Remkomplekty.ru

IT Новости из мира ПК
0 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

Адресуемость оперативной памяти

Структура внутренней памяти компьютера

Наименьший элемент памяти компьютера называется битом памяти.

В каждом бите памяти может храниться в данный момент одно из двух значений: нуль или единица. Использование двух знаков для представления информации называется двоичной кодировкой.

Данные и программы в памяти компьютера хранятся в виде двоичного кода.

Один символ двухсимвольного алфавита несёт 1 бит информации. В одном бите памяти содержится один бит информации.

В информатике часто используется величина, называемая байтом и равная 8 битам. И если бит позволяет выбрать один вариант из двух возможных, то байт, соответственно, 1 из 256 (28). Наряду с байтами для измерения количества информации используются и более крупные единицы:

1 Кбайт (один килобайт) = 2 10 байт = 1024 байта;
1 Мбайт (один мегабайт) = 2 10 Кбайт = 1024 Кбайта;
1 Гбайт (один гигабайт) = 2 10 Мбайт = 1024 Мбайта.

Например, книга содержит 100 страниц; на каждой странице – 35 строк, в каждой строке – 50 символов. Объем информации, содержащейся в книге, рассчитывается следующим образом:

Страница содержит 35 × 50 = 1750 байт информации. Объем всей информации в книге (в разных единицах):

1750 × 100 = 175 000 байт.
175 000 / 1024 = 170,8984 Кбайт.
170,8984 / 1024 = 0,166893 Мбайт.

Битовая структура определяет первое свойство внутренней памяти компьютера — дискретность.

Второе свойство внутренней памяти компьютера — адресуемость.

Восемь расположенных подряд битов памяти образуют байт. Нумерация байтов во внутренней памяти пронумерована и начинается с нуля. Порядковый номер байта называется его адресом.

Принцип адресуемости означает, что запись информации в память, а также чтение её из памяти производится по адресам.

Основные характеристики модулей оперативной памяти:

Оперативное запоминающее устройство (ОЗУ или RAM)

ОЗУ — быстрая, полупроводниковая, энергозависимая память. ОЗУ имеет сравнительно небольшой объем — обычно от 64 до 512 Мбайт, тем не менее, центральный процессор имеет оперативный (быстрый) доступ к данным, записанным в ОЗУ (на извлечение данных из ОЗУ требуется не более нескольких наносекунд). В ОЗУ хранятся исполняемая в данный момент программа и данные, с которыми она непосредственно работает. Это значит, что когда мы запускаем какую-либо компьютерную программу, находящуюся на диске, она копируется в оперативную память, после чего процессор начинает выполнять команды, изложенные в этой программе. Часть ОЗУ, называемая «видеопамять», содержит данные, соответствующие текущему изображению на экране. ОЗУ — это память, используемая как для чтения, так и для записи информации. При отключении электропитания информация в ОЗУ исчезает, что объясняется энергозависимостью.

От количества установленной в компьютере оперативной памяти напрямую зависит возможность, с какими программами вы сможете на нем работать. При недостаточном количестве оперативной памяти многие программы вовсе не будут работать, либо станут работать очень медленно.

Часто для оперативной памяти используют обозначение RAM (Random Access Memory), то есть память с произвольным доступом.

§2 Адресуемость памяти. Указатели. Ссылки

Адресуемость памяти

Программы вместе с данными, к которым они имеют доступ, находятся в оперативной памяти. Оперативная память состоит из двоичных запоминающих элементов – битов. Соседние биты объединены в группы (ячейки), которые называются байтами. Хотя название ячеек и совпадает с единицами измерения информации – байт (т. е. 8 бит), реально имеют размер от 8 до 64 бит, в зависимости от архитектуры. Все байты пронумерованы, начиная с нуля.
Номер ячейки памяти называется адресом.

От разработчика скрыта информация какие адреса памяти будут использоваться для хранения данных во время выполнения программы (с каждым запуском программы адреса будут различаться). Известно, что эти адреса будут располагаться близко друг к другу – ОС резервирует для выполнения программы определенное адресное пространство. (см. Программа ext_2.1). При объявлении переменной с ее именем будет связан адрес байта с наименьшим значением адреса среди тех байтов, которые будут заняты значением этой переменной. Для хранения значения переменной отводится такое количество байтов, которое требуется для хранения соответствующего типа данных. Напомним, что для хранения в памяти значения символьной переменной ( char ) требуется один байт, а переменная типа int займет 4 байта (т. е. четыре ячейки, каждая из которых будет иметь свой собственный адрес). (Подробнее: учебник 10 кл., т. 1, гл. 5, п. 32).

Операция “взятия адреса”

Адрес обычной переменной можно получить с помощью операции & “взятия адреса” (address of).

Адреса в программе представлены в виде шестнадцатеричных чисел с префиксом ‘0x’ в начале, поскольку такое представление (по сравнению с двоичным) выглядит более компактным. Например, 0xbfd62cac в двоичном представлении будет выглядеть как:
10111111110101100010110010101100
Всего — 32 бита, что соответствует типу int , который занимает в памяти 4 байта (заметим, что размер типов в стандарте С++ не определен и зависит от архитектуры).

Указатели

Указатель (pointer) — специальный тип переменной, который содержит в качестве своего значения адрес памяти. С помощью указателей можно получить доступ к данным, обращаясь к адресам объектов, хранящими эти данные. Указатели позволяют эффективно решать различные задачи, такие как: передача адреса в функцию, создание и обход динамического массива, обращение к элементам структур данных. Поскольку задачи решаются на достаточно низком уровне — это требует от разработчика большей внимательности, поскольку использование указателей небезопасно и может привести к повреждению данных.
Объявление и инициализация указателей
Указатель может быть константой или переменной, а также указывать на константу или переменную. Для объявления указателя используется оператор разыменования или косвенной адресации * .

Указатели можно объявлять, чтобы указывать на объекты любого типа.
Инициализировать указатель можно с помощью операции взятия адреса & :

Здесь указатель с указывает на целую переменную d . С помощью указателя можно получить значение переменной на которую он указывает. Для этого применяется операция косвенной адресации (разыменования) так, как показано в программе ext_2.2, стр. 17 и 23.

На схеме ниже показано как получить значение и адрес переменной с помощью операций «*» и «&»

Операции с указателями

С указателями можно выполнять следующие операции:

  • разыменование ( * )

Операция разыменования ( * ) позволяет получить доступ к значению находящемуся по адресу, который сохранен в указателе.

  • присваивание
  • арифметические операции (сложение с константой, вычитание, инкремент ++ , декремент — )

    Инкремент (декремент) увеличивает (уменьшает) значение указателя на величину sizeof(тип) . Разность двух указателей – это разность их значений, деленная на размер типа в байтах. Иными словами – это расстояние между блоками памяти.
    Суммирование двух указателей не допускается! Можно суммировать указатель и константу, что равносильно прибавлению константы помноженной на sizeof(тип).

  • сравнение
  • приведение типов.
    Например:

    Здесь целый указатель приводится к типу char

    присваивание значения nullptr (нулевой указатель). Например, int *p = nullptr

    Ссылки

    Ссылки (reference), как и указатели, являются реализацией ссылочного типа. Для описания ссылки используется операция & . Ссылка должна быть проинициализирована в момент описания именем переменной, на которую она будет ссылаться.

    При описании ссылки происходит не инициализация копированием (как в случае с переменной a), а связывание её с объектом (т. е. с этой переменной). Таким образом, ссылка является псевдонимом объекта. В этом ключе некорректно именовать ссылку — ссылочной переменной.

      Правила использования ссылок в программе:
  • Поскольку ссылка связывается с объектом она должна быть проинициализирована в момент описания.
  • После инициализации ссылка не может быть связана с иным объектом.
  • Поскольку ссылки – это не объекты, то нельзя определять ссылки на ссылки.
  • Тип ссылки должен совпадать с типом объекта на который она ссылается.
  • Нельзя определять указатель на ссылки
  • Читать еще:  Как пересохранить pdf в word

    При обращении к ссылке происходит обращение к значению того объекта, с которым связана данная ссылка.

    Связь указателей и ссылок

    Ссылка — это, по существу, указатель, который жестко привязан к области памяти, на которую он указывает, и который автоматически разыменовывается, когда происходит обращение по имени ссылки. Ссылка, в отличие от указателей, не занимает места в памяти.
    Связь между указателями и ссылками можно установить следующим образом: операция взятия адреса ( & ) получает указатель, ссылающийся на тот же самый объект при переходе по ссылке, а ссылка, которая инициализирована при разыменовании ( * ) указателя, будет указывать на тот же объект, что и указатель:

    Использование ссылок в программе демонстрирует следующая программа.

    Ссылки, в отличие от указателей, предоставляют более компактное, понятное, безопасное и удобное средство работы с данными. Поэтому, использование ссылок (вместо указателей) является хорошим тоном в программировании на С++.
    Причиной введения ссылок в язык С++ (в языке С они отсутствуют) явилась необходимость перегрузки операторов, применяемых к объектам пользовательских типов (или классов).

    Вопросы
    1. В чем отличие ссылки от указателя?
    2. Почему ссылку нельзя назвать переменной, а указатель можно?
    3. Почему в программе 10.3 переменные получают адреса именно в таком порядке?
    4. Почему в этой программе переменные выводятся в обратном порядке? Как изменить это?
    5. Переменная a , типа int имеет адрес 0xbfe59b50 . К указателю указывающему на эту переменную применили операцию p++ . На какой адрес памяти будет указывать указатель?
    6. Возможны ли такие описания:

    p — указатель на переменную типа int , d — имеет тип int
    Возможны ли такие описания:

    r — ccылка на переменную типа int , d — имеет тип int
    Дан фрагмент программы:

    Внутренняя память компьютера, ее свойства и характеристики

    Каждый пользователь знает, что существует внутренняя память компьютера, но мало кто понимает, насколько она разнообразна, сколько существует различных её подтипов. Разбирая ПК, максимум, на что сможет указать неопытный человек, — это ОЗУ и жесткий диск. Давайте разберёмся, какие устройства внутренней памяти компьютера существуют.

    Что это такое

    Для начала введём определение. Внутренняя память компьютера — это устройство для хранения программ и данных, которые в конкретный момент времени участвуют в вычислении процессором. Говоря простым языком, когда вы запускаете на персональном компьютере какое-либо приложение, процессор пользуется ОЗУ, как листком бумаги, записывая на него исходные данные и промежуточные вычисления. Выделяют следующие виды внутренней памяти компьютера — постоянную и оперативную.

    Особенности

    Независимо от того, о чем идёт речь, нам необходимы критерии для определения качества запоминающего устройства. Назовём главные характеристики внутренней памяти компьютера:

    1. Общий объём. Он играет немаловажную роль. От него зависит, сколько информации можно разместить одновременно в кэше, а значит, и быстродействие компьютера. Иногда процессору нужно хранить обширные объёмы данных. При малых размерах памяти они просто не поместятся, и приложение будет «тормозить».
    2. Быстродействие. Оно же — время доступа. Определяет, насколько быстро происходит взаимодействие центрального процессора и памяти. От этого параметра зависит, как скоро будет проходить процесс записи-считывания байт данных в запоминающее устройство. В отличие от объёма памяти, пользователь не способен повышать этот параметр сверх конретного уровня, поскольку он определяется конструктивными особенностями, а также существующими технологиями и интерфейсом подключения.

    Свойства

    При рассмотрении темы статьи нельзя не упомянуть про свойства внутренней памяти компьютера. Информатика выделяет несколько критериев, по которым можно характеризовать ее.

    • Дискретность. Это такое свойство, позволяющее определить структуру любого вида памяти на компьютере. Внутренняя память состоит из множества ячеек, каждая из которых хранит всего 1 бит информации — минимальный неделимый объём. Ячейки объединяются в группы разрядов, хранящие по 8 бит, что равно 1 байту данных.
    • Адресуемость. Каждая ячейка памяти компьютера имеет свой адрес, к которому обращается процессор при работе, при необходимости извлечения данных.
    • Энергозависимость и энергонезависимость. В зависимости от типа рассматриваемой памяти, можно выделить эти подгруппы. Зависимость от электропитания означает, что при выключении компьютера все данные из памяти удаляются.

    К внутренней памяти компьютера относятся ОЗУ, ПЗУ, кэш, CMOS и видеопамять, рассмотрим их поподробнее.

    Постоянное запоминающее устройство. Было названо так, потому что данные, хранящиеся в нём, не подлежат изменению и предназначены исключительно для считывания. Содержимое этой памяти заполняется непосредственно при изготовлении, сюда могут входить программы для обслуживания персонального компьютера, поддержки операционной системы и устройств ввода-вывода, поэтому её называют ROM BIOS.

    Однако эта память соответствовала своему названию исключительно на первом этапе своего создания. С развитием технологий стали выпускаться перепрограммируемые ПЗУ, для того чтобы можно было изменять их содержание в условиях эксплуатации.

    Оперативная память

    ОЗУ (оперативное записывающее устройство) по объёму является основным представителем внутренней памяти и служит для работы с информацией. Название приходит из функционала. Скорость взаимодействия с процессором настолько высока, что проходят доли секунды между запросом и ответом. Обозначается оперативная память как RAM — Random Access Memory.

    ОЗУ хранит в себе все данные работающей программы. Поэтому и процессор способен работать с ней только после того, как она будет записана в оперативную память (ОП). Для взаимодействия с жестким диском ЦПУ обращается к буферу — еще одному виду ОП.

    Главным недостатком (или конструктивной особенностью) оперативной памяти является её энергозависимость. То есть при выключении питания персонального компьютера все данные, которые в ней записаны, теряются. Основными характеристиками RAM являются:

    Внутренняя память компьютера недостаточного объёма сильно снижает производительность. При недостатке RAM некоторые программы могут работать медленно, а некоторые откажутся запускаться вовсе.

    Ещё один вид памяти персонального компьютера, являющийся самым быстродействующим. Кэш является посредником между центральным процессором и оперативной памятью. В нем хранятся наиболее часто используемые фрагменты RAM. Поскольку время обращения ЦПУ к нему намного меньше, то и среднее время работы процессора с «оперативкой» уменьшается.

    CMOS-RAM

    Специально выделенный участок внутренней памяти персонального компьютера для хранения его конфигурации. Своё название он получил от одноимённой технологии, которая обладает невысоким энергопотреблением. Эта память считается энергонезависимой, поскольку информация в ней не теряется при отключении питания ПК. Однако это не совсем так. Если вы вдруг забыли свой пароль от компьютера, вам достаточно снять крышку с системного блока, найти на материнской плате батарейку-таблетку и вынуть её. Без этого аккумулятора все настройки компьютера, включая пароль, будут обнулены.

    Видео

    Ещё одна внутренняя память персонального компьютера, служащая для хранения графической информации. В персональном компьютере существует 2 способа её реализации.

    Первый — это встроенная видеокарта. В этом случае память реализуется на материнской плате. Второй вариант реализации видеопамяти — на встраиваемой видеокарте. Как и при работе с оперативкой, от объёма зависит количество информации, обрабатываемой центральным процессором, и скорость её вывода на экран. От объёма видеопамяти зависит быстродействие мощных графических редакторов, высококачественного видео и современных игр.

    Развитие

    Внутренняя память компьютера развивалась постепенно, проходя множество этапов. Говоря об ОП, можно выделить следующие её виды в порядке совершенствования:

    1. SIMM — самый первый прообраз оперативной памяти персонального компьютера. Имел 30 контактов общей длиной в 89 миллиметров. В настоящий момент найти такую планку практически невозможно.
    2. SIMM на 72 контакта являлась следующим шагом в развитии, но имела ещё большие размеры — примерно 103 миллиметра.
    3. DIMM — оперативная память, которую застали обычные пользователи. Была популярна вплоть до 2001 года.
    4. После всех предыдущих этапов наступила эра памяти формата DDR (184 контакта). Эта технология в корне меняет подход к проектированию. Вместо ускорения частоты обмена данными в ней увеличивается количество данных, передаваемых за один такт.
    5. DDR2 — имеющая 204 контакта, она должна была увеличить скорость работы и взаимодействия с процессором в 2 раза по сравнению со своим предшественником.
    6. DDR3 — очередной виток эволюции памяти, имеющей повышенные характеристики.
    7. DDR4 — вышедшая во втором квартале 2014 года в массовые продажи оперативная память. Имеет 288 контактов и увеличенную в 2 раза пропускную способность.
    Читать еще:  Белые ip адреса список

    Вывод

    Прочитав эту статью, вы узнали, что такое внутренняя память компьютера, каково её строение, виды и характеристики. В жизни это может мало пригодиться, разве что для сдачи экзаменов в университете или общего самообразования.

    Память (подробное изложение)

    Компьютер — это универсальное (многофункциональное) электронное автоматическое устройство для накопления, обработки и передачи информации. Его работа имитирует информационную деятельность человека. Это оказалось возможным благодаря наличию в составе компьютера памяти — устройств, предназначеных для хранения информации. В компьютере используется память нескольких типов , отличающихся по своему функциональному назначению и, как следствие, способами хранения информации, а также конструктивно .

    Всю память ЭВМ можно разделить на

    • внутреннюю (основную) память,
    • регистры процессора,
    • внешнюю память.

    Внутренняя память состоит из оперативного запоминающего устройства (ОЗУ) , или оперативной памяти (ОП), и постоянного запоминающего устройства (ПЗУ) .

    Постоянная память , или постоянное запоминающее устройство- ПЗУ(read only memory-rom),- память только для чтения. Она реализована, как уже говорилось, в виде электронных схем и служит для хранения программ начальной загрузки компьютера и тестирования его узлов. Мы называем этот тип памяти постоянным, потому что записанная в ней информация не изменяется после выключения компьютера. Она энергонезависима, так как хранимые в ней команды начинают выполняться при первом же импульсе тока, поступившего на контакты электронной микросхемы. (Отметим, что сохранение информации в ПЗУ после выключения компьютера не означает, что содержимое этой памяти невозможно изменить. Существует так называемая перепрограммируемая постоянная память, для которой возможно изменение хранимой информации.)

    Она реализована в виде БИС и служит для хранения программ начальной загрузки компьютера и его узлов. Мы называем этот тип памяти постоянным, потому что записанная в ней информация не изменяется после выключения компьютера. Она энергонезависима, так как хранимые в ней команды начинают выполняться при первом же импульсе тока, поступившего на контакты электронной микросхемы. (Отметим, что сохранение информации в ПЗУ после выключения компьютера не означает, что содержимое этой памяти невозможно изменить. Существует так называемая перепрограммируемая память, для которой возможно изменение хранимой информации.)

    ОЗУ — быстрая, полупроводниковая, энергозависимая память. В ОЗУ хранятся исполняемая в данный момент программа и данные, с которыми она непосредственно работает. ОЗУ — это память, используемая как для чтения, так и для записи информации. При отключении электропитания информации в ОЗУ исчезает (энергозависимость).Английское название ОЗУ — Random Access Memory (RAM),что переводится как «память с произвольным доступом».

    В оперативной памяти в виде последовательности нулей и единиц хранятся как данные, так и программы. В любой момент времени доступ может осуществляться к любой произвольной ячейке, поэтому данный вид памяти называется памятью с произвольной выборкой (RAM). Оперативная память, или оперативное запоминающее устройство (ОЗУ), предназначена для хранения информации, изменяющейся в ходе выполнения процессором операций по её обработке. Информацию в такую память можно записать для хранения, изменять или использовать при необходимости. Вся информация, вводимая в компьютер и возникающая в ходе его работы, храниться в этой памяти, но только тогда, когда компьютер включен.

    К основным свойствам оперативной памяти относятся: энергозависимость, дискретность структуры, адресуемость, возможность произвольного доступа. Физически для построения RAM используются микросхемы.

    Память дискретна — это значит, что память состоит из некоторых «частиц». «Частица» памяти называется бит (так же как единица информации). Один бит — это двоичный разряд памяти. Он хранит двоичный код (0 или 1). Слово «бит» — сокращение от английского «binary digit» — двоичная цифра. Итак, память компьютера — это упорядоченная последовательность двоичных разрядов(бит) . Эта последовательность делится на группы по 8 разрядов; каждая такая группа образует байт памяти. Следовательно, слова «бит» и «байт» обозначают не только название единицы измерения количества информации , но и структурные единицы памяти ЭВМ.

    Объём памяти ЭВМ измеряется в килобайтах (1Кбайт (Кб)=1024 байт), мегабайтах (1 Мбайт (Мб)=1024Кбайт), гигабайт (1 Гбайт (Гб)=1024 Мбайт). Например, оперативная память компьютеров серии IBM PS- от 1 Мб и более.

    Адрес ячейки памяти равен адресу младшего байта (байта с наименьшим номером), входящим в ячейку. Адресация как байтов, так и ячеек памяти начинается с нуля. Адреса ячеек кратны количеству байтов в машинном слове (изменяются через 1,или через 2, или через 4). Если от типа процессора зависит объем адресуемой им оперативной памяти, то быстродействие используемой оперативной памяти, в свою очередь, во многом определяет скорость работы процессора, влияя на производительность всей системы.

    Регистры — это внутренняя память процессора.

    Регистров немного (у IBM PS их 14). Каждый из регистров служит своего рода черновиком, используя который процессор выполняет расчеты и сохраняет промежуточные результаты. Полученные результаты перепиваются из регистров в ячейки ОЗУ. Обмен информацией между процессорами и внутренней памятью производится машинными словами (из регистра в ячейку и обратно). Адрес ячейки, в которую направляется информация , передаваемая по шине данных, передаётся процессором по адресной шине.

    Внешняя память

    Основной функцией внешней памяти компьютера является способность долговременно храненить большой обьем информации. Устройство которое обеспечивает запись/считывание информации, называется накопителем, или дисководом, а хранится информация на носителях. В современных компьютерах устройства внешней памяти позволяют сохранять информацию после выключения компьютера, так как в них используется магнитный или оптический способ записи/чтения информации. В качестве носителей информации в этих случаях применяют магнитные и оптические диски. В качестве внешней памяти используются носители информации различной информационной емкости: гибкие диски (1,44 Мбайт), жесткие диски (до 80 Гбайт), оптические диски СD-RОМ (650 Мбайт) и DVD (до 10 Гбайт). Самыми медленными из них по скорости обмена данными являются гибкие диски (0,05 Мбайт/с), а самыми быстрыми — жесткие диски (до 100 Мбайт/с).

    Магнитный принцип записи

    На устройствах внешней памяти (магнитных носителях), которые также называют внешним запоминающими устройствами (ВЗУ), информация также представлена в двоичном коде: состоянием намагниченных и ненамагниченных участков на дорожках ленты или диска.

    Гибкие магнитные диски

    Гибкие магнитные диски помещаются в пластмассовый корпус. Такой носитель информации называется дискетой. В центре дискеты имеется приспособление для захвата и обеспечения вращения диска внутри пластмассового корпуса. Дискета вставляется в дисковод, который вращает диск с постоянной угловой скоростью. При этом магнитная головка дискавода устанавливается на определенную концентрическую дорожку диска, на которую и производится считывание информации. Информационная емкость дискеты невелика всего 1,44 Мбайт. Скорость записи и считывания информации тоже мала (составляет всего около 50 Кбайт/с) из-за медленного вращения диска (360 об./мин). В целях сохранения информации гибкие магнитные диски необходимо предохранять от воздействия сильных магнитных полей и нагревания, так как физические воздействия могут привести к размагничиванию носителя и потере информации.

    Читать еще:  Понятие относительного адреса

    Жесткие магнитные диски

    Жесткий магнитный диск (винчестер) представляет собой несколько десятков дисков, размещенных на одной оси, заключенных в металический корпус и вращающихся с большой угловой скоростью. За счет гораздо большего числа дорожек на каждой стороне дисков и большего количества дисков информационная емкость жесткого диска может в сотни ра превышать информациооную емкость дискеты и достигать 150 Гбайт. Скорость записи и считывания информации с жестких дисков достаточно велика (может достигать 133мбайт/с) за счет быстрого вращения дисков(до 7200 об./мин). В жестких дисках используются достаточно хрупкие и миниатюрные элементы (пластины носителей, магнитные головки и пр.), поэтому в целях сохранения информации и работоспособности жесткие диски необходимо оберегать от ударов и резких изменений пространственной ориентации в процессе работы.

    Лазерные диски

    Лазерные дисководы используют оптический принцип чтения информции. На лазерных CD-ROM и DVD-ROM дисках хранится информация, которая была записанана них в процессе изготовления. Запись на них новой информации невозможна, что отражено во второй части их названий:ROM(read only memory-только чтение). Производятся такие диски путем штамповки и имеют серебристый цвет. Информационная емкость CD-ROM диска может достигать 650 Мбайт, а емкость DVD-ROM до 17 Гбайт

    Flash-память

    Flash-память-это энергозависимый вид памяти, позволяющий записывать и хранить данные в микросхемах. Flash-память представляет собой микросхему, помещенную в миниатюрный плоский корпус. Для считывания или записи информации карта памяти вставляется в специальные накопители, встроенные в мобильные устройства или подключаемые к компьютеру через usb-порт. Информационная емкость карт памяти может достигать 512 Мбайт

    Устройства компьютера и их функции. Устройства внутренней памяти

    Цель: познакомить учащихся с видами внутренней памяти; показать работы ОЗУ, ПЗУ, CMOS.

    Требования к знаниям и умениям:

    учащиеся должны знать:

  • структуру ОЗУ и ПЗУ;
  • назначение различных видов памяти;
  • характеристики типов внутренней памяти;
  • учащиеся должны уметь:

  • различать устройства внутренней памяти;
  • понимать взаимодействие внутренней памяти с другими устройствами, в частности с процессором.
  • Программно-дидактическое обеспечение: ПК, модели устройств компьютера.

    I. Постановка целей урока

    1. Память компьютера – это физическое устройство, которое можно взять в руки (в отличие от памяти человека).
    2. Что общего между памятью человека и памятью компьютера.
    3. Что компьютер “помнит” всю свою жизнь, а что “забывает” каждый день.
    4. Как компьютер “узнает”, что у него появилось новое устройство или произошла замена устаревшего.

    II. Изложение нового материала

    Так как компьютер моделирует все информационные функции человека, то он должен иметь память для хранения информации. Память в компьютере используется нескольких типов, отличающихся по своему функциональному назначению, а также конструктивно. Рассмотрим память компьютера, которая по отношению к процессору является внутренней.

    Такая память в свою очередь является обязательной частью любого компьютера и располагается на материнской плате.

    Такая память в свою очередь также различается по типам.

    1. Оперативная память

    Оперативная память (RAM – Random Access Memory) – это массив кристаллических ячеек, способных хранить данные.

    В ячейку можно записать только 0 или 1, т. е. 1 бит информации. Такая ячейка так и называется – “бит”.

    Это наименьшая частица памяти компьютера и в связи с этим память имеет битовую структуру, которая определяет первое свойство оперативной памяти – дискретность.

    Упражнение 1.

    Вспомните, что такое дискретность и приведите примеры дискретных структур.

    Бит является слишком маленькой единицей информации, поэтому биты объединили в группы по 8 и получили байт.

    Каждый байт получает порядковый номер – адрес. Адресуемость – второе свойство оперативной памяти. Нумерация начинается с нуля.

    Таким образом, память можно представить себе в виде многоквартирного дома, в котором квартиры – это байты, а номер квартиры – адрес. Чтобы найти нужную информацию, необходимо знать адрес байта, в котором она хранится. Именно так поступает процессор, когда обращается за данными и программам к оперативной памяти.

    Доступ любой ячейке памяти осуществляется в любой момент времени. Поэтому оперативную память называют памятью с произвольным доступом.

    Группа из нескольких байтов, которые процессор может обработать как единое целое, называется машинным словом. Длина машинного слова бывает различной – 8, 16, 32 бита и т.д. Адрес машинного слова равен адресу младшего байта, входящего в это слово.

    Объем оперативной памяти зависит от количества разрядов, отведенных под адрес. В настоящее время принята 32-разрядная адресация, а это значит, что всего независимых адресов может быть 2 32 = 4294967296 байт.

    Рассмотрим физический принцип действия оперативной памяти. С этой точки зрения различают динамическую память (DRAM) и статистическую память (SRAM).

    Вывод: оба вида памяти запоминающих микросхем успешно конкурируют между собой, поскольку ни одна из них не является идеальной. С одной стороны, статическая память значительно проще в эксплуатации, т.к. не требует регенерации, и приближается по быстродействию к процессорным микросхемам. С другой стороны, она имеет меньший информационный объем и большую стоимость, сильнее нагревается при работе. На практике в данный момент выбор микросхем для построения ОЗУ всегда решается в пользу динамической памяти. И все же быстродействующая статическая память в современно компьютере тоже обязательно есть – кэш-память.

    Физическое устройство оперативной памяти определяет ее третье свойство – энергозависимость. ОЗУ используется для временного хранения данных и программ.

    Оперативную память в компьютере размещают на стандартных панельках, называемых модулями.

    Модули вставляются в соответствующие разъемы на материнской плате. Такая конструкция облегчает процесс замены или наращивания памяти. Важнейшей характеристикой модулей ОЗУ является их быстродействие, т.е. у памяти есть своя скорость работы. У современных модулей скорость доступа к информации порядка 10 нс.

    2. Постоянная память

    Попытайтесь себе представить, что происходит в момент включения компьютера. Где процессор должен брать свои первые команды?

      Может ли процессор брать свои первые команды из оперативной памяти? Почему?
    • Может ли процессор брать свои первые команды из внешней памяти? Почему?
    • Какой должна быть память, чтобы процессор мог к ней обратиться в момент старта?

    Вывод: первую свою команду процессор находит в памяти, которая в отличие от магнитных и оптических дисков является внутренней и, в отличии от ОЗУ , энергонезависимой, т.е. хранит информацию постоянно, даже после выключения компьютера. В ПЗУ хранится информация об устройствах компьютера, т.е. параметры и характеристики монитора, жесткого диска, мыши т.д. для того, чтобы при включении компьютера, прежде чем начать работу, можно было убедиться, что все они работоспособны.

    • Как вы считаете, знали ли изготовители ПЗУ параметры вашего жесткого диска или монитора?
    • Вы сменили монитор. Как сообщить о его параметрах ПЗУ, если вы сами не можете в нем изменить информацию?
    • Можно ли записать эту информацию в ОЗУ?

    Вывод: необходима такая память, в которую можно было бы записать информацию, и которая была бы энергонезависимой. И такая память действительно есть называется она CMOS.

    CMOS – это память с невысоким быстродействием и минимальным энергопотреблением от батарейки расположенной на материнской плате. Зарядки батарейки хватает на несколько лет. Наличие такого вида памяти позволяет отслеживать время и календарь, даже если компьютер выключен.

    Еще один вид энергонезависимой памяти, который в отличие от ПЗУ, допускает многократную перезапись своего содержимого с дискеты — Flash Memory.

    №1 (индивидуальная работа)

    В таблице поставьте знак “+”, если операцию можно производить, и “-” — если нельзя.

    Ссылка на основную публикацию
    Adblock
    detector