Что такое озу и взу
Что такое озу и взу
Устройства внешней памяти.
Разновидности внешней памяти
Внешняя память предназначена для длительного хранения программ и данных. Целостность ее содержимого не зависит от того, включен или выключен компьютер.
Внешняя память – это память, реализованная в виде внешних запоминающих устройств ( ВЗУ) с разными принципами хранения информации.
Внешняя память относится к внешним устройствам компьютера и используется для долговременного хранения любой информации, которая может потребоваться для решения задач.
Во внешней памяти хранится все программное обеспечение компьютера.
Устройства внешней памяти (внешние запоминающие устройства) весьма разнообразны. Их можно классифицировать по виду носителя, типу конструкции, принципу записи и считывания информации, методу доступа и т. д.
ВЗУ предназначены для долговременного хранения информации любого вида и характеризуются большим объемом памяти и низким по сравнению с ОЗУ 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:
ВЗУ ↔ ОЗУ ↔ Кеш ↔ Процессор.
Под внешней памятью компьютера подразумевают обычно как устройства для чтения/записи информации – накопители, так и устройства, в которых непосредственно хранится информация.
Для каждого носителя информации существует свой накопитель. А такое устройство, как винчестер, совмещает в себе и носитель, и накопитель.
Носителями информации во внешней памяти современных компьютеров являются магнитные и оптические диски, магнитные ленты и некоторые другие.
Основные типы устройств внешней (долговременной) памяти по способу записи.
Магнитные устройства (магнитный
Оптические устройства (оптический
В персональных компьютерах к устройствам внешней памяти относятся:
· накопители на гибких магнитных дисках, предназначенные для чтения/записи информации на гибкие диски;
· накопители на жестких магнитных дисках (винчестеры);
· дисководы для работы с лазерными ( оптическими) дисками;
· магнитооптические дисководы для работы с магнитооптическими дисками.
По типу доступа к информации устройства внешней памяти разделяют на два класса:
· устройства прямого (произвольного) доступа, в которых время обращения к информации не зависит от места ее расположения на носителе.
Долговременная память имеет ряд характеристик: информационная емкость, быстродействие, надежность хранения информации, стоимость.
Так, быстродействие определяется временем доступа к нужной информации, временем ее считывания / записи.
Емкость (объем) – максимальное количество информации (объем данных), которое можно записать на носитель.
Емкость внешней памяти в сотни и тысячи раз превышает емкость оперативной памяти или вообще неограниченна, когда речь идет о накопителях со сменными носителями. Но обращение к внешней памяти требует гораздо большего времени, так как быстродействие внешней памяти существенно меньше, чем оперативной.
Внешняя память компьютера: что такое, для чего необходима и другое
Содержание:
Компьютеры и ноутбуки работают с рядом запоминающих устройств, взаимодействующих между собой. Различают два основных типа памяти: внешняя – это накопители, внутренняя – используется процессором для вычислений. Ко второй относят ОЗУ, разнообразные кэши, буфер и не перезаписываемые виды запоминающих устройств. Первые рассмотрим подробнее.
Внешняя память компьютера: что это такое
В отличие от внутренней, энергонезависимая, постоянная или внешняя память служит для долговременного хранения цифровой информации. Данные из неё не удаляются даже после отключения электропитания, могут находиться на накопителе продолжительное время (годами). Она не связана с центральным процессором напрямую, взаимодействует с ним посредством иных устройств, соединённых с материнской платой.
Внешняя память (ВП) ещё называется внешними запоминающими устройствами (ВЗУ) или накопителями.
Разновидности внешней памяти
В зависимости от принципа записи, хранения и считывания информации ВЗУ разделяются на механические и немеханические. К механическим внешним запоминающим устройствам (внешней памяти) относятся накопители на гибких (FDD, дискеты), жёстких (винчестеры, HDD) и оптических носителях.
Ко вторым – устройства без механических частей – флеш-память. По способу чтения/записи внешняя память бывает: оптической, магнитной и комбинированной. Она характеризуется: объёмом, стоимостью за гигабайт, долговечностью, надёжностью, временем доступа, скоростью чтения и записи.
Гибкие диски
Дискета – носитель цифровой информации объемом до 2,8 МБ. Представлена подложкой, покрытой окислом с магнитными свойствами и помещённой в полимерный корпус. Данные записываются на дорожки – концентрические ячейки памяти, разделённые на секторы.
Ныне гибкие диски вытеснены другими типами памяти. Накопители на магнитных лентах применяются крайне редко в узкоспециализированных сферах, например, железнодорожные перевозки.
Оптические диски
К устаревшей внешней памяти относятся компакт-диски – полимерные накопители 120 мм в диаметре и толщиной 1,2 мм с одним либо несколькими светоотражающими слоями. Для записи и считывания информации применяется дисковод или оптический привод. В зависимости от типа накопителя, может вмещать до 50 ГБ (трёхслойные) или 100 ГБ (четырёхслойные).
Различаются неперезаписываемые носители – обозначаются буквой R (ROM – от read) и перезаписываемые – RW (rewritable). Информация на первые записывается один раз и не меняется. Вторые можно одно- или многократно очищать от данных, дописывать их. Также оптические накопители разделяют по типу носителя: CD, DVD, Blu-ray.
Жёсткие диски (HDD)
Наиболее распространённая внешняя память. Работает по принципу магнитной записи. Информация записывается на дорожки отполированных металлических либо стеклянных пластин с магнитными свойствами благодаря покрытию ферромагнетику.
Состоят из одной или нескольких пластин, на которых хранятся данные, устройства позиционирования головки, самих считывающих головок и сложного блока электроники. Различаются:
Диск(-и) быстро вращается, считывающая головка парит над ним, при подаче напряжения она изменяет вектор намагниченности домена ферромагнетика. Для считывания меняется магнитный поток головки, приводящий к изменению электрического сигнала из-за возникновения индукции. По скорости опережают оптические накопители минимум на порядок: чтение – до 150 – 200 МБ/с, запись до 100 МБ/с.
По сравнению с предыдущими накопителями, HDD более быстрые, многократно перезаписываемые, надёжные, дешевые.
Флеш-память
Преимущества флеш-памяти над HDD:
Из недостатков на данный момент отметим:
Компактность большой роли не играет. Ограниченный срок службы ячейки ранее относился к недостаткам, с развитием технологий количество циклов перезаписи перестало быть проблемой.
Запоминающие устройства классифицируют:
1. По типу запоминающих элементов (полупроводниковые, магнитные, конденсаторные, оптоэлектронные, голографические, криогенные).
2. По функциональному назначению (оперативные (ОЗУ), буферные (БЗУ), сверхоперативные (СОЗУ), внешние (ВЗУ), постоянные (ПЗУ)).
3. По способу организации обращения (с последовательным поиском, с прямым доступом, адресные, ассоциативные, стековые, магазинные).
4. По характеру считывания (с разрушением или без разрушения информации).
5. По способу хранения (статические или динамические).
6. По способу организации (однокоординатные, двухкоординатные, трехкоординатные, двух/трехкоординатные).
Производительность и вычислительные возможности ЭВМ в значительной степени определяются составом и характеристиками ее ЗУ.
Важнейшими характеристиками отдельных устройств памяти являются емкость памяти, удельная емкость, быстродействие.
Емкость памяти определяется максимальным количеством данных, которые могут в ней храниться. Емкость измеряется в двоичных единицах (битах), машинных словах, но большей частью в байтах.
Удельная емкость есть отношение емкости ЗУ к его физическому объему.
Быстродействие памяти определяется продолжительностью операций обращения, т.е. временем, затрачиваемым на поиск единицы информации в памяти и на ее считывание, или временем на поиск места в памяти, предназначенного для хранения данной единицы информации, и на ее запись.
Внутренняя память ЭВМ организуется как взаимосвязанная совокупность нескольких типов ЗУ. В ее состав, кроме ОЗУ, могут входить следующие типы ЗУ:
Оперативное запоминающее устройство является, пожалуй, одним из самых первых устройств вычислительной машины. Она присутствовала уже в первом поколении ЭВМ по архитектуре (“Информатика в понятиях и терминах”), созданных в сороковых — в начале пятидесятых годов двадцатого века. За эти пятьдесят лет сменилось не одно поколение элементной базы, на которых была построена память. Поэтому автор приводит некоторую классификацию ОЗУ по элементной базе и конструктивным особенностям.
ЭВМ первого поколения по элементной базе были крайне ненадежными. Так, среднее время работы до отказа для ЭВМ “ENIAC” составляла 30 минут. Скорость счета при этом была не сравнима со скоростью счета современных компьютеров. Поэтому требования к сохранению данных в памяти компьютера при отказе ЭВМ были строже, чем требования к быстродействию оперативной памяти. Вследствие этого в этих ЭВМ использовалась энергонезависимая память.
Энергонезависимая память позволяла хранить введенные в нее данные продолжительное время (до одного месяца) при отключении питания. Чаще всего в качестве энергонезависимой памяти использовались ферритовые сердечники. Они представляют собой тор, изготовленных из специальных материалов — ферритов. Ферриты характеризуются тем, что петля гистерезиса зависимости их намагниченности от внешнего магнитного поля носит практически прямоугольный характер.
Вследствие этого намагниченность этого сердечника меняется скачками (положение двоичного 0 или 1, смотри рисунок) Память на ферритовых сердечниках работала медленно и неэффективно: ведь на перемагничивание сердечника требовалось время и затрачивалось много электрической энергии. Поэтому с улучшением надежности элементной базы ЭВМ энергонезависимая память стала вытесняться э нергозависимой — более быстрой, экономной и дешевой. Тем не менее, ученые разных стран по-прежнему ведут работы по поиску быстрой энергозависимой памяти, которая могла бы работать в ЭВМ для критически важных приложений, прежде всего военных.
В отличие от памяти на ферритовых сердечниках полупроводниковая память энергозависимая. Это значит, что при выключении питания ее содержимое теряется.
Преимуществами же полупроводниковой памяти перед ее заменителями являются:
Рассмотрим эти компоненты поподробнее:
1. Контроллер Direct Rambus — это главная шина подсистемы памяти. Он помещается на чипе логики, как и PC-чипсет, микропроцессор, графический контроллер. Физически можно поместить до четырех Direct Rambus—контроллеров на одном чипе логики. Контроллер — это интерфейс между чипом логики и памятью Rambus, и в его обязанности входит генерация запросов, управление потоком данных, и ряд других функций.
2. Direct Rambus Channel создает электрические соединения между Rambus Controller и чипами Direct RIMM. Работа канала основана на 30-ти сигналах, составляющих высокоскоростную шину. Эта шина работает на частоте 400 МГц и, за счет передачи данных на обеих границах тактового сигнала, позволяет передавать данные на 800 МГц. Два канала данных (шириной в байт каждый) позволяет получать пиковую пропускную способность в 1,6 Гбайт/с. Канал соответствует форм-фактору SDRAM.
3. Разъем Direct Rambus — это разъем со 168 контактами. Контакты расположены на двух сторонах модуля, по 84 с каждой стороны. Разъем представляет собой низкоиндуктивный интерфейс между каналом на модуле RIMM и каналом на материнской плате.
4. Модуль RIMM — это модуль памяти, который включает в
себя один или более чипов и организует непрерывность канала. По существу, RIMM образует непрерывный канал на пути от одного разъема к другому. Поэтому оставлять свободные разъемы недопустимо
Существуют специальные модули только с каналом, называемые continuity modules. Они не содержат чипов памяти и предназначены для заполнения свободных посадочных мест.
Модули RIMM имеют размеры, сходные с геометрическими размерами SDRAM DIMMs. Модули RIMM поддерживают SPD, которые используются на DIMM’ах SDRAM. В отличие от SDRAM DIMM, Direct Rambus может содержать любое целое число чипов Direct RDRAM (до максимально возможного).
Один канал Direct Rambus максимум может поддерживать 32 чипа DRDRAM. На материнской плате может использоваться до трех RIMM модулей. Используются 64 Мбит, 128 Мбит и 256 Мбит устройства.
Чтобы расширить память сверх 32-х устройств, могут использоваться два чипа повторителя. С одним повторителем канал может поддерживать 64 устройства с 6-ю RIMM модулями, а с двумя — 128 устройств на 12 модулях.
5. Чипы DRDRAM. Чипы DRDRAM составляют часть подсистемы Rambus, запоминающие данные. Все устройства в системе электрически расположены в канале между контроллером и терминатором. Устройства Direct Rambus могут только отвечать на запросы контроллера, который делает их шину подчиненной или отвечающей. Устройства включают в себя статическое и динамическое ОЗУ.
5.1.8. Флэш-память.
Особо следует рассказать о флэш-памяти. Flash по-английски – это «вспышка, проблеск». Флэш-память является энергонезависимой памятью, (как и ПЗУ и ППЗУ). При выключении компьютера ее содержимое сохраняется. Однако содержимое flash-памяти можно многократно перезаписывать, не вынимая ее из компьютера (в отличие от ППЗУ). Запись происходит медленнее, чем считывание, и осуществляется импульсами повышенного напряжения. в следствие этого, а также из-за ее стоимости, флэш память не заменит микросхемы ОЗУ.
5.1.10. Недостатки перезаписываемой памяти.
Основной недостаток ПЗУ – невозможность обновить информацию в этом виде памяти, – одновременно является и его преимуществом: данные невозможно потерять случайно и умышленно. Особенно это стало актуальным на рубехе XX – XXI веков, с вытеснением микросхем ПЗУ на CMOS и flash-память. Рассмотрим возникающие проблемы.
5.1.10.1. Потеря данных в CMOS.
Компьютеры с ISA шиной (содержащие процессоры вплоть до i80286), имели минимум настроек. Часто они вполне нормально работали в своей основной конфигурации.
Ситуация изменилась после появления на компьютерах памяти более чем 16 Мбайт, ШВУ контроллеров и PCI-шины. Как выяснилось, в большинстве случаев стандартная настройка материнской платы стала неприменимой. Для сохранения настроек пользователя их стали хранить в CMOS-памяти.
Иногда содержимое CMOS-памяти разрушается. Это возможно в следующих случаях:
Воздействие вируса. При своей работе вирус может специально внедряться в CMOS-память, чтобы обеспечиватиь лучшие условия для его распространения либо специально вывести компьютер из строя.
Скачок напряжения при работе с CMOS. В этом случае последствия непредсказуемы.
Установка пароля на загрузку. Иногда пользователь для защиты от несанкционированного доступа устанавливает «пароль на загрузку». Если он потом забудет пароль, то для запуска компьютера будет необходим сброс параметров CMOS-памяти путем короткого замыкания ее аккумулятора.
Для восстановления параметров CMOS-памяти после ее сброса существуют опции «стандартной» и безопасной» настройки этой памяти на материнской плате. Пользователю в этом случае придется восстанавливать не все, а только часть параметров. Опции «стандартной» и «безопасной» настройки хранятся в ПЗУ и изменить их невозможно!
Потеря данных в flash-памяти возможна по тем же причинам, что и в CMOS-памяти. Однако для флэш-памяти нет возможности вернуться к первоначальным установкам! В связи с этим потеря информации в флэш-памяти может быть непоправимой.
. В 1998 году автор узнал о новом черезвычайно опасном вирусе –»Чернобыль». Опасность заключалась в его действии – ровно в годовщину аварии на Чернобыльской АЭС этот вирус портил содержимое флэш-памяти и наиболее важной ее части – BIOS. В результате компьютер не мог вообще осуществлять операции ввода-вывода, в том числе и загрузку операционных систем. CMOS-память же оставалась в полном порядке! Поскольку микросхема с BIOS обычно была припаяна к материнской плате, приходилось выкидывать всю материнскую плату.
Инженер, работающий с компьютерной техникой, должен знать, в каком случае память будет «узким местом» при работе компьютера и уметь предвидеть и устранять возможные проблемы. В этом разделе суммируются все, что было уже сказано о памяти, и все это выдается в виде кратких рекомендаций.
- Что такое былинный цикл
- Что такое ввозной ндс