Учнівська вікі-стаття "Пристрої пам'яті"

Назва проекту

Твій правильний вибір

Автори проекту

Іваненко Анастасія, Миколайко Назар

Тема дослідження

Пристрої пам'яті

Проблема дослідження

Дослідити запам’ятовуючі пристрої, їх класифікацію; відмінність між оперативними та постійними запам’ятовуючими пристроями; відмінність між зовнішніми та внутрішніми запам’ятовуючими пристроями; основні характеристики та принципи дії запам’ятовуючих пристроїв.

Гіпотеза дослідження

Пристрої пам'яті комп'ютера мають різне призначення, принципи роботи та характеристики.

Мета дослідження

Дослідити, систематизувати та охарактеризувати пристрої пам'яті комп'ютера.

Результати дослідження

Комп'ютерна пам'ять забезпечує підтримку однієї з найважливіших функцій сучасного комп'ютера, — здатність тривалого зберігання інформації. центральним процесором і пристрій, що запам'ятовує, є ключовими ланками так званої архітектури фон Неймана, — принципу закладеного в основу більшості сучасних комп'ютерів загального призначення. Перші комп'ютери використовували пристрої, що запам'ятовують, виключно для зберігання оброблюваних даних. Їхні програми реалізовувалися на апаратному рівні у вигляді жорстких заданих виконуваних послідовностей. Будь-яке перепрограмування вимагало величезного обсягу ручної роботи з підготовки нової документації, перекомутації, перебудови блоків і пристроїв і т. п. Використання архітектури фон Неймана, що передбачає зберігання комп'ютерних програм і даних в загальній пам'яті, корінним чином змінило ситуацію. Система зберігання інформації в сучасному цифровому комп'ютері заснована на двійковій системі числення. числа, текстова інформація, зображення, звук, відео та інші форми даних представляються у вигляді послідовностей бітових рядків або бінарних чисел, кожне з яких складається зі значень 0 і 1. Це дозволяє комп'ютеру легко маніпулювати ними за умови достатньої ємності системи зберігання. Наприклад, для зберігання невеликої розповіді досить мати пристрій пам'яті загальним обсягом всього лише близько 8 мільйонів бітів (приблизно 1 Мегабайт). До теперішнього часу створено безліч різноманітних пристроїв, призначених для зберігання даних, багато з яких засновано на використанні різноманітних фізичних ефектів. Універсального рішення не існує, кожне має ті або інші недоліки. Тому комп'ютерні системи зазвичай мають кілька видів систем зберігання, основні властивості яких обумовлюють їх використання і призначення.

Залежно від призначення і особливостей реалізації пристроїв комп'ютерної пам'яті, по-різному підходять і до питань їхньої класифікації. Так, при розгляді віддаленості і доступності пам'яті для центрального процесорного пристрою розрізняють: первинну, вторинну або третинну пам'ять. Здатність або нездатність до зберігання даних в умовах відключення зовнішніх джерел живлення визначають енергонезалежність або енергозалежність пристроїв зберігання даних. Особливості механізмів читання-запису відрізняють пристрої пам'яті тільки для зчитування (ПЗП), доступні для разового запису і безлічі прочитувань (WORM) або придатні для повноцінного виконання операцій зчитування-запису. Порядок вибірки визначає пам'ять довільного або послідовного доступу з блоковою або файловою адресацією. Втім, досить часто до питання класифікації підходять простіше, наприклад, розрізняючи пристрої залежно від використовуваного типу носія — напівпровідникова пам'ять, оптична пам'ять, магнітооптична пам'ять, магнітна пам'ять і тому подібне.

Різні типи пам'яті мають різні переваги, через що в більшості сучасних комп'ютерів використовуються відразу декілька типів пристроїв зберігання даних.

Пам’ять комп’ютера поділяється на внутрішню (основну) та зовнішню. 

До внутрішньої пам’яті відносяться: оперативна пам’ять, регістри процесора, постійна пам’ять і кеш-пам’ять.

Оперативна пам'ять є одним з найважливіших елементів комп'ютера. Саме з її процесор бере програми і вихідні дані для обробки, у неї він записує отримані результати. Назва “оперативна” ця пам'ять одержала тому, що вона працює дуже швидко, так що процесору практично не доводиться чекати при читанні даних з чи пам'яті запису в пам'ять. Однак дані, що містяться в ній, зберігаються тільки поки комп'ютер включений. При вимиканні комп'ютера вміст оперативної пам'яті стирається. Часто для оперативної пам'яті використовують позначення RAM (Random Access Memory, тобто пам'ять з довільним доступом) . Оперативна пам’ять реалізована на основі спеціальних мікросхем і її обсяг легко розширюється додаванням потрібної кількості мікросхем. Обсяг оперативної пам’яті вимірюється в кілобайтах (1 Кб = 1024 байта) і мегабайтах (1 Мб = 1024 кілобайтів).

Регістри - це надшвидка пам’ять процесора. Вони збе¬рігають адресу команди, саму команду, дані для її виконання і результат. Для збільшення продуктивності комп’ютера, тимчасового зберігання вмісту комірок оперативної пам’яті використовується кеш-пам’ять (від англійського cashe - склад, тайник). Кеш-пам’ять є проміжним запам’ятовуючим пристроєм і використовується для прискорення обміну між процесором і оперативною пам’яттю. У сучасних комп’ютерах використовуються кілька рівнів кеш-пам’яті. Кеш-пам’ять може розміщуватись як на кристалі мікропроцесора, так і на системній платі. Системна (або материнська) плата - це плата, на якій розміщено процесор, оперативну та постійну пам’ять, а також системну шину, через яку здійснюється зв’язок з усіма іншими пристроями комп’ютера. Постійна пам’ять - це пристрої для довготривалого зберігання програм та даних. Використовується вона тільки для читання інформації. Як правило, ця інформація записується при виготовленні комп’ютера і слугує для початкового завантаження операційної системи (див. далі), перевірки дієздатності комп’ютера. Для назви цієї пам’яті використовується англійська абревіатура ROM (Read Only Memory - пам’ять тільки для читання). Комп’ютер має зовнішню пам’ять, яка використовується для довготривалого збереження програм та даних. Вона реалізується за допомогою спеціальних пристроїв (накопи-чувачів), які залежно від способів запису та зчитування діляться на магнітні, оптичні та магнітно-оптичні. Основними характеристиками зовнішньої пам’яті є:

•об’єм,

•швидкість обміну інформацією,

•спосіб та час доступу до даних.

Пристрої, в яких використовуються магнітні стрічки, належать до пристроїв з послідовним доступом. Пристрої, які використовують магнітні та оптичні диски, належать до пристроїв з прямим доступом. У персональних комп’ютерах застосовуються магнітні диски двох типів - незмінні тверді (жорсткі) та змінні гнучкі. Вони дають змогу здійснювати як введення, так і виведення даних.

Жорсткий магнітний диск - це алюмінієва пластина, покрита шаром магнітної речовини. Накопичувач на жорстких магнітних дисках (іноді його називають вінчестером) має невеликі розміри і монтується в корпусі системного блоку комп’ютера. На жорсткому диску записується найважливіша для роботи комп’ютера інформація - програми управління комп’ютером та обслуговування різних пристроїв, «лікарі» для лікування від комп’ютерних вірусів (програм, що псують інформацію та заважають роботі ЕОМ), а також потрібні користувачеві дані та так звані інструментальні засоби (редактори текстів, засоби створення програм, баз даних тощо). Для постійного зберігання великої кількості різних програм та інформації, які завжди повинні бути під рукою, потрібний великий об’єм пам’яті. Сучасні жорсткі диски мають об’єм від кількох мегабайтів до десятків гігабайтів (1 гігабайт = 1024 мегабайтів). До зовнішньої пам’яті належать також накопичувачі на гнучких дисках (дискетах). Найпоширенішими є дискети діаметром 3,5″ (знак «”» означає дюйм, 1″ = 2,54см). Для читання та запису інформації на дискетах у комп’ютері є спеціальні пристрої - дисководи для гнучких дисків. Комп’ютер може мати дисководи для зчитування інформації з оптичних (лазерних) дисків. Нині широке застосування мають оптичні диски діаметром 5,25″, їх називають компакт-дисками. Є диски, що дають змогу здійснювати тільки читання даних. Інформація записується на диск під час його виготовлення і потім не може бути змінена. Такі компакт-диски називаються CD ROM (сі-ді-ром). На них можна записувати тексти, програми, зображення, звук, фрагменти відео-фільмів тощо. Обсяг пам’яті компакт-дисків - сотні мегабайтів. Існують також оптичні диски, інформація на яких може перезаписуватись. Вони називаються CD-R (сі-ді-ер). Названі компоненти комп’ютера розміщені в системному блоці, на передній панелі якого розташований вимикач, входи дисководів, індикатор та ін. На задній панелі є гнізда, що дають можливість під’єднувати різноманітні прилади - дисплей, клавіатуру, принтер, мишку, сканер та ін.

Флеш-пам’ять універсальної послідовної шини (USB) — це маленький портативний пристрій, який під’єднується до USB-порту на комп’ютері. На флеш-пам’яті USB можна зберігати інформацію, як і на жорсткому диску, але за допомогою флеш-пам’яті можна легко переносити дані з одного комп’ютера на інший. Флеш-пам’ять USB може бути різного розміру та форми, і на ній можна зберігати гігабайти даних. Флеш-пам’ять USB також називають флеш-пристрій, флеш-брелок, флеш-накопичувач тощо