velikol.ru
1

1. Назначение и основные параметры основной памяти

Память представляет собой сложную структуру, построенную по иерархическому принципу, и включает в себя запоминающие устройства различного типа. Функционально она делится на 2 части: внутреннюю и внешнюю.

Внутренняя, или основная память - это запоминающее устройство, напрямую связанное с процессором и предназначенное для хранения выполняемых программ и данных. Обращение к внутренней памяти осуществляется с высоким быстродействием, но она имеет ограниченный объем, определяемый системой адресации машины.

Внутренняя память, в свою очередь, подразделяется на оперативную (ОЗУ) и постоянную (ПЗУ) память.

^ Оперативная память. Очень важным элементом компьютера является оперативная память. Именно из нее процессор берет программы и исходные данные для обработки, в нее записывает полученные результаты. Название “оперативная” эта память получила потому, что она работает очень быстро, так что процессору практически не приходится ждать при чтении данных из памяти или записи в память. Однако содержащиеся в ней данные сохраняются только пока включен компьютер. При выключении содержимое оперативной памяти стирается. Часто для оперативной используют обозначение RAM (random access memory, то есть память с произвольным доступом).

От количества установленной в компьютере оперативной памяти напрямую зависит, с какими программами вы сможете работать. При недостаточном ее количестве многие программы либо вовсе не работают, либо работают крайне медленно.

Важнейшей характеристикой модулей оперативной памяти является быстродействие, которое зависит от максимально возможной частоты операций записи или считывания информации из ячеек памяти. Современные модули обеспечивают частоту до 2000 МГц, а их информационная емкость достигает 512 Мб и более.
Кэш-память. Для ускорения доступа к оперативной памяти на быстродействующих компьютерах используется специальная сверхбыстродействующая кэш-память, находящаяся как бы между микропроцессором и оперативной памятью. Она хранит копии наиболее часто используемых участков оперативной памяти.

^ Постоянная память предназначена для хранения и выдачи информации.

В компьютере имеется постоянная память, в которую занесены данные при ее изготовлении. Как правило, эти данные не могут быть изменены. Такой вид памяти называется ROM (read only memory, или память только для чтения), или ПЗУ (постоянное запоминающее устройство). Здесь хранятся программы для проверки оборудования, инициирования загрузки операционной системы и выполнения базовых функций по обслуживанию компьютера. Содержимое постоянной памяти часто называют BIOS (Basic Input-Output System, или базовая система ввода-вывода). В BIOS содержится программа настройки конфигурации компьютера (SETUP). Она позволяет установить некоторые характеристики устройств компьютера.

CMOS - небольшой участок памяти для хранения параметров конфигурации. Его называют CMOS-памятью, поскольку выполнена по технологии CMOS (complementary metal-oxide semiconductor) , обладающая низким энергопотреблением. Содержание CMOS не изменяется при выключении электропитания, поскольку для ее электропитания используются специальные аккумуляторы.

Видеопамять - память, используемая для хранения изображения, выводимого на экран монитора. Она входит в состав видеоконтроллера - электронной схемы, управляющей выводом на экран.
К важнейшим характеристикам памяти относятся ее емкость и время доступа. Емкость памяти – это количество входящих в нее адресуемых ячеек. Объем основной памяти компьютера во многом определяется потребностями пользователя. Для большинства компьютеров общего назначения в настоящее время объем памяти составляет 128-512 Мб. Время доступа определяется как интервал времени между моментом возникновения запроса к памяти и моментом, когда информация считана. Типичное значение этой величины для современных микросхем 4*10-8 с – 0,5*10-8 с.


^

ВНЕШНЯЯ (ДОЛГОВРЕМЕННАЯ) ПАМЯТЬ


Основной функцией внешней памяти компьютера является способность долговременно хранить большой объем информации. Устройство, которое обеспечивает запись/считывание информации, называется накопителем, или дисководом, а хранится информация на носителях (например, дискетах).

^ МАГНИТНЫЙ ПРИНЦИП ЗАПИСИ И СЧИТЫВАНИЯ ИНФОРМАЦИИ

В накопителях на гибких магнитных дисках и накопителях на жестких магнитных дисках (винчестерах) в основу записи информации положено намагничивание ферромагнетиков в магнитном поле, хранение основывается на сохранении намагниченности, а считывание информации базируется на явлении электромагнитной индукции.

В отсутствие сильных магнитных полей и высоких температур элементы носителя могут сохранять свою намагниченность в течение долгого времени.

При считывании информации при движении магнитной головки над поверхностью носителя намагниченные участки носителя вызывают в ней импульсы тока (явление электромагнитной индукции). Последовательности таких импульсов передаются по магистрали в оперативную память ПК.

ГИБКИЕ МАГНИТНЫЕ ДИСКИ. ГМД помещаются в пластмассовый корпус. Такой носитель информации наз-ся дискетой. В центре дискеты имеется приспособление для захвата и обеспечения вращения диска внутри пластмассового корпуса. Дискета вставляется в дисковод, который вращает диск с постоянной угловой скоростью.

Информационная емкость невелика – 1,44 Мб. Скорость записи и считывания тоже невелика (50 Кб/сек) из-за медленного вращения диска (360 об/мин).

В целях сохранения информации ГМД следует предохранять от воздействия сильных магнитных полей и нагревания, так как физические воздействия могут привести к размагничиванию носителя и потере информации.

^ ЖЕСТКИЕ МАГНИТНЫЕ ДИСКИ.

ЖМД представляет собой несколько десятков дисков, размещенных на одной оси, заключенных в металлический корпус и вращающихся с большой угловой скоростью. Емкость ЖМД может достигать 150 Гб. Скорость записи и считывания информации может достигать 133 Мб/сек за счет быстрого вращения дисков (до 7200 об/мин).

В целях сохранения информации ЖМД следует охранять от ударов.

^ ОПТИЧЕСКИЙ ПРИНЦИП ЗАПИСИ И СЧИТЫВАНИЯ ИНФОРМАЦИИ

В лазерных дисководах CD-ROM и DVD-ROM используется оптический принцип ЗАПИСИ И СЧИТЫВАНИЯ ИНФОРМАЦИИ

В процессе записи информации на лазерные диски для создания участков поверхности с различными коэффициентами отражения применяются различные технологии: от простой штамповки до изменения отражающей способности участков поверхности диска с помощью мощного лазера. Информация на лазерном диске записывается на одну спиралевидную дорожку. Хранить необходимо в футлярах вертикально, не наносить царапины и загрязнения.

В процессе считывания информации луч лазера, установленного в дисководе, падает на поверхность диска и отражается. Так как поверхность лазерного диска имеет участки с различными коэффициентами отражения, то отраженный луч также меняет свою интенсивность (0 или 1). Затем отраженные световые импульсы по магистрали передаются в оперативную память.

^ ЛАЗЕРНЫЕ ДИСКОВОДЫ И ДИСКИ.

Лазерные дисководы CD-ROM и DVD-ROM используют оптический принцип чтения информации.

На лазерных CD-ROM (компакт-диск) и DVD-ROM (цифровой видеодиск) хранится информация, которая записана в процессе изготовления. Запись новой информации на них невозможна (ROM- read only memory – только чтение). Производятся такие диски путем штамповки, имеют серебристый цвет.

Информационная емкость CD может достигать 650-700 Мб, а скорость считывания зависит от скорости вращения диска. В настоящее время распространены 52-скоростные CD-накопители, которые обеспечивают скорость считывания до 7,8 Мб/сек.

DVD-диски имеют емкость до 17 Гб. Информация на DVD может быть записана на 2 сторонах, причем в 2 слоя на одной стороне. В настоящее время 16-скоростные DVD-дисководы достигают скорости считывания до 21 Мб/сек.

Существуют CD-R, DVD-R диски (запись). Информация на такие диски может быть записана только 1 раз (имеют золотистый цвет). На дисках CD-RW, DVD-RW (перезапись) (имеют платиновый оттенок), информация записывается многократно.

Для записи и перезаписи используются специальные дисководы, обладающие мощным лазером. Такие дисководы позволяют записывать т считывать информацию с дисков с различной скоростью. Например, маркировка CD-RW дисковода "40х12х48" означает, что запись CD-R дисков производится на 40-кратной скорости, запись CD-RW на 12-кратной, а чтение – на 48-кратной скорости.
FLASH-ПАМЯТЬ.

Flash-память – это энергонезависимый тип памяти, позволяющий записывать и хранить данные в микросхемах. Карты Flash-памяти не имеют в своем составе движущихся частей, что обеспечивает высокую сохранность данных при их использовании (портативных комп., цифровых камерах и др.).

Flash-память представляет собой микросхему, помещенную в миниатюрный плоский корпус. Для считывания или записи информации карта памяти вставляется в специальные накопители, встроенные в мобильные устройства или подключаемые к компьютеру через USB-порт. Информационная емкость до 2 Гб.

^ 2. Организация хранения информации. Файловая система.

Долговременно информация хранится на внешних носителях в виде файлов. При хранении придерживаются определенной организации данных, под которой понимают совокупность правил, определяющих особенности размещения данных на внешних устройствах, методы доступа к ним, средства защиты данных от несанкционированного доступа и др.

Совокупность средств операционной системы, обеспечивающих доступ к данным, называется файловой системой.

ФАЙЛЫ

Файлом называется логически связанная совокупность данных определенной длины, имеющая имя. Файл может хранить текст программы, документы, закодированные графические изображения и др. Длина файлов измеряется в байтах.

Имя файла состоит из 2 частей, разделенных точкой: собственно имя файла и расширение, определяющее его тип. Имя файлу дает пользователь, а тип файла обычно задается программой автоматически при его создании.

В различных операционных системах существуют различные форматы имен файлов. В MSDOS имя файла должно содержать не более 8 символов, в Windows – до 255 символов.

Типовые расширения имен файлов:

Типовое расширение

Содержимое файла

arj

asm

bak

bat

bin

com

doc

dbf

exe

inf

ini

obj

pas

sys

архив

текст программы на ассемблере

Резервная копия

командный файл

двоичный файл с машинной программой или драйв.

выполнимая прогр. с абсолютным адресом загрузки

документ

данные СУБД, dBASE

выполнимая программа, требующая настройки

информационный файл

файл описания конфигурации программы

программа в объектном коде

программа на Паскале

драйвер управления устройством



^ Файловая система

На каждом носителе информации (гибком, жестком или лазерном диске) может храниться большое количество файлов. Порядок хранения файлов на диске определяется используемой файловой системой.

Каждый диск разбивается на 2 области: область хранения файлов и каталог. Каталог содержит имя файла и указание на начало его размещения на диске.

Каталог - это специальное место на диске, в котором хранятся имена файлов, сведения о размере файлов, времени их последнего обновления, атрибуты (свойства) файлов и т.д. Если в каталоге хранится имя файла, то говорят, что этот файл находится в данном каталоге. На каждом диске может быть несколько каталогов. В каждом каталоге может быть много файлов, но каждый файл всегда регистрируется только в одном каталоге.

Все каталоги (кроме корневого) на самом деле являются файлами специального вида. Каждый каталог имеет имя, и он может быть зарегистрирован в другом каталоге. Если каталог Х зарегистрирован в каталоге Y, то говорят, что Х - подкаталог, а Y - надкаталог или родительский каталог для Х. Требования к именам каталогов те же, что к именам файлов. Как правило, расширение имени для каталогов не используется, хотя делать это не запрещается.

^ Корневой каталог. На каждом диске имеется один главный или корневой каталог. В нем регистрируются файлы и подкаталоги (каталоги 1 уровня). В каталогах регистрируются файлы и каталоги 2 уровня. и т.д. Получается иерархическая древообразная структура каталогов на диске.

Пример файловой системы на диске:

каталог каталог

^ LEXICON COLLEGE STIP.TXT

Корневой каталог

каталог MAGISTR PROG.TXT

lex.exe

каталог каталог

WORD MY LEC1.Doc

каталог

PLAN RASP.DOC

autoexec.bat

command.com

каталоги 1 уровня каталоги 2 уровня и т.д.

^ ФАЙЛОВАЯ СТРУКТУРА ДИСКА

Операционная система (ОС) освобождает пользователя от необходимости иметь каталоги размещения файлов, требуемые для доступа к ним, и ведет их сама. При обращении к файлу пользователю достаточно указать его спецификацию (путь к файлу и имя). ОС сначала обращается к файлу-каталогу, находит в нем запись со сведениями о местоположении на диске файла, затем выполняются требуемые действия.

При доступе к данным на диске ОС использует хранящиеся на нем таблицу размещения файлов - FAT (File Allocation Table), корневой каталог (root) и подкаталоги. Стартовый сектор (загрузочная запись), таблица размещения файлов, корневой каталог и остающееся свободным пространство памяти диска, называемой областью данных, являются элементами файловой структуры диска. Они создаются ОС в процессе инициализации диска.

^ СТРУКТУРА РАЗМЕЩЕНИЯ ДАННЫХ НА ДИСКЕ

Стартовый сектор

FAT

Корневой каталог

Файлы, каталоги, свободное поле

CVF

Жесткие диски характеризуются возможностью предварительного разбиения их на несколько разделов. Поэтому в начальных секторах жесткого диска содержится информация о количестве разделов, их местоположении и размерах. Разделы ЖД рассматриваются как автономные виртуальные диски. Каждый из них инициализируется отдельно, имеет собственное имя (C:, D:, E:) и элементы файловой структуры, как у гибких дисков.