Верно ли что внешняя память располагается вне корпуса компьютера приведите примеры
Необходимость разделения памяти на внутреннюю и внешнюю вызвано тем, что ЭВМ не может непрерывно работать в течение неопределенно длительного периода времени. Действительно, в случае необходимости устранения неисправности или профилактического обслуживания питание компьютера необходимо отключить.
В современных компьютерах различают два вида памяти:
Внутренняя память — электронная (полупроводниковая) память, которая размещается на системной плате или на платах расширения.
Внешняя память — память, реализованная в виде устройств с различными принципами хранения информации и обычно с подвижными носителями. В настоящее время сюда входят устройства магнитной (дисковой и ленточной) памяти, оптической и магнитооптической памяти. Устройства внешней памяти могут размещаться как в системном блоке компьютера, так и в отдельных корпусах.
Основным назначением внутренней памяти является совместное хранение данных и программ их обработки в процессе преобразования этих данных. Внешняя же память предназначена для длительного хранения информации, когда те или иные данные или программы не используются или же компьютер выключен.
Внутренняя память. Внутренняя память имеет в своем составе несколько устройств. Основным является оперативное запоминающее устройство (ОЗУ). Соответствующий по смыслу английский термин, который часто встречается в технической литературе, — RAM (Random Access Memory), т. e. память с произвольным (случайным) доступом. Такой доступ подразумевает возможность получать данные из памяти по любым адресам в любом порядке.
ОЗУ имеет непосредственную связь с процессором. В нем хранятся программные команды и данные, участвующие в данное время в вычислениях. В него записываются результаты вычислений перед пересылкой их во внешнюю память или на устройства вывода.
• возможность считывать и записывать информацию из произвольного места памяти;
• высокая скорость работы, близкая к быстродействию микропроцессора;
• необходимость специальных мер по сохранению информации из ОЗУ после завершения работы (энергозависимость).
Другим важным устройством внутренней памяти компьютера является постоянное запоминающее устройство (ПЗУ). Техническое (английское) название этого устройства памяти — ROM (Read Only Memory), т. e. память только для чтения. Информация в это устройство записывается производителем, сохраняется неизменной и постоянно доступна компьютеру, в том числе сразу в момент включения. ПЗУ играет очень важную роль, потому что в нем записана программа начальной загрузки компьютера. Кроме того, в этой же самой микросхеме обычно хранятся минимальные программы работы с клавиатурой и другими устройствами, поэтому ее часто называют BIOS — Basic Input/Output System.
В современных компьютерах быстродействие процессора и ОЗУ может существенно отличаться. Поэтому, для повышения производительности системы в качестве буфера между АЛУ и ОЗУ используется сверхоперативное ЗУ (СЗУ) или кэш-память. Название «кэш» происходит от английского слова «cache», которое обозначает тайник. СЗУ невидимо для пользователя и данные, хранящиеся в нем, недоступны для прикладного программного обеспечения.
Основная идея работы кэш-памяти заключается в том, что извлеченные из ОЗУ данные или команды программы копируются в СЗУ; одновременно в специальный каталог адресов, который находится в той же самой памяти, запоминается, откуда информация была извлечена. Если данные потребуются повторно, то уже не надо будет терять время на обращение к ОЗУ — их можно получить из кэш-памяти значительно быстрее.
В настоящее время кэш-память обычно реализуется по двухуровневой схеме. При этом первичный кэш (level 1 — уровень 1) встроен непосредственно внутрь процессора, а вторичный (level 2) устанавливается на системной плате.
ОЗУ, увеличение объема кэша повышает эффективность работы компьютера.
Внешняя память. Основное назначение внешней памяти компьютера заключается в длительном хранении информации (как программ, так и данных). Наличие внешней памяти обеспечивает возможность неоднократного использования информации в течение длительного времени. Информация во внешней памяти хранится в двоичном представлении, что позволяет обрабатывать ее без каких бы то ни было дополнительных преобразований. Поскольку скорость записи и считывания информации в устройствах внешней памяти намного ниже быстродействия центральных устройств, постольку для их подключения к магистрали необходим контроллер. Как правило, в составе компьютера имеются несколько устройств внешней памяти. Для персонального компьютера это главным образом гибкие и жесткие магнитные диски, а также оптические диски.
Накопители на гибких магнитных дисках (НГМД). В повседневной жизни гибкие магнитные диски называют дискетами. Их устройство приведено на рис. 3.4.
Рис. 3.4. Устройство дискеты
Специальное устройство, называемое дисководом, позволяет записывать на дискету и считывать с нее информацию. Дискета вставляется в специальное устройство, называемое накопителем на гибких дисках (НГМД, FDD — floppy disk drive). Диск вращается в пластиковом футляре, содержащем специальную прокладку для уменьшения трения. На тонкую пластиковую основу диска нанесен ферромагнитный порошок. Две магнитные головки (одна сверху, другая снизу), могут быть подведены к одной из
XO концентрических окружностей, на которые условно разбита поверхность диска. C их помощью можно либо считать информацию, либо записать ее. Причем в качестве носителей информации выступают микроскопические частички порошка, которые могут быть либо намагничены (соответствует сигналу 1), либо не намагничены (соответствует сигналу 0).
На стандартную дискету обычно можно поместить до 1,44 Мбайт информации, хотя и появились устройства, позволяющие записать на нее несколько десятков мегабайт информации.
Накопители на жестких магнитных дисках (НЖМД). Принцип действия накопителя на жестких магнитных дисках не отличается от принципа действия накопителя на гибких магнитных дисках. Жесткий магнитный диск со снятым кожухом и накопитель на жестких магнитных дисках (НЖДМ, HDD — hard disk drive) изображены на рис. 3.5. На жестких магнитных дисках ферромагнитный порошок нанесен на алюминиевую или на стеклянную основу I. На одном вращающемся шпинделе 2 крепится целый пакет дисков (до трех), к каждой стороне которых подходит магнитная головка 3. Таким образом, при фиксированном положении позиционера 4 все головки описывают несколько концентрических окружностей, составляющих один цилиндр. Позиционер представляет собой шаговый электродвигатель, имеющий несколько сот (или даже тысяч) фиксированных положений. Ko-
Рис. 3.5. Устройство НМЖД
личество этих положений и определяет количество цилиндров на НЖМД.
Накопители на оптических дисках (CD-ROM). Дисководы оптических дисков считывают информацию в 10—15 раз быстрее, чем гибкие, но все же медленнее, чем жесткие. Устройство накопителя на компакт-дисках (CD-ROM — Compact Disk — Read Only Memory) изображено на рис. 3.6. В направляющем лотке компакт-диск 2 подается внутрь устройства и крепится на вращающемся шпинделе 1 (закрыт прижимной крышкой). При вращении диск освещается лазерной головкой 3, луч которой либо отражается от поверхности (соответствует 1), либо рассеивается (соответствует 0). Лазерная головка перемещается вдоль поверхности диска с помощью позиционера. Отраженный луч вырабатывает сигнал, передающийся в конечном итоге через оперативную память в центральный процессор для обработки.
Рис. 3.6. Устройство CD-ROM
Поверхность компакт-диска представляет собой одну спиральную дорожку, на которой располагаются микроскопические впадины, рассеивающие попадающий на них лазерный луч. Набор нулей и единиц на диске располагается по правилам, которые называются форматом. Музыкальные компакт-диски — это один из форматов. Устройства характеризуются скоростью, с которой считывается информация с диска. Одинарная скорость соответствует скорости вращения музыкального диска и составляет 150 Кбит в секунду.
Иерархия памяти. Все виды компьютерной памяти связаны между собой, образуя иерархическую структуру, представленную на схеме (рис. 3.7).
Рис. 3.7. Схема организации памяти компьютера
Схема показывает, что чем ближе то или иное устройство памяти к процессору, тем меньше ее объем, но зато больше скорость ее работы. Иерархия памяти специально спроектирована так, что информация, необходимая для решения задачи, распределяется по уровням памяти в соответствии с потребностью в ней, например, файлы, в которых хранятся требуемые для решения задачи данные, считываются в ОЗУ, а наиболее часто используемые данные из них попадают в кэш-память.
Особого рассмотрения заслуживает взаимодействие ОЗУ и внешней памяти. Дело в том, что объем ОЗУ ограничен, а размер исполняемых файлов современных прикладных программ достигает нескольких десятков мегабайт. Следует учесть, что одновременно могут выполняться несколько приложений, которые должны быть загружены в ОЗУ. К этому добавляется объем обрабатываемых данных, который также постоянно растет. Кроме того, для обеспечения работы компьютера в оперативной памяти должны находиться и файлы операционной системы.
Решением данного противоречия является использование виртуальной памяти. Современные операционные системы работают в предположении, что компьютер обладает настолько большим объемом внутренней памяти, что реально установленное ОЗУ составляет лишь часть ее. Вся оставшаяся часть внутренней памяти, необходимой для решения задач, располагается в специ-
альном системном файле на жестком диске. Эта область жесткого диска называется файлом подкачки. Теперь, если объем ОЗУ по какой-то причине оказывается недостаточным, система копирует менее востребованную в данный момент область оперативной памяти в этот файл, освобождая тем самым необходимый объем ОЗУ. Когда, наоборот, потребуются данные с диска, то они будут возвращены в оперативную память на место, подготовленное там тем же самым способом.
Очевидно, что скорость обмена данными между ОЗУ и файлом подкачки невелика. Поэтому, если объем ОЗУ в компьютере недостаточен, то программы будут выполняться медленно из-за постоянного обмена данными между ОЗУ и жестким диском. В подобной ситуации для повышения скорости работы компьютера необходимо увеличить объем установленного на плате ОЗУ.
б) Её объём измеряется десятками и сотнями гигабайт. в) Используется для долговременного хранения информации. г) Её объём измеряется сотнями мегабайт или несколькими гигабайтами. д) Более быстрый доступ. е) Используется для временного хранения информации. ж) Более медленный доступ.
Внешняя память
В ПК внешняя память представлена различными устройствами, на которых можно очень большие объемы любой информации хранить очень долго.
В предыдущем примере в ОЗУ «программа загрузилась» именно с внешней памяти.
Устройства внешней памяти разнообразны, они могут находиться внутри ПК и быть внешними:
- винчестер (он же HDD, он же нард-диск, он же жесткий диск) – находится внутри ПК;
- оптические диски (CD, DVD);
- флешки (Flash Drive).
Ответ или решение 2
1. Является энергозависимой. Эта характеристика относится к оперативной памяти, так как при отключении компьютера, вся информация, хранящаяся в оперативной памяти, стирается.
2. Её объём измеряется десятками и сотнями гигабайт. Характеризует внешнюю память, достаточно посмотреть на объемы жестких дисков (жесткие диски относятся к внешней памяти), которые продаются в настоящее время – эти объемы представляются сотнями и даже тысячами гигабайт.
3. Используется для долговременного хранения информации. Характеризует внешнюю память. Это следует из того, что внешняя память не является энергозависимой, таким образом, даже после отключения питания информация продолжает храниться на ней.
4. Её объём измеряется сотнями мегабайт или несколькими гигабайтами. Характеристика оперативной памяти. Опять же, можно посмотреть на объемы плат оперативной памяти, которые используются в современных компьютерах.
5. Более быстрый доступ. Характеризует оперативную память. Более быстрый доступ к информации и есть главная цель использования оперативной памяти.
6. Используется для временного хранения информации. Относится к оперативной памяти, в первую очередь из-за того, что она является энергозависимой. Так как после отключения питания невозможно продолжать хранить информацию в оперативной памяти, то используют ее только для хранения и обработки временной информации.
7. Более медленный доступ. Характеризует внешнюю память.
Начнем с определений.
Оперативная память
Оперативная память, по-простому называемая «оперативка» или полностью «оперативное запоминающее устройство» (ОЗУ), является временным хранилищем исполняемого машинного кода и данных, непосредственно обрабатываемых процессором.
Физически ОЗУ – это микросхемы внутри ПК. Информация ОЗУ стирается при отключении питания.
Характеристики
Теперь разберем предложенные характеристики.
К ОЗУ относятся пункты:
- а) энергозависимая;
- г) объём сотни Мбайт или несколько Гбайт;
- д) быстрый доступ.
- е) информация хранится временно.
К внешней памяти относятся пункты:
- б) объём десятки и сотни Гбайт;
- в) информация хранится длительное время;
- ж) относительно медленный доступ.
Впрочем, пункт е) можно отнести в некоторых случаях и к внешней памяти, особенно это касается Flash-накопителей.
1. Зачем в компьютере нужна память?
2. С какой целью память делится на внутреннюю и внешнюю?
3. Верно ли, что внешняя память располагается вне корпуса компьютера? Приведите примеры.
4. Назовите все виды компьютерной памяти, которые вы знаете. Зачем они используются? Какими свойствами обладают?
5. К каким видам памяти применим принцип адресности фон Неймана?
6. Что означает термин «произвольный доступ к памяти»?
7. Зачем нужно ПЗУ в компьютере? Можно ли при необходимости изменить его содержимое на домашнем компьютере?
8. Что такое носитель информации? Какие носители вы можете назвать?
9. Какими носителями внешней памяти вы пользовались? Каков их объём и какую примерно его часть вы использовали?
10. Перечислите все известные вам виды дисков.
11. Что такое сектор диска?
12. Можно ли считать с диска отдельно взятый байт? Как его всё-таки получить?
13. Какую роль играет контроллер при считывании данных с диска?
14. Почему любую программу перед выполнением требуется загрузить в оперативную память?
15. Что такое флэш-память и в каких запоминающих устройствах она используется?
16. Какие разновидности полупроводникового ОЗУ существуют? Что служит в них запоминающим элементом? Каковы свойства названных вами типов ОЗУ?
17. Для чего создана кэш-память, как она работает и как повышает производительность компьютера?
18. Может ли программа обращаться к ячейкам кэш-памяти? Подумайте, относится ли кэш-память к архитектуре компьютера. Почему?
*19. Почему кэш называют ассоциативной памятью? Сравните с человеческой памятью, которую тоже часто называют ассоциативной.
20. Кэширование — это аппаратный или программный приём? Приведите примеры.
21. Перечислите все известные вам уровни иерархии компьютерной памяти и кратко охарактеризуйте их. Как меняются объём и быстродействие памяти при переходе на другой уровень иерархии (вверх или вниз)?
22. Почему компьютерам требуются все большие объёмы памяти?
23. Как работает механизм виртуальной памяти?
*24. Чем ограничен объём виртуальной памяти?
25. Какие основные характеристики используются для памяти? В каких единицах они измеряются?
26. Какая характеристика используется только для внешней памяти?
а) «Устройства памяти разных поколений компьютеров»
б) «Кэш-память в современных процессорах»
в) «Виртуальная память»
г) «Что такое BIOS?»
Следующая страница Задачи
Cкачать материалы урока
1. Зачем в компьютере нужна память?
2. С какой целью память делится на внутреннюю и внешнюю?
3. Верно ли, что внешняя память располагается вне корпуса компьютера? Приведите примеры.
4. Назовите все виды компьютерной памяти, которые вы знаете. Зачем они используются? Какими свойствами обладают?
5. К каким видам памяти применим принцип адресности фон Неймана?
6. Что означает термин «произвольный доступ к памяти»?
7. Зачем нужно ПЗУ в компьютере? Можно ли при необходимости изменить его содержимое на домашнем компьютере?
8. Что такое носитель информации? Какие носители вы можете назвать?
9. Какими носителями внешней памяти вы пользовались? Каков их объём и какую примерно его часть вы использовали?
10. Перечислите все известные вам виды дисков.
11. Что такое сектор диска?
12. Можно ли считать с диска отдельно взятый байт? Как его всё-таки получить?
13. Какую роль играет контроллер при считывании данных с диска?
14. Почему любую программу перед выполнением требуется загрузить в оперативную память?
15. Что такое флэш-память и в каких запоминающих устройствах она используется?
16. Какие разновидности полупроводникового ОЗУ существуют? Что служит в них запоминающим элементом? Каковы свойства названных вами типов ОЗУ?
17. Для чего создана кэш-память, как она работает и как повышает производительность компьютера?
18. Может ли программа обращаться к ячейкам кэш-памяти? Подумайте, относится ли кэш-память к архитектуре компьютера. Почему?
*19. Почему кэш называют ассоциативной памятью? Сравните с человеческой памятью, которую тоже часто называют ассоциативной.
20. Кэширование — это аппаратный или программный приём? Приведите примеры.
21. Перечислите все известные вам уровни иерархии компьютерной памяти и кратко охарактеризуйте их. Как меняются объём и быстродействие памяти при переходе на другой уровень иерархии (вверх или вниз)?
22. Почему компьютерам требуются все большие объёмы памяти?
23. Как работает механизм виртуальной памяти?
*24. Чем ограничен объём виртуальной памяти?
25. Какие основные характеристики используются для памяти? В каких единицах они измеряются?
26. Какая характеристика используется только для внешней памяти?
а) «Устройства памяти разных поколений компьютеров»
б) «Кэш-память в современных процессорах»
в) «Виртуальная память»
г) «Что такое BIOS?»
Следующая страница Задачи
Cкачать материалы урока
1. Зачем в компьютере нужна память?
2. С какой целью память делится на внутреннюю и внешнюю?
3. Верно ли, что внешняя память располагается вне корпуса компьютера? Приведите примеры.
4. Назовите все виды компьютерной памяти, которые вы знаете. Зачем они используются? Какими свойствами обладают?
5. К каким видам памяти применим принцип адресности фон Неймана?
6. Что означает термин «произвольный доступ к памяти»?
7. Зачем нужно ПЗУ в компьютере? Можно ли при необходимости изменить его содержимое на домашнем компьютере?
8. Что такое носитель информации? Какие носители вы можете назвать?
9. Какими носителями внешней памяти вы пользовались? Каков их объём и какую примерно его часть вы использовали?
10. Перечислите все известные вам виды дисков.
11. Что такое сектор диска?
12. Можно ли считать с диска отдельно взятый байт? Как его всё-таки получить?
13. Какую роль играет контроллер при считывании данных с диска?
14. Почему любую программу перед выполнением требуется загрузить в оперативную память?
15. Что такое флэш-память и в каких запоминающих устройствах она используется?
16. Какие разновидности полупроводникового ОЗУ существуют? Что служит в них запоминающим элементом? Каковы свойства названных вами типов ОЗУ?
17. Для чего создана кэш-память, как она работает и как повышает производительность компьютера?
18. Может ли программа обращаться к ячейкам кэш-памяти? Подумайте, относится ли кэш-память к архитектуре компьютера. Почему?
*19. Почему кэш называют ассоциативной памятью? Сравните с человеческой памятью, которую тоже часто называют ассоциативной.
20. Кэширование — это аппаратный или программный приём? Приведите примеры.
21. Перечислите все известные вам уровни иерархии компьютерной памяти и кратко охарактеризуйте их. Как меняются объём и быстродействие памяти при переходе на другой уровень иерархии (вверх или вниз)?
22. Почему компьютерам требуются все большие объёмы памяти?
23. Как работает механизм виртуальной памяти?
*24. Чем ограничен объём виртуальной памяти?
25. Какие основные характеристики используются для памяти? В каких единицах они измеряются?
26. Какая характеристика используется только для внешней памяти?
а) «Устройства памяти разных поколений компьютеров»
б) «Кэш-память в современных процессорах»
в) «Виртуальная память»
г) «Что такое BIOS?»
Следующая страница Задачи
Cкачать материалы урока
Читайте также: