Наука Техника Технологии

Память ЭВМ

RAM, HDD, Flash, CD, DVD.

Содержание:
Оперативная память
Память на жёстких дисках
Твёрдотельные накопители
Память на CD и DVD дисках

Память на жёстких дисках

Жёсткий диск HDD - Hard Disk Driver (на компьютерном слеге хард диск, винчестер), на сегодняшний день, является самым ёмким накопителем информации. Ёмкость жёстких дисков достигает 3 Тбайт. Известно, что 1 Тбайт = 2⁴⁰ = 1099511627776 байт. Память такого объёма может уместить оцифрованную городскую библиотеку или 1000 полноформатных кинофильмов высокого качества.
Жёсткий диск является электронно-механическим устройством. Информация записывается на вращающиеся магнитные диски при помощи перемещающихся вдоль поверхности диска электромагнитных головок.

Магнитные диски закреплены на оси и вращаются на ней как единое целое. Ось приводится во вращение специальным двигателем, обеспечивающим требуемую частоту вращения, например 5400 об/мин, 7200 об/мин, или же 10000 об/мин. Скорость вращения дисков влияет на время поиска и скорость передачи данных.
Информация на дисках располагается на концентрических дорожках (Track), которые нумеруются, начиная с внешней, имеющей номер 0. Каждая дорожка разбивается на секторы (Sector), содержащие минимальные блоки информации, которые могут быть записаны на диск или считаны с него. На каждом диске нанесен маркер, относительно которого осуществляется нумерация секторов.
Вся информация, которую компьютер должен записать на HDD, представлена в виде битовой последовательности. Когда диск получает от компьютера последовательность бит, магнитные головки позиционируются и выполняется запись посредством намагничивания определенных участков дисков. Аналогичным образом происходит считывание информации с жесткого диска.
Современные жёсткие диски изготавливаются в самых разных модификациях:
Жёсткие диски для стационарных компьютеров;

Миниатюрные диски для ноутбуков и переносной аппаратуры (например видеокамеры);

Универсальные, для внешнего подключения к компьютерам.

К недостаткам HDD следует отнести невысокую (по сравнению с RAM (ОЗУ)) скорость чтения - записи и наличие механических элементов (электродвигатели привода, подвижные магнитные головки, магнитные диски), которые в процессе эксплуатации изнашиваются и приходят в негодность. Так - же, жёсткие диски критичны к сильным электромагнитным полям, перепадам атмосферного давления и механическим ударам.
На смену жёстким дискам постепенно приходят модули электронной памяти, так называемые твёрдотельные накопители.

Твёрдотельные накопители.

SSD, solid - state drive - полупроводниковые накопители. В отличие от жёстких дисков они не имеют движущихся механических частей. Накопители состоят из микросхем памяти (аналогично памяти RAM). Содержимое оперативной памяти "обнуляется" при потере электропитания, в то время как данные в SSD сохраняются без каких-либо потерь.

На сегодняшний день SSD накопители начинают вытеснять жёсткие диски, но в связи со сложными технологическими процессами изготовления SSD стоимость их на порядок выше, чем у жёстких дисков. Максимальный объём памяти на текущий момент 512GB, в то время как обычные HDD уже взяли планку в 3ТБайт.
Флеш - память ( flash memory) - разновидность твердотельной полупроводниковой энергонезависимой перезаписываемой памяти. Конструктивно Flash накопители оформлены в виде небольшой коробочки с USB разъёмом на конце. Такие накопители предназначены для чтения - записи данных, автономного их хранения и транспортировки.
Объём памяти от 512 Мбайт до 32 Гбайт.

Ещё один конструктивный вид Flash накопителей - это SD карты памяти, оформленные в виде небольших прямоугольных пластин с плоскими контактами. К ним относят: Compact Flash (CF) карты, Micro MultiMedia Card (MMC), MicroDrive Smart Media карты, MultiMedia карты, Reduced-Size MultiMedia Card, RS - MMC, Secure Digital (SD) Card, карты памяти miniSD, MicroSD (TransFlash). Они используются в переносной аппаратуре фото камеры, плееры, сотовые телефоны и тому подобное.

SD карты памяти могут подключаться к компьютеру через специальные переходные устройства (картридеры).

Память на CD и DVD дисках

Компакт-диск (Compact Disc) представляет из себя диск, выполненный в основном из прозрачного поликарбоната, размером 120 мм в диаметре с отверстием посередине диаметром 15 миллиметров. Толщина CD равна 1,2 мм. Данные на диск заносятся в виде чередования углублений ("питов") с промежутками ("лендами") между ними. "Питы" и "ленды" соответствуют последовательности нолей. Единица же является границей между ними. Это значит, что "питы" и "ленды" равнозначны, а также и то, что они изображают только интервалы времени между двумя единицами в непрерывной последовательности битов. Данные на компакт-диске располагаются в виде очень плотной спирали.
Стандартный диск состоит из трех слоев: подложка из поликарбоната, на которой отштампован рельеф диска, напыленное на нее отражающее покрытие из алюминия, золота, серебра или другого сплава, и более тонкий защитный слой лака, на который наносятся надписи и рисунки.

Запись производится лучом лазера с определённой длиной волны и энергией достаточной для прожига углублений в отражающем покрытии. Чтение данных производится так же лучом лазера отражённым от записанной поверхности и приходящем на фотоэлемент. CD диски не предназначены для повторной записи, хотя есть перезаписываемые диски, у которых нужно сначала стереть все данные, а потом записать новые. В результате чего, при многократных циклах записи (6 - 8) отражающее покрытие разрушается и диск становится непригодным для дальнейшей эксплуатации. DVD (Digital Versatile Disc - цифровой многоцелевой диск), имеет такую же конструкцию, что и CD диск. В отличие от CD, DVD имеет более плотную структуру рабочей поверхности, что позволяет хранить и считывать больший объём информации за счёт использования лазера с меньшей длиной волны и более качественной линзы фотоэлемента. Типовой DVD диск может хранить до 4,7 Гбайт информации.

Оперативная память

Оперативная память (ОЗУ - оперативное запоминающее устройство; RAM - Random Access Memory) - часто рассматривается как временное хранилище, потому что данные и программы в ней сохраняются только при включённом компьютере. Микропроцессор работает только с оперативной памятью, так как только она имеет наибольшую скорость доступа к данным, записанным в памяти. ОЗУ реализуется в виде микросхем с большим числом запоминающих ячеек. Память в ячейках организована на основе конденсатора: заряжен - 1, не заряжен - 0. Ячейки сгруппированы в двумерный массив (матрицу). Доступ к ячейкам осуществляется по адресу - номер строки, номер столбца. Доступ к элементам матрицы осуществляется с помощью декодеров адреса строки и адреса столбца, которые управляются сигналами RAS# (сигнал выбора строки - Row Access Strobe) и CAS# (сигнал выбора столбца - Column Access Strobe). Оперативная память самый важный элемент в компьютере. Неисправность хотя бы одной ячейки памяти может привести к искажению обрабатываемых данных или сбоям в работе компьютера, а в современных модулях памяти содержится несколько миллионов ячеек. Конструктивно оперативная память выполняется в виде съёмных модулей.

Модули устанавливаются в разъёмы (слоты памяти) которые расположены на системной плате компьютера.

Кэш память процессора выполняет примерно ту же функцию, что и оперативная память. Только кэш - это память встроенная в процессор. Кэш-память используется процессором для хранения информации. В ней буферизируются самые часто используемые данные, за счёт чего, время очередного обращения к ним значительно сокращается. Если ёмкость оперативной памяти на новых компьютерах от 1 Гб, то кэш у них около 2-8 Мб. Как видите, разница в объеме памяти ощутимая. Но даже этого объёма вполне хватает, чтобы обеспечить нормальное быстродействие всей системы.