Запам'ятовуючі пристрої комп'ютера та їх основні характеристики. Зовнішні та внутрішні запам'ятовуючі пристрої. Одиниці ємності запам'ятовуючих пристроїв.

Запам'ятовуючі пристрої комп'ютерів поділяють на внутрішні та зовнішні (внутрішня або основна та зовнішня пам'ять)

Одиницями вимірювання ємності запам'ятовуючих пристроїв є біти, байти кілобайти (Кб), мегабайти (Мб), гігабайти (Гб), терабайти (Тб) Найменшою одиницею вимірювання е 1 біт (bit — binary digit): такий об'єм інформації, який можна закодувати однією із двійкових цифр 0 або 1

1 байт = 8 бітам, 1 Кб = 1024 (2¹⁰) байти, 1 Мб = 1024 Кб (2²⁰ байта), 1 Гб = 1024Мб(2³⁰ байта), 1 Тб (терабайт) = 1024 Гб (2^ю байти), 1 Пб (пентабайт) = 1024 Тб (2⁵⁰ байти)

Основна (внутрішня) пам'ять складається із оперативної пам'яті (ОП) та постійноїпам'яті(ПП).

Оперативна пам'ять (ОП) призначена для зберігання даних та програм протягомодногосеансу роботи з комп'ютером (від моменту включення комп'ютера до моменту його виключен­ня) В ОП інформацію можна заносити та читати з неї У ній зберігаються дані, зякими ведеться оперативна робота, та програми для їх обробки.

У постійній пам'яті (ПП) містяться програми, які забезпечують функціонування обчис­лювальної системи (зокрема, програми початкового завантаження комп'ютера та тестування його складових) та деякі програми з базового програмного забезпечення комп' ютера. Цю пам’ять називають постійною тому, що інформація в ній зберігається після виключення комп'ютера Вона є енергонезалежною, але команди, які в ній зберігаються, починають виконуватися при поступленні першого імпульсу струм) після вмикання комп'ютера ПП «прошивається» інформацією на етапі н виготовлення 3 постійної пам'яті інформацію можналише читати, записати туди користувач нічого не може

ОП і ПП утворюють основну пам'ять Основна пам'ять комп'ютерів складається з окре­мих комірок, в кожну з яких вміщається інформація величиною в 1 байт Усі комірки пам'яті нумеруються, починаючі з нуля, номери комірок пам'яті називаються їх адресами

Технічною реалізацією запам'ятовуючих пристроїв для організації основної пам'ятіє мікросхеми пам'яті.

Кеш-пам'ять — це невелика за розміром буферна пам'ять, яка дозволяє пришвидшувати процеси обміну даними між МП і ОП за рахунок значно меншого, ніж до ОП, часу доступу до даних та розташування в ній даних, які найчастіше використовуються (Кеш-пам'ять («надоперативна» пам'ять) — це невелика за об'ємом пам'ять, яка відіграє роль буфера між оперативною пам'яттю та мікропроцесором, час доступу до даних в якій значно менший ніж до оперативної пам'яті і в якій зберігаються найбільш часто використовувані ділян­ки оперативної пам'яті Це пов'язано з тим, що швидкість передачі інформації по шині даних є значно меншою від швидкості її обробки мікропроцесором Кеш-пам'ять дозволяє зменшити час очікування мікропроцесора на отримання нових даних із системної шини При звертанні мікро­процесора до пам'яті дані спочатку шукаються в кеш-пам'яті, таким чином зменшується серед­ній час доступу до оперативної пам'яті На комп'ютерах сучасних моделей часто використову­ють кеш-пам'ять у 256 Кб або 512 Кб,)

Англомовними аналогами понять ОП і ПП є RAM (Random Access Memory —пам'ятьздовільним доступом) і ROM (Read Only Memory — пам'ять тільки для читання).

Зовнішня пам'ять комп'ютера призначена для довготривалого зберігання програм і даних. Дані в зовнішній пам'яті зберігається після виключення ПК Зовнішня пам'ять організовується на дисках та магнітних стрічках Для роботи з ними використовують відповідні накопичувані Диски поділяють на магнітні та оптичні (компакт-диски). Магнітні диски буваютьгнучкіта жорсткі. Гнучкі магнітні диски називають ще дискетами або флоппі–дисками.

Накопичувані на гнучких магнітних дисках (НГМД, дисководи) призначені для зберігання даних на флоппі–дисках. Флоппі–диск— це гнучка кругла пластина, на обидві сторони якої напилена магнітна речовина. Усередині пластини міститься отвір, за край якого механізм дисковода захоплює дискету і прокручує її всередині картриджа (упаковки для дискети) Картридж містить проріз (щілину), через яку головки читання-запису здійснюють доступ до магнітних поверхонь Зараз вико­ристовують дискети діаметром 3,5" (89 мм) з високою густиною запису HD (high density), ємність яких складає 1,44 Мб Спеціального типу дискети можуть містити сотні мегабайтів інформації

Перед використанням кожна дискета форматується обидві її поверхні на магнітному рівні розбиваються на доріжки (треки), які мають вигляд концентричних кіл, кожна доріжка радіаль­ними лініями розбивається на сектори Для прикладу відзначимо, що дискета типу HD діаметром 3,5" на кожній стороні містить 80 доріжок по 18 секторів на кожній доріжці У кожний сектор поміщається 512 байт інформації Сектори нумеруються числами, розпочинаючи з нуля Тому з логічної точки зору можна уявляти, що дискова пам'ять — це лінійна послідовність секторів Вздовж кожного сектора виділяться елементарні ділянки, які можуть знаходитися в стані намаг­нічено або розмагнічено, що відповідає збереженню двійкових значень 1 або 0 відповідно Оскі­льки інформація будь-якого виду зберігається у вигляді числових кодів, то зрозумілим стає принцип фізичного запису цих кодів у двійковому представленні на поверхні магнітного диска

Накопичувані на жорстких магнітних дисках (НЖМД) служать для роботи із дисками, які в практиці називають вінчестерами Вінчестер — це деяка кількість твердих круглих пластин. які кріпляться на одному стержні і поміщаються в герметичний корпус Для кожної магнітної сторони вінчестера використовується своя головка читання/запису Магнітні поверхні вінчестера форматуються, і запис інформації на них здійснюється так само як і на звичайні дискети Але ві­нчестери мають значно більші об'єми пам'яті в порівнянні з дискетами Перші вінчестери вмі­щали 10 Мб, пам'ять сучасних вінчестерів вимірюється десятками і сотнями гігабайт

У зв'язку з необхідністю розповсюджувати великі об'єми інформації, зокрема мультимедійних програм, значною популярністю користуються компакт диски, які вміщають у більшості випадків 650-700 Мб інформації і мають діаметр 5.25" Приводи для них мають назву CD-ROM і призначені лише для читання інформації Компакт-диски виготовляються у вигляді круглої алюмінієвої пластини, на одній стороні якої спеціальною пресформою витиснуті мікроскопічні заглибини Для захисту від пошкоджень пластина має прозоре пластикове покриття Читання інформації здійснюється за допомогою лазерного променя, який відбивається або не відбивається залежно від того, яка ділянка підсвічується заглибина чи горбинка Відбитий промінь потрапляє на світлочутливий пристрій (фотодіод), який фіксує наявність відбитого променя чи його відсутність У такий спосіб зчитуються двійкові значення 1 або О

Для запису даних на компакт–диски служать пристрої, які називають CD-RW Вони дозволяють записувати інформацію на матриці (заготовки) типу CD-R (одноразовий запис) та CD-RW (багаторазовий запис) ємністю до 700 Мб

Оптичні диски з високою щільністю запису DVD (Digital Video Disc) зберігають дані на декількох прошарках з однієї або на двох сторонах диска, мають ємність до 20 Гб, як пра­вило використовують для запису відеоінформації у форматі MPEG

Усі доступні для роботи диски мають свої імена, за допомогою яких можна здійснювати доступ до інформації, яка на них зберігається Зовнішні дисководи для роботи із гнучкими дис­ками мають імена А і В , іменами для логічних дисків на вінчестері є наступні літери латинсько­го алфавіту С , D , Е залежно від їх кількості утворюються шляхом умовного поділу пам'яті на вінчестерах на частини В практиці логічні диски називають просто дисками Іменем приводу для компакт-дисків та іменами дисків, які доступні для роботи по локальних мережах, а також віртуальних дисків будуть наступні літери латинського алфавіту

Пристроєм для накопичення інформації на магнітних стрічках с стримери. Стримери дозволяють зберігати величезні об'єми архівної інформації, яка вимірюється гігабайтами. При наявності відповідного адаптера та програмного забезпечення в якості стримерів можна використовувати звичайні відеомагнітофони.

У сучасних умовах для організації зовнішньої пам'яті використовуються досить оригінальні технології. Існують так звані Zip- та Jaz-пристрої, які дозволяють записувати на спеціальні диски 300 Мб та 2 Гб інформації відповідно. Усе більшого розповсюдження здобувають дисководи HiFD для запису на знімні магнітні диски від 20 до 120 Мб. Вони є сумісними із форматом звичайних гнучких дисків діаметром 3,5". Добре зарекомендували себе магнітооптичні диски.

Про характеристики основної пам'яті ......

об'єм оперативної пам'яті

Мікропроцесори 8088 або 8086 могли звертатись до оперативної пам'яті об'ємом не більше 1 Мб, причому лише 640 Кб виділялися операційною системою для прикладних програм, ре­шта пам'яті була зарезервована для службових цілей Подолати «бар'єр у 640 Кб» вдалось за до­помогою так званої додаткової пам'яті (Expanded memory), доступ до якої здійснювався за допо­могою спеціальних програм-драйверів Проблема збільшення доступної для програм пам'яті почала вирішуватись після появи мікропроцесорів 80286 і старших моделей, які можуть працювати як у режимі сумісності з мікропроцесором 8088 (тоді використовується лише 1 Мб оперативної пам'яті), так і використовувати пам'ять більших розмірів Частина оперативної пам'яті на ПК з ' такими мікропроцесорами понад 1 Мб називають розширеною пам'яттю (Extended memory). За­раз ПК з 128, 512 Мб і більше оперативної пам'яті не є дивиною,

Оперативна пам'ять складається з двох частин. Частина пам'яті використовується прикладними програмами й операційною системою. Інша частина пам'яті використовується для службових цілей:

- для передачі зображення на екран; для збереження різноманітних розширень операційної системи, що поставляються разом із додатковими пристроями комп'ютера.

Як правило, коли говорять про обсяг оперативної пам'яті комп'ютера, то мають ту частину пам'яті, що використовується прикладними програмами й операційною системою.

Гнучкі диски дозволяють переносити документи і програми з одного комп'ютера на інший, берегти інформацію, що не використовується постійно на комп'ютері, робити архівні копії інформації, що утримується на жорсткому диску.

У комп'ютерах використовуються накопичувачі на дискетах розміром 3,5 дюйма і ємністю 1,4 Мбайту. Ці дискети укладені в жорсткий пластмасовий конверт, що значно підвищує їхню надійність і довговічність.

Накопичувачі на жорсткому диску (вінчестері) призначені для постійного збереження інформації, що використовується при роботі з комп'ютером; програм операційної системи, часто використовуваних пакетів програм, редакторів документів і т.п. Наявність жорсткого диска значно підвищує зручність роботи з комп'ютером.

Для користувача накопичувачі на жорсткому диску відрізняються друг від друга насамперед своєю ємністю, тобто тим, скільки інформації можливо розмістити на диску.

Істотна характеристика диска - час доступу до інформації. Для областей застосування, що потребують інтенсивного обміну з дисками, цей показник є важливим.

Сукупність усіх запам’ятовуючих пристроїв – це пам’ять ПК. 80% усього обладнання – це пам’ять і пристрої зв’язку з нею.

ОЗП – основна пам’ять ПК.

Крім ОЗП і ПЗП в ПК існує ще зовнішня пам’ять, яка відноситься до пристроїв введення/виведення (периферійні пристрої).

Зовнішня пам’ять – це гнучкі диски, CD-ROM, магнітні стрічки, жорсткий диск (вінчестер).

Пам’ять поділяється не:

- зовнішню

- внутрішню.

Усі типи пам’яті мають характеристики:

- надійність

- бистродійність

- ємність (об’єми зберігаються).

Внутрішня пам’ять: оперативна (ОЗП) і постійна (ПЗП).

ОЗП – основна пам’ять ПК. Має прямий доступ до мікропроцесора, висока швидкість обміну даних. Недоліки: не великі об’єми. На сьогодні типовим вважається 128 Мбайта. Але невдовзі вона буде збільшена у 2-4 рази. Частина ОЗП завжди зайнята і не доступна до користувача, вона зберігає частину ОС, яка виконує початкове завантаження. ОЗП має недолік – після вимкнення електроенергії інформація знищується.

Розширити (збільшити) об’єми ОЗП можна за допомогою спеціальних плат розширеної пам’яті або додаткової пам’яті і програм-драйверів, які забезпечують зв’язок з ними. Розміри збільшуються від 32 Мб – 4Гб.

ПЗП – зберігає інформацію постійно і при вимкненні електроенергії. Бувають:

1) програмовані виробником

2) перепрограмована постійна пам’ять (можна змінювати її зміст багато раз).

Зовнішня пам’ять (ЗЗП) – зберігає інформацію на зовнішніх носіях. Має великі об’єми, не обмежений час зберігання. Не має прямого доступу до процесора.

Складається з накопичувача (пристрій перетворення інформації і носії)

і з контролера. Контролер забезпечує роботу накопичувача з інтерфейсом мікропроцесора. Носії інформації:

- гнучкі магнітні диски (5 і 3 дюймові) (А:, В:)

- жорсткі магнітні диски (С:, D:, Е:, F: та ін.)

- стрімери

- лазерні диски (оптичні, компакт диски, CD-ROM)

Гнучкі диски: Магнітне покриття з обох боків, диск знаходиться у пластиковому пакеті, дискета ділиться на сектори і доріжки, нумерація доріжок від центру (9, 15,18 секторів і 40, 80 доріжок). Такий поділ залежить від того на яку ємність буде відформотована дискета (720Кб, 1,24Мб, 1,4Мб, 2,8Мб).

Наприклад: 1,2Мб – 80 доріжок 15 секторів

1,4Мб – 80 і 18 секторів

2,8Мб – 80 і 36 секторів.

Жорсткі диски (Вінчестер) – основний пристрій для довгого зберігання інформації. Це не один диск а група дисків. Виготовлені з металевого сплаву (частіше алюмінієвого) і покриті магнітним покриттям. Теж поділяються на сектори і доріжки. (10 секторів і 100 і більше доріжок).

Об’єми 80Мб - 500Мб, 1Гб - 4Гб, 18-27Гб, 100Гб - 180Гб.

Використовуються так звані зовнішні жорсткі диски (переносні) – маса 1кг об’єм 160 Гб. Переносні вінчестери можуть бути невеликими, наприклад, при масі 20 гр – 128 Мб.

При необхідності збільшити розміри жорсткого диску використовують так звані прийоми - розгону диска. Передбачається стрибок у збільшенні пам’яті, це пов’язано із зміною принципу запису інформації на дисках.

Компакт диски. (5 дюймові диски). Інформація заноситься під напрямом лазерного проміню на одну спіральну доріжку. Зберігає великі об’єми інформації, оптичні диски біля 650Мб (800 Мб), але є і більших об’ємів до 2 - 4Гб (магнітооптичний). В основному використовується для збереження мультимедійної інформації (відео, графіка, музика). Швидкість зчитування даних з дисків буває різна в залежності від пристрою зчитування - 24-швидкісні ( 3600 Кб/сек.), 48 –швидкісні, 50- швидкісні. Створення цих дисків має свою історію. Їх авторами вважаються дві фірми Sony і голландська Philips. Спочатку з’явились диски для звукозапису “Червона книга”, потім з’явились диски, які могли сприймати не тільки звукову інформацію, а й графічну і текстову “Жовта книга”. А у 1988р. з’явились диски, які змогли поєднувати в собі і аудіо і відео це “Зелена книга”. Ще одна специфікація виникла у 1991 році “Оранжева книга”, відноситься до дисків що записуються і стираються. У 1993 році основана “Біла книга” – це ідеальна система для роботи з аудіо і відео інформацією. Ці диски можна використовувати як для ПК так і для іншого обладнання (плейери).

CD-ROM – створюють штамповим методом, і передбачається тільки їх зчитування. CD-RW – це дає можливість перезаписувати інформацію, як звичайні з’ємні диски.

В сучасних ПК з’явився новий тип зовнішньої пам’яті – так звана Flash-пам’ять. Переважно вона призначена для кишенькових ПК для мультимедіа-даних.