Конспект урока по теме:"Назначение и основные характеристики памяти. Внутренняя память "

Урок №

Класс _____. Дата «____» __________ 200__ г.

Класс _____. Дата «____» __________ 200__ г.

Класс _____. Дата «____» __________ 200__ г.

Тема: Назначение и основные характеристики памяти. Внутренняя память (теория)

Цель урока:

• Определить назначение и основные характеристики памяти;
• Выделить виды памяти;
• Рассмотреть особенности внутренней памяти.

Опорные понятия:

·         Двоичный код;

·         Информационный носитель.

Новые понятия:

• Внутренняя память;
• Внешняя память;
• Операции доступа (запись, считывание);
• Время доступа;
• Объем памяти;
• Ячейка памяти;
• Адрес ячейки;
• Оперативная память;
• Постоянная память;
• Кэш-память.

Задачи учителя:

• Ввести понятие «память компьютера»;
• Рассмотреть основные операции при работе с памятью;
• Определить основные характеристики памяти;
• Определить понятия «внутренняя память», «внешняя память»;
• Обсудить принцип организации внутренней памяти;
• Рассмотреть виды внутренней памяти.

План урока

1. Организационный момент;

2. Повторение изученного материала:

• назначение процессора;
• операции, с которыми связана обработка информации;
• определить характеристики микропроцессора;
• тенденции в развитии микропроцессоров.

3. Назначение и основные характеристики памяти. Внутренняя память

• ввод понятия «память компьютера»;
• основные операции при работе с памятью;
• основные характеристики памяти;
• внутренняя и внешняя память;
• принцип организации внутренней памяти;
• виды внутренней памяти:

Ø  постоянная память;

Ø  оперативная память;

Ø  кэш-память.

4.      Подведение итогов за урок;

5.      Домашнее задание – конспект.

Читать тема 18.1-18.2, стр. 246-252

Устно, стр. 261, вопросы 6, 7, 9-15.

Вопросы:

1.      Каково назначение устройств хранения информации в компьютере?

2.      Какие виды памяти вы знаете и в чем их основное различие?

3.      В чем суть считывания и записи информации в память?

4.      Какие вы знаете характеристики, общие для всех видов памяти?

5.      Чем характеризуется внутренняя память компьютера?

6.      В чем особенности постоянной памяти?

7.      В чем особенности оперативной памяти?

8.      В чем особенности кэш- памяти?

9.      Укажите отличительные особенности внутренней и внешней памяти компьютера?

10*. Какую информацию следует заносить в ПЗУ?

11*. Как кэш-память ускоряет работу процессора?

Методика проведения урока

►Ввод понятия «память компьютера»

Микропроцессор предназначен для преобразования информации и управления компьютером. В процессе работы компьютера программы, исходные данные, промежуточные и окончательные результаты необходимо где-то хранить и иметь возможность обращаться к ним. Для этого в составе компьютера имеются различные запоминающие устройства, которые называют памятью. Информация, хранящаяся в запоминающем устройстве, представляет собой закодированные с помощью цифр 0 и 1 различные символы (цифры, буквы, знаки), звуки, изображения.

Память компьютера — совокупность устройств для хранения информации.

В процессе развития вычислительной техники люди вольно или невольно пытались по образу и подобию собственной памяти проектировать и создавать различные технические устройства хранения информации. Чтобы лучше понять назначение и возможности различных запоминающих устройств компьютера, можно провести аналогию с тем, как хранится информация в памяти человека.

Может ли человек хранить всю информацию об окружающем мире в своей памяти и нужно ли это ему? Зачем, например, помнить названия всех поселков и деревень вашей области, когда при необходимости вы можете воспользоваться картой местности и найти все, что вас интересует? Нет необходимости помнить и цены железнодорожных билетов на разных направлениях, так как для этого есть справочные службы. А сколько существует всевозможных математических таблиц, где рассчитаны значения некоторых сложных функций! В поисках ответа вы всегда можете обратиться к соответствующему справочнику.

►Основные операции при работе с памятью

Существуют две распространенные операции с памятью — считывание (чтение) информации из памяти и запись ее в память для хранения.

При считывании порции информации из памяти осуществляется передача ее копии в другое устройство, где с ней производятся определенные действия: числа участвуют в вычислениях, слова используются при создании текста, из звуков создается мелодия и т. д. Оригинал считанной порции информации остается в той же ячейке памяти до тех пор,  пока на ее место не будет записана другая информация.

При записи (сохранении) порции информации предыдущие данные, хранящиеся на этом месте, стираются. Вновь записанная информация хранится до тех пор, пока на ее место не будет записана другая.

Операции чтения и записи можно сравнить с известными вам в быту процедурами воспроизведения и записи, выполняемыми с обычным кассетным магнитофоном. Когда вы прослушиваете музыку, то считываете информацию, хранящуюся на ленте. При этом информация на ленте не исчезает. Но после записи нового альбома любимой рок-группы ранее хранившаяся на ленте информация будет затерта и утрачена навсегда.

Чтение (считывание) информации из памяти — процесс получения информации из ячеек памяти, расположенных по заданному адресу.

Запись (сохранение) информации в памяти — процесс размещения информации по заданному адресу для хранения.

Доступ к памяти – процесс обращения к устройству памяти для чтения или записи информации.

►Основные характеристики памяти

Способ обращения к устройству памяти для чтения или записи информации получил название доступа. С этим понятием связан такой параметр памяти, как время доступа, или быстродействие памяти — время, необходимое для чтения из памяти либо записи в нее минимальной порции информации. Очевидно, что для числового выражения этого параметра используются единицы измерения времени: миллисекунда, микросекунда, наносекунда.

Время доступа, или быстродействие, памяти — время, необходимое для чтения из памяти либо записи в нее минимальной порции информации.

Важной характеристикой памяти любого вида является ее объем, называемый также емкостью. Этот параметр показывает, какой максимальный объем информации можно хранить в памяти. Для измерения объема памяти используются следующие единицы: байты, килобайты (Кбайт), мегабайты (Мбайт), гигабайты (Гбайт).

Объем (емкость) памяти — максимальное количество хранимой в ней информации.

         Взаимосвязь между объемом памяти и временем доступа характерна для компьютера. Невозможно создать память, в которой были бы реализованы одновременно большой объем и высокое быстродействие. Выходом может создание двух видов памяти: внутренней – с ограниченным объемом, но с высоким быстродействием – и внешней – с низким быстродействием, но неограниченным объемом.

►Внутренняя и внешняя память

Вся компьютерная память поделена на внутреннюю и внешнюю.  Внутренняя память компьютера является быстродействующей, но имеет ограниченный объем. Работа с внешней памятью требует гораздо большего времени, но она позволяет хранить практически неограниченное количество информации.

Внутренняя память состоит из нескольких частей: оперативной, постоянной и кэш-памяти. Это связано с тем, что используемые процессором программы можно условно разделить на две группы: временного (текущего) и постоянного использования. Программы и данные временного пользования хранятся в оперативной памяти и кэш-памяти только до тех пор, пока включено электропитание компьютера. После его выключения выделенная для них часть внутренней памяти полностью очищается. Другая часть внутренней памяти, называемая постоянной, является энергонезависимой, то есть записанные в нее программы и данные хранятся всегда, независимо от включения или выключения компьютера.

Внутренняя память – быстродействующая, но ограниченная по объему и по времени хранения информации.

Внешняя память компьютера по аналогии с тем, как человек обычно хранит информацию в книгах, газетах, журналах, на магнитных лентах и пр., тоже может быть организована на различных материальных носителях: на дискетах, на жестких дисках, на магнитных лентах, на лазерных дисках (компакт-дисках).

Внешняя память – менее быстродействующая, но позволяющая длительное время сохранять большой объем информации.

Виды памяти компьютера

► Принцип организации внутренней памяти

В памяти компьютера, как и на любом складе, должен быть порядок, чтобы можно было максимально быстро найти любую хранящуюся в ней информацию. Для этого надо точно знать ее местоположение в памяти. Это задается с помощью системы адресации, суть которой заключается в следующем.

Условно память можно представить состоящей из ячеек, в каждой из которых хранится определенная порция информации. Чтобы взять (прочитать) информацию из ячейки или поместить (записать) ее туда, надо указать адрес ячейки. Каждая ячейка имеет свой уникальный адрес, означающий номер этой ячейки в памяти. При обмене информацией с памятью процессор обращается к ячейкам памяти по их адресам. Адресом ячейки является номер ячейки в памяти.

Ячейка памяти – элемент памяти, предназначенный для хранения минимальной порции информации.

         Технологическая основа внутренней памяти может быть различной. Первые ЭВМ имели память на ртутных пиниях задержки или электронно-лучевых трубках, затем на ферритовых сердечниках. Физически внутренняя память компьютера представляет собой интегральные микросхемы (чипы), которые размещаются в специальных подставках (гнездах) на плате. Чем больше размер внутренней памяти, тем более сложную задачу и с большей скоростью может решить компьютер.

►Виды внутренней памяти

Только что появившийся на свет малыш уже несет в себе внешние черты и, частично, характер, унаследованный от родителей. Это так называемая генетическая память, которая сопровождает человека с момента его рождения.. Новорожденный многое умеет: дышит, спит, ест... Знаток биологии вспомнит о безусловных рефлексах. Эту разновидность внутренней памяти человека можно назвать постоянной, неизменной. Аналогично в памяти компьютера можно выделить постоянную память, хранящую информацию, которая записывается при изготовлении компьютера и содержит программы и данные, не подлежащие изменению.

Постоянная память

Постоянная память хранит очень важную для нормальной работы компьютера информацию. В частности, в ней содержатся программы, необходимые для проверки основных устройств компьютера, а также для загрузки операционной системы. Изменять эти программы нельзя, так как при любом вмешательстве сразу станет невозможным последующее использование компьютера. Поэтому разрешено только чтение хранимой там постоянно информации. Это свойство постоянной памяти объясняет часто используемое ее английское название Read Only Memory (ROM) — память только для чтения.

Вся записанная в постоянную память информация сохраняется и после выключения компьютера, так как микросхемы являются энергонезависимыми. Запись информации в постоянную память происходит обычно только один раз — при производстве соответствующих чипов фирмой-изготовителем.

Постоянная память — устройство для долговременного хранения программ и данных.

Существуют две основные разновидности микросхем постоянной памяти: однократно программируемые (после записи содержимое памяти не может быть изменено) и многократно программируемые. Изменение содержимого многократно программируемой памяти производится путем электронного воздействия.

Для обозначения постоянной памяти используются следующие аббревиатуры:

ПЗУ – постоянное запоминающее устройство;

ROM - Read Only Memory память только для чтения.

Оперативная память

Оперативная память хранит информацию, необходимую для выполнения программ в текущем сеансе работы: исходные данные, команды, промежуточные и конечные результаты. Эта память работает только при включенном электропитании компьютера. После его выключения содержимое оперативной памяти стирается, так как микросхемы являются энергозависимыми устройствами.

Оперативная память — устройство для хранения программ и данных, которые обрабатываются процессором в текущем сеансе работы.

Устройство оперативной памяти обеспечивает режимы записи считывания и хранения информации, причем в любой момент времени возможен доступ к любой ячейке памяти. Часто оперативную память называют RAM (англ. Random Access Memory — память с произвольным доступом).

Если необходимо хранить результаты обработки длительное время, то следует воспользоваться каким-нибудь внешним запоминающим устройством.

Запомните! При выключении компьютера вся находящаяся в onepа тивной памяти информация стирается.

Оперативная память характеризуется высоким быстродействием и относительно малой емкостью. Для современных компьютеров ее объем составляет от 16 до 256 Мбайт.

Микросхемы оперативной памяти монтируются на печатне плате. Каждая такая плата снабжена контактами, расположенным вдоль нижнего края, число которых может быть 30, 72 или 168 (см. рис. 18.2). Для подключения к другим устройствам компьютера такая плата вставляется своими контактами в специальный разъем (слот) на системной плате, расположенной внутри системного блока. Системная плата имеет несколько разъемов для модулей памяти, суммарный объем которых может принимать ряд фиксированных значений, например 8, 16, 32, 64 или 128 Мбайт.

30-контактный SIMM

72-контактный SIMM

168-контактный DIMM

Микросхемы (чипы) оперативной памяти

Для обозначения оперативной памяти используются следующие аббревиатуры:

ОЗУ – оперативное запоминающее устройство;

RAM - Random Access Memory — (память с произвольным доступом).

Кэш-память

Кэш-память (англ. cache — тайник, склад) служит для увеличения производительности компьютера, согласования работы устройств различной скорости. Она является промежуточным запоминающим устройством, или буфером.

Кэш-память используется при обмене данными между микропроцессором и оперативной памятью, а также между оперативной и внешней памятью. Использование этого типа памяти сокращает число обращений к жесткому диску (винчестеру) за данными.

Существует два типа кэш-памяти: внутренняя (от 8 до 512 Кбайт), которая размещается внутри процессора, и внешняя (от 256 Кбайт до 1 Мбайт), устанавливаемая на системной плате.

Кэш память появилась недавно. Начиная с 486-го процессора без кэш-памяти не обходится ни одна модель. «Секретность» КЭШа заключается в том, что он невидим для пользователя и данные, хранящиеся там, недоступны для прикладного программного обеспечения.

Основная идея работы кэш-памяти заключается в том, что извлеченные из ОЗУ данные или команды копируются в кэш. Одновременно в специальном каталоге запоминаются адреса ячеек оперативной памяти, где хранится эта информация. Если эти данные потребуются повторно, то уже не надо терять время на обращение к ОЗУ – их можно получить из кэш-памяти значительно быстрее. Поскольку объем КЭШа существенно меньше оперативной памяти, то его управляющая схема тщательно следит за тем, какие данные следует сохранять в КЭШе, а какие заменять. Удаляется та информация, которая используется реже или совсем не используется. Она же обеспечивает своевременную запись измененных данных из КЭШа в ОЗУ.

Использование этого вида внутренней памяти сокращает число обращений к жесткому диску.