Запоминающие устройства ПК, их иерархия и основные характеристики
Запоминающие устройства ПК, их иерархия и основные характеристики Персональные компьютеры имеют четыре иерархических уровня памяти: - микропроцессорная память; - основная память; - регистровая кэш-память; - внешняя память. Основная память предназначена для хранения и оперативного обмена информацией с другими устройствами компьютера. Функции памяти: - прием информации от других устройств; - запоминание информации; - выдача информации по запросу в другие устройства машины. Основная память содержит два вида запоминающих устройств: - ПЗУ - постоянное запоминающее устройство - ROM; - ОЗУ - оперативное запоминающее устройство - RAM (Random Access Memory - память с произвольным доступом) ПЗУ предназначено для хранения постоянной программной и справочной информации. Данные в ПЗУ заносятся при изготовлении. Информацию, хранящуюся в ПЗУ, можно только считывать, но не изменять. В ПЗУ находятся: - программа управления работой процессора; - программа запуска и останова компьютера; - программы тестирования устройств, проверяющие при каждом включении компьютера правильность работы его блоков; - программы управления дисплеем, клавиатурой, принтером, внешней памятью; - информация о том, где на диске находится операционная система. ПЗУ является энергонезависимой памятью, при отключении питания информация в нем сохраняется. ОЗУ предназначено для оперативной записи, хранения и считывания информации (программ и данных), непосредственно участвующей в информационно-вычислительном процессе, выполняемом компьютером в текущий период времени. Главными достоинствами оперативной памяти являются ее высокое быстродействие и возможность обращения к каждой ячейке памяти отдельно (прямой адресный доступ к памяти). Все ячейки памяти объединены в группы по 8 бит (1 байт), каждая такая группа имеет адрес, по которому к ней можно обратиться. ОЗУ является энергозависимой памятью, при выключении питания информация в нем стирается. В современных компьютерах объем оперативной памяти обычно составляет 64-512 Мбайт. Объем памяти - важная характеристика компьютера, она влияет на скорость работы и работоспособность программ. Кроме ПЗУ и ОЗУ на системной плате имеется и энергонезависимая CMOS-память, постоянно питающаяся от своего аккумулятора. В ней хранятся параметры конфигурации компьютера, которые проверяются при каждом включении системы. Это полупостоянная память. Для изменения параметров конфигурации компьютера в BIOS содержится программа настройки конфигурации компьютера - SETUP. Для ускорения доступа к оперативной памяти используется специальная сверхбыстродействующая кэш-память, которая располагается как бы "между" микропроцессором и оперативной памятью, в ней хранятся копии наиболее часто используемых участков оперативной памяти. Регистры кэш-памяти недоступны для пользователя. В кэш-памяти хранятся данные, которые микропроцессор получил, и будет использовать в ближайшие такты своей работы. Быстрый доступ к этим данным позволяет сократить время выполнения очередных команд программы. Микропроцессоры, начиная от МП 80486, имеют свою встроенную кэш-память. Микропроцессоры Pentium и Pentium Pro имеют кэш-память отдельно для данных и отдельно для команд. Для всех микропроцессоров может использоваться дополнительная кэш-память, размещаемая на материнской плате вне микропроцессора, емкость которой может достигать нескольких Мбайт. Внешняя память относится к внешним устройствам компьютера и используется для долговременного хранения любой информации, которая может потребоваться для решения задач. В частности, во внешней памяти хранится все программное обеспечение компьютера. Устройства внешней памяти - внешние запоминающие устройства - весьма разнообразны. Их можно классифицировать по виду носителя, по типу конструкции, по принципу записи и считывания информации, по методу доступа и т. д. Наиболее распространенными внешними запоминающими устройствами являются: - накопители на жестких магнитных дисках (НЖМД); - накопители на гибких магнитных дисках (НГМД); - накопители на оптических дисках (CD-ROM). Реже в качестве устройств внешней памяти персонального компьютера используются запоминающие устройства на кассетной магнитной ленте - стримеры. Накопители на дисках - это устройства для чтения/записи с магнитных или оптических носителей. Назначение этих накопителей - хранение больших объемов информации, запись и выдача хранимой информации по запросу в оперативное запоминающее устройство. НЖМД и НГМД различаются лишь конструктивно, объемами хранимой информации и временем поиска, записи и считывания информации. В качестве запоминающей среды у магнитных дисков используются магнитные материалы со специальными свойствами, позволяющими фиксировать два магнитных состояния - два направления намагниченности. Каждому из этих состояний ставятся в соответствие двоичные цифры 0 и 1. Информация на магнитные диски записывается и считывается магнитными головками вдоль концентрических окружностей - дорожек (треков). Количество дорожек на диске и их информационная емкость зависят от типа диска, конструкции накопителя, качества магнитных головок и магнитного покрытия. Каждая дорожка разбита на секторы. В одном секторе обычно размещается 512 байт данных. Обмен данными между накопителем на магнитном диске и оперативной памятью осуществляется последовательно целым числом секторов. Для жесткого магнитного диска используется также понятие цилиндра - совокупности дорожек, находящихся на одинаковом расстоянии от центра диска. Диски относятся к машинным носителям информации с прямым доступом. Это означает, что компьютер может обратиться к дорожке, на которой начинается участок с искомой информацией или куда нужно записать новую информацию, непосредственно, где бы ни находилась головка чтения/записи накопителя. Все диски - и магнитные, и оптические - характеризуются своим диаметром (форм-фактором). Из гибких магнитных дисков наибольшее распространение получили диски диаметром 3,5" (89 мм). Емкость этих дисков составляет 1,2 и 1,44 Мбайт. Накопители на жестких магнитных дисках получили название "винчестер". Этот термин возник из жаргонного названия первой модели жесткого диска, имевшего 30 дорожек по 30 секторов каждая, что случайно совпало с калибром охотничьего ружья - винчестер. Емкость накопителя на жестком магнитном диске измеряется в Мбайтах и Гбайтах. В последнее время появились новые накопители на магнитных дисках - ZIP-диске - переносные устройства емкостью 230-280 Мбайт. В последние годы самое широкое распространение получили накопители на оптических дисках (CD-ROM). Благодаря маленьким размерам, большой емкости и надежности эти накопители становятся все более популярными. Емкость накопителей на оптических дисках - от 640 Мбайт и выше. Оптические диски делятся на неперезаписываемые лазерно-оптические диски, перезаписываемые лазерно-оптические диски и перезаписываемые магнитооптические диски. Неперезаписываемые диски поставляются фирмами-изготовителями с уже записанной на них информацией. Запись информации на них возможна только в лабораторных условиях, вне компьютера. Кроме основной своей характеристики - информационной емкости, дисковые накопители характеризуются и двумя временными показателями: - временем доступа; - скоростью считывания подряд расположенных байтов.
|
