Что для компьютера память. Структура и функции жесткого диска. Основные особенности жестких дисков

Память компьютера - специальное устройство для записи и хранения различного рода данных. Выделяют два типа памяти в компьютерном устройстве: оперативная и постоянная (внутренняя и внешняя).

Оперативная память - быстрый тип памяти, позволяющий с высокой скоростью записывать и считывать данные, но при этом информация хранится в ней только во включенном состоянии компьютерного устройства, то есть когда на нее подается электричество. Именно этот нюанс делает оперативную память непригодной для долгосрочного хранения информации. Выключите компьютер - и вся информация из оперативной памяти будет стерта.

Предназначение оперативной памяти - это запись-чтение информации с высокой скоростью установленными программами и операционной системой. Загрузка компьютера при включении представляет собой всего лишь загрузку необходимых для работы программ в оперативную память. Оперативная память бывает нескольких типов: SDRAM, DDR, DDR2, DDR3. Каждый последующий тип памяти представляет собой улучшение предыдущего и позволяет новой памяти работать с большей скоростью. В данный момент в современных компьютерах используется оперативная память типа DDR3. Выбор оперативной памяти зависит от разъемов на материнской плате.

Постоянная память - тип памяти, позволяющий хранить информацию и при выключенном компьютере. Наиболее распространенный вариант постоянной памяти - жесткие диски HDD. Они представляют собой один или несколько магнитных дисков, вращающихся с огромной скоростью (от 5 до 12 тысяч оборотов в минуту), и головок, предназначенных для считывания и записи информации. HDD являются надежными носителями информации, позволяют записывать и считывать информацию огромное количество раз. Единственный их минус - они очень восприимчивы к ударам, падениям и прочим механическим воздействиям, особенно в момент работы.

Все большее распространение набирают твердотельные накопители SSD. Данный вид постоянной памяти развился из USB-флеш-накопителей. Основные преимущества и недостатки SSD-накопителей:

имеют в разы более высокую скорость чтения и записи, чем HDD;
не восприимчивы к механическим воздействиям;
стоимость SSD-накопителей превышает плату за HDD в несколько раз;
имеют конечное количество циклов чтения-записи.

CD и DVD-диски также относятся к постоянной памяти компьютера, являясь относительно недорогим вариантом хранения небольших объемов информации. Опасность потери информации на этих носителях состоит в их механическом повреждении: царапины, разломы, термическое воздействие.

Каждый вид памяти компьютерного устройства имеет свои преимущества и недостатки, но есть некоторые, без которых компьютер не будет работать. CD и DVD-диски, USB-флеш-накопитель, съемный жесткий диск являются необязательными комплектующими в системном блоке, а без оперативной памяти и локального жесткого диска устройство не будет функционировать.

SovetClub.ru

Память. Устройство памяти компьютера

Компьютерная память представляет собой устройство, которое отвечает за хранение информации. Она может быть разных видов и выполнять различные функции. Это зависит от того, для каких именно целей будет использована память. Устройство памяти, помимо хранения, обеспечивает передачу нужной информации.

Виды

Что касается типологии, то память ПК может быть внутренней и внешней. Внутренняя, соответственно, находится внутри технического устройства и предназначена для записи различной информации, программ и др. Внешняя нужна для длительного хранения данных. Она не зависит от состояния компьютера, а также от того, какие параметры имеет его внутренняя память. Устройство памяти имеет сложную структуру и свою типологию.

Внутренняя память

Данный тип напрямую зависит от работы процессора и используется для хранения данных и программ, которые непосредственно участвуют в работе технического устройства. Обращение к такому типу памяти происходит очень быстро. Но она имеет ограниченные возможности по объему. Устройства внутренней памяти разделяются на подвиды: постоянную и оперативную память.

Первый тип отвечает за хранение и выдачу данных. Содержимое постоянной памяти определяется при изготовлении технического устройства. Его нельзя изменить в обычных условиях. В постоянной памяти хранятся часто используемые данные, программы операционной системы, а также программное обеспечение, которое отвечает за тестирование оборудования.

Что касается оперативного типа, то он занимает большую часть внутренней памяти и отвечает за прием, хранение и своевременную выдачу нужной информации. Устройство оперативной памяти является настолько быстродействующим, что при ее чтении или записи процессор практически нисколько не ждет.

Особенности оперативной памяти

Данный тип играет в компьютере большую роль, поскольку процессор может выполнять программу только после того, как она была загружена в оперативную память. Такое устройство, однако, имеет и существенный минус. Он заключается в том, что как только отключается его электропитание, оперативная память тут же стирается. И все данные, что не были сохранены, будут утеряны. От объема оперативной памяти зависит то, какие программы можно будет запустить на ПК. Если ее на компьютере недостаточно, то приложение либо совсем не запустится, либо будет работать очень медленно.

Другие виды

Кроме постоянной и оперативной, существуют и другие типы памяти:

Кэш-память. Отвечает за быстрый доступ к оперативной памяти и хранит копии определенных участков оперативного типа, которые наиболее часто используются. Это позволяет получить максимально быстрый доступ к нужной информации.
CMOS-RAM – часть памяти, которая отвечает за хранение параметров конфигурации ПК. Данный тип не изменяется после отключения устройства от электропитания.
Видеопамять используется для хранения изображения, которое выводится на монитор.

Внешняя память

Устройство памяти внешнего типа существует в разных формах. Их функции и структуры постоянно меняются и совершенствуются. Основным устройством внешней памяти является жесткий диск. Он предназначен для долговременного хранения всей информации, которая находится на ПК. Здесь расположена операционная система, практически все программное обеспечение и большинство документов пользователя.

К основным параметрам жесткого диска относятся следующие:

Емкость.
Скорость вращения диска, которая определяет скорость доступа к информации и скорость чтения данных.
Размер кэш-памяти и др.

Структура и функции жесткого диска

Что касается основных компонентов жесткого диска, то их четыре:

Диски.
Электронная часть устройства.
Шпиндель.
Головки для чтения и записи.

Во время записи компьютер отправляет на жесткий диск информацию в виде двоичных битов, каждый их которых записывается намагничиванием как положительный или отрицательный.

В случае если техническое устройство запрашивает информацию, которая была записана ранее, жесткие диски вращаются, и головки, которые предназначены для чтения или записи, продвигаются к тем областям, где были зафиксированы конкретные данные. Головки сразу же определяют сигналы как положительные или отрицательные и оправляют эти данные назад компьютеру. Несмотря на то что разные части информации находятся на разных участках диска, головки без проблем получают допуск к любой нужной им области. Это позволяет значительно ускорить доступ к данным в сравнении с аналогичными функциями магнитной ленты.

Какие еще устройства обеспечивают память

Устройство памяти также существует и в других вариациях:

Гибкие диски. Достаточно распространены были в прошлом, но практически отсутствуют на сегодняшний день. Обеспечивают хранение информации небольшого по современным стандартам объема – 1,44-2,88 Мб. Сам гибкий диск помещается в пластиковый корпус, который вставляется в специальный дисковод компьютера. Устройства хранения памяти такого типа обязательно форматируются перед использованием, а также содержатся вдали от воздействия магнитных полей.
CD-ROM и CD-RW – дешевый и распространенный вариант хранения информации, который применяется и на сегодняшний день. Объем для записи данных здесь намного больше, и пользоваться ими удобнее.

DVD-ROM, DVD-R, DVD-RW, DVD+RW и др. Многофункциональные накопители, которые позволяют записывать данные разного формата: аудио, видео, документы и т. д. Имеют достаточно большой объем памяти – около 4,7-17 Гбайт, что позволяет хранить такое количество информации, для которого бы понадобилось несколько CD-ROM.

Современные носители внешней памяти

Несмотря на распространенность, CD- и DVD-диски все больше вытесняются другими техническими средствами, которые хранят информацию.

Устройство данной типологии представлено преимущественно флеш-памятью, которая существует в разных формах:

Карты, которые отличаются по объему и скорости передачи данных. Устройство карты памяти позволяет применять ее в самых различных вариантах, начиная с персонального компьютера, чаще всего ноутбука, и мобильного телефона и заканчивая цифровыми фотоаппаратами, камерами и другой техникой.

USB Flash Drive, известный как “флешка”. Данное устройство использует последовательный интерфейс с пропускной способностью до 480 Мбит/с. Сам хранитель вставляется в компактный корпус, который может иметь любой цвет, форму и материал. Плюс данного технического устройства также в том, что его можно не только использовать в указанном качестве, но и непосредственно с него запускать музыку, видео, читать и исправлять документы и т. д.

Память компьютера является комплексным понятием. Оно состоит из нескольких частей – внешней и внутренней. К внутренней относится постоянная, оперативная и другие типы памяти. Внешняя представлена жестким диском, а также различными по формату, объему, виду, скорости передачи и записи данных переносными устройствами. Характеристики устройств памяти могут быть самыми разными, что определяется сферой и целью их использования. Вопрос памяти персонального компьютера и ее возможностей является чрезвычайно актуальным. С каждым годом происходят изменения и усовершенствования в данной области.

fb.ru

Виды памяти компьютера

Умные электронные машины уже давно и прочно вошли в повседневную жизнь человека. Но, несмотря на это, их устройство до сих пор вызывает элементарные вопросы у многих пользователей. Например, далеко не все знают, какие бывают виды памяти компьютера. А ведь здесь все не так уж сложно, хотя и не совсем просто. Существуют две основные разновидности – внутренняя память и внешняя, которые, в свою очередь, имеют собственную градацию.

Виды внутренней памяти компьютера

Внутренняя память называется так потому, что она встроена в основные блоки компьютера и является неотъемлемым элементом системы, обеспечивающим ее работоспособность. Удалить или извлечь ее без негативных последствий невозможно. Различают следующие ее виды:

оперативная – представляет собой набор программ и алгоритмов, необходимых для работы миикропроцессора;
кэш-память – это своеобразный буфер между оперативкой и процессором, который обеспечивает оптимальную скорость выполнения системных программ;
постоянная – закладывается при изготовлении компьютера на заводе, в нее входят инструменты для контроля за состоянием ПК при каждой загрузке; программы, отвечающие за запуск системы и исполнение основных действий; программы настройки системы;
полупостоянная – содержит в себе данные о параметрах настройки конкретного ПК;
видеопамять – в ней сохраняются видеофрагменты, которые должны выводиться на экран, является частью видеоконтроллера.

Виды оперативной памяти компьютера

Быстродействие и «интеллектуальный уровень» компьютера во многом определяются его оперативной памятью. В ней хранятся данные, используемые во время активной работы электронной машины. Она также может быть разных видов, но чаще всего используются блоки DDR, DDR2,DDR3. Различаются они количеством контактов и скоростными характеристиками.

Виды внешней памяти компьютера

Внешняя память компьютера представлена различными видами съемных носителей информации. На сегодняшний день основными из них являются жесткие диски, usb-накопители, или флешки и карты памяти. Устаревшими считаются лазерные диски и дискеты. Но жесткий диск, хотя и является съемным, все же используется в качестве вместилища постоянной памяти и без него компьютер работать не будет. Однако его можно свободно достать и переместить в другой системный блок, поэтому его и относят к категории внешних устройств памяти.

kak-bog.ru

Долговременная память компьютера. Запоминающие устройства

Компьютер служит для увеличения эффективности работы человека. Но какую бы он имел ценность, если бы не мог хранить данные? В этом ему помогает основная и внешняя (долговременная) память компьютера. И хотя главной темой статьи является вторая, для полноты картины один раздел в рамках статьи будет уделён и первой.

Что относится к основной памяти?

Она включает в себя:

Оперативное запоминающее устройство. Является энергозависимым, и при выключении компьютера вся информация, которая на нем хранилась, пропадает.
Постоянное запоминающее устройство. Является энергонезависимым. В нём находится информация, которая не должна меняться. Прежде всего, к ней относится конфигурация ПК и программное обеспечение, что проводит тестирование компонентных устройств, прежде чем загрузить операционную систему. Также здесь хранится одна из самых важных составляющих – базовая система ввода/вывода, известная как BIOS. Следует отметить, что ПЗУ и долговременная память компьютера имеют много общего. Но из-за разницы в важности хранимой информации их разделяют.

Внешняя память

Так называют место, где на длительном хранении находятся разнообразные данные, которые на данный момент не используются оперативной составляющей компьютера. К ним относят различные программы, результаты расчетов, тексты и прочее.

Внешняя память является энергонезависимой. Также её удобно транспортировать в случаях, когда компьютеры не являются объединёнными в локальную или глобальную сеть. Чтобы работать с внешней памятью, необходимо обзавестись накопителем. Это специальное устройство(а), что обеспечивает запись и считывание информации. Также необходимыми являются механизмы хранения – носители.

Значительным отличием долговременной памяти от оперативной является то, что у неё нет прямой связи с процессором. Это доставляет определённые неудобства в виде необходимости усложнять строение ПК. Поэтому оперативная и долговременная память компьютера работают вместе: из второй данные передаются в первую, а потом через кэш или напрямую в процессор.

Что входит во внешнюю память?

Чтобы понимать, с чем мы имеем дело, необходимо представить себе данные устройства внешней памяти. Итак, к ней относятся:

Накопители на жестких магнитных дисках. Размер данных хранилищ используется как показатель объема информации, что может храниться на компьютере.
Накопители на гибких магнитных дисках. Устарели. Использовались, чтобы переносить программы и документы между компьютерами.
Накопители на компакт-дисках. Используются, чтобы хранить значительные объемы данных.
Флеш-накопители. Применяются для хранения значительных объемов данных в малых объектах.
К внешней памяти относятся все другие накопители, которые могут быть без проблем перемещены к другим компьютерам. Как правило, устарели и вышли из обращения.

Классифицируем

Запоминающие устройства делят на виды и категории. В качестве краеугольного камня принимают принципы их функционирования, эксплуатационно-технические, программные, физические и другие характеристики. Каждое устройство имеет свою технологию записи/хранения/воспроизведения цифровой информации. Основные характеристики, которые имеют важность для пользователей (по ним же можно провести классификацию):

Скорость обмена данными.
Информационная емкость.
Надежность хранения данных.
Стоимость.

Вот по таким параметрам и отличаются запоминающие устройства. Конечно, есть ещё много различных характеристик, но они будут интересны исключительно профессионалам.

Магнитные устройства

Принцип работы данных приборов базируется на хранении информации, при котором используются магнитные свойства материалов. В самих устройствах, как правило, имеются составляющие, отвечающие за чтение/запись и магнитный носитель, на котором всё хранится. Последний делят на виды в зависимости от их физико-технических характеристик и особенностей исполнения. Чаще всего выделяют ленточные и дисковые устройства. Они имеют общую технологию: так, с помощью намагничивания переменным магнитным полем наносится и считывается информация. Данные процессы обычно выполняют вдоль концентрических полей. Это специальные дорожки, что находятся по всей плоскости вращающегося носителя. Записывание осуществляется в цифровом коде.

Намагничивание совершается благодаря использованию головок чтения/записи. Они представляют собой как минимум два управляемых магнитных контура с сердечниками. На их обмотки подаётся переменное напряжение. Если его величина меняется, то это же относится и к направлению линий магнитного поля. Когда происходит этот процесс, значение бита информации меняется с 0 на 1 или с 1 на 0. Вот так устроено это устройство долговременной памяти компьютера.

Несмотря на кажущуюся сложность и медленность работы такой схемы, смеем вас заверить, что данные предположения являются неоправданными. Так, компьютер из современных жестких магнитных дисков может за отдельные моменты времени извлекать огромнейшие массивы информации. Если выводить коэффициент эффективности, то устройства внешней памяти, выпущенные в последние несколько лет, будут иметь его в сотни и тысячи раз больший, чем те, что были созданы два десятилетия назад.

Организация

Данные для операционной системы систематизируются и объединяются в секторы и дорожки. Последние в количестве сорока или восьмидесяти штук являются узкими концентрическими кольцами на диске. Каждая дорожка делится на отдельные части, которые называют секторами. Когда осуществляется чтения или запись, то всегда считывается их целое число. И это не зависит от объема информации, что запрашивается. Размер одного сектора равен 512 байтам.

Также следует ознакомиться с таким термином, как цилиндр. Так называют общее количество дорожек, с которого можно считать информацию без перемещения головок. Ячейкой размещения данных (или кластером) называют самую малую область диска, что используется операционной системой для записи файлов. Обычно под ними понимают один или несколько секторов.

О накопителях. Жесткие диски

Наибольшую важность для работы с современными компьютерами в качестве хранилищ информации для нас имеют жесткие диски. В них в одном корпусе часто объединяют непосредственно носитель, устройство чтения/записи и интерфейсную часть (часто называемую также контроллером). Вот такие приборы объединяются в специальные камеры, где они находятся на одной оси и работают с блоком головок и общим приводящим механизмом. Жесткие диски на данный момент являются наиболее вместимыми широко используемыми устройствами – сейчас мало кого сможет удивить хранилище информации на 1 или даже 10 Терабайт. Но это всё же сказывается на скорости выполнения операции. Так, когда только начинается работа, процесс считывания данных может занять не один десяток секунд. Хотя, если сравнивать с более старыми моделями, прогресс быстродействия налицо.

О накопителях: переносные устройства

Жесткие диски, как уже неоднократно подчеркивалось, могут хранить в себе значительные объемы данных, однако их перестановка с одного компьютера на другой не является легким делом. И тут на помощь приходят переносные устройства.

Это специальные механизмы, посредством которых можно без значительных проблем перебрасывать данные между разными компьютерами. Объем внешней памяти у них не такой большой, как у жестких дисков, но благодаря лёгкости транспортировки и подсоединению (а затем считыванию информации) они нашли свою нишу. Сейчас наиболее популярными являются два типа подобных устройств: флеш-накопители и оптические диски. Каждый из них имеет свои преимущества и недостатки, но в мире уже давно наметилась тенденция на его постепенный захват первым типом приборов.

Заключение

Как видите, к долговременной памяти компьютера относится довольно много различных устройств. Все они обеспечивают хранение данных на протяжении значительного периода времени, а также возможность их извлечения.

Подытожив, можно сказать, что долговременная память компьютера полностью выполняет возложенный на неё функционал.

fb.ru

Что такое память компьютера, какая она бывает?

В этой статье мы постараемся рассказать как можно больше про оперативную память компьютера (далее паять компьютера), как со стороны логических понятий так физических.

Конечно, в одной статье рассказать про память компьютера не возможно, поэтому она будет разделена на несколько частей, которые будет выходить с определенной периодичностью.

Основные понятия оперативной памяти компьютера

Про оперативную память компьютера слышали многие, но если спросить простого пользователя «А что это такое», пройдет процесс умственного зависания, и вряд ли он вам правильно ответит. Хотя может быть это ему вовсе не нужно, но вам-то нужно, если Вы читаете эту статью, значит, Вы хотите разобраться в этом вопросе. О, немножко ушли от темы.

Так, что же такое оперативная память компьютера

Оперативная память компьютера это специальная физическая область, которую использует процессор компьютера для своей работы. В данной памяти компьютера в ходе его работы хранятся данные, которые уже находятся в стадии обработки и по мере их необходимости процессор извлекает их.

Однако данную память компьютера потому и называют оперативной, что данные в ней хранятся только при его работе. Перед выключением компьютера или его перезагрузкой, такие данные следует сохранить на жестком диске. Если Вы этого не сделаете, то навсегда их потеряете.

Говоря про оперативную память, в основном подразумевают общий термин, память компьютера, поэтому дальше мы будем так и говорить, память компьютера.

Память компьютера представляет из себя набор микросхем, расположенных на специальной плате в виде отдельных модулей.

Ранее память компьютера имела короткий термин RAM (Random Access Memory – оперативная память), теперь же правильно ее можно называть DRAM – Dynamic RAM (динамическая оперативная память). И это правильно, ведь данные в такой памяти хранятся в динамическом режиме, постоянно меняя друг друга с большой скоростью, в приделах 15мс, а у современных модулях памяти и еще быстрее.

Но существует и память SRAM, статическая память компьютера, где данные не обновляются постоянно. Данная память работает тоже только при включенном компьютере, но об этом по позже.

Следует понимать, что определение «хранение данных» не может быть применено к памяти RAM компьютера (по нашему упрощено ОЗУ), оно больше подходит для жестких дисков, флешь памяти, и другим аналогичным устройствам.

Память компьютера представляет из себя, не только набор микросхем, но включает в себя такие определения, как размещение, а так же логическое отображение.

Под размещением подразумевается расположение входящих данных по только определенным в данный момент времени адресам памяти. Это сделано, для того, чтобы не было хаоса, ведь объем памяти не безграничный.

Логическое отображение

Это способ с использованием, которого данные размещаются по выделенным адресам, которые находятся в микросхемах памяти.

Вся память компьютера, не только оперативная, измеряется в мегабайтах (Мб) или гигабайтах (Гб). 1 Гб равен 1024 мегабайта. Почему это так в рамках данной статьи мы пока рассматривать не будет.

Чтобы правильно понять назначение памяти RAM и как она взаимодействует с памятью на жестком диске или другом устройстве можно привести пример из жизни.

Роль жесткого диска

Жесткий диск будет играть роль книжного шкафа, а роль оперативной памяти будет играть стол, на котором лежит читаемая вами книга. Но вам нужна еще, какая то информация. Вы начинаете искать нужные книги в шкафу, тратя на это время. Найдя все нужные книги, вы кладете их на стол.

Теперь Вам не нужно постоянно обращаться к шкафу тратя много времени. Вы теперь на много быстрее находите нужную информацию на своем столе, который, повторюсь, выполняет, роль оперативной памяти.

Вы закончили свою работу, и убрали книги обратно в шкаф. То есть компьютер был выключен, перестало поступать напряжение в микросхемы оперативной памяти, и она очистилась от данных.

Почему так сделано

Передача данных между процессором и памятью компьютера (естественно оперативной) происходит с огромной скоростью, которая на много превышает скорость передачи данных между процессором и жестким диском.

Поэтому такой подход значительно ускоряет скорость работы компьютера и без установленных планок данной памяти в специальные слоты ни одни компьютер даже не включится.

Если по ряду причин ваш компьютер сильно перегружен при этом объем оперативной памяти компьютера не большой, то частично данную ситуацию может спасти виртуальная память компьютера, это когда на жестком диске выделено часть места, которое играет роль оперативной памяти. Однако, по причине того, как уже говорилось выше, обмен данными в данном случае будет, проходит медленно, виртуальная память компьютера ситуацию сильно не спасает.

Но не нужно забывать про то, что загруженный в память компьютера документ имеет свой настоящий оригинал, который расположен на жестком диске. Это основной документ и пока вы не произведете сохранение его рабочей копии, допустим документа Word, и не произойдет перезапись данных на жестком диске, вы можете потерять набранную информацию, что часто в принципе и случается, особенно, когда резко пропадает электричество в сети.

Поэтому чем больше объем оперативной памяти компьютера, тем лучше. Но следует помнить про такие понятия как 32-х и 64-х битные операционные системы, которые поддерживают разное количество оперативной памяти компьютера.

К примеру, 32-х битная операционная система Windows поддерживает не более 4 Гб памяти, поэтому если вы установите в такой компьютер даже планки на 8 Гб, у вас все равно будет 4 Гб, пока вы не поставите 64-х битную версию ОС. Но про это будет отдельная статья.

Хочется так же сказать, что до 1996 года стоимость оперативной памяти компьютера была очень высокой, 1 мб стоил 40 долларов. Поэтому нападения на склады, где хранилась данная память, в те времена были не редкость. К примеру, слот в 16 мб стоил 600 долларов.

Но не было бы правильным, если со временем стоимость такой памяти не снизилась. В принципе так и произошло. В 1997 году ее стоимость уже была 0,5 долларов за 1 мб. Но с 1998 году цены на нее резко выросли в 4 раза. Виновником этому была компания Intel и землетрясение на о. Тайвань.

Память SDRAM

С землетрясением, все понятно, резко упали объемы производства оперативной памяти. С компанией Intel ситуация по сложнее.

Компанией Intel в начале 1998 года был разработанный новый стандарт памяти Rambus DRAM, про которую мы поговорим в следующих статьях.

Данный стандарт, в какой то, мере было навязан производителям IT индустрии, которые уже начали перестраивать своим производственные мощности под другое производство.

Но Intel не сумела выполнить свои обязательства и не предоставила вовремя необходимые наборы микросхем.

В результате возник большой дефицит памяти SDRAM и ее удорожание.

Но в дальнейшем данная проблема была решена и стоимость памяти компьютера была уже 0,2 доллара за 1 мб.

Сейчас в современном компьютерном мире системные памяти компьютера (их еще называют и так) постоянно усовершенствуются.

Разработка и выпуск новых типов памяти идет семимильными шагами и если мы лет 5 назад покупали компьютер, который поддерживает память типа DDR, то сейчас, что бы установить новые типы памяти DDR3 или DDR4, в лучшем случае придется заменить системную (материнскую) плату.

Как удалить webalta с компьютера

Запуск программы невозможен так как на компьютере отсутствует vcomp110 dll

Изучив эту тему, вы узнаете:

Что такое память компьютера и как она соотносится с памятью человека;
- каковы характеристики памяти;
- почему память компьютера разделяется на внутреннюю и внешнюю;
- какова структура и особенности внутренней памяти;
- какие наиболее распространенные типы внешней памяти компьютера существуют и в чем состоит их назначение.

Назначение и основные характеристики памяти

В процессе работы компьютера программы, исходные данные, а также промежуточные и окончательные результаты необходимо где-то хранить и иметь возможность обращаться к ним. Для этого в составе компьютера имеются различные запоминающие устройства, которые называют памятью. Информация, хранящаяся в запоминающем устройстве, представляет собой закодированные с помощью цифр 0 и 1 различные символы (цифры, буквы, знаки), звуки, изображения.

Память компьютера - совокупность устройств для хранения информации.

В процессе развития вычислительной техники люди вольно или невольно пытались по образу и подобию собственной памяти проектировать и создавать различные технические устройства хранения информации. Чтобы лучше понять назначение и возможности различных запоминающих устройств компьютера, можно провести аналогию с тем, как хранится информация в памяти человека.

Может ли человек хранить всю информацию об окружающем мире в своей памяти и нужно ли это ему? Зачем, например, помнить названия всех поселков и деревень вашей области, когда при необходимости вы можете воспользоваться картой местности и найти все, что вас интересует? Нет необходимости помнить и цены железнодорожных билетов на разных направлениях, так как для этого есть справочные службы. А сколько существует всевозможных математических таблиц, где рассчитаны значения некоторых сложных функций! В поисках ответа вы всегда можете обратиться к соответствующему справочнику.

Информация, которую человек постоянно хранит в своей внутренней памяти, характеризуется гораздо меньшим объемом по сравнению с информацией, сосредоточенной в книгах, кинолентах, на видеокассетах, дисках и других материальных носителях. Можно сказать, что материальные носители, используемые для хранения информации, составляют внешнюю память человека. Для того чтобы воспользоваться информацией, хранящейся в этой внешней памяти, человек должен затратить гораздо больше времени, чем если бы она хранилась в его собственной памяти. Этот недостаток компенсируется тем, что внешняя память позволяет сохранять информацию сколь угодно длительное время и использовать ее может множество людей.

Существует еще один способ хранения информации человеком. Только что появившийся на свет малыш уже несет в себе внешние черты и, частично, характер, унаследованный от родителей. Это так называемая генетическая память. Новорожденный многое умеет: дышит, спит, ест... Знаток биологии вспомнит о безусловных рефлексах. Эту разновидность внутренней памяти человека можно назвать постоянной, неизменной.

Подобный принцип разделения памяти использован и в компьютере. Вся компьютерная память поделена на внутреннюю и внешнюю. Аналогично памяти человека, внутренняя память компьютера является быстродействующей, но имеет ограниченный объем. Работа же с внешней памятью требует гораздо большего времени, но она позволяет хранить практически неограниченное количество информации.

Внутренняя память состоит из нескольких частей: оперативной, постоянной и кэш-памяти. Это связано с тем, что используемые процессором программы можно условно разделить на две группы: временного (текущего) и постоянного использования. Программы и данные временного пользования хранятся в оперативной памяти и кэш-памяти только до тех пор, пока включено электропитание компьютера. После его выключения выделенная для них часть внутренней памяти полностью очищается. Другая часть внутренней памяти, называемая постоянной, является энергонезависимой, то есть записанные в нее программы и данные хранятся всегда, независимо от включения или выключения компьютера.

Внешняя память компьютера по аналогии с тем, как человек обычно хранит информацию в книгах, газетах, журналах, на магнитных лентах и пр., тоже может быть организована на различных материальных носителях: на дискетах, на жестких дисках, на магнитных лентах, на лазерных дисках (компакт-дисках).

Классификация видов компьютерной памяти по назначению показана на рисунке 18.1.

Рассмотрим общие для всех видов памяти характеристики и понятия.

Существует две распространенные операции с памятью - считывание (чтение) информации из памяти и запись ее в память для хранения. Для обращения к областям памяти используются адреса.

При считывании порции информации из памяти осуществляется передача ее копии в другое устройство, где с ней производятся определенные действия: числа участвуют в вычислениях, слова используются при создании текста, из звуков создается мелодия и т. д. После считывания информация не исчезает и хранится в той же области памяти до тех пор, пока на ее место не будет записана другая информация.

Рис. 18.1. Виды памяти компьютера

При записи (сохранении) порции информации предыдущие данные, хранящиеся на этом месте, стираются. Вновь записанная информация хранится до тех пор, пока на ее место не будет записана другая.

Операции чтения и записи можно сравнить с известными вам в быту процедурами воспроизведения и записи, выполняемыми с обычным кассетным магнитофоном. Когда вы прослушиваете музыку, то считываете информацию, хранящуюся на ленте. При этом информация на ленте не исчезает. Но после записи нового альбома любимой рок-группы ранее хранившаяся на ленте информация будет затерта и утрачена навсегда.

Чтение (считывание) информации из памяти - процесс получения информации из области памяти по заданному адресу.

Запись (сохранение) информации в памяти - процесс размещения информации в памяти по заданному адресу для хранения.

Способ обращения к устройству памяти для чтения или записи информации получил название доступа. С этим понятием связан такой параметр памяти, как время доступа, или быстродействие памяти - время, необходимое для чтения из памяти либо записи в нее минимальной порции информации. Очевидно, что для числового выражения этого параметра используются единицы измерения времени: миллисекунда, микросекунда, наносекунда.

Время доступа, или быстродействие, памяти - время, необходимое для чтения из памяти либо записи в нее минимальной порции информации.

Важной характеристикой памяти любого вида является ее объем, называемый также емкостью. Этот параметр показывает, какой максимальный объем информации можно хранить в памяти. Для измерения объема памяти используются следующие единицы: байты, килобайты (Кбайт), мегабайты (Мбайт), гигабайты (Гбайт).

Объем (емкость) памяти - максимальное количество хранимой в ней информации.

Внутренняя память

Характерными особенностями внутренней памяти по сравнению с внешней являются высокое быстродействие и ограниченный объем. Физически внутренняя память компьютера представляет собой интегральные микросхемы (чипы), которые размещаются в специальных подставках (гнездах) на плате. Чем больше размер внутренней памяти, тем более сложную задачу и с большей скоростью может решить компьютер.

Постоянная память хранит очень важную для нормальной работы компьютера информацию. В частности, в ней содержатся программы, необходимые для проверки основных устройств компьютера, а также для загрузки операционной системы. Очевидно, что изменять эти программы нельзя, так как при любом вмешательстве сразу станет невозможным последующее использование компьютера. Поэтому разрешено только чтение хранимой там постоянно информации. Это свойство постоянной памяти объясняет часто используемое ее английское название Read Only Memory (ROM) - память только для чтения.

Вся записанная в постоянную память информация сохраняется и после выключения компьютера, так как микросхемы являются энергонезависимыми. Запись информации в постоянную память происходит обычно только один раз - при производстве соответствующих чипов фирмой-изготовителем.

Постоянная память - устройство для долговременного хранения программ и данных.

Существует две основные разновидности микросхем постоянной памяти: однократно программируемые (после записи содержимое памяти не может быть изменено) и многократно программируемые. Изменение содержимого многократно программируемой памяти производится путем электронного воздействия.

Оперативная память хранит информацию, необходимую для выполнения программ в текущем сеансе работы: исходные данные, команды, промежуточные и конечные результаты. Эта память работает только при включенном электропитании компьютера. После его выключения содержимое оперативной памяти стирается, так как микросхемы являются энергозависимыми устройствами.

Оперативная память - устройство для хранения программ и данных, которые обрабатываются процессором в текущем сеансе работы.

Устройство оперативной памяти обеспечивает режимы записи, считывания и хранения информации, причем в любой момент времени возможен доступ к любой ячейке памяти. Часто оперативную память называют RAM (англ. Random Access Memory - память с произвольным доступом).

Если необходимо хранить результаты обработки длительное время, то следует воспользоваться каким-нибудь внешним запоминающим устройством.

ОБРАТИТЕ ВНИМАНИЕ!
При выключении компьютера вся находящаяся в оперативной памяти информация стирается.

Оперативная память характеризуется высоким быстродействием и относительно малой емкостью.

Микросхемы оперативной памяти монтируются на печатной плате. Каждая такая плата снабжена контактами, расположенными вдоль нижнего края, число которых может быть 30, 72 или 168 (рисунок 18.2). Для подключения к другим устройствам компьютера такая плата вставляется своими контактами в специальный разъем (слот) на системной плате, расположенной внутри системного блока. Системная плата имеет несколько разъемов для модулей памяти, суммарный объем которых может принимать ряд фиксированных значений, например 64, 128, 256 Мбайт и более.

Рис. 18.2. Микросхемы (чипы) оперативной памяти

Кэш-память (англ. cache - тайник, склад) служит для увеличения производительности компьютера.

Кэш-память используется при обмене данными между микропроцессором и оперативной памятью. Алгоритм ее работы позволяет сократить частоту обращений микропроцессора к оперативной памяти и, следовательно, повысить производительность компьютера.

Существует два типа кэш-памяти: внутренняя (8-512 Кбайт), которая размещается в процессоре, и внешняя (от 256 Кбайт до 1 Мбайт), устанавливаемая на системной плате.

Внешняя память

Назначение внешней памяти компьютера заключается в долговременном хранении информации любого вида. Выключение питания компьютера не приводит к очистке внешней памяти. Объем этой памяти в тысячи раз больше объема внутренней памяти. Кроме того, в случае необходимости ее можно «нарастить» так же, как можно купить дополнительную книжную полку для хранения новых книг. Но обращение к внешней памяти требует гораздо большего времени. Как человек затрачивает на поиск информации в справочной литературе гораздо больше времени, чем на ее поиск в собственной памяти, так и скорость обращения (доступа) к внешней памяти существенно больше, чем к оперативной.

Необходимо различать понятия носителя информации и устройства внешней памяти.

Носитель - материальный объект, способный хранить информацию.

Устройство внешней памяти (накопитель)-физическое приспособление, позволяющее производить считывание и запись информации на соответствующий носитель.

Носителями информации во внешней памяти современных компьютеров являются магнитные или оптические диски, магнитные ленты и некоторые другие.

По типу доступа к информации устройства внешней памяти делятся на два класса: устройства прямого (произвольного) доступа и устройства последовательного доступа.

В устройствах прямого (произвольного) доступа время обращения к информации не зависит от места ее расположения на носителе. В устройствах последовательного доступа такая зависимость существует.

Рассмотрим знакомые всем примеры. Время доступа к песне на аудиокассете зависит от местоположения записи. Для ее прослушивания необходимо предварительно перемотать кассету до того места, где записана песня. Это пример последовательного доступа к информации. Время же доступа к песне на грампластинке не зависит от того, первая эта песня на диске или последняя. Чтобы прослушать любимое произведение, достаточно установить звукосниматель проигрывателя в определенное место на диске, где записана песня, или на музыкальном центре указать ее номер. Это пример прямого доступа к информации.

Дополнительно к введенным ранее общим характеристикам памяти для внешней памяти используют понятия плотности записи и скорости обмена информацией.

Плотность записи определяется объемом информации, записанным на единице длины дорожки. Единицей измерения плотности записи служат биты на миллиметр (бит/мм). Плотность записи зависит от плотности нанесения дорожек на поверхность, то есть числа дорожек на поверхности диска.

ПЛОТНОСТЬ записи - объем информации, записанной на единице длины дорожки.

Скорость обмена информации зависит от скорости ее считывания или записи на носитель, что, в свою очередь, определяется скоростью вращения или перемещения этого носителя в устройстве. По способу записи и чтения устройства внешней памяти (накопители) подразделяются в зависимости от вида носителя на магнитные, оптические и электронные (флэш-память). Рассмотрим основные виды внешних носителей информации.

Гибкие магнитные диски

Одним из наиболее распространенных носителей информации являются гибкие магнитные диски (дискеты) или флоппи-диски (от англ. floppy disk). В настоящее время широко используются гибкие диски с внешним диаметром 3,5" (дюйма), или 89 мм, называемые обычно 3-дюймовыми. Диски называются гибкими потому что их рабочая поверхность изготовлена из эластичного материала и помещена в твердый защитный конверт. Для доступа к магнитной поверхности диска в защитном конверте имеется закрытое шторкой окно.

Поверхность диска покрывается специальным магнитным слоем. Именно этот слой обеспечивает хранение данных, представленных двоичным кодом. Наличие намагниченного участка поверхности кодируется как 1, отсутствие - как 0. Информация записывается с двух сторон диска на дорожках, которые представляют собой концентрические окружности (рисунок 18.3). Каждая дорожка разделяется на секторы. Дорожки и секторы представляют собой намагниченные участки поверхности диска.

Работа с дискетой (запись и чтение) возможна только при наличии на ней магнитной разметки на дорожки и секторы. Процедура предварительной подготовки (разметки) магнитного диска называется форматированием. Для этого в состав системного программного обеспечения включена специальная программа, с помощью которой и производится форматирование диска.

Рис. 18.3. Разметка поверхности гибкого диска

Форматирование диска - процесс магнитной разметки диска на дорожки и секторы.

Для работы с гибкими магнитными дисками предназначено устройство, называемое дисководом, или накопителем на гибких магнитных дисках (НГМД). Дисковод для гибких дисков относится к группе накопителей прямого доступа и устанавливается внутри системного блока.

Гибкий диск вставляется в щель дисковода, после чего автоматически открывается шторка и происходит вращение диска вокруг своей оси. При обращении к нему соответствующей программы магнитная головка записи/чтения устанавливается над тем сектором диска, куда надо записать или откуда требуется считать информацию. Для этого дисковод снабжен двумя шаговыми электродвигателями. Один двигатель обеспечивает вращение диска внутри защитного конверта. Чем выше скорость вращения, тем быстрее считывается информация, а значит, увеличивается скорость обмена информацией. Второй двигатель перемещает головку записи/чтения вдоль радиуса поверхности диска, что и определяет другую характеристику внешней памяти - время доступа к информации.

В защитном конверте имеется специальное окно защиты записи. Это окно может быть открыто или закрыто с помощью бегунка. Для предохранения информации на диске от изменения или удаления это окно открывают. При этом запись на гибкий диск становится невозможна и доступным остается только чтение с диска.

Для обращения к диску, установленному в дисководе, используются специальные имена в виде латинской буквы с двоеточием. Наличие после буквы двоеточия позволяет компьютеру отличить имя дисковода от буквы, поскольку это общее правило. Дисководу для считывания информации с 3-дюймового диска присваивается имя А: или иногда В:.

Запомните правила работы с гибкими дисками.

1. Не дотрагивайтесь до рабочей поверхности диска руками.
2. Не держите диски вблизи источника сильного магнитного поля, например около магнита.
3. Не подвергайте диски нагреванию.
4. Рекомендуется делать копии содержимого гибких дисков на случай их повреждения и выхода из строя.

Существенно увеличить хранимый на магнитном диске объем позволяют технологии, которые при записи дополнительно используют сжатие информации (ZIP-диск).

Жесткие магнитные диски

Одним из обязательных компонентов персонального компьютера являются жесткие магнитные диски. Они представляют собой набор металлических либо керамических дисков (пакет дисков), покрытых магнитным слоем. Диски вместе с блоком магнитных головок установлены внутри герметичного корпуса накопителя, обычно называемого винчестером. Накопитель на жестких магнитных дисках (винчестер) относится к накопителям с прямым доступом.

Термин «винчестер» возник из жаргонного названия первой модели жесткого диска емкостью 16 Кб (IBM, 1973 г.), имевшего 30 дорожек по 30 секторов, что случайно совпало с калибром 30"/30" известного охотничьего ружья «Винчестер».

Основные особенности жестких дисков:

♦ жесткий диск относится к классу носителей с произвольным доступом к информации;
♦ для хранения информации жесткий диск размечается на дорожки и секторы;
♦ для доступа к информации один двигатель дисковода вращает пакет дисков, другой устанавливает головки в место считывания/запи си информации;
♦ наиболее распространенные размеры жесткого диска - 5,25 и 3,5 дюйма в наружном диаметре.

Жесткий магнитный диск представляет собой очень сложное устройство с высокоточной механикой чтения/записи и электронной платой, управляющей работой диска. Чтобы сохранить информацию и работоспособность жестких дисков, необходимо оберегать их от ударов, резких толчков.

Производители винчестеров сосредоточили свои усилия на создании жестких дисков большей емкости, надежности, скорости обмена данными и меньшей шумности. Можно выделить следующие основные тенденции развития жестких магнитных дисков:

♦ развитие винчестеров для мобильных приложений (например однодюймовые, двухдюймовые винчестеры для ноутбуков);
♦ развитие областей применения, не связанных с персональными компьютерами (в телевизорах, видеомагнитофонах, автомобилях).

Для обращения к жесткому диску используется имя, задаваемое любой латинской буквой, начиная с С:. В случае если установлен второй жесткий диск, ему присваивается следующая буква латинского алфавита D: и т. д. Для удобства работы в операционной системе предусмотрена возможность с помощью специальной системной программы условно разбивать один физический диск на несколько независимых частей, называемых логическими дисками. В этом случае каждой части одного физического диска присваивается свое логическое имя, что позволяет независимо обращаться к ним: С:, D: и т. д.

Оптические диски

Оптические, или лазерные носители - это диски, на поверхности которых информация записана с помощью лазерного луча. Эти диски изготовлены из органических материалов с напылением на поверхность тонкого алюминиевого слоя. Такие диски часто называют компакт-дисками у или CD (англ. Compact Disk - компакт -диск). Лазерные диски в настоящее время являются наиболее популярными носителями информации. При габаритах (диаметр - 120 мм), сопоставимых с флоппи-дисками (диаметр - 89 мм), емкость современного компакт-диска примерно в 500 раз больше, чем у дискеты. Емкость лазерного диска составляет примерно 650 Мбайт, что эквивалентно хранению текстовой информации объемом около 450 книг или звукового файла длительностью 74 минуты.

В отличие от магнитных дисков, лазерный диск имеет одну дорожку в виде спирали. Информация на дорожке-спирали записывается мощным лазерным лучом, выжигающим на поверхности диска углубления, и представляет собой чередование впадин и выпуклостей. При считывании информации выступы отражают свет слабого лазерного луча и воспринимаются как единица (1), впадины поглощают луч и, соответственно, воспринимаются как ноль (0).

Бесконтактный способ считывания информации с помощью лазерного луча определяет долговечность и надежность ком- пакт-дисков. Как и магнитные, оптические диски относятся к устройствам с произвольным доступом к информации. Оптическому диску присваивается имя - первая свободная буква латинского алфавита, не использованная для имен жестких дисков.

Различают два типа накопителей (оптических дисководов) для работы с лазерными дисками:

♦ устройство для чтения с компакт-дисков, которое позволяет только читать информацию, ранее записанную на диск. Этим обусловлено название оптического дисковода CD-ROM (от англ. Compact Disk Read Only Memory - компакт-диск только для чтения). Невозможность записи информации в этом устройстве объясняется тем, что в нем установлен источник слабого лазерного излучения, мощности которого хватает только для считывания информации;
♦ оптический дисковод, который позволяет не только считывать, но и выполнять запись информации на компакт-диск. Он называется CD-RW (Rewritable). Устройства CD-RW обладают достаточно мощным лазером, позволяющим менять отражающую способность участков поверхности в процессе записи диска и прожигать микроскопические углубления на поверхности диска под защитным слоем, производя тем самым запись непосредственно в дисководе компьютера.

Диски DVD, также как и CD, хранят данные за счет расположенных выпуклостей (насечек) вдоль спиральных дорожек на отражающей металлической поверхности, покрытой пластиком. Используемый в устройствах записи/чтения DVD дисков лазер создает насечки более мелкого размера, что позволяет увеличить плотность записи данных.

Внедрение полупрозрачного слоя, который прозрачен для света с одной длиной волны и отражает свет другой длины волны, позволяет создавать двухслойные и двухсторонние диски и следовательно увеличить емкость диска при прежних размерах. При этом геометрические размеры DVD и CD одинаковые, что позволило создать устройства, способные воспроизводить и записывать данные как на CD, так и на DVD. Но оказалось, что это не предел. Для записи видео и звука на DVD применяется сложная технология сжатия данных, обеспечивающая возможность разместить еще большие объемы информации в меньшем пространстве

Магнитные ленты

Магнитные ленты представляют собой носитель, аналогичный используемому в аудиокассетах бытовых магнитофонов. Устройство, которое обеспечивает запись и считывание информации с магнитных лент, называется стримером (от англ. stream - поток, течение; струиться). Стример относится к устройствам с последовательным доступом к информации и характеризуется гораздо меньшей скоростью записи и считывания информации по сравнению с дисководами.

Основное назначение стримеров - создание архивов данных, резервное копирование, надежное хранение информации. Многие большие банки, коммерческие фирмы, торговые предприятия в конце плановых периодов переносят важные сведения на магнитные ленты и убирают кассеты в архивы. Кроме того, на кассеты стримеров периодически записывается информация с винчестера, чтобы воспользоваться ею в случае непредвиденного сбоя жесткого диска, когда необходимо срочно восстановить хранившуюся на нем информацию.

Флэш-память

Флэш-память относится к электронному энергонезависимому типу памяти. Принцип работы флэш-памяти аналогичен принципу работы модулей оперативной памяти компьютера.

Главное отличие состоит в том, что она энергонезависима, то есть хранит данные до тех пор, пока вы их сами не удалите. При работе с флэш-памятью используются такие же операции, что и с другими носителями: запись, чтение, стирание (удаление).

Флэш-память имеет ограниченный срок службы, который зависит от объема перезаписываемой информации и от частоты ее обновления.

Сравнительные характеристики

Современные компьютеры, как правило, имеют внешнюю память в составе: винчестер, дисковод для 3,5-дюймовых дискет, CD-ROM, флэш-память. Следует помнить, что магнитные диски и ленты чувствительны к воздействию магнитных полей. В частности, размещение поблизости с ними сильного магнита может разрушить информацию, хранимую на перечисленных носителях. Поэтому, используя магнитные носители, необходимо обеспечить их удаленность от источников магнитных полей.

В таблице 18.1 приведено сравнение объемов памяти наиболее распространенных современных устройств памяти и носителей информации, рассмотренных ранее.

Таблица 18.1. Сравнительная характеристика устройств памяти
персонального компьютера, август 2006

Контрольные вопросы и задания

1. Емкость гибкого диска размером 3,5 дюйма равна 1,44 Мбайт. Лазерный диск может содержать 650 Мбайт информации. Определите, сколько дискет потребуется, чтобы разместить информацию с одного лазерного диска.

2. Диаметр гибких дисков задается в дюймах. Вычислите размеры гибких дисков в сантиметрах (1 дюйм = 2,54 см).

3. Установлено, что для записи одного символа необходим 1 байт памяти. В тетради в клеточку, состоящей из 18 листов, мы пишем по одному символу в каждой клетке. Сколько тетрадей можно записать на один гибкий диск с объем памяти 1,44 Мбайт?

4. Определите объем памяти, необходимой для хранения 2 млн символов. Сколько дисков объемом 1,44 Мбайт понадобится для записи этой информации?

5. Ваш жесткий диск имеет объем 2,1 Гбайт. Устройство распознавания речи воспринимает информацию с максимальной скоростью 200 букв в минуту. Сколько времени надо говорить, чтобы заполнить 90 % объема памяти жесткого диска?

6. Каково назначение устройств хранения информации в компьютере?

7. Какие виды памяти вы знаете и в чем их основное различие?

8. Для чего при работе на персональном компьютере используется внешняя память?

9. В чем суть считывания и записи информации в память?

10. Какие вы знаете характеристики, общие для всех видов памяти?

11. Чем характеризуется внутренняя память компьютера?

12. В чем особенности постоянной памяти?

13. В чем особенности оперативной памяти?

14. В чем особенности кэш-памяти?

15. Укажите отличительные особенности внутренней и внешней памяти компьютера.

16. Какие специфические характеристики внешней памяти вы знаете?

17. Перечислите известные вам носители информации с древних времен и до наших дней. Расположите их в хронологическом порядке.

18. Дайте краткую характеристику наиболее распространенным накопителям данных, которые используются в компьютере.

19. В чем отличие прямого и последовательного доступа к информации на носителях?

20. Укажите общие свойства и отличительные особенности гибких и жестких дисков.

21. Что такое CD, CD-ROM, CD-R?

22. Когда целесообразно использовать стример?

23. Заполните таблицу 18.1 данными для конкретной модели компьютера.

В составе компьютера имеется несколько уровней, разновидностей памяти. Важнейшими для работы компьютера видами памяти являются оперативная память (ОП) и внешняя память (ВП).

Оперативной памятью называется устройство компьютера, предназначенное для хранения выполняющихся в текущий момент времени программ, а также всех данных, необходимых для их выполнения.

Процессор компьютера имеет непосредственный доступ ко всей информации, которая находится в оперативной памяти, и именно поэтому программы, находящиеся в оперативной памяти, могут быть выполнены процессором, а данные, находящиеся в оперативной памяти, могут быть по этим программам обработаны.

оперативную память называют еще прямоадресуемой памятью, памятью с прямым доступом и обозначают RAM (Random Access Memory - память произвольного доступа). Для оперативной памяти используются еще и некоторые другие названия и обозначения: оперативное запоминающее устройство (ОЗУ), основная оперативная память (ООП), просто основная память (ОП).

Максимально возможный объем оперативной памяти, который иногда называют адресным пространством, и объем памяти, фактически присутствующий в составе машины, являются важнейшими характеристиками данной модели в целом и конкретного экземпляра компьютера. Адресное пространство является величиной постоянной для данной модели, в то время как фактический объем оперативной памяти может у разных экземпляров быть разным, но он не может быть больше, чем адресное пространство для данной модели. У последних на сегодняшний день моделей персональных компьютеров семейства IBM PC максимально возможный объем оперативной памяти равен 64 Гбайт

Отличительными особенностями оперативной памяти являются ее энергозависимостьи относительно высокая стоимость. Энергозависимость означает, что при отключении электропитания компьютера вся информация, которая хранится в оперативной памяти, безвозвратно теряется.

Кроме оперативной памяти в состав персонального компьютера входит родственная ей кэш-память, или просто кэш (cache - запас, тайный склад или наличные, карманные деньги, то есть деньги, которые всегда «под рукой»). Это сверхбыстрая память относительно небольшого объема до 1-2 Мбайт. По структуре и принципу работы кэш ничем не отличается от оперативной памяти. Однако скорость передачи данных при обмене с кэшем значительно выше, чем при обмене с оперативной памятью, но и стоит она дороже. Кэш используется как промежуточное звено между процессором и оперативной памятью, которое обеспечивает повышение скорости вычислений.

Внешняя память

Внешней памятью называется группа устройств, которые предназначены для долговременного хранения больших массивов информации - программ и данных.

Несмотря на то что, фактически, эти устройства находятся внутри корпуса персонального компьютера, для их обозначения используется термин «внешняя память», так как это сложилось исторически.

Процессор, то есть устройство, обеспечивающее задаваемую программой обработку данных, не имеет непосредственного доступа к внешней памяти. Поэтому программа, находящаяся во внешней памяти, не может в ней выполняться, а данные не могут быть каким-либо образом обработаны. В этом и состоит самое главное функциональное отличие внешней памяти от оперативной. Во внешней памяти программы и данные хранятся в «нерабочем состоянии», а в оперативной программы и данные хранятся во время выполнения (и только во время выполнения) программ. Для того чтобы выполнить какую бы то ни было программу, ее сначала нужно «взять со склада» - найти на внешнем устройстве и перенести в оперативную память, где она и сможет выполняться. Аналогичным образом, чтобы обработать данные, физически находящиеся во внешней памяти, их нужно сначала перенести в оперативную память.

Перенос программы из внешней памяти в оперативную называется загрузкой программы, а инициирование начало) ее выполнения называют запуском программны или передачей управления этой программе. :

Важнейшей особенностью внешней памяти является ее энергонезависимость. Это означает, что информация хранится в ней независимо от того, включено или выключено электропитание компьютера. Кроме того, внешняя память гораздо дешевле и имеет значительно большие объемы по сравнению с оперативной.

В состав компьютера можно включить несколько жестких дисков. Но на практике персональный компьютер чаще всего оснащен только одним винчестером. Для удобства организации работы с данными предусмотрена возможность имитировать наличие в составе компьютера нескольких жестких дисков, разделив реально включенный в состав компьютера диск на ряд участков, каждый из которых ведет себя как самостоятельный диск. Такие участки реального диска принято называть логическими дисками.

Каждое из дисковых устройств, включенных в комплект персонального компьютера, имеет собственное обозначение, которое состоит из одной буквы английского алфавита и двоеточия. Обычно в состав компьютера включают один дисковод для гибких дисков, который всегда обозначают А:. Жесткий диск, независимо от наличия или отсутствия дисковода для гибких дисков, всегда принято называть С:. Если в составе компьютера имеются дополнительные реальные или логические жесткие диски, дисководы для CD-ROM, CD-R, CD-RW или DVD, то для их обозначения используются следующие по алфавиту буквы английского алфавита - D:, E:, F: и т. д.

Процессор

Процессором называется основное устройство компьютера, которое обеспечивает задаваемую программой обработку данных.

Физически микропроцессор представляет собой созданный по специальной технологии кристалл кремния общей площадью 1-3 см 2 . Этот кристалл содержит огромное количество логических элементов, эквивалентных транзисторам Основная функций процессора складывается из двух компонентов - собственно действия по обработке данных и управления последовательностью выполнения таких действий. Процессор вычислительной машины «умеет» выполнять определенный набор простейших, элементарных действий по обработке информации. Весь набор действий, которые могут быть выполнены процессором, называется системой команд данного процессора.

Конкретная последовательность машинных команд, которая обеспечивает необходимую обработку информации, образует программу, записанную на уровне машинного языка.

Именно в форме машинных команд вынуждены были писать свои программны программисты, работавшие с машинами первого поколения. "Затем были разработаны специальные алгоритмические языки, такие как Фортран, Алгол-60, Паскаль, Си и целый ряд других. Алгоритмы решения задач по обработке данных на этих языках записываются в более привычном для человека виде, в терминах специально подобранных слов и обозначений, которые обеспечивают алгоритму все необходимые для него свойства (однозначность, конечность и т. д.). Алгоритм, записанный на одном из алгоритмических языков, также называется программой. Затем специальные программы - трансляторы (translate - переводить) - осуществляют автоматический перевод текста алгоритма на машинный язык, на уровень двоичных кодов. Полученная таким образом машинная программа уже может быть выполнена процессором.

Для ускорения выполнения машинных команд в процессоре предусмотрен еще один вид памяти - регистровый. Регистр - это устройство для кратковременного хранения информации в процессе ее обработки. Еще раз обращаем внимание на то, что регистры входят в состав процессора, а не образуют отдельное устройство. Регистр может хранить один или несколько символов, число, код машинной команды, какой-нибудь адрес оперативной памяти. Регистры представляют собой самый быстродействующий вид памяти, но процессор имеет всего несколько десятков регистров.

Схема выполнения программы процессором довольно проста. Процессор по очереди (начиная с первой) выбирает (читает) из оперативной памяти машинные команды, из которых состоит программа.

Прочитав очередную команду, процессор по ее коду определяет, какое именно действие должно быть выполнено (сложение, умножение, сравнение и т. д.) и где взять данные, которые должны быть обработаны (над которыми должно быть выполнено заданное действие). Затем указанные данные считываются из оперативной или регистровой памяти и над ними выполняется нужное действие. Далее процессор, если это определено в команде, записывает результат обработки назад в оперативную или регистровую память. После чего цикл выполнения команды повторяется - вновь считывание очередной команды из оперативной памяти, ее расшифровка, выполнение действий, запись результата и т. д. Этот цикл работы процессора выполняется до обнаружения в программе специальной команды, предписывающей процессору прекращение действий по выполнению данной программы.

Процессоры вычислительных машин характеризуются рядом параметров. Основными считаются тактовая частота и длина машинного слова. Количество тактовых импульсов, вырабатываемых тактовым генератором в секунду, называется тактовой частотой компьютера.

Тактовая частота различных процессоров может изменяться в широких пределах. Процессор выполняет каждую машинную команду программы за определенное число тактов. чем выше тактовая частота, тем быстрее работает компьютер. В настоящее время персональные компьютеры работают с тактовыми частотами до нескольких гигагерц. Можно ожидать появления в недалеком будущем микропроцессоров с тактовой частотой порядка 10 ГГц. Однако следует заметить, что, согласно теоретическим оценкам, микропроцессоры, выполненные по современным технологическим подходам, не смогут превзойти частоты 30-40 ГГц.

7. Память – среда или функциональная часть ЭВМ, предназначенная для приема, хранения и избирательной выдачи данных. Различают оперативную, регистровую, кэш- и внешнюю память.

Функции и основные характеристики внутренней памяти ПК

Внутренняя память - это память, к которой процессор может обратиться непосредственно в процессе работы и немедленно использовать ее.

К внутренней памяти относятся:

1. Оперативная память (ОЗУ, англ. RAM, Random Access Memory - память с произвольным доступом) - это быстрое запоминающее устройство не очень большого объёма, непосредственно связанное с процессором и предназначенное для записи, считывания и хранения выполняемых программ и данных, обрабатываемых этими программами.

Оперативная память используется только для временного хранения данных и программ, так как, когда машина выключается, все, что находилось в ОЗУ, пропадает. Доступ к элементам оперативной памяти прямой - это означает, что каждый байт памяти имеет свой индивидуальный адрес.

2. Кэш (англ. cache) или сверхоперативная память - очень быстрое ЗУ небольшого объёма, которое используется при обмене данными между микропроцессором и оперативной памятью для компенсации разницы в скорости обработки информации процессором и несколько менее быстродействующей оперативной памятью.

Кэш-памятью управляет специальное устройство - контроллер, который, анализируя выполняемую программу, пытается предвидеть, какие данные и команды вероятнее всего понадобятся в ближайшее время процессору, и подкачивает их в кэш-память. При этом возможны как "попадания", так и "промахи". В случае попадания, то есть, если в кэш подкачаны нужные данные, извлечение их из памяти происходит без задержки. Если же требуемая информация в кэше отсутствует, то процессор считывает её непосредственно из оперативной памяти. Соотношение числа попаданий и промахов определяет эффективность кэширования.

Кэш-память реализуется на микросхемах статической памяти SRAM (Static RAM), более быстродействующих, дорогих и малоёмких, чем DRAM (SDRAM). Современные микропроцессоры имеют встроенную кэш-память, так называемый кэш первого уровня размером 8, 16 или 32 Кбайт. Кроме того, на системной плате компьютера может быть установлен кэш второго уровня ёмкостью 256, 512 Кбайт и выше.

Постоянная память (ПЗУ, англ. ROM, Read Only Memory - память только для чтения) - энергонезависимая память, используется для хранения данных, которые никогда не потребуют изменения. Содержание памяти специальным образом "зашивается" в устройстве при его изготовлении для постоянного хранения. Из ПЗУ можно только читать.

Виды внешней памяти ПК, их особенности и основные характеристики.

Внешняя память (ВЗУ) предназначена для длительного хранения программ и данных, и целостность её содержимого не зависит от того, включен или выключен компьютер. Этот вид памяти обладает большим объемом и маленьким быстродействием. В отличие от оперативной памяти, внешняя память не имеет прямой связи с процессором. Информация от ВЗУ к процессору и наоборот циркулирует примерно по следующей цепочке:

В состав внешней памяти компьютера входят:

1. Жесткий диск (накопители на жестких магнитных дисках, НЖМД) - тип постоянной памяти. В отличие от оперативной памяти, данные, хранящиеся на жестком диске, не теряются при выключении компьютера, что делает жесткий диск идеальным для длительного хранения программ и файлов данных, а также самых важных программ операционной системы. Эта его способность (сохранение информации в целостности и сохранности после выключения) позволяет доставать жесткий диск из одного компьютера и вставлять в другой.

Винчестер, или жесткий диск, - самая важная составляющая компьютера. На нем хранится операционная система, программы и данные. Без операционной системы Windows нельзя запустить компьютер, а без программ - ничего сделать, когда он уже загрузился. Без банка данных придется информацию каждый раз вводить вручную.

2. Дисководы (накопители на гибких магнитных дисках (НГМД), англ. FDD) бывают двух основных типов - для больших дискет (размером 5,25 дюйма, иногда пишут - 5,25"), и для маленьких (3,5 дюйма, 3,5"). Пятидюймовая дискета может вмещать в зависимости от ее типа от 360 информации (360 тысяч символов) до 1,2 Мбайт. Трехдюймовки хоть и меньше, но вмещают информации больше (720 КБ - 1,44 МБ). К тому же трехдюймовки заключены в пластмассовый корпус, и потому их труднее сломать или помять. Стандартным дисководом для современных компьютеров является дисковод для маленьких (3,5 дюйма) дискет. Отсюда и его название в компьютерной системе - диск 3,5 А.

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

На лазерных CD-ROM (CD - Compact Disk, компакт диск) и DVD-ROM (DVD - Digital Video Disk, цифровой видеодиск) дисках хранится информация, которая была записана на них в процессе изготовления. Запись на них новой информации невозможна, что отражено во второй части их названий: ROM (Real Only Memory - только чтение). Производятся такие диски путем штамповки и имеют серебристый цвет.

Существуют CD-R и DVD-R-диски (R - recordable, записываемый), которые имеют золотистый цвет. Информация на такие диски может быть записана, но только один раз. На дисках CD-RW и DVD-RW (RW - ReWritable, перезаписываемый), которые имеют "платиновый" оттенок, информация может быть записана многократно.

4. Накопители на магнитной ленте (стримеры) и накопители на сменных дисках

Стример (англ. tape streamer) - устройство для резервного копирования больших объёмов информации. В качестве носителя здесь применяются кассеты с магнитной лентой ёмкостью 1 - 2 Гбайта и больше.

Стримеры позволяют записать на небольшую кассету с магнитной лентой огромное количество информации. Встроенные в стример средства аппаратного сжатия позволяют автоматически уплотнять информацию перед её записью и восстанавливать после считывания, что увеличивает объём сохраняемой информации.

Недостатком стримеров является их сравнительно низкая скорость записи, поиска и считывания информации. На данный момент стримеры являются устаревшими и поэтому используются они на практике очень редко.

В составе компьютера имеется несколько уровней, разновидностей памяти. Важнейшими для работы компьютера видами памяти являются оперативная память (ОП) и внешняя память (ВП).

Оперативная память

Этот уровень памяти компьютера подобен кратковременной памяти человека. Когда человек сосредоточен на выполнении какого-либо дела - готовит пищу, совершает покупки, играет на музыкальном инструменте, управляет автомобилем, - он хорошо помнит («держит в голове») все детали, подробности текущей ситуации, а также план выполняемой работы. После перехода к другой деятельности все это забывается, но в памяти возникает другой план и другие подробности.

ВНИМАНИЕ

Оперативной памятью называется устройство компьютера, предназначенное для хранения выполняющихся в текущий момент времени программ, а также данных, необходимых для их выполнения.

Из определения следует, что в оперативной памяти на стадии выполнения могут одновременно находиться несколько программ. Кроме того, в оперативной памяти могут находиться как обрабатываемые, так и уже обработанные программой данные.

Можно считать, что оперативная память представляет собой последовательность пронумерованных байтов. Каждый байт имеет свой собственный номер, который по аналогии с номерами домов на улице принято называть адресом. Содержимое любого байта памяти может обрабатываться независимым от остальных байтов образом. Указав адрес байта, можно прочитать код, который в нем записан, или занести, записать в этот байт какой-либо другой код. Поэтому оперативную память называют еще прямоадресуемой памятью, памятью с прямым доступом, и обозначают RAM (Random Access Memory - память произвольного доступа). Для обозначения оперативной памяти используются еще и некоторые другие названия: оперативное запоминающее устройство (ОЗУ), основная оперативная память (ООП), просто основная память.

Максимально возможный объем оперативной памяти, который иногда называют адресным пространством, и объем памяти, фактически присутствующий в составе вычислительной машины, являются важнейшими характеристиками компьютера в целом. Адресное пространство определяется принятым способом задания адреса байта. Адрес - это номер, то есть целое число. При этом за каждым байтом памяти должен быть закреплен отдельный номер. Поэтому максимально возможный номер определяет максимально возможный объем памяти, то есть адресное пространство в данной модели компьютера. Если для записи номера байта отводится два байта памяти, то объем оперативной памяти не может превышать 65 535 байта или 64 Кбайт. А если выделяется четыре байта, как это принято в современных компьютерах, то граница возможного объема оперативной памяти возрастает до 4 Гбайт. Стандартным для современных персональных компьютеров общего назначения (массовых ПК) считается объем оперативной памяти 32-64 Мбайт, а во многих случаях уже рекомендуется 128-256 Мбайт. По-видимому, в ближайшее время этот показатель достигнет уровня 1-2 Гбайт. Последние на сегодняшний день модели персональных компьютеров имеют теоретический предел оперативной памяти 64 Гбайт.

Отличительными особенностями оперативной памяти являются ее энергозависимость и относительно высокая стоимость. Энергозависимость означает, что при отключении электропитания вся информация, которая хранилась в оперативной памяти, безвозвратно теряется.

Кроме оперативной памяти в состав персонального компьютера входит родственная ей кэш-память, или просто кэш (cache - запас, тайный склад). Это сверхбыстрая память относительно небольшого объема - 128-512 Кбайт. Иногда ее называют сверхоперативной памятью. По структуре и принципу работы кэш ничем не отличается от оперативной памяти. Однако скорость передачи данных при обмене с кэшем значительно выше, чем при обмене с оперативной памятью, но и стоит она Дороже. Кэш используется как промежуточное звено между процессором и оперативной памятью, которое обеспечивает повышение скорости вычислений. Дело в том, что процессор работает с очень большой скоростью, которая намного превышает скорость работы оперативной памяти. Поэтому при совместной работе процессор будет простаивать, подстраиваясь под скорость оперативной памяти. Чтобы избежать этого эффекта, как раз и вводится промежуточный, скоростной уровень памяти - кэш, который обеспечивает сглаживание разницы скоростей. В современных машинах предусматривается несколько уровней кэш-памяти.

Следует упомянуть и еще один вид памяти компьютера - постоянную память, ПЗУ (постоянное запоминающее устройство), или ROM (Read Only Memory - память только для чтения). Эта память отличается от оперативной тем, что запись информации в ПЗУ осуществляется только один раз на заводе-изготовителе. И в дальнейшем из этой памяти возможно только чтение. Кроме того, при отключении электропитания данные, записанные в ПЗУ, сохраняются. Постоянная память используется для хранения наиболее важных и часто используемых служебных программ, которые осуществляют проверку работы отдельных устройств компьютера (тестирование), а также выполняют постоянно используемые операции по обмену данными между клавиатурой, монитором и памятью компьютера. Этот комплекс программ образует базовую систему ввода/вывода или, сокращенно, BIOS (Base Input Output System - базовая ввода/вывода система).

В современных компьютерах оперативная память, а также кэш и ПЗУ реализованы на интегральных, больших или сверхбольших интегральных схемах, которые отличаются от больших схем еще большей плотностью монтажа и, соответственно, заменяют сотни тысяч и миллионы транзисторных элементов.

Конструктивно оперативная память выполняется в виде так называемых модулей памяти - плат, на которых размещаются микросхемы. Плата представляет собой выполненную из специального материала обычно прямоугольную пластинку стандартных размеров, на которой размещаются разъемы для крепления микросхем, а также выполняются монтаж электрических схем питания микросхем и их подсоединение к остальным компонентам компьютера. Существуют модули двух конструкций: SIMM (Single In Line Memory Modules - однорядные модули памяти) и DIMM (Dual In Line Memory Modules - двухрядные модули памяти). В соответствии с названием в модулях SIMM микросхемы размещены в один ряд, а в модулях DIMM - в два ряда. Фактический объем оперативной памяти набирается из нескольких модулей того или иного типа. К сожалению, одновременное использование разнотипных модулей памяти в современных компьютерах не предусмотрено. Поэтому при наращивании, расширении оперативной памяти за счет установки дополнительных модулей приходится учитывать тип уже установленных.

Внешняя память

Этот уровень памяти компьютера похож на вспомогательные средства, используемые человеком для долговременного хранения важных сведений, - записные книжки, всевозможные справочники, фотографии, звукозаписи, кинопленки, видеозаписи и т. д. Эти носители информации естественно трактовать как внешние по отношению к «внутренней» памяти, «находящейся» в голове человека.

ВНИМАНИЕ

Внешнюю память компьютера, которую иногда называют ВЗУ - внешними запоминающими устройствами, можно представлять себе как значительный по объему информационный склад, где программы и данные могут храниться годами до тех пор, пока они не потребуются. Вообще говоря, название «внешняя память» по отношению к устройствам этой группы в персональных компьютерах не совсем точно отражает ситуацию, так как эти устройства фактически находятся внутри корпуса персонального компьютера. Но поскольку данная терминология сложилась исторически, и кроме того, в вычислительных машинах других классов такого рода устройства фактически находятся вне центральных корпусов, оборот «внешняя память» применяется и для соответствующих устройств персональных машин.

Подчеркнем, что программа, находящаяся во внешней памяти, не может в ней выполняться, а данные не могут быть каким-либо образом обработаны. В этом и состоит самое главное функциональное отличие внешней памяти от оперативной. Во внешней памяти программы и данные хранятся в «нерабочем состоянии», в оперативной - программы и данные хранятся во время выполнения (и только во время выполнения) программ. Для того чтобы выполнить какую бы то ни было программу, ее сначала нужно «взять со склада» - найти на внешнем устройстве и перенести в оперативную память, где она и сможет выполняться. Аналогичным образом, чтобы обработать данные, физически находящиеся во внешней памяти, их нужно сначала перенести в оперативную память.

ВНИМАНИЕ

Перенос программы из внешней памяти в оперативную называется загрузкой программы, а инициирование (начало) ее выполнения называют запуском или передачей управления этой программе.

Важнейшей особенностью внешней памяти является ее энергонезависимость . Это означает, что информация хранится в ней независимо от того, включено или выключено электропитание компьютера. Кроме того, внешняя память имеет гораздо меньшую стоимость и значительно большие объемы по сравнению с оперативной. Скорость передачи данных при обмене с внешними запоминающими устройствами значительно меньше, чем у оперативной памяти, но стоимость оперативной памяти значительно выше, чем стоимость внешней.

В настоящее время в качестве внешней памяти в основном используются гибкие магнитные, жесткие магнитные, оптические и магнитооптические диски. Можно упомянуть также и магнитные ленты, хотя их использование стремительно устаревает.

Гибкий магнитный диск (ГМД), накопитель на гибких магнитных дисках (НГМД), флоппи-диск (floppy disk - свободно висящий диск) или просто дискета представляют собой гибкую лавсановую пластинку диаметром 3,5 дюйма, что примерно равно девяти сантиметрам (точнее, 89 мм, 1 дюйм равен 2,54 см). Обычно такие дискеты называют трехдюймовыми . Пластинка покрыта с одной или двух сторон специальным веществом, хорошо сохраняющим состояние намагниченности (примерно таким же, какое нанесено на ленты бытовых магнитофонов). Стороны дискеты, на которые нанесено магнитное покрытие, называются рабочими поверхностями. У дискеты могут быть одна или две рабочие поверхности. Каждая рабочая поверхность имеет свой собственный номер.

Рис. 4.2. Внешний вид трехдюймовой дискеты

Для предохранения магнитного покрытия рабочих поверхностей дискеты от случайного разрушения пластина упаковывается в жесткий пластиковый защитный чехол, который практически полностью закрывает рабочие поверхности (рис. 4.2). В чехле имеется несколько прорезей. Центральная (круглая) прорезь находится на тыльной стороне защитного чехла. Она служит для захвата дискеты специальным механизмом, который осуществляет ее вращение. Эта прорезь закрыта металлической накладкой с двумя прямоугольными отверстиями под устройства захвата дискеты. Еще одна прямоугольная щель в верхней части чехла служит для доступа головок чтения/записи информации к рабочим поверхностям диска. Эта щель в нерабочем состоянии закрыта подвижной металлической шторкой. В верхней части дискеты обычно находится маркировка типа дискеты HD (High Density - высокая плотность), а в нижней размещается прямоугольная наклейка, на которой можно записать (лучше карандашом), что именно, какие программы или данные находятся на дискете.

У нижнего торца защитного чехла дискеты имеется переключатель защиты от записи. В нижнем положении переключателя (как на рис. 4.2) включается защита дискеты от записи. Это означает, что запись новой информации на дискету невозможна. Кроме того, невозможно уничтожить (стереть) уже имеющуюся на дискете информацию. В верхнем положении переключателя защита от записи выключена, могут производиться как запись, так и стирание информации. Чтение информации с дискеты не зависит от положения переключателя, от того, включена защита от записи или нет. Защита от записи обычно включается для того, чтобы предотвратить случайное уничтожение хранящейся на дискете важной информации, а также для защиты от компьютерных вирусов (см. раздел «Борьба с вирусами» главы 10).

Для работы с дискетами в компьютере предусмотрены устройства, которые называются дисководами гибких магнитных дисков или FDD (floppy disk drive - привод * флоппи-дисков). На передней панели дисковода имеется щель, в которую вставляется дискета, при этом шторка отодвигается и открывает доступ головкам чтения/ записи к рабочим поверхностям дискеты. Головки чтения/записи могут перемещаться вдоль радиуса диска от его внешней границы к центру и назад (рис. 4.3). Сама пластинка вращается со скоростью порядка 300 оборотов в минуту. Таким образом, и чтение, и запись информации можно произвести в любом месте рабочих поверхностей дискеты.

*Привод - механизм, приводящий в движение какое-либо устройство.

Рис. 4.3. Дорожки и сектора на рабочих поверхностях дискеты

Для ориентации дискеты предусмотрен косой срез одного из углов верхнего торца защитного чехла. Кроме того, на лицевой поверхности чехла, на стороне, противоположной срезу, имеется стрелка, направленная к верхнему торцу (см. рис. 4.2). Таким образом, можно определить ориентацию дискеты перед ее помещением в дисковод. Дискета должна располагаться верхним торцом к щели дисковода, при этом срез чехла должен быть справа. Если дискета ориентирована правильно, то на лицевой поверхности слева около верхнего торца видна стрелка, направленная к дисководу. Для того чтобы вставить дискету в дисковод, надо аккуратно продвинуть ее в щель дисковода до упора (защелкивания). Чтобы ее вынуть, следует нажать кнопку, расположенную ниже щели дисковода.

СОВЕТ

Если при продвижении дискеты внутрь дисковода ощущается сопротивление, то ни в коем случае нельзя применять силу. Это означает, что дискета вставляется неправильно. Необходимо вынуть ее и проверить правильность ориентации.

При работе с дискетами важно соблюдать ряд правил обращения с ними. Эти правила несложны, а их соблюдение гарантирует сохранность информации. Вот эти правила:

§ дискеты нельзя сгибать;

§ защитный чехол дискеты нельзя вскрывать;

§ дискеты следует беречь от попадания влаги;

§ дискеты нельзя нагревать;

§ дискеты нужно оберегать от воздействия электромагнитных полей;

§ нельзя касаться рабочих поверхностей дискеты;

§ вставлять дискету в прорезь дисковода нужно аккуратно, без перекосов и нажима;

§ дискеты лучше всего хранить в фирменных конвертах, коробках или специальных контейнерах.

Обсудим немного более подробно хранение информации на дисках. На рабочие поверхности дискет наносятся концентрические дорожки (см. рис. 4.3). Количество дорожек на рабочей поверхности дискеты зависит от разных факторов: от диаметра, материала, из которого изготовлен магнитный слой, и т. д. Все дорожки каждой из поверхностей пронумерованы, нумерация дорожек, как и нумерация рабочих поверхностей, начинается с нуля. Каждая дорожка дискеты состоит из некоторого количества участков - секторов . В стандартном случае сектор имеет объем 512 байтов. Таким образом, общий объем дискеты можно найти, умножив 512 байтов на количество рабочих поверхностей, затем на количество дорожек на рабочей поверхности и на количество секторов на дорожке. Фактически в настоящее время используются только два стандарта. Стандарт, в котором предусмотрено использование 2 рабочих поверхностей на пластине, на каждой поверхности выделяется 80 дорожек, и на каждой дорожке размещается 18 секторов. Объем дискеты в этом случае равен 512 байтов х 2 х 80 х 18, что составляет 1 474 560 байтов или 1 440 Кбайт или 1,4 Мбайт. Во втором стандарте на одной дорожке размещается 36 секторов, и следовательно, объем дискеты возрастает в 2 раза до 2,8 Мбайт. На практике не совсем точно указывают, что объем трехдюймовой дискеты равен 1,44 Мбайт (или, соответственно 2,88 Мбайт).

Сектор на диске в процессе чтения/записи информации играет примерно такую же роль, как и байт в оперативной памяти. Чтение и запись информации на диски осуществляются не отдельными байтами, как в оперативной памяти, а сразу целым сектором.

Сектора дорожки также нумеруются, но их нумерация начинается с единицы. Таким образом, чтобы однозначно указать какой-либо сектор на диске, нужно указать три числа: номер рабочей поверхности, номер дорожки на ней и номер сектора на дорожке. Этот набор из трех номеров называется физическим адресом сектора . Первый сектор, расположенный на нулевой дорожке нулевой поверхности любого диска, принято называть начальным, стартовым или boot-сектором (boot - ботинок). Он играет особую роль в работе персональных ЭВМ. В частности, он содержит исчерпывающую характеристику самого диска: количество рабочих поверхностей на диске, количество дорожек на одной поверхности и количество секторов на одной дорожке.

Завод-изготовитель иногда поставляет в продажу дискеты без секторов и дорожек. Поэтому записать что-либо на такую дискету невозможно, и перед использованием ее необходимо подготовить к работе. Подготовка дискеты к работе выполняется специальными программами и называется форматированием, инициализацией или разметкой . Если дискета продается уже готовой к работе, размеченной, то на упаковке дискеты и на ее защитном чехле стоит маркировка «DOS FORMATTED ».

Дискеты являются сменными носителями информации. Это значит, что за счет смены дискет в дисководах на такие носители можно записать неограниченно много информации, хотя объем каждой отдельно взятой дискеты относительно мал. С помощью дискет удобно переносить относительно небольшие порции информации с одного компьютера на другой. Таким образом, дискеты можно представлять себе как своеобразный «портфель», в котором переносят самые разные документы, фотографии, чертежи, звука- и видеозаписи.

В последнее время в состав ПЭВМ обычно включаются устройства для работы с оптическими (лазерными) дисками , CD (Compact Disk компакт-диски) или CD-ROM (Compact Disk Read Only Memory - память только для чтения на компакт-дисках), которые имеют диаметр 5,25 дюйма (133 мм). Оптические диски, как и гибкие, относятся к сменным носителям информации. Информация записывается на диск в цифровой форме в виде углублений и пиков, расположенных внутри концентрических дорожек. Этот рельеф наносится на диск при его изготовлении механическим путем. Отсюда следует основной недостаток компакт-дисков - невозможность записывать на них новую информацию. Можно только считывать то, что записано на диски на заводе-изготовителе. Считывание информации происходит с помощью лазерного луча, который с огромной скоростью пробегает вдоль дорожек единственной рабочей поверхности диска. Собственно по способу считывания информации диски и называются оптическими или лазерными. К несомненным достоинствам CD можно отнести: довольно низкую стоимость самих дисков, относительно большую емкость - порядка 600-800 Мбайт, а также их надежность и долговечность, которые значительно превосходят соответствующие характеристики гибких дисков. Дисковод для оптических дисков называют лазерным проигрывателем или так же, как и используемый диск, - CD-ROM. При включении в состав персонального компьютера CD-ROM приобретает права одного из сменных дисковых устройств.

Существенный недостаток CD-ROM - невозможность выполнения записи при их использовании - был устранен в дисках WORM (Write Once/Read Many -однократная запись, множественное считывание), которые имеют и более распространенное название CD-R (Compact Disk Recordable - записываемый компакт-диск). На диски этого типа можно записать информацию, как и на обычную гибкую дискету - прямо на компьютере, но только один раз. Чтение может производиться произвольное количество раз. Диски CD-R относят к магнитооптическим устройствам, так как запись информации осуществляется магнитным способом, а считывание - оптическим. Для использования этой технологии требуются специальные диски и дисководы, которые стоят дороже обычных CD-ROM. Однако возможность даже однократной записи на компакт-диск объемом 600-800 Мбайт представляет собой замечательную возможность создания высоконадежных и компактных архивов большой емкости, которые значительно превосходят по удобству использования архивы на магнитных лентах и, тем более, на гибких дисках.

Относительно недавно появились дисководы, позволяющие выполнять многократную перезапись на компакт-диски. Для этого требуются диски нового типа CD-RW (Compact Disk ReWriteable - перезаписываемые компакт-диски), которые также относятся к магнитооптическим устройствам. По своим размерам, объему и внешнему виду диски CD-RW ничем не отличаются от дисков CD-R и CD-ROM. Надежность этой технологии, а также стоимость дисковода и дисков пока еще оставляют желать лучшего. По-видимому, эти недостатки в ближайшее время будут устранены, и CD-RW постепенно вытеснят другие типы внешних запоминающих устройств аналогичной емкости.

Правила обращения с дисководами CD-ROM, CD-R и CD-RW и оптическими дисками достаточно просты и естественны: не следует допускать падений, ударов, толчков и вибрации дисководов, особенно во время записи на диск. Не допускается попадание воды или других жидкостей внутрь дисковода. Запрещается ставить какие-либо предметы на выдвинутый лоток дисковода. Не рекомендуется прикасаться к рабочей поверхности диска пальцами, держать диск следует за края. Не допускается нанесение каких-либо надписей карандашом или авторучкой на обеих поверхностях диска. Даже царапина на стороне этикетки (нерабочей поверхности диска) может привести к потере данных. Не допускается использование наклеек на нерабочей стороне, они нарушают центровку диска, что приводит к сильной вибрации при его вращении в дисководе и сбоям при чтении и тем более записи на компакт-диск. Категорически запрещается гнуть диски. Хранить компакт-диски рекомендуется только в специальных футлярах, это защитит их рабочую поверхность от пыли, грязи, царапин и других повреждений. Не допускается воздействие на компакт-диск прямых солнечных лучей, рекомендуется избегать хранения диска в теплой и влажной среде.

СОВЕТ

Рекомендуется регулярно чистить компакт-диски с помощью мягкой тряпочки, смоченной в воде или специальной жидкости для чистки компакт-дисков. Протирать диск следует по прямой линии от середины к краю. Дугообразные движения при этом не рекомендуются, так как дугообразные царапины приведут к потере данных. Компакт-диск перед установкой в дисковод необходимо полностью высушить.

Рассмотренные выше оптические и магнитооптические диски имеют объем 600-800 Мбайт, что, в принципе, не очень много, если иметь в виду уровень современных требований к внешним запоминающим устройствам. Поэтому были разработаны способы записи информации, которые позволяют при том же самом диаметре диска 5,25 дюйма разместить на нем гораздо больше данных и программ. Такие диски называются DVD (Digital Versatile Disk - цифровой универсальный диск). Запись информации на диски DVD производится на нескольких слоях, которые размещаются на одной и той же рабочей поверхности. Кроме того, для записи используется упоминавшийся выше мультимедийный формат MPEG-2, поэтому объем дисков достигает 17 Гбайт. В настоящее время используются в основном DVD-ROM, хотя уже появились однократно записываемые DVD-R.

По-видимому, можно предположить, что в недалеком будущем в качестве сменных носителей информации будут использоваться все три группы дисков - гибкие трехдюймовые дискеты, а также многократно записываемые пятидюймовые CD-RW и DVD-RW, которые должны удовлетворять различным уровням требований к объему дисков: несколько мегабайт, сотни мегабайт и десятки гигабайт.

По сравнению с магнитными, оптическими и магнитооптическими дисками, магнитные ленты, которые также относятся к группе сменных носителей, являются очень дешевым средством хранения информации. Принцип записи информации на магнитную ленту в компьютерах ничем не отличается от используемого в бытовых кассетных магнитофонах. Существенным недостатком использования магнитных лент для хранения информации является большое время обмена с лентой, которое обусловлено в основном необходимостью перемотки ленты для достижения участка, содержащего нужные данные или программы. Поэтому чаше всего запись на магнитную ленту используется с целью архивного дублирования важной информации с жесткого диска на случай его неожиданной поломки. Аналогичное дублирование на гибкие диски обходится значительно дороже. С появлением CD-R, а тем более CD-RW и DVD необходимость в использовании магнитных лент как архивных носителей исчезает. Устройство для записи информации на магнитную ленту в персональных компьютерах называется стриммер . Это устройство обычно не входит в стандартный комплект персональных компьютеров.

Кроме сменных дисковых устройств в состав персональных компьютеров, как правило, включается постоянный, несъемный диск. Обычно его называют жестким магнитным диском - ЖМД , HDD (Hard Disk Drive - привод жесткого диска), или винчестерским (от Winchester - разновидность винтовки, двустволка) диском. Доступ к жесткому диску без разбора корпуса компьютера обычно невозможен. В связи с тем, что жесткий диск является несменным, в отличие от переносного «портфеля» - гибкого диска, его можно представлять себе как стационарный шкаф для хранения документации.

Винчестерский диск на самом деле является пакетом дисков, который состоит из нескольких (2-10) жестких металлических пластин - дисков, закрепленных на общей оси и жестко соединенных с механизмом вращения дисковода. Вся группа дисков размещена в герметичном корпусе, из которого откачивается воздух. Такая конструкция позволяет значительно увеличить плотность записи информации и, следовательно, увеличить объем диска. Современные винчестерские диски имеют объем от сотен мегабайт до нескольких десятков гигабайт. По-видимому, в ближайшее время это показатель возрастет до сотен гигабайт. Заметим, что отмеченная выше аналогия: дискета - «портфель», а жесткий диск - «шкаф» - совершенно правильно передает соотношение объемов у этих устройств. Объем стационарного «шкафа» - жесткого несъемного диска - во много раз больше объема переносного «портфеля» - гибкой съемной дискеты.

Все диски пакета вращаются одновременно. Причем особенности конструкции винчестерских дисков позволяют существенно увеличить не только объем, но и скорость вращения всего пакета дисков (в настоящее время - 5400-7200 оборотов в минуту), а следовательно, и скорость передачи информации.

Обмен данными для жестких дисков организуется так же, как и для гибких дискет, с помощью одной головки чтения/записи на одну рабочую поверхность. Рабочие поверхности винчестерского диска, как и рабочие поверхности у гибкого диска, состоят из дорожек и секторов. Для повышения скорости выполнения операций чтения и записи на жестких дисках несколько подряд расположенных секторов одной и той же дорожки объединяют в группы, которые называют кластерами (cluster - группа). Обмен информацией, то есть либо чтение, либо запись, для любого диска всегда осуществляется отдельными кластерами, а не отдельными секторами. Кластер всегда состоит из целого числа секторов - одного, двух, четырех, восьми и т. д. Конкретное количество секторов, входящих в кластер, зависит от используемых аппаратуры и программ. В частности, кластер на гибких дисках объемом 1,44 Мбайт состоит из одного сектора, а на дисках объемом 2,88 Мбайт - из двух секторов. Кластеры на современных жестких дисках состоят из 32,64 и более секторов.

Каждое из дисковых устройств, включенных в комплект персонального компьютера, имеет свое собственное обозначение, которое состоит из одной буквы английского алфавита и двоеточия. Обычно в состав компьютера включают один дисковод для гибких дисков, которые всегда обозначаются как А:. Жесткий диск, независимо от наличия или отсутствия дисковода для гибких дисков, всегда принято называть С:.

В принципе в состав компьютера можно включить несколько жестких дисков. Но на практике персональный компьютер чаще всего оснащен только одним винчестерским диском. Для удобства организации работы с данными предусмотрена возможность имитировать наличие в составе компьютера нескольких жестких дисков, разделив реально включенный в состав компьютера диск на рядучастков, каждый из которых ведет себя как самостоятельный диск. Такие участки реального диска принято называть «логическими дисками ». Суммарный объем логических дисков равен объему реального исходного диска. Выбор конкретных объемов логических дисков достаточно произволен. Если, скажем, в компьютере имеется жесткий диск объемом 520 Мбайт, то возможны следующие варианты: один диск на 520 Мбайт, два диска, один, скажем, на 50, а второй на 470 Мбайт, или два диска по 260 Мбайт каждый, или любые другие варианты, дающие в сумме 520. Можно организовать три, четыре и т. д. логических диска. Если в составе компьютера имеются дополнительные реальные или логические жесткие диски, дисководы для CD-ROM, CDrR, CD-RW или DVD, то для их обозначения используются следующие по алфавиту буквы английского алфавита - D:, Е:, F: и т. д.

Процессор

Следующая после хранения информации основная функция компьютера - обработка данных, осуществляемая по заранее заданной человеком программе. Эта функция выполняется устройством, которое называется процессором (process - обрабатывать), центральным процессором, а в персональных компьютерах еще и микропроцессором.

ВНИМАНИЕ

Основная функция процессора складывается из двух компонентов - собственно действия по обработке данных и управление последовательностью выполнения таких действий. Процессор вычислительной машины «умеет» выполнять определенный набор простейших, элементарных действий по обработке информации. Например, он может выполнить сложение, вычитание, умножение, деление двух чисел, закрепить за какой-нибудь рассматриваемой величиной ее новое текущее значение, увеличить текущее значение величины на единицу, сравнить одно число с другим числом, один символ текста с другим символом и выяснить, совпадают они или нет и т. д. Весь набор действий, которые могут быть выполнены процессором, называется системой команд данного процессора. Процессоры разных машин обладают различными системами команд. Система команд процессора фактически определяет модель компьютера.

Например, возможности входящего в состав обычного микрокалькулятора «процессора» очень ограничены. Его система команд состоит из небольшого количества команд. Так, у самого простого арифметического калькулятора система команд состоит из четырех-пяти команд: вычисление суммы, разности, произведения и частного от деления двух чисел. А в так называемых инженерных микрокалькуляторах система команд шире, с их помощью можно выполнять достаточно сложные инженерные расчеты - вычислять логарифмы, синусы, запоминать одно или несколько чисел, участвующих в вычислениях, и т. д. Процессоры современных персональных компьютеров обладают системой команд, содержащей свыше 1000 различных команд.

Указание процессору на выполнение одного из элементарных действий называется машинной командой . Конкретная последовательность машинных команд, которая обеспечивает необходимую обработку информации, образует программу, записанную на уровне машинного языка . Машинные команды, а следовательно, и любая их последовательность, образующая ту или иную программу, так же как и любая другая информация в ЭВМ, определенным образом кодируются последовательностями двоичных цифр. Например, действие закрепления единичного значения за какой-либо величиной (i:=l), которое встретилось в рассмотренном во второй главе алгоритме, может быть задано машинной командой с кодом 1011 0001 000 0001 2 (В101 16). А встретившееся там же действие увеличения текущего значения величины на единицу (i:=i+l) может быть записано в виде команды с машинным кодом 1111 1110 1100 0001 2 (FE С1 16). Конкретные последовательности таких кодов как раз и образуют программы в их «естественном» машинном виде. Это именно тот способ записи программ, который «понимается» процессором. Программы, представленные именно в таком виде, выполняются процессором компьютера. Все остальные способы записи программ являются промежуточными, или вспомогательными.

Оказывается, что решение любой сколь угодно сложной задачи по обработке данных (если она может быть решена в принципе) складывается из таких простейших действий, которые могут быть заданы машинными командами. Нужно только до мельчайших подробностей, до уровня машинных команд, разработать алгоритм решения задачи. Другими словами, нужно определить, в какой последовательности и над какими данными процессор должен выполнять команды. Именно в форме машинных команд вынуждены были писать свои программы программисты, работавшие с машинами первого поколения. Затем были разработаны специальные алгоритмические языки, такие как Фортран, Алгол-60, Паскаль, Си и целый ряд других. Алгоритмы решения задач по обработке данных на этих языках записываются в более привычном для человека виде, в терминах специально подобранных слов и обозначений, которые обеспечивают алгоритму все необходимые для него свойства (однозначность, конечность и т. д.). Алгоритм, записанный на одном из алгоритмических языков, также называется программой. Затем специальные программы - трансляторы (translate - переводить) - осуществляют автоматический перевод текста алгоритма на машинный язык, на уровень двоичных кодов. Полученная таким образом машинная программа может быть выполнена процессором. Как мы уже отмечали ранее, разработку алгоритмов решения задач и запись их на уровне алгоритмического языка осуществляют высококвалифицированные специалисты в области информатики, возможно, в тесном контакте со специалистами в той области, для которой разрабатывается программа.

Для ускорения выполнения машинных команд в процессоре предусмотрен еще один вид памяти - регистровый. Регистр - это устройство для кратковременного хранения информации в процессе ее обработки. Еще раз обращаем внимание на то, что регистры входят в состав процессора, а не образуют отдельное устройство. Регистр может хранить один или несколько символов, число, код машинной команды, какой-нибудь адрес оперативной памяти. Регистры представляют собой самый быстродействующий вид памяти, но процессор имеет всего один-два десятка регистров.