Добавить материал и получить бесплатное свидетельство о публикации в СМИ
Эл. №ФС77-60625 от 20.01.2015
Инфоурок / Информатика / Конспекты / Память ЭВМ, виды, краткая характеристика

Память ЭВМ, виды, краткая характеристика

Международный конкурс по математике «Поверь в себя»

для учеников 1-11 классов и дошкольников с ЛЮБЫМ уровнем знаний

Задания конкурса по математике «Поверь в себя» разработаны таким образом, чтобы каждый ученик вне зависимости от уровня подготовки смог проявить себя.

К ОПЛАТЕ ЗА ОДНОГО УЧЕНИКА: ВСЕГО 28 РУБ.

Конкурс проходит полностью дистанционно. Это значит, что ребенок сам решает задания, сидя за своим домашним компьютером (по желанию учителя дети могут решать задания и организованно в компьютерном классе).

Подробнее о конкурсе - https://urokimatematiki.ru/


Идёт приём заявок на самые массовые международные олимпиады проекта "Инфоурок"

Для учителей мы подготовили самые привлекательные условия в русскоязычном интернете:

1. Бесплатные наградные документы с указанием данных образовательной Лицензии и Свидeтельства СМИ;
2. Призовой фонд 1.500.000 рублей для самых активных учителей;
3. До 100 рублей за одного ученика остаётся у учителя (при орг.взносе 150 рублей);
4. Бесплатные путёвки в Турцию (на двоих, всё включено) - розыгрыш среди активных учителей;
5. Бесплатная подписка на месяц на видеоуроки от "Инфоурок" - активным учителям;
6. Благодарность учителю будет выслана на адрес руководителя школы.

Подайте заявку на олимпиаду сейчас - https://infourok.ru/konkurs

  • Информатика

Поделитесь материалом с коллегами:

Оглавление











Память ЭВМ, виды, краткая характеристика

1. Введение

В современном мире мобильных компьютерных технологий большинство людей уже просто не могут обойтись без коммуникаторов, планшетов и другой портативной компьютерной техники. В свою очередь растет спрос на скорость работы представленных мобильных решений, поскольку никто уже не готов мириться с низкой производительностью того или иного устройства. Скорость выполнения программ напрямую зависит от скорости передачи данных между процессором и памятью, а для выполнения больших программ, обрабатывающих огромные массивы данных, необходима память очень большого объема.

В идеале память должна быть быстрой, большой и недорогой..Поэтому проектировщики компьютерных систем трудятся над разработкой и усовершенствованием технологий, позволяющих создавать для компьютера видимость большой и быстрой памяти.

В этом вопросе рассмотрим, что такое память ЭВМ и какие виды памяти существуют.



2. Определение

Память ЭВМ – совокупность технических устройств и процессов, обеспечивающих запись, хранение и воспроизведение информации в ЭВМ. Компьютерная память обеспечивает поддержку одной из функций ЭВМ — способность длительного хранения информации.

Память — основная часть любой вычислительной системы или отдельной вычислительной машины, она реализуется аппаратно — в виде комплекса взаимосвязанных запоминающих устройств (ЗУ) — и программными средствами. Максимальное количество информации, которое может храниться в памяти ЭВМ (ёмкость), определяется суммарной ёмкостью всех ЗУ, а быстродействие памяти ЭВМ зависит как от быстродействия отдельных ЗУ, так и от принципов их организации в единую систему памяти и способов обмена информацией внутри этой системы.

Задачей памяти является хранение программ и данных. Существует два класса запоминающих устройств, а именно первичные и вторичные. Первичное запоминающее устройство – это память, быстродействие которой определяется скоростью работы электронных микросхем. Пока программа выполняется, она должна храниться в первичной памяти. Эта память состоит из большого количества полупроводниковых ячеек, каждая из которых может хранить один бит информации. Ячейки редко считываются по отдельности – обычно они обрабатываются группами фиксированного размера, называемыми словами… Для облегчения доступа к словам в памяти с каждым словом связывается отдельный адрес. Адрес – это числа, идентифицирующие конкретные местоположения слов в памяти. Для того чтобы прочитать слово из памяти или записать его в таковую, необходимо указать его адрес и задать управляющую команду, которая начнет соответствующую операцию.1Для каждого компьютера характерна определенная длина слова — два, четыре или восемь байтов. Это не исключает использования ячеек памяти другой длины (например, полуслово, двойное слово).

Как правило, в одном машинном слове может быть представлено либо одно целое число, либо одна команда, но допускаются переменные форматы представления информации.

3. Виды памяти ЭВМ

Память современной ЭВМ строится в виде многоступенчатой иерархической системы, что обеспечивает экономически оправданное удовлетворение противоречивых требований — большой ёмкости и высокого быстродействия, и обычно предполагает использование нескольких запоминающих устройств, имеющих различные характеристики. В иерархию памяти ЭВМ обычно входят: внешняя память и внутренняя, или оперативная, память.

3.1 Внутренняя память

Оперативная память.

Назначение оперативной памяти – хранение данных, работа с которыми осуществляется в данный момент времени. Если для этого использовать жесткий диск, то время доступа к данным заметно увеличится, так как производительность оперативной памяти намного выше, чем дисковой. Это скажется на быстродействии всей системы. Оперативная память обеспечивает возможность обращения процессора к любой ее ячейке, поэтому называется памятью с произвольным доступом (RAM – Random Access Memory)2.

Из определения следует, что в оперативной памяти на стадии выполнения могут одновременно находится несколько программ. Кроме того, в оперативной памяти могут находиться как обрабатываемые, так и уже обработанные программой данные. Можно считать, что оперативная память представляет собой последовательность пронумерованных байтов. Каждый байт имеет свой собственный номер, который называют адресом. Содержимое любого байта памяти может обрабатываться независимым от остальных байтов образом. Указав адрес байта, можно прочитать код, который в нем записан или записать в этот байт какой – либо другой код.

Максимально возможный объем оперативной памяти, который иногда называют адресным пространством, и объем памяти, фактически присутствующий в составе машины, являются важнейшими характеристиками данной модели в целом и конкретного экземпляра компьютера. Адресное пространство является величиной постоянной для данной модели, в то время как фактический объем оперативной памяти может у разных экземпляров быть разным, но он не может быть больше, чем адресное пространство для данной модели. Современные модули памяти RAM бывают: DDR, DDR2, DDR3 и DDR4. Характеристики оперативной памяти каждого вида значительно лучше, чем характеристики предшествующего поколения. Рассмотрим их:

  1. DDR. Самая древняя оперативная память. Время ее господства на IT рынке уже давно ушло. Но кое-где еще иногда встречаются системы, в которых используется эта оперативная память. Как правило, это довольно старые системы. Эта память потребляет напряжение 2.5 В. Обычно, напряжение увеличивается при разгоне процессора. DDR является самым прожорливым представителем оперативной памяти, так как требует для своей работы самое высокое напряжение. Эта память работала на частотах 266/333/400 Mhz и использовалась на компьютерах класса Intel Pentium 4.

  2. DDR2. Основное отличие DDR2 от DDR — вдвое большая частота работы шины (533/800/1066 Mhz), по которой данные передаются в буфер микросхемы памяти. При этом чтобы обеспечить необходимый поток данных, передача на шину осуществляется из четырёх мест одновременно.

  3. DDR3. Этот тип памяти основан на технологиях DDR2 со вдвое увеличенной частотой передачи данных по шине памяти. Отличается пониженным энергопотреблением по сравнению с предшественниками (1,5 В, по сравнению с 1,8 В для DDR2 и 2,5 В для DDR). Частота полосы пропускания лежит в пределах от 800 до 2400 Mhz (рекорд частоты — более 3000 Mhz), что обеспечивает большую пропускную способность по сравнению со всеми предшественниками. В целом скорость работы DDR3 выше, чем у DDR2, на 15-20 процентов.

  4. DDR4 — новый тип оперативной памяти, являющийся эволюционным развитием предыдущих поколений DDR. Отличается повышенными частотными характеристиками и пониженным напряжением питания. В массовое производство вышла во 2 квартале 2014 года3

Кроме оперативной памяти в состав внутренней памяти входят кэш-память и постоянная память.

Постоянная память.

Постоянная — энергонезависимая память, используется для хранения данных, которые никогда не потребуют изменения. Содержание памяти специальным образом “зашивается” в устройстве при его изготовлении для постоянного хранения. Из ПЗУ можно только читать. Прежде всего, в постоянную память записывают программу управления работой самого процессора. В ПЗУ находятся программы управления дисплеем, клавиатурой, принтером, внешней памятью, программы запуска и остановки компьютера, тестирования устройств.

Важнейшая микросхема постоянной или Flash-памяти — модуль BIOS, предназначенная для автоматического тестирования устройств после включения питания компьютера и загрузки операционной системы в оперативную память.

Разновидность постоянного ЗУ — CMOS RAM. Это память с невысоким быстродействием и минимальным энергопотреблением от батарейки. Используется для хранения информации о конфигурации и составе оборудования компьютера, а также о режимах его работы. Содержимое CMOS изменяется специальной программой Setup, находящейся в BIOS.

Кэш-память.

По сравнению с быстродействием современных процессоров скорость функционирования основной памяти мала. Однако процессор не может тратить много времени в ожидании команд и данных из основной памяти. Поэтому нужны механизмы, сокращающие время доступа к необходимой информации. Поскольку быстродействие основной памяти физически ограничено, здесь потребуется архитектурное решение. Таким решением является использование быстрой кэш-памяти, благодаря которой основная память представляется процессору более быстрой, чем она есть на самом деле.4

Кэш — это память с большей скоростью доступа, предназначенная для ускорения обращения к данным, содержащимся постоянно в памяти с меньшей скоростью доступа. Кэширование применяется ЦПУ, жёсткими дисками, браузерами, веб-серверами, службами DNS и WINS.

Кэш состоит из набора записей. Каждая запись ассоциирована с элементом данных или блоком данных (небольшой части данных), которая является копией элемента данных в основной памяти. Каждая запись имеет идентификатор, определяющий соответствие между элементами данных в кэше и их копиями в основной памяти.

3.2 Внешняя память

Внешняя память 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. Устройства внешней памяти или, иначе, внешние запоминающие устройства весьма разнообразны. Их можно классифицировать по целому ряду признаков: по виду носителя, типу конструкции, по принципу записи и считывания информации, методу доступа и т.д.5 Рассмотрим классификацию по виду носителей.

Гибкий диск, дискета — устройство для хранения небольших объёмов информации (максимально до 2,88 МБ), представляющее собой гибкий пластиковый диск в защитной оболочке. Используется для переноса данных с одного компьютера на другой и для распространения программного обеспечения. Способ записи двоичной информации на магнитной среде называется магнитным кодированием.

Накопитель на жёстких магнитных дисках или винчестерский накопитель — это наиболее массовое запоминающее устройство большой ёмкости, в котором носителями информации являются круглые алюминиевые или стеклянные пластины — плоттеры, обе поверхности которых покрыты слоем ферромагнитного материала. С момента создания первых жёстких дисков, в результате непрерывного совершенствования технологии записи данных, их максимально возможная ёмкость непрерывно увеличивается. Ёмкость современных жёстких дисков достигает нескольких Тб. НЖМД используется для постоянного хранения информации — программ и данных, и является основным накопителем данных в большинстве ЭВМ.

Существуют внешние или портативные жесткие диски, которые подключаются к компьютеру с помощью USB-кабеля.

 CD-ROM состоит из прозрачной полимерной основы диаметром 12 см и толщиной 1,2 мм. Одна сторона покрыта тонким алюминиевым слоем, защищенным от повреждений слоем лака. Двоичная информация представляется последовательным чередованием углублений и основного слоя.

Со временем на смену CD-ROM пришли цифровые видеодиски DVD. Эти диски имеют тот же размер, что и обычные CD, но вмещают 4,7 Гбайт данных, т.е. по объёму заменяют семь стандартных дисков CD-ROM. На таких дисках могут выпускаться полноэкранные видеофильмы отличного качества, программы-тренажёры, мультимедийные игры и многое другое.6

Blu-ray Disc, BD — формат оптического носителя, используемый для записи с повышенной плотностью и хранения цифровых данных, включая видео высокой чёткости. Первый прототип нового носителя был представлен в октябре 2000 года. Более короткая длина волны сине-фиолетового лазера позволяет хранить больше информации на 12-сантиметровых дисках того же размера, что и у CD/DVD. Уменьшение длины волны, использование числовой апертуры (0,85, в сравнении с 0,6 для DVD), высококачественной двухлинзовой системы, а также уменьшение толщины защитного слоя в шесть раз (0,1 мм вместо 0,6 мм) предоставило возможность проведения более качественного и корректного течения операций чтения/записи. Это позволило записывать информацию в меньшие точки на диске, а значит, хранить больше информации в физической области диска, а также увеличить скорость считывания до 432 Мбит/с.

Флеш-накопитель — запоминающее устройство, использующее в качестве носителя флеш-память (разновидность полупроводниковой технологии электрически перепрограммируемой памяти). Благодаря компактности, дешевизне, механической прочности, большому объёму, скорости работы и низкому энергопотреблению, флеш-память широко используется в цифровых портативных устройствах и носителях информации. Очень распространены USB флеш-накопители (флеш-брелоки) – устройства, подключаемое к компьютеру или иному считывающему устройству по интерфейсу USB.

Серьёзным недостатком данной технологии является ограниченный срок эксплуатации носителей, а также чувствительность к электростатическому разряду.

4 Заключение

Первые ЭВМ использовали запоминающие устройства исключительно для хранения обрабатываемых данных. Их программы реализовывались на аппаратном уровне в виде жёстко заданных выполняемых последовательностей. Любое перепрограммирование требовало огромного объёма ручной работы по подготовке новой документации, перестройки блоков и устройств и т. д. Использование архитектуры фон Неймана, предусматривающей хранение компьютерных программ и данных в общей памяти, коренным образом переменило ситуацию.

К настоящему времени создано множество устройств, предназначенных для хранения данных. Универсального решения не существует, у каждого имеются свои достоинства и свои недостатки, поэтому компьютерные системы оснащаются несколькими видами систем хранения, основные свойства которых обуславливают их использование и назначение.



5 Литература

  1. Организация ЭВМ. 5-е изд. /К.Хамахер, З. Вранешич, С. Заки. – СПб.: Питер; Киев: Издательская группа BHV, 2003. – 848с.

  2. Информатика: Учебник / Под ред. проф. Н.В. Макаровой - М.: Финансы и статистика -2006. - 768 с.

  3. Экономическая информатика Онлайн учебник http://www.lessons-tva.info/edu/e-informatika.html

  4. Википедия https://ru.wikipedia.org/wiki/

  5. Электронный учебник. http://avinout.com/osi_t9.html

  6. Подготовка к ЕГЭ. http://egeinf.gym5cheb.ru/p21aa1.html

  7. Студопедия. http://studopedia.org/1-134281.html

  8. ОК IT для бизнеса. http://ko.com.ua/jedsger_vajb_dejkstra_11696

  9. Информатика и ИКТ. Профильный уровень: учебник для 11 класса/Н.Д.Угринович. – 2-е изд., испр. И доп. – М.: БИНОМ. Лаборатория знаний, 2009.







1 Организация ЭВМ. 5-е изд. /К.Хамахер, З. Вранешич, С. Заки стр.281

2 ВИКИПЕДИЯ

3 ВИКИПЕДИЯ

4Организация ЭВМ. 5-е изд. /К.Хамахер, З. Вранешич, С. Заки стр.351

5Информатика: Учебник / Под ред. проф. Н.В. Макаровой - М.: Финансы и статистика – 2006, стр142

6Студопедия. http://studopedia.org/1-134281.html


Самые низкие цены на курсы профессиональной переподготовки и повышения квалификации!

Предлагаем учителям воспользоваться 50% скидкой при обучении по программам профессиональной переподготовки.

После окончания обучения выдаётся диплом о профессиональной переподготовке установленного образца (признаётся при прохождении аттестации по всей России).

Обучение проходит заочно прямо на сайте проекта "Инфоурок".

Начало обучения ближайших групп: 18 января и 25 января. Оплата возможна в беспроцентную рассрочку (20% в начале обучения и 80% в конце обучения)!

Подайте заявку на интересующий Вас курс сейчас: https://infourok.ru/kursy



Краткое описание документа:

В современном мире мобильных компьютерных технологий большинство людей уже просто не могут обойтись без коммуникаторов, планшетов и другой портативной компьютерной техники. В свою очередь растет спрос на скорость работы представленных мобильных решений, поскольку никто уже не готов мириться с низкой производительностью того или иного устройства. Скорость выполнения программ напрямую зависит от скорости передачи данных между процессором и памятью, а для выполнения больших программ, обрабатывающих огромные массивы данных, необходима память очень большого объема.

В идеале память должна быть быстрой, большой и недорогой..Поэтому проектировщики компьютерных систем трудятся над разработкой и усовершенствованием технологий, позволяющих создавать для компьютера видимость большой и быстрой памяти.

Автор
Дата добавления 28.02.2015
Раздел Информатика
Подраздел Конспекты
Просмотров4413
Номер материала 415130
Получить свидетельство о публикации

УЖЕ ЧЕРЕЗ 10 МИНУТ ВЫ МОЖЕТЕ ПОЛУЧИТЬ ДИПЛОМ

от проекта "Инфоурок" с указанием данных образовательной лицензии, что важно при прохождении аттестации.

Если Вы учитель или воспитатель, то можете прямо сейчас получить документ, подтверждающий Ваши профессиональные компетенции. Выдаваемые дипломы и сертификаты помогут Вам наполнить собственное портфолио и успешно пройти аттестацию.

Список всех тестов можно посмотреть тут - https://infourok.ru/tests

Похожие материалы

Включите уведомления прямо сейчас и мы сразу сообщим Вам о важных новостях. Не волнуйтесь, мы будем отправлять только самое главное.
Специальное предложение
Вверх