Memoria este unul dintre cele mai importante elemente ale unui computer personal (PC). Toate PC-urile folosesc trei tipuri de memorie: operaționale, permanente și externe (unități diferite).
Un dispozitiv de stocare a informațiilor este numit o memorie principală, care constă dintr-o memorie cu acces aleator (RAM) și o memorie numai pentru citire (ROM).
În unele sisteme cu microprocesor de uz general, aproape tot spațiul de memorie este operațional. Utilizând operația de scriere, instrucțiunile programului sunt scrise în memorie. În timpul execuției programului, microprocesorul va citi comenzi din acesta. De asemenea, datele sunt scrise și citite din zona de memorie. Aproape toate dispozitivele de memorie ale sistemelor microprocesoare sunt RAM. Acest nume este numit "operațional" de memorie, deoarece funcționează foarte rapid și, prin urmare, procesorul nu trebuie să aștepte pentru el atunci când citirea de date din memorie sau scris la ea. Întrucât, în orice moment, se poate face acces la o celula aleasă arbitrar, acest tip de memorie este numit și memorie cu acces aleator - RAM. (Memorie cu acces aleatoriu). Dar datele care sunt conținute în memoria principală sunt păstrate numai în timp ce computerul este pornit sau înainte de apăsarea butonului de resetare. Când opriți calculatorul, conținutul memoriei RAM este șters.
Memoria permanentă are propriul nume - ROM (Numai citire memorie), acest nume indică faptul că oferă numai moduri de citire și stocare și de obicei conține informații care nu ar trebui să se schimbe mult timp. Mai departe, în această lucrare, vom examina în detaliu principalele tipuri de memorie ale unui computer personal.
1. MEMORIA INTERNĂ
Memoria internă este o memorie de mare viteză și capacitate limitată, poate fi memorie operațională și permanentă. Principiul separării sale este același ca în om. Avem unele informații care sunt stocate permanent în memorie, dar există informații pe care le amintim pentru o vreme sau este nevoie doar de timpul în care ne gândim la rezolvarea unei probleme.
RAM servește la stocarea operațională, adesea schimbătoare în procesul de rezolvare a problemei. La decizia unei alte sarcini din memoria operativă, informațiile doar pentru această sarcină vor fi stocate. Când computerul este oprit, toate informațiile din memoria RAM sunt șterse în majoritatea cazurilor.
Memoria permanentă este concepută pentru a stoca informații constante, care nu depinde de ce sarcină este rezolvată în computer. În majoritatea cazurilor, informații constante sunt programele pentru rezolvarea sarcinilor frecvent utilizate, precum și unele programe de control, microprograme etc. Deconectarea calculatorului și includerea acestuia în lucrare nu afectează calitatea stocării informațiilor.
Cipurile memoriei principale (operative) funcționează întotdeauna mai lent decât procesorul. Prin urmare, procesorul trebuie adesea să facă cicluri goale, așteptând ca datele să iasă din memorie. Pentru a rezolva parțial această problemă, este utilizată memoria unei dimensiuni mici (aproximativ 128 - 512 Kb), care se bazează pe cipurile de memorie mai rapide (și mai scumpe). O astfel de memorie este numită cache [cache] sau memorie cache.
1.1. Memorie de acces randomizat (RAM sau RAM)
Cantitatea de memorie RAM instalată în computer determină direct posibilitatea programelor pe care le puteți lucra. Dacă nu este suficientă memorie RAM, multe programe nu vor funcționa deloc sau vor funcționa foarte încet.
Deseori, pentru RAM, utilizați denumirea RAM (memorie cu acces aleatoriu), adică memoria cu acces aleatoriu.
Semiconductorul RAM este în prezent împărțit în memorie RAM statică (SRAM) și dinamică RAM (DRAM) (figura 1). [1]
Fig. 1. Clasificarea RAM
Dynamic RAM (DRAM) este utilizat în majoritatea sistemelor PC RAM. Principalul avantaj al acestui tip de memorie este acela că celulele sale sunt ambalate foarte strâns, adică într-un cip mic puteți împacheta o mulțime de biți, ceea ce înseamnă că puteți construi o memorie mai mare pe baza lor.
Celulele de memorie din chip-ul DRAM sunt condensatori mici care dețin încărcături. Problemele asociate cu memoria de acest tip sunt cauzate de faptul că este dinamic, adică Acesta trebuie să fie regenerat în mod constant, deoarece în caz contrar sarcinile electrice în condensatoarele de depozitare va „scurgere“, iar datele vor fi pierdute.
Există un tip de memorie complet diferită de celelalte - static RAM (Static RAM - SRAM). Acesta este numit pentru că, spre deosebire de RAM dinamic, nu necesită regenerare periodică pentru a salva conținutul său. Dar nu este singurul ei avantaj. SRAM are o viteză mai mare decât memoria dinamică de acces aleatoriu și poate rula la aceeași frecvență ca procesoarele moderne.
SRAM-urile nu sunt folosite pentru întreaga memorie de sistem, deoarece în comparație cu RAM dinamic, performanța SRAM este mult mai mare, dar densitatea acesteia este mult mai mică, iar prețul este destul de ridicat. O densitate mai mică înseamnă că cipurile SRAM au dimensiuni mari, deși capacitatea lor de informare este mult mai mică.
În ciuda acestui fapt, dezvoltatorii folosesc în continuare memoria tipului SRAM pentru a îmbunătăți eficiența calculatorului. Dar, pentru a evita o creștere semnificativă a costurilor, este instalată doar o mică cantitate de memorie SRAM de mare viteză, care este utilizată ca memorie cache.
Memoria principală constă din registre. Un registru este un dispozitiv pentru stocarea temporară a informațiilor într-o formă digitalizată (binară). Elementul de memorie din registru este un declanșator - un dispozitiv care poate fi în una din cele două stări, dintre care una corespunde depozitării unui zero binar, iar celălalt este stocarea unei binare. Declanșatorul este un mic condensator-baterie care poate fi reîncărcată de mai multe ori. Dacă un astfel de condensator este încărcat - se pare că a memorat valoarea "1", în cazul în care taxa este absentă - valoarea este "0". Registrul conține mai multe declanșatoare asociate. Numărul de declanșatoare din registru se numește capacitatea calculatorului. Performanța calculatorului este direct legată de adâncimea de biți, care este 8, 16, 32, 64, 128. [2]
1.2. O memorie numai pentru citire (ROM sau ROM)
ROM - memorie rapidă, non-volatilă, care este doar pentru citire. Informațiile sunt introduse o dată (de obicei în fabrică) și stocate permanent (cu computerul pornit și oprit). ROM-ul stochează informații, prezența cărora este în mod constant necesară în computer.
În ROM sunt:
- Programe de testare care verifică funcționarea corectă a blocurilor sale de fiecare dată când calculatorul este pornit;
- programe pentru gestionarea perifericelor de bază - o unitate, un monitor, o tastatură;
- informații despre locul în care sistemul de operare este localizat pe disc.
1. ROM cu programare masca este o memorie in care informatia este scrisa o data pentru totdeauna in procesul de fabricatie a circuitelor integrate semiconductoare. Dispozitivele de memorie permanente sunt utilizate numai în cazul producției în masă, deoarece fabricarea de măști pentru circuite integrate de uz privat este foarte costisitoare.
2. EPROM (memorie programabilă numai pentru citire).
ROM-ul de programare este o operație unică, adică Informațiile, odată înregistrate în PROM, nu pot fi modificate mai târziu.
3. EPROM (memorie programabilă pentru citire). Când lucrați cu acesta, utilizatorul îl poate programa și apoi șterge informațiile înregistrate.
4. EEPROM (memorie permanentă variabilă electric). Programarea și modificarea acestuia se realizează prin mijloace electrice. Spre deosebire de EPROM, nu sunt necesare dispozitive externe speciale pentru ștergerea informațiilor stocate în EIPS.
Procesorul poate procesa numai date care se află în memoria sa internă, RAM sau ROM. Toate aceste tipuri de dispozitive de memorie se numesc dispozitive de memorie interna, acestea fiind localizate de obicei pe placa de bază a computerului (memoria internă a procesorului se află în procesorul propriu-zis). [3]
2. MEMORIA EXTERNĂ
Memoria externă este concepută pentru stocarea pe termen lung a informațiilor, indiferent dacă computerul rulează sau nu. Se caracterizează printr-o performanță mai mică, dar vă permite să stocați o cantitate mult mai mare de informații în comparație cu memoria RAM. Informațiile externe sunt înregistrate în informații care nu se schimbă în procesul de rezolvare a problemei, programul, rezultatul soluției etc. Stocarea externă este un dispozitiv (relativ) lent, de stocare în masă. Integritatea conținutului VCD nu depinde de pornirea sau oprirea computerului.
Dispozitivele externe de stocare sunt:
- Unități de hard disk;
- pe dischete;
- Unități CD-ROM;
- Dispozitive de stocare pe discuri compact magneto-optice;
- unități de bandă și altele.
Unitățile HDD (hard disk drives) sunt concepute pentru a stoca informațiile cele mai des utilizate în lucrare - programele sistemului de operare, compilatoare, programele de serviciu, aplicațiile utilizatorilor, documentele text, fișierele bazei de date. Ar trebui protejat de șocuri în timpul instalării și de mișcarea bruscă în spațiu. Acestea sunt media cu acces aleatoriu la informații. Pentru a stoca informațiile este împărțită în piese și sectoare. Viteza schimbului de informații este mult mai mare decât cea a dischetelor. Volumul căii ferate este măsurat de la MB până la sute de GB. (Fig.2)
Fig. 2. Unitate HDD
HDD-urile sunt integrate în unitate și nu sunt detașabile. Sunt mai multe discuri de aluminiu cu un strat magnetic, închise într-o singură carcasă cu un motor electric, capete magnetice și un dispozitiv de poziționare. Un cap de înregistrare este alimentat pe suprafața magnetică a discului, care se deplasează de-a lungul razei discului din exterior spre centru. În timp ce unitatea rulează, discul se rotește. În fiecare poziție fixă, capul interacționează cu traseul circular. Aceste piste concentrice înregistrează informații binare. Datorită unei bune protecții împotriva prafului, umezelii și a altor influențe externe, acestea ating o densitate mare de înregistrare, spre deosebire de dischete. folosit numele dat de litere majuscule, începând cu C, dar folosind un software special de sistem poate fi divizat într-un fizic hard disk-uri în mai multe unități logice, fiecare dintre care este dat un nume adecvat pentru a accesa hard disk. Unitățile hard disk pe hard-discuri sunt adesea denumite un hard disk - în conformitate cu primul model HDD, care avea 30 de piste din 30 de sectoare.
Unitățile pe discuri (dischete) sunt concepute pentru a stoca cantități mici de informații. Păstrați departe de câmpurile magnetice puternice și de căldură. Sunt purtători ai accesului arbitrar (direct) la informații. Folosit pentru a transfera date de la un computer la altul. Pentru a lucra cu informații, mass-media trebuie formatată, adică marcajul magnetic al discului trebuie făcut pentru șine și sectoare. Viteza schimbului de informații depinde de viteza de rotație a unității. Pentru a accesa discul introdus în unitate, este atribuit numele A. Volumul KMD este relativ mic (3,5 inchi - 1,44 MB) (Fig.3). Se recomandă să se facă copii ale conținutului KMT.
Fig. 3. O unitate de dischetă
Discurile sunt numite flexibile, deoarece suprafața lor de lucru este fabricată din material elastic și plasată într-un plic solid de protecție. Pentru a accesa suprafața magnetică a discului în plicul de protecție există o fereastră închisă de o perdea. Suprafața discului este acoperită cu un strat magnetic special (secțiunea 1 magnetizată, 0 nu magnetizată). Informațiile sunt înregistrate de pe ambele părți ale discului în piste sub formă de cercuri concentrice. Traseele sunt împărțite în sectoare. Dischetele moderne au marcaj software. Fiecare sector este alocat unui sit pentru identificarea sa, iar restul locului este înregistrat. Unitatea este echipată cu două motoare. Unul oferă rotație în interiorul plicului de protecție. Cel de-al doilea se mută capul de citire / scriere de-a lungul razei suprafeței discului. În plicul de protecție există o fereastră specială pentru protecția înregistrării. Cu ajutorul cursorului, această fereastră este deschisă, iar discheta devine doar pentru citire și nu va avea acces la înregistrare. Acest lucru împiedică modificarea și ștergerea informațiilor de pe disc.
CD-urile și DVD-urile optice (cu laser) sunt proiectate pentru a stoca orice fel de informații, informațiile pe un CD sunt înregistrate cu un fascicul laser, ar trebui să fie protejate de zgârieturi și de contaminarea suprafeței. Sunt purtători de acces direct (arbitrar) la informații. Volumul (capacitatea) CD-ului este de sute de MB; DVD-mai mult de 1 GB (Fig.4). Mai durabile și mai fiabile decât discurile magnetice.
Fig. 3. O unitate de dischetă
CD - compact disc. Fabricat din materiale organice cu un strat de acoperire pe suprafața unui strat subțire de aluminiu. Discul laser are o singură cale spirală. Informația este înregistrată în sectoare separate printr-un fascicul laser puternic care arde depresiuni pe suprafața discului și reprezintă o alternanță a jgheaburilor și protuberanțelor. La citirea informațiilor, proiecțiile reflectă lumina unui fascicul laser slab și sunt percepute ca "1", depresiile absorb absorbanța și sunt percepute ca "0". Acesta este un mod necontact de citire a informațiilor. Perioada de valabilitate 50-100 ani DVD - Disc video digital. Are aceleași dimensiuni ca CD-ul. Volumul este GB. Poate fi una sau două fețe, iar pe fiecare parte pot fi 1 sau 2 straturi de lucru.
Cartele magnetice (NML) sunt utilizate pentru copierea copiilor (relativ lente) și stocarea unor cantități mari de informații (arhive). Un dispozitiv pentru înregistrarea și citirea benzilor magnetice este numit un streamer. Acesta este un dispozitiv pentru acces secvențial la informații. [4]
RAM este unul dintre elementele principale ale oricărui computer electronic, deoarece este RAM care determină viteza PC-ului, precum și capacitatea de a lucra cu un anumit software. Nu uitați că viteza RAM depinde mai degrabă de structură decât de frecvența sa
Comparând RAM, puteți identifica principalele avantaje și dezavantaje:
Avantaje: un număr mic de celule pe celulă, unde densitatea mare de ambalare, o cantitate mare de memorie pe un singur cip, consum redus de energie.
Dezavantaje: necesitatea reîncărcării periodice a elementelor de memorie și aceasta: reduce viteza, complică schema de întreținere a memoriei, în absența alimentării, toate informațiile sunt șterse.
Avantaje: viteză mare, fără regenerare;
Dezavantaje: datorită costului ridicat al memoriei, SRAM este utilizat, în principal doar ca o memorie cache L1 și L2, o densitate mică de împachetare.
Trimiteți-le prietenilor: