul de acces:
- acces secvenţial (benzi magnetice)
- acces aleatoriu (RAM)
- acces direct (discuri magnetice);
- asociativ;
dupa tipul de alimentare:
- nevolatil (RAM și memorie cache)
- static (SRAM - Static Random Access Memory)
- dinamic (DRAM - Dynamic Random Access Memory)
- nevolatile (hard disk-uri, CD-uri, memorie flash)
cu programare:
- tampon;
- temporar;
- memorie cache;
- corectiv;
- administrator;
- colectiv.
după tipul de suport și metoda de înregistrare a informațiilor:
- acustic;
- holografică;
- capacitiv;
- criogenic;
- laser;
- magnetic;
- magneto-optic;
- molecular;
- semiconductor;
- ferită;
- fază inversată;
- electrostatic.
RAM computer
Memoria cu acces aleatoriu (RAM) - memoria cu acces aleatoriu este un dispozitiv de memorie rapid conectat direct la procesor și destinat scrierii, citirii și stocării de programe și date executabile.
RAM și memoria cache sunt volatile - datele sunt stocate temporar în ele - până când computerul este oprit, iar memoria dinamică (spre deosebire de memoria statică) necesită actualizarea (regenerarea) constantă a datelor.
Cel mai comun tip de circuit de memorie este DRAM (Memorie dinamică). În aceste memorii, semnificația fiecărui bit este stocată într-un condensator mic. Acești condensatori se descarcă - și foarte repede, după aproximativ 1 ms - astfel încât conținutul lor se poate pierde. Pentru a preveni acest lucru, circuitele speciale reîncarcă periodic condensatorii. Denumirea memoriei, „dinamică”, provine de la acest proces de reîncărcare continuă.
În producția de module de memorie, de regulă, o companie produce microcircuite (cipuri), iar cealaltă produce modulele în sine (montare și lipire). Nu există mai mult de 10 producători de cipuri în lume. Marii producători de cipuri: Samsung, Micron, LG, Hynix, Toshiba, Nec, Texas Instruments efectuează teste amănunțite ale produselor finite, dar nu toate cipurile trec prin ciclul complet de testare. Pe baza acestui fapt, produsele acestor companii pot fi împărțite aproximativ în trei categorii: clasa A, B și C.
În primul rând, microcircuitele care au trecut un ciclu complet de testare sunt gata (așa-numitele cipuri de clasă A, aproximativ 10% din toate produsele) - sunt considerate a fi de cea mai înaltă calitate și cele mai fiabile. Sunt, de asemenea, cele mai scumpe, deoarece oferă performanțe fiabile în toate condițiile. Această categorie de cipuri este folosită de producătorii cunoscuți de module de memorie.
Al doilea (cipuri de clasa B) - module de memorie cu defecte minore, în timpul fazei de testare a cărora au fost găsite erori. Aceste cipuri sunt furnizate în cantități mari producătorilor de module de memorie ieftine, iar apoi ajung pe piața liberă. Se poate întâmpla ca modulele realizate pe baza microcircuitelor de clasa B să funcționeze rapid și fiabil, totuși, în sistemele în care, mai presus de toate, este nevoie de fiabilitate, astfel de module nu sunt utilizate.
Al treilea (cipuri de clasa C), care nu au fost testate deloc de producător pentru viteză și fiabilitate. Este clar că astfel de produse au cel mai mic cost de pe piață, deoarece toată responsabilitatea pentru testare revine producătorilor de module. Aceste microcircuite sunt folosite de producătorii de memorie ieftine de clasă noname, iar stabilitatea acestor produse este în serios îndoieli. Fiabilitatea unui modul de memorie disponibil este determinată de o combinație de mulți factori. În special, acesta este numărul de straturi ale unei plăci de circuit imprimat (PCB), calitatea componentelor electronice, rutarea circuitelor competente, precum și tehnologia procesului de producție. Pentru a reduce prețul produselor finite, micii producători de module economisesc componente mici, care de multe ori pur și simplu nu sunt lipite pe modul.
Memoria principală de pe un PC este organizată în circuite precum SIMM sau DIMM. Există diferite tipuri de astfel de scheme, care diferă în ceea ce privește viteza de acces la date în memorie.
Un computer personal are două niveluri de memorie cache: primul nivel este mai rapid și mai mic ca dimensiune și se află în interiorul procesorului, iar al doilea este pe placa de bază.
Memorie de stocare: hard disk, unități SSD
Un hard disk (hard disk drive (HDD), „hard disk”) este un dispozitiv pentru stocarea informațiilor, care utilizează principiul înregistrării magnetice. În interiorul acestui mediu, datele sunt înregistrate pe plăci dure din aliaj de metal ușor sau sticlă și acoperite cu un strat dintr-un material magnetic special (cel mai adesea - dioxid de crom). În funcție de design, dispozitivul poate folosi una sau mai multe dintre aceste plăci care se rotesc rapid pe aceeași axă.
Dispozitiv hard disk: 1 - magnet permanent; 2 - actuator solenoid; 3 - cap de citire/scriere a informațiilor; 4 - axul motorului care rotește plăcile discurilor; 5 - corp, asigurand etansare; 6 - pachet plăci de discuri magnetice 7 - cablu pentru conectarea capetelor la placa de control Datorită rotației se creează un fel de presiune a aerului, datorită căreia capetele de citire nu ating suprafața plăcilor, deși sunt foarte aproape de acestea (doar câțiva micrometri). Acest lucru garantează fiabilitatea scrierii / citirii datelor. Când plăcile se opresc, capetele se deplasează dincolo de suprafața lor, astfel încât contactul mecanic între capete și plăci este practic exclus. Acest design asigură durabilitatea acestui tip de dispozitiv de stocare.
Principalele caracteristici ale hard disk-urilor:
Capacitatea este o măsură care determină cantitatea de date care poate fi stocată în ea. Astăzi există hard disk-uri cu o capacitate de peste 4.000 GB. Trebuie avut în vedere faptul că atunci când marchează capacitatea dispozitivelor de stocare, producătorii folosesc valori care nu sunt multipli de 1024 (cum este de obicei acceptat), dar 1000 este un hard disk, a cărui capacitate, conform marcajului, este de 500 GB, de fapt, nu poate stoca mai mult de 465 GB de informații.
O interfață este o colecție de linii de comunicație care conectează un dispozitiv de stocare la placa de bază a unui computer. Fiecare tip de interfață are propriile caracteristici și rata de transfer de date. Cea mai comună în acest moment este interfața SATA. PATA mai veche este de asemenea găsită, dar rar.
Parametrii hard diskului
Hard disk-ul clasic are un factor de formă de 3,5 inchi. Laptopurile, netbook-urile și alte dispozitive portabile folosesc cel mai frecvent 2,5 sau 1,8 inchi, deși există și alte opțiuni.
Timpul de acces aleatoriu este perioada medie de timp în care dispozitivul realizează poziționarea capului în zona dorită a plăcii magnetice. Acest parametru în dispozitivele moderne variază în intervalul 2,5 - 16 ms (cu cât mai puțin, cu atât mai bine).
Viteza de rotație a axului - numărul de rotații ale platourilor magnetice ale hard diskului pe 1 minut. Performanța dispozitivului depinde direct de acest indicator (cu cât este mai mare, cu atât mai bine), precum și de consumul de energie, de gradul de vibrație și de zgomot (cu cât este mai puțin, cu atât mai bine). Un echilibru este important aici: pentru calculatoarele staționare este mai bine să alegeți un mediu mai rapid, pentru unul portabil - unul mai economic și mai silentios. Viteza axului hard disk-urilor moderne poate varia de la 4.200 la 15.000 rpm.
Capacitatea tampon a memoriei speciale interne rapide a discului, concepută pentru stocarea temporară a datelor pentru a netezi întreruperile de citire și scriere a informațiilor pe suport și transferul acestora prin interfață. În dispozitivele de stocare moderne, memoria tampon poate avea o dimensiune de până la 64 MB. Cu cât acest indicator este mai mare, cu atât mai bine.
Recent, a început lansarea hard disk-urilor cu memorie flash încorporată ca cache, ceea ce îmbunătățește semnificativ indicatorii de viteză ai unităților.
Firme producătoare: IBM, Hitachi, Seagate, Samsung, Western Digital.
Pentru a crește cantitatea totală de informații înregistrate pe un mediu magnetic, a fost dezvoltat un nou tip de înregistrare - perpendiculară - când momentele magnetice sunt orientate perpendicular pe substrat, datorită cărora densitatea lor crește, în loc de longitudinală.
Înregistrarea informațiilor magnetice de tip longitudinal (a) și perpendicular (b). Unități SSD
Solid State Drive (SSD - Solid State Drive) este un dispozitiv de stocare a computerului reinscriptibil, nevolatil, fără piese mecanice în mișcare, bazat pe cipuri de memorie dezvoltate pe baza tehnologiei semiconductoare.
Există doar 2 tipuri de unități SSD: unități SSD bazate pe flash (cele mai populare și comune) și SSD-uri bazate pe RAM.
Principiul fundamental al organizării funcționării memoriei flash este stocarea acesteia a 1 bit de date într-o serie de tranzistori cu poartă flotantă (celule elementare), prin modificarea și înregistrarea unei sarcini electrice într-o zonă izolată a unei structuri semiconductoare. Principala caracteristică a tranzistorului cu efect de câmp, care i-a permis să obțină recunoașterea universală ca purtător de date, a fost capacitatea de a menține o descărcare electrică pe o poartă plutitoare timp de până la 120 de luni. Poarta plutitoare în sine este realizată din siliciu policristalin și este înconjurată pe toate părțile de un strat dielectric, ceea ce exclude posibilitatea contactului acesteia cu elementele tranzistorului. Este situat între căptușeala dielectrică și poarta de control. Electrodul de control al tranzistorului cu efect de câmp se numește poarta.
Scrierea și ștergerea informațiilor se produce datorită unei modificări a sarcinii aplicate între poartă și sursă cu un potențial mare, până când intensitatea câmpului electric în dielectricul dintre canalul tranzistorului și zona izolată devine suficientă pentru apariția tunelului. efect. Astfel, electronii trec prin stratul dielectric către poarta plutitoare, furnizându-i o sarcină și, prin urmare, umplând celula elementară cu puțină informație. De asemenea, pentru a spori efectul tunelului de electroni în timpul înregistrării, se aplică o accelerare slabă a electronilor prin trecerea unui curent prin canalul tranzistorului cu efect de câmp.
Pentru a elimina informațiile, poarta este prevăzută cu o tensiune negativă de mare putere pentru a permite electronilor să treacă de la poarta plutitoare la sursă. Această organizare a celulelor unitare, combinate în pagini, blocuri și matrice, constituie o unitate solid-state.
Avantajele unităților SSD:
- lipsa componentelor mecanice;
- viteza de citire și scriere este mult mai mare decât viteza hard disk-urilor cu interfață (SATA2 - 3 GB/s, SATA3 - 6 GB/s) și este limitată doar de capacitățile controlerelor utilizate;
- consum redus de energie;
- nivel scăzut de zgomot (din cauza lipsei pieselor mobile);
- rezistență ridicată la solicitări mecanice (cădere, impact)
- stabilitatea timpului de citire a fișierelor, indiferent de locația sau fragmentarea acestora;
- dimensiuni și greutate reduse;
- potențial larg de îmbunătățire a caracteristicilor și tehnologiilor de producție.
Dezavantajele unităților SSD:
- restricții privind numărul de cicluri de rescriere: (MLC, Multi-Level Cell, celule de memorie cu mai multe niveluri) memorie flash - de aproximativ 10.000 de ori, tipuri de memorie mai scumpe (SLC, Single-Level Cell, celule de memorie cu un singur nivel) - aproximativ de 100.000 de ori;
- prețul ridicat al unei unități SSD. Costul unităților SSD este direct proporțional cu volumul lor, în timp ce costul hard disk-urilor depinde de numărul de platouri și mai puțin depinde de volumul unității.
Matrice RAID
O matrice RAID (Redundant Array of Inexpensive / Independent Disks) este o matrice de dispozitive independente ieftine (hard disk-uri cu interfață ATA sau SATA) cu redundanță a informațiilor, căreia îi este încredințată sarcina de a oferi toleranță la erori și de a crește performanța de procesare a datelor, controlată. de controler și este conectat prin canale de mare viteză și perceput de sistemul extern ca întreg.
Organizarea RAID - matrice. În funcție de tipul de matrice utilizat, acesta poate oferi diferite grade de fiabilitate (fiabilitate) și performanță.
RAID are două scopuri:
- creșterea fiabilității stocării informațiilor;
- creșterea vitezei de scriere/citire.
Cele mai populare tipuri de RAID sunt RAID 0, 1 și 0 + 1.
Toleranța la erori a matricei se realizează datorită redundanței informațiilor stocate pe hard disk, adică o parte din capacitatea de spațiu pe disc (memorie) este alocată în scopuri de service, devenind inaccesibilă utilizatorului. Informațiile redundante pot fi fie plasate pe un disc dedicat, fie distribuite pe toate discurile din matrice. Există multe modalități de a genera informații redundante. Cea mai simplă dintre acestea, duplicarea completă (sau reflectarea), este 100% redundantă. Pentru a reduce redundanța (creșterea cantității de spațiu pe disc utilizabil), sunt utilizate diferite metode matematice, cum ar fi calcularea parității sau aplicarea codurilor de corectare a erorilor.
RAID 0 este o matrice de discuri cu 2 sau mai multe discuri, în care informațiile sunt împărțite în blocuri A n și sunt scrise secvențial pe hard disk-uri fără protecție împotriva erorilor. În acest caz, datele sunt împărțite în blocuri (stripe), scrise în paralel pe diferite discuri (de exemplu, atunci când se folosesc două hard disk-uri în același timp) și sunt implicate în comun în fiecare operație de intrare/ieșire a informațiilor.
Avantajele acestei abordări sunt performanța ridicată pentru aplicațiile intensive I/O, ușurința de implementare și costul scăzut pe volum. Principalul dezavantaj este eșecul oricărui disc implică pierderea tuturor datelor din matrice.
RAID 1 este o matrice de discuri cu redundanță de 100% și are un nivel foarte ridicat de fiabilitate a stocării datelor datorită duplicării lor ("oglindă"). Mirror este modalitatea tradițională de a îmbunătăți fiabilitatea unei matrice de discuri mici. În cea mai simplă versiune, se folosesc două discuri, pe care sunt înregistrate aceleași informații. În cazul unei defecțiuni a unuia dintre discuri, rămâne un duplicat, care continuă să funcționeze în același mod.
Schema de înregistrare a informațiilor într-o matrice RAID 1 (oglindă) Avantaje - ușurința de implementare și de recuperare a seturilor de date, precum și performanță ridicată pentru aplicații cu intensitate mare a cererii. Dezavantaje - rata scăzută de transfer de date la costul dublu pe unitatea de volum, deoarece există o redundanță de 100%.
RAID 2 este o matrice care utilizează codul de corectare a erorilor Hamming.
RAID 3 și 4 utilizează o matrice de discuri cu dungi cu un disc de paritate dedicat.
RAID 5. În acest caz, toate datele sunt împărțite în blocuri și se calculează o sumă de control pentru fiecare set, care este stocată pe unul dintre discuri - este scrisă ciclic pe toate discurile din matrice (alternativ pe fiecare) și este folosit pentru recuperarea datelor. Rezistent la nu mai mult de o pierdere de disc.
Aspect RAID 5 Array RAID 6. Toate diferențele se rezumă la faptul că sunt folosite două scheme de paritate. Sistemul este robust împotriva defecțiunilor duble ale unității. Principala dificultate este că pentru a implementa acest lucru, trebuie să faceți mai multe operații atunci când efectuați o scriere. Din această cauză, viteza de scriere este extrem de lentă.
RAID 10 - RAID 0 construit din matrice RAID 1.
RAID 50 - RAID 0 construit din RAID 5.
RAID 60 - RAID 0 construit din RAID 6.
Matrice combinate. Pentru mai multe unități, în loc de RAID 1, puteți utiliza RAID 0 + 1, RAID 1 + 0 sau RAID 10, care sunt combinații de RAID 0 și RAID 1 care oferă performanțe și fiabilitate mai bune ale sistemului. Prima cifră înseamnă nivelul matricelor constitutive, iar a doua cifră - ce fel de organizare are unirea de nivel superior (matricele).
O combinație RAID 0 + 1, care este o matrice RAID 1 construită deasupra matricei RAID 0. Ca și în cazul unei matrice RAID 1, doar jumătate din capacitatea discului va fi disponibilă. Dar, ca și în cazul RAID 0, viteza va fi mai mare decât cu o singură unitate. Pentru a implementa o astfel de soluție, sunt necesare cel puțin 4 discuri.
Reprezentare schematică a unei matrice RAID 0 + 1 (a) și RAID1 + 0 (b) RAID 0 + 1 are performanțe ridicate și fiabilitate sporită, este susținut chiar și de controlere RAID ieftine și este o soluție ieftină.
RAID 1 + 0 (RAID10). Acest nivel nu necesită calcule matematice ale sumei de control în nicio etapă a construcției sau funcționării sale. Din acest motiv, nu există o degradare semnificativă a performanței, se dovedește a fi în RAID 5 atunci când unul dintre discuri eșuează. Doar un număr par de discuri N = 2 ∙ M poate fi combinat în RAID10 (minim - 4, maxim - 16). O matrice de 10 unități (5 x 2) poate rămâne sănătoasă dacă până la 5 unități de hard disk se defectează.
concluzii
Memoria computerului este un sistem hardware complex care, în funcție de funcția sa, vă permite să primiți, să stocați, să manipulați și să scoateți date. Cantitatea de RAM și frecvența acesteia sunt responsabile de performanța, viteza și numărul de programe care rulează și, în consecință, munca confortabilă a utilizatorului. În cazul unui adaptor grafic integrat, o parte din RAM poate fi alocată în scopuri grafice. Când computerul este pornit, memoria RAM joacă funcția de stocare temporară a datelor utilizate de procesor, deoarece după o întrerupere de curent, toate informațiile se pierd. Performanța PC-ului depinde de lucrul bine coordonat dintre RAM, placa de bază și procesor.
Pentru a stoca informații pentru o perioadă lungă de timp, se folosesc hard disk-uri (interne, externe) sau un tip relativ nou de memorie - unități cu stare solidă. Fiecare tip de suport are propriile avantaje și dezavantaje: costul, fiabilitatea stocării informațiilor și volumul rămân un criteriu important.
Pentru a satisface nevoile utilizatorului în viteza de scriere/citire și stocare a informațiilor, se folosesc matrice RAID - combinând mai multe hard disk-uri, controlate de un controler RAID special. În funcție de tipul de conexiune, pe unele dintre ele vor fi înregistrate informații noi, iar restul vor fi copii ale acestora (datorită cărora se creează redundanță).
Orice matrice RAID care rămâne operațională în cazul unei defecțiuni unice de disc are un concept precum timpul de reconstrucție - acesta este timpul în care controlerul trebuie să organizeze funcționarea unui nou disc în matrice.
7. Memorie- mediul sau o parte funcțională a unui calculator concepută pentru recepția, stocarea și emiterea selectivă a datelor. Distingeți între operațional, registru, cache și memoria externă.
Funcții și caracteristici principale ale memoriei interne a PC-ului
Memoria interioară este memoria pe care procesorul o poate accesa direct în timpul funcționării și o poate folosi imediat.
Memoria internă include:
1. Berbec(RAM, RAM, Random Access Memory – memoria cu acces aleatoriu) este un dispozitiv de stocare rapid de volum nu foarte mare, conectat direct la procesor si conceput pentru a scrie, citi si stoca programe executabile si datele procesate de aceste programe.
RAM este folosită numai pentru stocarea temporară a datelor și a programelor, deoarece atunci când mașina este oprită, tot ce era în RAM se pierde. Acces la elementele memoriei cu acces aleatoriu - aceasta înseamnă că fiecare octet de memorie are propria sa adresă individuală.
2. Cache(cache în limba engleză) sau memoria super-operativă este o memorie foarte rapidă de un volum mic, care este folosită la schimbul de date între un microprocesor și RAM pentru a compensa diferența de viteză de procesare a informațiilor de către procesor și RAM oarecum mai lentă.
Memoria cache este gestionată de un dispozitiv special - un controler, care, analizând programul executabil, încearcă să prevadă ce date și instrucțiuni este cel mai probabil să aibă nevoie procesorul în viitorul apropiat și le pompează în memoria cache. În acest caz, sunt posibile atât „lovituri” cât și „rătăciri”. În cazul unei lovituri, adică dacă datele necesare au fost pompate în cache, acestea sunt preluate din memorie fără întârziere. Dacă informațiile necesare nu se află în cache, atunci procesorul le citește direct din RAM. Raportul dintre accesări și rateuri determină eficacitatea stocării în cache.
Memoria cache este implementată pe cipuri de memorie statică SRAM (Static RAM), care sunt mai rapide, mai scumpe și de capacitate redusă decât DRAM (SDRAM). Microprocesoarele moderne au memorie cache încorporată, așa-numita cache de prim nivel de 8, 16 sau 32 Kbytes. În plus, pe placa de bază a computerului poate fi instalat un cache de nivel al doilea cu o capacitate de 256, 512 KB și mai mare.
Memoria persistentă(ROM, ROM, Read Only Memory - memorie read-only) - memorie nevolatilă utilizată pentru a stoca date care nu vor trebui niciodată modificate. Conținutul memoriei este special „cusut” în dispozitiv în timpul fabricării acestuia pentru stocare permanentă. ROM-ul poate fi doar citit.
Tipuri de memorie externă pentru PC, caracteristicile și principalele caracteristici ale acestora.
Memorie externa(VCU) este destinat stocării pe termen lung a programelor și datelor, iar integritatea conținutului acestuia nu depinde de faptul dacă computerul este pornit sau oprit. Acest tip de memorie are un volum mare și performanțe scăzute. Spre deosebire de RAM, memoria externă nu are conexiune directă cu procesorul. Informațiile de la VCU la procesor și invers circulă aproximativ de-a lungul următorului lanț:
Memoria externă a computerului include:
1. Hard disk(unități hard disk, HDD) - un tip de memorie permanentă. Spre deosebire de RAM, datele stocate pe un hard disk nu se pierd atunci când computerul este oprit, ceea ce face ca hard diskul să fie ideal pentru stocarea pe termen lung a programelor și fișierelor de date, precum și a celor mai importante programe ale sistemului de operare. Această capacitate (păstrarea informațiilor intacte și în siguranță după oprire) vă permite să scoateți un hard disk de pe un computer și să îl introduceți în altul.
Un winchester, sau hard disk, este cea mai importantă parte a unui computer. Stochează sistemul de operare, programele și datele. Fără sistemul de operare Windows, nu puteți porni computerul, iar fără programe, nu puteți face nimic atunci când acesta a pornit deja. Fără o bancă de date, va trebui să introduceți informații manual de fiecare dată.
2. Unitățile de dischetă (unități de dischete (unități de dischete), engleză FDD) sunt de două tipuri principale - pentru dischetele mari (5,25 inchi, uneori scriu - 5,25") și pentru cele mici (3,5 inchi, 3, 5") . O dischetă de cinci inchi poate stoca, în funcție de tipul său, de la 360 de informații (360 de mii de caractere) la 1,2 MB. Trei inci, deși mai mici, conțin mai multe informații (720 KB - 1,44 MB). În plus, pantofii de 3 inci sunt închiși într-o carcasă de plastic și, prin urmare, sunt mai dificil de spart sau șifonat. Unitatea de disc standard pentru computerele moderne este o unitate de dischetă mică (3,5 inchi). De aici și numele său în sistemul informatic - 3,5 A.
3. Unitățile laser (CD-ROM și DVD-ROM) folosesc principiul optic de citire a informațiilor.
Discurile Laser CD-ROM (CD - Compact Disk) și DVD-ROM (DVD - Digital Video Disk) stochează informații care au fost înregistrate pe ele în timpul procesului de fabricație. Este imposibil să le scrieți informații noi, ceea ce se reflectă în a doua parte a numelor lor: ROM (Real Only Memory - read only). Astfel de discuri sunt produse prin ștanțare și au o culoare argintie.
Există CD-R și DVD-R (R pentru înregistrare) care au culoarea aurie. Informațiile de pe astfel de discuri pot fi înregistrate, dar o singură dată. Discurile CD-RW și DVD-RW (RW - ReWritable), care au nuanțe de platină, pot fi scrise în mod repetat.
4. Unități de bandă magnetică (unități de bandă) și unități de disc amovibile
Un streamer de bandă este un dispozitiv pentru salvarea unor cantități mari de informații. Ca suport, aici sunt folosite casete cu bandă magnetică cu o capacitate de 1 - 2 GB și mai mult.
Streamerele permit înregistrarea unei cantități uriașe de informații pe o casetă mică. Instrumentele de compresie hardware încorporate în streamer vă permit să comprimați automat informațiile înainte de a le scrie și să le restaurați după citire, ceea ce crește cantitatea de informații stocate.
Dezavantajul streamerelor este viteza relativ scăzută de scriere, căutare și citire a informațiilor. În prezent, streamerele sunt depășite și, prin urmare, sunt rareori folosite în practică.
Memoria computerului este un dispozitiv special pentru înregistrarea și stocarea diferitelor tipuri de date. Există două tipuri de memorie într-un dispozitiv computer: operațională și permanentă (internă și externă).
Memoria cu acces aleatoriu este un tip de memorie rapid care vă permite să scrieți și să citiți date cu viteză mare, dar în același timp informațiile sunt stocate în ea numai atunci când dispozitivul computerului este pornit, adică atunci când îi este furnizat energie electrică. Această nuanță face ca memoria RAM să fie inadecvată pentru stocarea pe termen lung a informațiilor. Opriți computerul - și toate informațiile din memoria RAM vor fi șterse. Scopul memoriei RAM este de a scrie și citi informații cu viteză mare de către programele instalate și sistemul de operare. Pornirea computerului la pornire înseamnă doar încărcarea în RAM a programelor necesare operației. Există mai multe tipuri de RAM: SDRAM, DDR, DDR2, DDR3. Fiecare tip de memorie ulterior este o îmbunătățire față de cel precedent și permite noii memorie să funcționeze la o viteză mai mare. În prezent, computerele moderne folosesc RAM DDR3. Alegerea memoriei RAM depinde de conectorii de pe placa de bază. Memoria permanentă este un tip de memorie care vă permite să stocați informații chiar și atunci când computerul este oprit. Cel mai comun tip de stocare persistentă sunt HDD-urile. Ele reprezintă unul sau mai multe discuri magnetice care se rotesc cu o viteză extraordinară (de la 5 la 12 mii de rotații pe minut) și capete concepute pentru a citi și scrie informații. HDD-urile sunt medii de stocare fiabile, vă permit să scrieți și să citiți informații de un număr mare de ori. Singurul lor dezavantaj este că sunt foarte sensibili la șocuri, căderi și alte influențe mecanice, mai ales în timpul lucrului. Unitățile cu stare solidă (SSD) câștigă popularitate. Acest tip de memorie persistentă a evoluat din unitățile flash USB. Principalele avantaje și dezavantaje ale unităților SSD:- au o viteză de citire și scriere de câteva ori mai mare decât HDD;
- nu este susceptibil la stres mecanic;
- costul unităților SSD este de câteva ori mai mare decât taxa pentru un HDD;
- au un număr finit de cicluri de citire-scriere.
Fiecare tip de memorie de calculator are propriile avantaje și dezavantaje, dar există unele fără de care computerul nu va funcționa. CD-urile și DVD-urile, unitatea flash USB, hard disk-ul detașabil sunt componente opționale din unitatea de sistem, iar dispozitivul nu va funcționa fără RAM și hard disk local.
