Что такое память компьютера

Что входит во внешнюю память?

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

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

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.

Какие устройства могут быть названы долговременной памятью

Чтобы реализовать долговременную память в компьютере, используются различные устройства. Ниже приведен список наиболее популярных и узнаваемых устройств для хранения долговременной памяти:

1. Жесткий диск (Hard Disk Drive, HDD): Это основное устройство для хранения данных в компьютере. Жесткий диск представляет собой сложную систему, которая использует быстро вращающиеся магнитные диски, на которых записываются данные. Жесткий диск обладает большой емкостью, что позволяет хранить огромное количество информации.
2. SSD-накопитель (Solid State Drive): Это новое поколение накопителей, основанных на технологии полупроводниковых чипов. SSD-накопители имеют ряд преимуществ перед жесткими дисками, таких как более высокая скорость чтения и записи данных, отсутствие шума и низкое энергопотребление. Они становятся все более популярными в современных компьютерах.
3. Оптические накопители: CD- и DVD-диски, Blu-ray-диски — это устройства для чтения и записи данных с помощью лазерного излучения. Они могут быть использованы для хранения фильмов, музыки, программ и другой информации, но их емкость ограничена, поэтому они менее удобны для хранения больших объемов данных.
4. Flash-накопители: USB-флешки, карты памяти — это компактные устройства, которые используют флеш-память для хранения данных. Они предлагают мобильность и простоту в использовании, что делает их популярными для переноса и обмена информацией между компьютерами.

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.

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.

Какой бывает компьютерная память и в каких устройствах она используется?

Все виды компьютерной памяти можно разделить на две большие категории. Энергозависимая и энергонезависимая память. Энергозависимая память теряет все данные при отключении системы. Это происходит потому, что такая память требует постоянной энергетической подпитки и, как только подача электричества прекращается, она перестает функционировать. Энергонезависимая память сохраняет данные вне зависимости от того, включен ваш компьютер или нет. К примеру, большинство типов оперативной памяти относятся к энергозависимой категории.

Наиболее известные представители энергонезависимой категории это ПЗУ (постоянная память) и флеш-память, получившая в последнее время немалое распространение. В частности, карты памяти CompactFlash и SmartMedia.

Прежде всего просто перечислим основные виды компьютерной памяти и только потом начнем их рассматривать:

• Оперативная память. Оперативное запоминающее устройство. ОЗУ, RAM
• Постоянная память. Постоянное запоминающее устройство. ПЗУ, ROM
• Кеш-память, Cache
• Динамическая оперативная память. Dynamic RAM, DRAM
• Статическая оперативная память. Static RAM, SRAM
• Флеш-память, Flash memory
• Память типа Memory Sticks в виде карт памяти для цифровых фотоаппаратов
• Виртуальная память, Virtual memory
• Видеопамять, Video memory
• Базовая система ввода-вывода, БСВВ, BIOS

Как мы уже писали, память применяется не только в компьютерах, но и в иных цифровых устройствах. Тех «компьютероподобных» устройствах, которые для удобства изложения материала мы будем считать компьютерами, не отвлекаясь на постоянные обсуждения различий между ними. В частности, планшеты многие аналитики относят к компьютерам. Речь идет в том числе и о:

• Сотовых телефонах
• Смартфонах
• Планшетах
• Игровых консолях
• Автомобильных радиоприемниках
• Цифровых медиаплеерах
• Телевизорах

Прежде, чем разбираться в том, как функционирует каждый вид памяти, поинтересуемся тем, как она вообще работает.

Внешняя память компьютера

Темой нашей сегодняшней статьи является внешняя память ЭВМ. Но сначала хотелось бы сказать несколько слов об одном заблуждении, которое оказалось невероятно «живучим». Еще в школе на уроках информатики при изучении внутреннего устройства системного блока среди прочего указывается один необходимый компонент – оперативная память. Физически она представлена микросхемами, распаянными на текстолитовой планке с двумя рядами (гребенкой) скользящих контактов, которыми подключается к разъему материнской платы. Например, когда говорят о том, что недостаточно памяти, подразумевают малое количество именно оперативки. Либо общей, либо для какого-то приложения. Однако иногда используют термин «внешняя память». Это неверно, хотя бы потому, что, например, вряд ли кому придет в голову идея называть книгу «памятью». Книга – это носитель информации, а память – нечто совершенно иное.

Что же некоторые подразумевают под термином «внешняя память»? У вышеуказанной оперативки есть существенный недостаток, который проявляется в потере всех записанных в ячейки микросхем данных при каждом отключении электропитания. Поэтому она используется узлами компьютера лишь при текущих расчетах, а для долговременного хранения информации применяется внешняя память. Это винчестер, флешка, привод чтения/записи компакт-дисков, даже принтер, с рядом оговорок. То есть все те устройства, в которых сохранность записанных данных не зависит от наличия электроэнергии.

Все пользовательские файлы, включая саму операционную систему, хранятся на таких носителях. По сравнению с оперативкой, данные устройства обладают намного большим объемом, а в некоторых случаях практически неограниченным. Например, если емкость модулей современного среднестатистического компьютера составляет 4-8 Гб, то объем винчестера редко бывает менее 250 Гб. Используя для хранения файлов сменные носители (компакт-диски), можно, теоретически, сохранить бесконечный поток данных.

Внешняя память физически представлена накопителями с различным принципом действия. Одними из первых подобных решений являлись дискеты. Гибкая полимерная основа в форме диска покрывалась магнитным напылением, поверхность которого особым образом намагничивала записывающая головка дисковода. Принцип почти такой же, как в старых кассетах для аудио- и видеоустройств.

Почти одновременно возникли более совершенные конструктивные решения, названные винчестерами. В корпусе размещались несколько негибких дисков из непроводящего ток материала, покрывались магнитным слоем. Так как записывающая головка непосредственно с поверхностью не соприкасалась, «летая» на потоке воздуха, удалось значительно поднять скорость вращения дисков, а значит, производительность всего устройства.

Совершенно иной принцип работы используется в приводах для чтения/записи компакт-дисков. По команде компьютера луч лазера определенным образом продавливает в тонком металле углубления. При чтении тот же луч отражается от слоя зеркальной подложки, улавливается фотоэлементом и анализируется. Таким образом восстанавливается записанная информация.

Это лишь некоторые виды запоминающих устройств. Кстати, во времена первых 8086 компьютеров существовало решение, которое с полным правом можно назвать внешней памятью. Это были модули расширения основного объема оперативки, внутри которых размещались микросхемы. Отличие от современных планок в том, что устройство было по-настоящему внешним.

Основные отличия между оперативной и долговременной памятью

Оперативная память (ОЗУ) и долговременная память (ЖД) – это два важных типа памяти, которые используются в компьютерах. Они отличаются по ряду факторов, включая функциональность, время доступа, емкость и способ хранения информации.

1. Функциональность:

Оперативная память является временным хранилищем данных, используемых компьютером во время работы. Она используется для хранения текущих задач, данных и программ. ОЗУ обеспечивает быстрый доступ к данным, но его информация не сохраняется после выключения компьютера.

Долговременная память предназначена для долгосрочного хранения данных. Она используется для хранения операционной системы, программ, файлов и других данных, которые сохраняются даже после выключения компьютера.

2. Время доступа:

Оперативная память обеспечивает очень быстрый доступ к данным, так как она подключена прямо к процессору компьютера. Время доступа к данным из ОЗУ измеряется в наносекундах (нс). Это позволяет компьютеру быстро загружать и выполнять программы и данные.

Долговременная память имеет более долгое время доступа, чем оперативная память. Ее время доступа измеряется в миллисекундах (мс) или даже секундах. Это означает, что доступ к данным на жестком диске или других носителях с жесткими дисками (например, SSD-накопителях) требует больше времени.

3. Емкость:

Оперативная память обычно имеет меньшую емкость, чем долговременная память. Объем ОЗУ обычно измеряется в гигабайтах (ГБ) или терабайтах (ТБ). Это позволяет компьютеру быстро выполнять операции, используя небольшие объемы данных, которые могут быть хранены в оперативной памяти одновременно.

Долговременная память имеет гораздо большую емкость по сравнению с ОЗУ. Емкость жесткого диска, например, может измеряться в гигабайтах (ГБ) или терабайтах (ТБ). Это позволяет хранить и сохранять большое количество данных и программ.

4. Способ хранения информации:

Оперативная память хранит данные в электронной форме, используя цепи транзисторов, которые запоминают и поддерживают информацию до тех пор, пока компьютер работает. Когда компьютер выключается, данные в ОЗУ теряются.

Долговременная память использует более стабильные способы хранения данных. Например, жесткий диск или твердотельный накопитель использует магнитные или электрические заряды для записи и хранения информации. Данные сохраняются даже после выключения компьютера.

• Выводы:
  • — Оперативная память и долговременная память имеют разные функциональности и характеристики.
  • — ОЗУ используется для временного хранения данных и обеспечивает быстрый доступ к информации.
  • — Долговременная память предназначена для долгосрочного хранения данных, сохраняется даже после выключения компьютера.
  • — Время доступа и емкость ОЗУ обычно меньше, чем у долговременной памяти.
  • — Долговременная память использует более стабильные способы хранения данных.

8.3. Накопители на жестких магнитных дисках

Рис. 8.1. Винчестерский накопитель со снятой крышкой корпуса

Как и у дискеты, рабочие поверхности платтеров разделены на кольцевые концентрические дорожки, а дорожки — на секторы. Головки считывания-записи вместе с их несущей конструкцией и дисками заключены в герметически закрытый корпус, называемый модулем данных. При установке модуля данных на дисковод он автоматически соединяется с системой, подкачивающей очищенный охлажденный воздух. Поверхность платтера имеет магнитное покрытие толщиной всего лишь в 1,1 мкм, а также слой смазки для предохранения головки от повреждения при опускании и подъёме на ходу. При вращении платтера над ним образуется воздушный слой, который обеспечивает воздушную подушку для зависания головки на высоте 0,5 мкм над поверхностью диска.

Память компьютера — что это

Память — понятие разностороннее. Человек в памяти сохраняет любимые образы, знания, навыки, умения и события своей жизни, которые вспоминаем в разное время. У нас память — это хранилище всех мгновений нашей жизни, событий из жизни, наших навыков и умений.

В цифровой технике, кроме долгосрочного хранения данных, на память возложили функции временного хранилища и поставщика информации. Поэтому память компьютера подразделяется на виды. Каждый выполняет свои задачи, но необязательно сохраняет информацию и тем более её хранит. 

Память компьютера — хранилище и поставщик информации, отвечающий за высокое быстродействие ПК.

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.

Методы тренировки памяти и их эффективность

Существует множество методов и упражнений, которые помогают улучшить память и повысить ее эффективность. Они могут быть полезны как для развития оперативной памяти, так и для усиления долговременной памяти.

1. Ментальные упражнения. Такие упражнения помогают тренировать мозг, улучшают его функционирование и способность запоминать информацию. К ним относятся различные игры, пазлы, кроссворды, шахматы и другие умственно напряженные активности. Такие игры и задачи требуют концентрации, логического мышления и внимания, что способствует развитию и улучшению памяти.

2. Повторение и периодическая тренировка. Один из самых эффективных способов улучшить память — это регулярное повторение информации. Когда мы повторяем информацию через определенные промежутки времени, это помогает закрепить ее в памяти и делает ее более доступной

Также важно тренировать память разными способами: читать, слушать, писать, говорить. Это помогает запомнить информацию на разных уровнях и повышает ее сохранность в памяти

3. Ассоциативные методы. Этот метод основан на связывании новой информации с уже имеющимися знаниями и ассоциациями. Мы лучше запоминаем то, с чем связываем новую информацию. Например, можно ассоциировать новое слово с картинкой или событием, что поможет запомнить его лучше. Также можно использовать метод мнемоник, при котором новую информацию связывают с картинками, рифмами или ассоциациями.

4. Регулярное физическое упражнение. Физическая активность имеет положительный эффект на функционирование мозга и память. Регулярное физическое упражнение способствует улучшению кровообращения и поставляет больше кислорода к мозгу, что помогает улучшить его работу и способность к запоминанию информации. Оптимальными видами физической активности для памяти являются аэробные упражнения, такие как бег, плавание или ходьба.

Важно понимать, что эффективность тренировки памяти может различаться в зависимости от индивидуальных особенностей каждого человека. Для достижения наилучших результатов рекомендуется комбинировать различные методы и определить те, которые работают лучше всего в каждом конкретном случае

Внешняя память

Устройства внешней памяти состоят из двух элементов — носителей и накопителей. С помощью первых осуществляется перенос данных с одного компьютера на другой. Вторые используются для считывания информации с первых. Какие носители информации относятся к внешней памяти, зависит от установленных накопителей на компьютере.

Другое определение ВЗУ, которое можно найти в учебниках по информатике, — область для хранения данных, неиспользуемых в RAM. Микропроцессор не работает напрямую с ВЗУ, поскольку оно является очень медленным. Информация загружается в ОЗУ, а затем в кеш-память, и обрабатывается. Затем результат попадает в RAM. После этого информация записывается на носитель.

Накопители отличаются конструктивной особенностью, емкостью поддерживаемых носителей, скоростью считывания и записи данных. Специалисты выделяют виды внешней памяти компьютера на следующих магнитных и оптических носителях:

Первый тип не используется на современных компьютерах, поскольку дискеты обладают очень маленьким объемом. Второй тип предназначен для подключения винчестера. Он еще называется контроллером жестких дисков. Информация передается через специальный шлейф, с помощью которого осуществляется управление девайсом.

Дисковод для компакт-дисков предназначен для чтения и записи информации. Процедура осуществляется с помощью головки со специальным лазером. Четвертый накопитель является универсальным портом (USB). Он необходим для подключения разнообразных устройств, поддерживающих его. На южном мосте есть специальная микросхема. Она осуществляет опознавание flash-носителя, «превращая» его в логический диск для дальнейшей работы. Последний накопитель предназначен для чтения и записи данных на оптический диск большой емкости (от 25 до максимальной в 128 ГБ).

Долговременная (внешняя) память компьютера

Внешняя память — это энергонезависимая память, предназначенная для длительного хранения информации.

Процессор не имеет прямого доступа к содержимому внешней памяти. Чтобы процессор мог обработать данные из долговремен¬ной памяти, они должны быть сначала загружены в оперативную память.

К основным устройствам долговременной памяти относятся:

Магнитный диск — основное устройство внешней памяти

Перед использованием жесткого диска необходимо его отформатировать. Операция форматирования включает в себя три этапа:

• низкоуровневое форматирование диска (создаются физические структуры: дорожки, секторы, управляющая информация);
• разбиение на разделы (процесс разбиения жесткого диска на логические диски (С:, D: и т. д.);
• высокоуровневое форматирование (создаются логические структуры, ответственные за хранение файлов, а также, в некоторых случаях, системные загрузочные файлы в начале диска).

Для повышения надежности хранения данных, а также для повышения скорости чтения/записи информации при работе с большими объемами данных используются массивы из нескольких дисков — RAID-массивы.

Оптические диски

• Компакт-диск (англ. Compact Disc, CD) — оптический носитель информации, процесс записи и считывания информации которого осуществляется при помощи лазера.
• DVD (англ. Digital Versatile Disc — цифровой многоцелевой диск) — оптический носитель информации, имеющий более плотную структуру рабочей поверхности, чем компакт — диск.
• Blu-ray (Blu-ray Disc) является названием формата оптического диска следующего поколения.

Флеш-память

Принцип работы флеш-памяти основан на полупроводниковой технологии. Изменение заряда («запись» и «стирание») изолированной области («карман») происходит при подаче напряжения между затвором и истоком данной области. Флеш-память позволяет сравнительно быстро записывать и считывать данные и хранит их после выключения питания.

Что такое оперативная память?

Оперативная память (ОЗУ) – это физическое устройство компьютера, которое используется для временного хранения данных и программ во время работы компьютера. ОЗУ является одним из основных компонентов компьютера и играет важную роль в обеспечении эффективной работы системы.

ОЗУ отличается от других видов памяти, таких как постоянная или долговременная память, по ряду характеристик. Во-первых, оперативная память является временной памятью, что означает, что данные в ней хранятся только во время работы компьютера и удаляются при выключении питания. В отличие от долговременной памяти, которая используется для хранения данных на постоянной основе, ОЗУ используется для хранения данных только на время их активного использования.

Оперативная память также отличается от постоянной памяти по своей скорости доступа и чтения данных. ОЗУ является гораздо более быстрой по сравнению с постоянной памятью, что позволяет компьютеру быстро получать и обрабатывать данные. Быстрая скорость доступа к данным в ОЗУ способствует повышению производительности компьютера, особенно при выполнении сложных задач и запуске больших программ.

ОЗУ организована в виде множества ячеек памяти или битового поля, в которых хранятся данные в виде нулей и единиц. Компьютер может обращаться к этим ячейкам памяти для чтения и записи данных. Размер оперативной памяти в компьютере может варьироваться в зависимости от модели и конфигурации компьютера. Чем больше оперативной памяти доступно компьютеру, тем больше данных он может обрабатывать одновременно, что улучшает его производительность и способность к выполнению сложных операций.

В целом, оперативная память является важным компонентом компьютера, который обеспечивает временное хранение данных и программ во время работы системы. Выбор и установка подходящего объема оперативной памяти является одним из ключевых факторов оптимизации производительности компьютера.

8.1. Что такое внешняя память

Внешняя память (ВЗУ) предназначена для длительного хранения программ и данных, и целостность её содержимого не зависит от того, включен или выключен компьютер. 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:

ОЗУ Кэш Процессор» height=24 src=»http://techn.sstu.ru/kafedri/%D0%BF%D0%BE%D0%B4%D1%80%D0%B0%D0%B7%D0%B4%D0%B5%D0%BB%D0%B5%D0%BD%D0%B8%D1%8F/1/MetMat/shaturn/inform/%D0%9B%D0%B5%D0%BA%D1%86%D0%B8%D1%8F%208/0008.gif» width=316>

В состав внешней памяти компьютера входят: