Устройство где программы и данные хранятся и после выключения компьютера называется внешняя память

Память – способность компьютера обеспечивать хранение данных в запоминающих устройствах. Функции памяти: прием информации от других устройств, запоминание, выдача информации другим устройствам компьютера.

В компьютере несколько видов памяти и запоминающих устройств, отличающихся емкостью памяти, временем хранения, методом и скоростью доступа к данным, избирательностью выдачи данных, надежностью работы (рис. 3.8.).

Для персонального компьютера самая быстрая – внутренняя память (взаимодействующая с процессором) имеет несколько уровней:

• постоянную (только читаемую) память, в которой хранятся программы, необходимые для запуска компьютера;
• оперативную память для хранения обновляемых данных;
• кеш-память, увеличивающую производительность процессора.

Внешняя память более медленная, но и более вместительная – жесткие диски, сменные накопители и носители (магнитные ленты, дисководы, компакт-диски CD и DVD, флеш-карты).

Постоянная память: ПЗУ и система BIOS. Работа компьютера после включения начинается только при условии, что

Устройства памяти компьютера Устройства вывода информации

Виды памяти ЭВМ

Рис. 3.8. Виды памяти ЭВМ

процессор получит из памяти данные и программы для обработки. Сразу «после пробуждения» процессору необходимы инициирующие команды и данные, которые сохраняются при отключении питания и предоставляются процессору при включении. Для этих целей в компьютере предусмотрено постоянное запоминающее устройство.

Постоянное запоминающее устройство (ПЗУ) – устройство энергонезависимой памяти, которая постоянно, даже после выключения компьютера, хранит фиксированные («вшитые») программу и данные и использует их для загрузки операционной системы и подключения устройств (рис. 3.9). Для хранения параметров конфигурации компьютера предназначена постоянная память на основе полупроводников – G’il/05-память. Для хранения видеоизображений, выводимых на экран монитора, служит видеопамять.

Схема ПЗУ постоянно хранит программу BIOS (англ. Base Input Output System – базовая система ввода-вывода), которую процессор выполняет для проверки устройств во время запуска, загрузки операционной системы или установки новой. Кроме того, программа BIOS устанавливает поток данных между операционной системой компьютера и подсоединенными устройствами: жестким диском, клавиатурой, мышью, принтером, видеосистемой, управляет потребляемой мощностью и питанием ПК. Данные в ПЗУ записываются в процессе изготовления, сохраняются после выключения питания компьютера и могут только читаться, результаты своей работы компьютер здесь не сохраняет (для ПЗУ используется и английский термин Read Only Memory, ROM – память только для чтения).

При включении компьютера процессор обращается к ПЗУ, считывает программу BIOS, начинает ее выполнять и осуществляет тестирование основных устройств: клавиатуры, оперативной памяти, дисководов и др. Если устройства не обнаружены или не работают, BIOS сообщает об ошибках звуковыми сигналами или текстом па экране. Если устройства обнаружены и работают должным образом, устанавливается связь системной платы с устройствами, подключаются клавиатура, жесткий диск и начинается процесс загрузки операционной системы ПК.

Что такое память компьютера? (часть 20)| Криптография | Программирование

Рис. 3.9. ПЗУ на системной плате

После успешной загрузки операционной системы в оперативную память дальнейшее управление компьютером берет на себя операционная система, которая в последующем выполняет загрузку и управление прикладной программой или передает его какой-нибудь прикладной программе, например текстовому процессору Word.

В современных компьютерах система BIOS записывается в так называемой флеш-памяти (англ. in a flash – мгновенно) – в запоминающее устройство с возможностью перепрограммирования. Флеш-память, как и обычное ПЗУ, энергонезависима, т.е. данные не пропадают после отключения питания, но флеш-память позволяет обновлять, перезаписывать находящиеся в ней данные.

Система BIOS хранит программу установки Setup (англ. set up – установить). Сообщение о работе этой программы иногда высвечивается при загрузке компьютера на черном фоне экрана: «Чтобы войти в Setup, нажмите клавишу F1» (или Del, или другую).

Программа позволяет пользователю установить клавишами клавиатуры некоторые настройки BIOS, которые записываются в отдельную постоянную CMOS-память, питаемую от аккумуляторной батарейки. CMOS-память (Complimentary Metal Oxide Semiconductor Memory) представляет собой память для хранения конфигурации компьютера. Она имеет низкое энергопотребление и не изменяется при отключении питания.

Эта память располагается на контроллере периферии, для электропитания которого используются специальные аккумуляторы. В CMOS хранятся некоторые настройки системы, текущая дата и время (их можно настроить также с помощью операционной системы), пароль на вход в компьютер. О пребывании в программе Setup свидетельствует характерный «старомодный», под DOS, вид экрана и заголовок типа Award BIOS Setup (если BIOS компании Award).

Помимо основной системы BIOS в компьютере есть местные, например видеосистемы BIOS.

Оперативная память – память временного хранения данных и команд, необходимых процессору для выполнения операций в текущем сеансе работы. Отличается особо быстрым доступом к чтению и записи данных процессором или другими устройствами. Работа компьютера – это прежде всего работа процессора с оперативной памятью.

При включении компьютера в оперативную память загружаются с диска программы и данные для работы операционной системы и работы отдельных устройств, а затем прикладные программы, которые открывает пользователь. Оперативная память хранит данные только на время, пока компьютер включен, поэтому она временная (на время сеанса работы) и энергозависимая (пока подает энергию источник питания). Данные в памяти утрачиваются при выключении компьютера или перезагрузке операционной системы.

Процессор выполняет вычисления по программе, размещенной в оперативной памяти, обменивается с памятью данными, отправляет данные из памяти во внешние запоминающие устройства или сеть. Доступ к данным оперативной памяти происходит гораздо быстрее, чем к данным внешней памяти, например жесткого диска, поэтому она и называется оперативной – быстродействующей.

Объем оперативной памяти определяет, насколько большие программы могут выполняться, а также сколько данных будет подготовлено им для доступа, сколько программ могут выполняться одновременно, что очень важно для быстродействия. В современные персональные компьютеры устанавливается память объемом 1 Гбайт и более.

Процессор выполняет операции с двоичными числами. Чем большей разрядности число может обработать процессор единовременно и чем больше оперативной памяти он может использовать для размещения обрабатываемых данных, тем выше быстродействие компьютера, тем лучше он работает с большими объемами данных.

Ячейка памяти – минимальная адресуемая область памяти, хранящая данные в виде двоичного числа определенной длины. Двоичное число (1 или 0) в ячейке памяти определяется наличием или отсутствием электрического заряда. Восемь ячеек оперативной памяти имеют индивидуальный адрес. Адрес – число, которое идентифицирует отдельные части памяти.

Процессор рассматривает оперативную память как кипу страниц с пометками, пронумерованными записками, куда можно быстро заглянуть по номеру. Процессор, обладающий способностью работать с двоичными числами больших разрядов, может нумеровать и использовать очень много таких «страниц и записей». Способность адресовать оперативную память позволяет процессору найти ячейку по адресу (как камеру хранения по номеру). Английский термин RAM (Random Access Memory – память произвольного доступа) отражает свойство предоставлять с одинаковой скоростью доступ к любой ячейке памяти независимо от адреса ячейки.

Процессор одновременно обрабатывает несколько разрядов чисел. Повышение максимальной разрядности чисел позволяет увеличить количество ячеек оперативной памяти, а значит, возможный максимальный ее объем. Так, 32-разрядный процессор и 32-разрядная адресация могут адресовать 232 байта, т.е. 4 Гбайт оперативной памяти (если такой объем оперативной памяти доступен на компьютере). Перенос данных из памяти процессору выполняется 32-разрядной программой в несколько раз быстрее, чем 16-разрядной программой.

В компьютере с 64-разрядным процессором и 64-разрядной возможностью адресации предел оперативной памяти увеличивается до 264 = 1,8 • 1021 байт. Прикладные программы с 64-разрядным кодом, применяемые в Windows 7 и Windows 8, быстрее, чем в Windows ХР, выполняют операции перемещения данных в памяти, сложения, вычитания, деления, умножения, сравнения крупных массивов чисел.

Развитие технологии процессоров направлено на повышение разрядности обрабатываемых двоичных чисел. Для увеличения разрядности и скорости выполнения программ кристалл интегральной схемы плотнее насыщают транзисторными элементами, уменьшают размеры, применяют новые технологии производства.

Физически оперативная память выполняется в виде модулей из многих запоминающих ячеек (каждая со своим адресом), представляющих собой пластины с рядами контактов, на которых размещаются микросхемы памяти (рис. 3.10).

Модули памяти могут различаться между собой по размеру и количеству контактов, по быстродействию, по информационной емкости и т.д. Важнейшей характеристикой модулей оперативной памяти является быстродействие, которое зависит от максимально возможной частоты операций записи или считывания информации из ячеек памяти. Современные модули памяти обеспечивают время доступа к информации менее 10 наносекунд (10-9 с).

В персональных компьютерах объем адресуемой памяти и величина фактически установленной оперативной памяти практически всегда различаются. Хотя объем адресуемой памяти может достигать 4 Гбайт, величина фактически

Рис. 3.10. Модуль ОЗУ

установленной оперативной памяти может быть значительно меньше, например «всего» 1 Гбайт.

Кеш-память может размещаться как вспомогательная между оперативной памятью и процессором, между оперативной памятью и диском. Кеш-память – это буферная, недоступная для пользователя быстродействующая память, автоматически используемая компьютером для ускорения операций с информацией, хранящейся в более медленно действующих запоминающих устройствах. Например, для ускорения операций с основной памятью организуется регистровая кеш-память внутри микропроцессора (кеш-память первого и второго уровня) или вне микропроцессора на материнской плате; для ускорения операций с дисковой памятью организуется кеш-память на ячейках электронной памяти.

Внешняя память компьютера

Основной функцией внешней памяти является способность долговременно хранить информацию. Кроме этого внешняя память имеет большой объем и дешевле оперативной. И еще, носители внешней памяти обеспечивают перенос информации с одного компьютера на другой, что важно в ситуации, когда отсутствуют компьютерные сети.

Таким образом, внешняя (долговременная) память — это место длительного хранения данных (программ, результатов расчетов, текстов и т.д.), не используемых в данный момент в оперативной памяти компьютера. Внешняя память, в отличие от оперативной, является энергонезависимой, и не имеет прямой связи с процессором.

Для работы с внешней памятью необходимо наличие накопителя (устройства, обеспечивающего запись и (или) считывание информации) и устройства хранения — носителя.

Основные виды накопителей:

накопители на гибких магнитных дисках (НГМД);
накопители на жестких магнитных дисках (НЖМД);
накопители CD-ROM, CD-RW, DVD. Им соответствуют основные виды носителей:
гибкие магнитные диски (Floppy Disk);
жесткие магнитные диски (Hard Disk);
диски CD-ROM, CD-R, CD-RW, DVD. Основные характеристики накопителей и носителей:
информационная емкость;
скорость обмена информацией;
надежность хранения информации;

В основу записи, хранения и считывания информации из внешней памяти положены два принципа — магнитный и оптический. Благодаря этим принципам обеспечивается сохранение информации и после выключения компьютера. Гибкий диск Накопитель на гибких магнитных дисках (англ. floppy disk) или дискета- носитель небольшого объема информации, представляющий собой гибкий диск в защитной оболочке. Используется для переноса данных с одного компьютера на другой и для распространения программного обеспечения. Диск находится внутри пластикового конверта, который защищает его от механических повреждений. Они могут быть повреждены, если:

дотрагиваться до записывающей поверхности;
писать на этикетке дискеты карандашом или шариковой ручкой;
сгибать дискету;
перегревать дискету (оставлять на солнце или около батареи отопления);
подвергать дискету воздействию магнитных полей

Диск внутри дисковода вращается с постоянной угловой скоростью, которая является достаточно низкой (несколько килобайт в секунду, среднее время доступа — 250 мс). Запись информации происходит на обе стороны диска. В настоящее время наиболее распространенными являются дискеты размером 3,5 дюйма (1 дюйм = 2,54 см) и емкостью 1,44 Мбайта. Диск можно защитить от записи. Для этого используется предохранительная защелка. Дискеты требуют аккуратного обращения. Жесткий магнитный дискЖесткий диск является информационным складом ЭВМ и способен хранить огромные объемы информации. Накопитель на жестких магнитныхдисках(англ.HDD—HardDiskDriver)или винчестер — это наиболее массовое Рис.2. Жесткий магнитный диск запоминающее, устройство большой емкости, в котором носителями информации являются алюминиевые пластины, обе поверхности которых покрыты слоем магнитного материала. Используется для постоянного хранения программ и данных. Диски винчестера помещены на одну ось и вместе с головками чтения/записи и несущими их головками помещены в герметически закрытый металлический корпус. Такая конструкция позволила существенно увеличить скорость вращения дисков и плотность записи. Запись информации происходит на обе поверхности дисков [1, С.50] В отличие от дискеты, жесткий диск вращается непрерывно. Пластины в жёстком диске вращаются с определённой скоростью (ещё её называют скоростью вращения шпинделя), которая может составлять 3 600, 4 200, 5 400, 7 200, 10 000 или 15 000 об/мин Поэтому скорость его вращения может быть от 3600 до 10000 об/мин, время поиска данных – от 2 до 6 мс, скорость передачи данных — до 300 Мбайт/ сек. Емкость винчестеров в компьютерах измеряется десятками гигабайтов. Наиболее распространены накопители с диаметром 0.8, 1, 1.8, 2.2 дюймов. В целях сохранения информации и работоспособности винчестер необходимо уберегать от ударов и резких изменений пространственной ориентации в процессе работы. Лазерный дискCD-ROM(англ.CompactDiskRealOnlyMemory — постоянное запоминающее устройство на основе компакт диска) Компакт-диск диаметром 120 мм (около 4,75 дюймов) изготовлен из полимера и покрыт металлической пленкой. Информация считывается именно с этой металлической пленки, которая покрывается полимером, защищающим данные от повреждения. CD-ROM является односторонним носителем информации. Принцип цифровой записи информации на лазерный диск отличается от принципа магнитной записи. Закодированная информация наносится на диск лазерным лучом, который создает на поверхности микроскопические впадины, разделяемые плоскими участками. Цифровая информация представляется чередованием впадин (кодирование нуля) и отражающих свет островков (кодирование единицы). Информация, нанесенная на диск, не может быть изменена. Доступ к данным на CD-ROM осуществляется быстрее, чем к данным на дискетах, но медленнее, чем на жестких дисках (от 150 до 400 мс при скорости вращения до 4500 об/мин). Скорость передачи данных составляет не менее 150 Кбайт и доходит до 1,2 Мбайта/с. Емкость CD-ROM достигает 780 Мбайт, благодаря чему на них обычно выпускаются мультимедийные программы. CD-ROM просты и удобны в работе, имеют низкую удельную стоимость хранения данных, практически не изнашиваются, не могут быть поражены вирусами, с них невозможно случайно стереть информацию. CD-R (Compact Disk Recorder) CD-R является записываемым диском емкостью в среднем Емкость: 700 МБ (80 минут) . На дисках CD-R отражающий слой выполнен из золотой пленки. Между этим слоем и основой расположен регистрирующий слой из органического материала, темнеющего при нагревании. В процессе записи лазерный луч нагревает выбранные точки слоя, которые темнеют и перестают пропускать свет к отражающему слою, образуя участки, аналогичные впадинам. Накопители CD-R, благодаря сильному удешевлению, приобретают все большее распространение. CD-RW (Compact Disk Rewritable) Более популярными являются накопители CD-RW, которые позволяют записывать и перезаписывать информацию. Дисковод CD-RW позволяет записывать и читать диски CD-R и CD-RW, читать диски CD-ROM, т.е. является в определенном смысле универсальными. DVD Аббревиатура DVD расшифровывается как DigitalVersatileDisk, т.е. универсальный цифровой диск. Имея те же габариты, что обычный компакт-диск, и весьма похожий принцип работы, он вмещает чрезвычайно много информации — от 4,7 до 17 Гбайт. Возможно, именно из-за большой емкости он и называется универсальным. Правда, на сегодня реально применяется DVD-диск лишь в двух областях: для хранения видеофильмов (DVD-Video или просто DVD) и сверхбольших баз данных (DVD-ROM, DVD-R). Разброс емкостей возникает так: в отличие от CD-ROM, диски DVD записываются с обеих сторон. Более того, с каждой стороны могут быть нанесены один или два слоя информации. Таким образом, односторонние однослойные диски имеют объем 4,7 Гбайт (их часто называют DVD-5, т.е. диски емкостью около 5 Гбайт), двусторонние однослойные — 9,4 Гбайт (DVD-10), односторонние двухслойные — 8,5 Гбайт (DVD-9), а двусторонние двухслойные — 17 Гбайт (DVD-18). В целях сохранности информации лазерные диски необходимо предохранять от механических повреждений (царапин), а также от загрязнения. Flash-памятьFlash-память — это энергозависимый тип памяти, позволяющий записывать и хранить данные в микросхемах. Карты flash-памяти не имеют в своем составе движущихся частей, что обеспечивает высокую сохранность данных при их использовании в мобильных устройствах ( портативных компьютерах, цифровых камерах и др.) 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 различна, она может достигать от 512 Мбайт до 4 Гбайт, 8 Гбайт, 16 Гбайт, 32 Гбайт, 48 Гбайт, Компания Transcend обновила популярную серию USB флэш накопителей JetFlash V20, выпустив новую модель емкостью 64 ГБ. К недостаткам flash-памяти следует отнести то, что не существует единого стандарта и различные производители изготавливают несовместимые друг с другом по размерам и электрическим параметрам карты памяти.