Персональный компьютер в основном используется для того, чтобы увеличить эффективность работы человека. Но какова была бы ценность этого устройства, если бы оно не могло хранить данные? В этом ему помогает долговременная память. Темой данного обзора будет внешняя долговременная память, но для полноты картины не лишним также будет уделить внимание основной долговременной памяти.

Что относится к основной памяти?

Основная память прежде всего включает в себя оперативное запоминающее устройство. Это энергозависимая память. При выключении компьютера вся информация, которая на ней хранилась, исчезнет. К основной памяти также относится постоянное запоминающее устройство. Оно является энергонезависимым. В нем хранится та информация, которая меняться не должна. К таковой прежде всего относится конфигурация персонального компьютера, программное обеспечение, предназначенное для проведения тестирования компонентных устройств перед загрузкой операционной системы. Здесь также хранится одна из важнейших составляющих – BIOS или базовая система ввода/вывода. Стоит отметить, что у долговременной памяти компьютера и ПЗУ имеется много общего. Но все-таки их разделяют из-за важности хранимой информации.

Внешняя память

Внешней памятью называют место, в котором на длительном хранении размещены разнообразные данные, не использующиеся в данный момент в оперативной составляющей ПК. К таким данным можно отнести тексты, различные программы, результаты расчетов и так далее. Внешняя память компьютера является энергозависимой. Ее удобно транспортировать в тех случаях, когда компьютеры не являются объединенными в глобальную или локальную сеть. Для работы с внешней памятью, пользователю придется обзавестись накопителем.

Так называют специальное устройство, которое обеспечивает запись и считывание информации. Необходимыми также являются механизмы хранения. Значительное отличие долговременной памяти компьютера от оперативной заключается в том, что у нее нет прямой связи с процессором. Это может доставить некоторые неудобства при необходимости усложнить строение персонального компьютера. По этой причине долговременная и оперативная память ПК работают вместе. Данные из первой передаются во вторую, а потом напрямую или через кэш в процессор. Что относится к внешней памяти? Чтобы понимать, с чем вам придется иметь дело, нужно представлять, что является устройствами внешней памяти. К ней относятся:

— накопители на жестких магнитных дисках. Размер данных хранилищ используется в качестве показателя объема информации, которая может храниться на персональном компьютере.
— накопители на гибких магнитных дисках: считаются устаревшими устройствами, ранее использовались для переноса информации и программ между компьютерами.
— накопители на дисках: использовались для хранения значительных объемов информации.
— флэш-накопители: используются для хранения значительных объемов данных в небольших объектах. Также к внешней памяти относятся все остальные накопители, которые могут без проблем перемещаться от компьютера к компьютеру.

Классификация

Все запоминающие устройства делятся на категории и виды. В качестве краеугольного камня принимают принципы их функционирования, программные, эксплуатационно-технические, физические и прочие характеристики. Каждое устройство обладает своей технологией записи/хранения/воспроизведения цифровой информации. Основными характеристиками, которые имеют значение для пользователей, являются:

— информационная емкость;
— скорость обмена данными;
— надежность хранения информации;
— стоимость.

Именно по таким параметрам запоминающие устройства отличаются друг от друга. Конечно, существует еще множество различных характеристики, но интересны они будут скорее всего только профессионалам.

Магнитные устройства

Принцип работы устройств данного типа основан на хранении информации, при котором используются магнитные свойства материалов. Как правило, в самих устройствах имеются составляющие, отвечающие за чтение и запись информации на магнитный носитель, на котором все и хранится. Данные носители могут отличаться в зависимости от особенностей исполнения и физико-технических характеристик. Как правило используются дисковые и ленточные устройства. Они имеют общую технологию. Так, например, за счет намагничивания переменным магнитным полем информация наносится и считывается. Обычно данные процессы выполняются вдоль концентрических полей. Так называют специальные дорожки, которые находятся во всей плоскости вращающегося носителя. Запись информации осуществляется в цифровом коде. Для совершения намагничивания используются головки чтения и записи, которые представляют собой два управляемых магнитных контура с сердечниками. На обмотки данных контуров подается переменное напряжение.

Если величина данного напряжения будет изменяться, то это же относится и к направлению линий магнитного поля. Когда данный процесс происходит, значение бита информации меняется с единицы на ноль, или наоборот. Вот каким образом устроена долговременная память компьютера. Несмотря на низкую скорость работы и кажущуюся сложность такой схемы, можно смело сказать, что все предположения являются неоправданными. Таким образом, за отдельные моменты времени компьютер из современных жестких магнитных дисков может извлекать огромные массивы информации. Если вывести коэффициент эффективности такой системы, то устройства внешней памяти, выпущенные в последние годы, будут демонстрировать значение в сотни и тысячи раз превосходящее аналогичный показатель у устройств, выпущенных пару десятилетий назад.

Организация

Данные для операционной системы систематизируются и объединяются в дорожки и секторы. Дорожки в количестве восьмидесяти или сорока штук являются узкими концентрическими кольцами на диске. Каждая дорожка может быть разделена на отдельные части, которые также называют секторами. При осуществлении чтения или записи, всегда считывается целое количество секторов. Причем вне зависимости от объема запрашиваемой информации. Размер одного сектора составляет 512 байт. Следует также ознакомится с таким понятием, как цилиндр. Этим термином называют общее количество дорожек, с которого без перемещения головок можно считать информацию. Под ячейкой для размещения данных понимают самую малую область диска, которая используется операционной системой для записи файлов. Под ними обычно понимают один или несколько секторов.

Накопители. Жесткие диски

При работе с современными компьютерными системами наибольшую важность имеют такие устройства, как жесткие диски. В них в одном корпусе, как правило, объединены непосредственно сам носитель информации, интерфейсная часть или контролер и устройство чтения/записи. Данные приборы объединяются в специальные камеры. Здесь они находятся на одной оси и работают с блоком головок и общим приводящим механизмом. На данный момент жесткие диски являются наиболее вместимыми и широко используемыми устройствами. Сегодня никого уже не удивляет хранилище объемом 1 или 10 Тб. Однако данный параметр все-таки сказывается на скорости выполнения операций. Процесс считывания данных с такого носителя может занимать не один десяток секунд. Если сравнивать с более старыми моделями накопителей, прогресс быстродействиям все-таки виден налицо.

Переносные устройства

Как уже неоднократно подчеркивалось ранее, жесткие диски могут хранить в себе значительные объемы информации. Однако процесс их перестановки с одного персонального компьютера на другой – дело довольно непростое. В этом случае на помощь придут переносные устройства. Они представляют собой специальные механизмы, с помощью которых можно без особых проблем переносить данные между различными персональными компьютерами. Конечно, данные устройства имеют не такой большой объем внешней памяти, как жесткие диски. Но они все же смогли найти свою нишу благодаря легкости транспортировки и подключения. Сегодня наибольшей популярностью пользуются два типа подобных устройств: это оптические диски и флэш-накопители. У каждого из этих накопителей имеются свои недостатки и преимущества.

Память компьютера – специальное устройство для записи и хранения различного рода данных. Выделяют два типа памяти в компьютерном устройстве: оперативная и постоянная (внутренняя и внешняя).

Оперативная память – быстрый тип памяти, позволяющий с высокой скоростью записывать и считывать данные, но при этом информация хранится в ней только во включенном состоянии компьютерного устройства, то есть когда на нее подается электричество. Именно этот нюанс делает оперативную память непригодной для долгосрочного хранения информации. Выключите компьютер – и вся информация из оперативной памяти будет стерта. Предназначение оперативной памяти – это запись-чтение информации с высокой скоростью установленными программами и операционной системой. Загрузка компьютера при включении представляет собой всего лишь загрузку необходимых для работы программ в оперативную память. Оперативная память бывает нескольких типов: SDRAM, DDR, DDR2, DDR3. Каждый последующий тип памяти представляет собой улучшение предыдущего и позволяет новой памяти работать с большей скоростью. В данный момент в современных компьютерах используется оперативная память типа DDR3. Выбор оперативной памяти зависит от разъемов на материнской плате. Постоянная память – тип памяти, позволяющий хранить информацию и при выключенном компьютере. Наиболее распространенный вариант постоянной памяти – жесткие диски HDD. Они представляют собой один или несколько магнитных дисков, вращающихся с огромной скоростью (от 5 до 12 тысяч оборотов в минуту), и головок, предназначенных для считывания и записи информации. HDD являются надежными носителями информации, позволяют записывать и считывать информацию огромное количество раз. Единственный их минус – они очень восприимчивы к ударам, падениям и прочим механическим воздействиям, особенно в момент работы. Все большее распространение набирают твердотельные накопители SSD. Данный вид постоянной памяти развился из USB-флеш-накопителей. Основные преимущества и недостатки SSD-накопителей:

• имеют в разы более высокую скорость чтения и записи, чем HDD;
• не восприимчивы к механическим воздействиям;
• стоимость SSD-накопителей превышает плату за HDD в несколько раз;
• имеют конечное количество циклов чтения-записи.

CD и DVD-диски также относятся к постоянной памяти компьютера, являясь относительно недорогим вариантом хранения небольших объемов информации. Опасность потери информации на этих носителях состоит в их механическом повреждении: царапины, разломы, термическое воздействие.

Каждый вид памяти компьютерного устройства имеет свои преимущества и недостатки, но есть некоторые, без которых компьютер не будет работать. CD и DVD-диски, USB-флеш-накопитель, съемный жесткий диск являются необязательными комплектующими в системном блоке, а без оперативной памяти и локального жесткого диска устройство не будет функционировать.

Оперативная память. Данные и программы хранятся в оперативной (внутренней) памяти компьютера. Оперативная память представляет собой последовательность пронумерованных с нуля ячеек. В каждой ячейке оперативной памяти может храниться двоичный код длиной восемь знаков (8 бит или 1 байт).

	Информация в ячейках

Рис. 6.26. Ячейки оперативной памяти емкостью 1 Гбайт

Оперативная память изготавливается в виде модулей памяти. Модули памяти представляют собой плоские пластины с электрическими контактами, по бокам которых размещаются БИС памяти. Модули памяти устанавливаются в специальные разъемы на системной плате компьютера.

Современные модули памяти обычно имеют информационную емкость 4 Гбайт или более.

Рис. 6.27.

1. Что и как хранится в ячейках оперативной памяти?

1. Задание с кратким ответом. Какое количество ячеек имеет оперативная

память объемом 1 Гбайт?

Долговременная память

Для долговременного хранения данных и программ используется долговременная (внешняя) память. Устройство, которое обеспечивает запись и считывание информации, называется накопителем, или дисководом, а хранится информация на носителях информации. Информация на носителях хранится в двоичном компьютерном коде, т.е. в форме последовательностей нулей и единиц.

Магнитные диски. До последнего времени широко использовались дискеты, в которых для записи информации использовался один гибкий магнитный диск. Информационный объем дискеты, поэтому невелик (1,44 Мбайта).

Жесткие магнитные диски представляют собой несколько тонких металлических дисков, очень быстро вращающихся на одной оси и заключенных в металлический корпус.

Информация на дисках хранится на концентрических дорожках, на которых чередуются намагниченные и ненамагниченные участки. Намагниченный участок хранит компьютерную единицу «1», а нена- магниченный - компьютерный нуль «О». Для записи или считывания информации магнитная головка дисковода устанавливается на определенную концентрическую дорожку диска и производится запись или считывание информации.

Рис. 6.28.

Сверхминиатюрные магнитные головки могут записывать или считывать информацию с сотен тысяч концентрических дорожек, поэтому информационная емкость жестких дисков очень велика и может достигать 10 Тбайт.

Рис. 6.29.

Оптические дисководы и диски. В оптических дисководах используется оптический принцип записи и считывания информации. Информация на оптическом диске хранится на одной спиралевидной дорожке, идущей от центра диска к периферии (похожей по форме на раковину улитки) и содержащей чередующиеся участки с плохой и хорошей отражающей способностью.

В процессе считывания информации с оптического диска луч лазера, установленного в дисководе, падает на поверхность вращающегося диска и отражается. Так как поверхность оптического диска имеет участки с различной отражающей способностью, отраженный луч также меняет свою интенсивность и преобразуется в цифровой компьютерный код (отражает - компьютерная единица «1», не отражает - компьютерный нуль «0»).

Существуют несколько типов оптических дисков:

• ? CD-диски, которые используют для записи и считывания информации инфракрасный лазер и на которые может быть записано до 700 Мбайт информации;
• ? DVD-диски, которые имеют большую информационную емкость, так как используют красный лазер с меньшей длиной волны и оптические дорожки на них имеют меньшую толщину и размещены более плотно. На одном слое DVD-диска умещается 4,7 Гбайта информации, но бывают диски двухслойные, тогда объем записанной информации может достигать 8,5 Гбайт.
• ? HD-DVD-диски, которые имеют гораздо большую информационную емкость, так как используют синий лазер с примерно в два раза меньшей длиной волны и оптические дорожки на них имеют меньшую толщину и размещены более плотно. На одном слое HD-DVD-диска умещается 30 Гбайт информации, но бывают диски двухслойные, тогда объем записанной информации может достигать 60 Гбайт.

Рис. 6.30.

Энергонезависимая память. Энергонезависимая память (карты flash-памяти и flash-диски) применяется для долговременного хранения информации и не требует подключения источника электрического напряжения (например, батарейки). Такая память не имеет движущихся частей, и поэтому обеспечивает высокую сохранность данных при использовании в мобильных устройствах (планшетных компьютерах, смартфонах, цифровых камерах и т.д.). В настоящее время информационная емкость flash-памяти может достигать 128 Гбайт.

Карта энергонезависимой памяти представляет собой БИС памяти, помещенную в миниатюрный плоский корпус. Существуют различные типы карт, которые различаются между собой формой и размером.

Для записи и считывания информации с карт памяти используются специальные адаптеры. Адаптеры встраиваются в мобильные устройства (портативные компьютеры, цифровые камеры и др.) или подключаются к настольным компьютерам с помощью USB-разъема.

Рис. 6.31.

Flash-диск представляет собой БИС памяти, помещенную в миниатюрный корпус. Flash-диск подключается к USB-разъему компьютера.

Рис. 6.32.

Для предотвращения потери информации на носителях и их выхода из строя необходимо:

• ? модули оперативной памяти оберегать от электростатических зарядов при установке;
• ? жесткие диски оберегать от ударов при установке, которые могут привести к поломке механизма перемещения магнитных головок и повреждению поверхности магнитных дисков;
• ? оптические диски оберегать от загрязнений и царапин, которые могут привести к изменению отражающей способности отдельных участков поверхности;
• ? flash-память оберегать от неправильного отключения от компьютера.

Контрольные вопросы

• 1. Почему информационная емкость жестких магнитных дисков во много раз больше, чем гибких?
• 2. В чем состоит различие между CD и DVD дисками? В чем состоит их сходство?
• 3. Почему энергонезависимую память целесообразно использовать в мобильных устройствах?

Задания для самостоятельного выполнения

1. Задание с развернутым ответом. Заполните таблицу, содержащую основные характеристики устройств долговременной памяти.

Компьютер служит для увеличения эффективности работы человека. Но какую бы он имел ценность, если бы не мог хранить данные? В этом ему помогает основная и внешняя (долговременная) И хотя главной темой статьи является вторая, для полноты картины один раздел в рамках статьи будет уделён и первой.

Что относится к основной памяти?

Она включает в себя:

1. Оперативное запоминающее устройство. Является энергозависимым, и при выключении компьютера вся информация, которая на нем хранилась, пропадает.
2. Является энергонезависимым. В нём находится информация, которая не должна меняться. Прежде всего, к ней относится конфигурация ПК и программное обеспечение, что проводит тестирование компонентных устройств, прежде чем загрузить операционную систему. Также здесь хранится одна из самых важных составляющих - базовая система ввода/вывода, известная как BIOS. Следует отметить, что ПЗУ и компьютера имеют много общего. Но из-за разницы в важности хранимой информации их разделяют.

Внешняя память

Так называют место, где на длительном хранении находятся разнообразные данные, которые на данный момент не используются оперативной составляющей компьютера. К ним относят различные программы, результаты расчетов, тексты и прочее.

Внешняя память является энергонезависимой. Также её удобно транспортировать в случаях, когда компьютеры не являются объединёнными в локальную или глобальную сеть. Чтобы работать с внешней памятью, необходимо обзавестись накопителем. Это специальное устройство(а), что обеспечивает запись и считывание информации. Также необходимыми являются механизмы хранения - носители.

Значительным отличием долговременной памяти от оперативной является то, что у неё нет прямой связи с процессором. Это доставляет определённые неудобства в виде необходимости усложнять строение ПК. Поэтому оперативная и долговременная память компьютера работают вместе: из второй данные передаются в первую, а потом через кэш или напрямую в процессор.

Что входит во внешнюю память?

Чтобы понимать, с чем мы имеем дело, необходимо представить себе данные устройства внешней памяти. Итак, к ней относятся:

1. Накопители на жестких магнитных дисках. Размер используется как показатель объема информации, что может храниться на компьютере.
2. Накопители на Устарели. Использовались, чтобы переносить программы и документы между компьютерами.
3. Накопители на компакт-дисках. Используются, чтобы хранить значительные объемы данных.
4. Флеш-накопители. Применяются для хранения значительных объемов данных в малых объектах.
5. К внешней памяти относятся все другие накопители, которые могут быть без проблем перемещены к другим компьютерам. Как правило, устарели и вышли из обращения.

Классифицируем

Запоминающие устройства делят на виды и категории. В качестве краеугольного камня принимают принципы их функционирования, эксплуатационно-технические, программные, физические и другие характеристики. Каждое устройство имеет свою технологию записи/хранения/воспроизведения цифровой информации. Основные характеристики, которые имеют важность для пользователей (по ним же можно провести классификацию):

1. Скорость обмена данными.
2. Информационная емкость.
3. Надежность хранения данных.
4. Стоимость.

Вот по таким параметрам и отличаются запоминающие устройства. Конечно, есть ещё много различных характеристик, но они будут интересны исключительно профессионалам.

Магнитные устройства

Принцип работы данных приборов базируется на хранении информации, при котором используются магнитные свойства материалов. В самих устройствах, как правило, имеются составляющие, отвечающие за чтение/запись и магнитный носитель, на котором всё хранится. Последний делят на виды в зависимости от их физико-технических характеристик и особенностей исполнения. Чаще всего выделяют ленточные и дисковые устройства. Они имеют общую технологию: так, с помощью намагничивания переменным магнитным полем наносится и считывается информация. Данные процессы обычно выполняют вдоль концентрических полей. Это специальные дорожки, что находятся по всей плоскости вращающегося носителя. Записывание осуществляется в цифровом коде.

Намагничивание совершается благодаря использованию головок чтения/записи. Они представляют собой как минимум два управляемых магнитных контура с сердечниками. На их обмотки подаётся переменное напряжение. Если его величина меняется, то это же относится и к направлению линий магнитного поля. Когда происходит этот процесс, значение бита информации меняется с 0 на 1 или с 1 на 0. Вот так устроено это устройство долговременной памяти компьютера.

Несмотря на кажущуюся сложность и медленность работы такой схемы, смеем вас заверить, что данные предположения являются неоправданными. Так, компьютер из современных жестких магнитных дисков может за отдельные моменты времени извлекать огромнейшие массивы информации. Если выводить коэффициент эффективности, то выпущенные в последние несколько лет, будут иметь его в сотни и тысячи раз больший, чем те, что были созданы два десятилетия назад.

Организация

Данные для операционной системы систематизируются и объединяются в секторы и дорожки. Последние в количестве сорока или восьмидесяти штук являются узкими концентрическими кольцами на диске. Каждая дорожка делится на отдельные части, которые называют секторами. Когда осуществляется чтения или запись, то всегда считывается их целое число. И это не зависит от объема информации, что запрашивается. Размер одного сектора равен 512 байтам.

Также следует ознакомиться с таким термином, как цилиндр. Так называют общее количество дорожек, с которого можно считать информацию без перемещения головок. Ячейкой размещения данных (или кластером) называют самую малую область диска, что используется операционной системой для записи файлов. Обычно под ними понимают один или несколько секторов.

О накопителях. Жесткие диски

Наибольшую важность для работы с современными компьютерами в качестве хранилищ информации для нас имеют жесткие диски. В них в одном корпусе часто объединяют непосредственно носитель, устройство чтения/записи и интерфейсную часть (часто называемую также контроллером). Вот такие приборы объединяются в специальные камеры, где они находятся на одной оси и работают с блоком головок и общим приводящим механизмом. Жесткие диски на данный момент являются наиболее вместимыми широко используемыми устройствами - сейчас мало кого сможет удивить хранилище информации на 1 или даже 10 Терабайт. Но это всё же сказывается на скорости выполнения операции. Так, когда только начинается работа, процесс считывания данных может занять не один десяток секунд. Хотя, если сравнивать с более старыми моделями, прогресс быстродействия налицо.

О накопителях: переносные устройства

Жесткие диски, как уже неоднократно подчеркивалось, могут хранить в себе значительные объемы данных, однако их перестановка с одного компьютера на другой не является легким делом. И тут на помощь приходят переносные устройства.

Это специальные механизмы, посредством которых можно без значительных проблем перебрасывать данные между разными компьютерами. Объем внешней памяти у них не такой большой, как у жестких дисков, но благодаря лёгкости транспортировки и подсоединению (а затем считыванию информации) они нашли свою нишу. Сейчас наиболее популярными являются два типа подобных устройств: флеш-накопители и Каждый из них имеет свои преимущества и недостатки, но в мире уже давно наметилась тенденция на его постепенный захват первым типом приборов.

Заключение

Как видите, к долговременной памяти компьютера относится довольно много различных устройств. Все они обеспечивают хранение данных на протяжении значительного периода времени, а также возможность их извлечения.

Подытожив, можно сказать, что долговременная память компьютера полностью выполняет возложенный на неё функционал.

Одним из основных элементов компьютера, позволяющим ему нормально функционировать, является память.

Внутренняя память компьютера – это место хранения информации, с которой он работает. Внутренняя память компьютера является временным рабочим пространством; в отличие от нее внешняя память предназначена для долговременного хранения информации. Информация во внутренней памяти не сохраняется при выключении питания.

Память компьютера организована в виде множества ячеек, в которых могут храниться значения; каждая ячейка обозначается адресом. Размеры этих ячеек и, собственно, типы значений, которые могут в них храниться, отличаются у разных компьютеров. Некоторые старые компьютеры имели очень большой размер ячейки, иногда до 64 бит в каждой ячейке. Эти большие ячейки назывались "словами".

Оперативная память

Оперативная память, или оперативка – это один из главных элементов компьютера. «Оперативная» память потому, что очень быстро работает и позволяет процессору практически без какого-либо заметного ожидания читать информацию из памяти. Содержащиеся в оперативной памяти данные сохранены и доступны только тогда, когда компьютер включен. При выключении компьютера содержимое стирается из оперативной памяти, поэтому перед выключением компа все данные нужно сохранить. От объема оперативной памяти (кстати, еще ее называют ОЗУ – оперативное запоминающее устройство) зависит количество задач, которые одновременно может выполнять компьютер.

Устройства оперативной памяти иногда называют запоминающими устройствами с произвольным доступом. Это означает, что обращение к данным, хранящимся в оперативной памяти, не зависит от порядка их расположения в ней. Когда говорят о памяти компьютера, обычно подразумевают оперативную память, прежде всего микросхемы памяти или модули, в которых хранятся активные программы и данные, используемые процессором.

За несколько лет определение RAM (Random Access Memory) превратилось из обычной аббревиатуры в термин, обозначающий основное рабочее пространство памяти, создаваемое микросхемами динамической оперативной памяти (Dynamic RAM – DRAM) и используемое процессором для выполнения программ. Одним из свойств микросхем DRAM (и, следовательно, оперативной памяти в целом) является динамическое хранение данных, что означает, во-первых, возможность многократной записи информации в оперативную память, а во-вторых, необходимость постоянного обновления данных (т.е., в сущности, их перезапись) примерно каждые 15 мс (миллисекунд). Также существует так называемая статическая оперативная память (Static RAM – SRAM), не требующая постоянного обновления данных.

Термин "оперативная память" часто обозначает не только микросхемы, которые составляют устройства памяти в системе, но включает и такие понятия, как логическое отображение и размещение. Логическое отображение – это способ представления адресов памяти на фактически установленных микросхемах. Размещение – это расположение информации (данных и команд) определенного типа

В большинстве систем оперативной памяти современных ПК используется динамическая оперативная память (Dynamic RAM – DRAM). Основное преимущество памяти этого типа состоит в том, что ее ячейки упакованы очень плотно, т.е. в небольшую микросхему можно упаковать много битов, а значит, на их основе можно построить память большой емкости.

Ячейки памяти в микросхеме DRAM – это крошечные конденсаторы, которые удерживают заряды. Именно так (наличием или отсутствием зарядов) и кодируются биты. Проблемы, связанные с памятью этого типа, вызваны тем, что она динамическая, т.е. должна постоянно регенерироваться, так как в противном случае электрические заряды в конденсаторах памяти будут “стекать” и данные будут потеряны. Регенерация происходит, когда контроллер памяти системы берет крошечный перерыв и обращается ко всем строкам данных в микросхемах памяти. Большинство систем имеют контроллер памяти (обычно встраиваемый в набор микросхем системной платы), который настроен на соответствующую промышленным стандартам частоту регенерации, равную, например, 15 мкс. Ко всем строкам данных обращение осуществляется по прохождении 128 специальных циклов регенерации. Это означает, что каждые 1,92 мс (128x15 мкс) прочитываются все строки в памяти для обеспечения регенерации данных.

Регенерация памяти, к сожалению, отнимает время у процессора: каждый цикл регенерации по длительности занимает несколько циклов центрального процессора. В старых компьютерах циклы регенерации могли занимать до 10% (или больше) процессорного времени, но в современных системах, работающих на частотах, равных сотням мегагерц, расходы на регенерацию составляют 1% (или меньше) процессорного времени. Некоторые системы позволяют изменить параметры регенерации с помощью программы установки параметров CMOS, но увеличение времени между циклами регенерации может привести к тому, что в некоторых ячейках памяти заряд “стечет”, а это вызовет сбои памяти. В большинстве случаев надежнее придерживаться рекомендуемой или заданной по умолчанию частоты регенерации. Поскольку затраты на регенерацию в современных компьютерах составляют менее 1%, изменение частоты регенерации оказывает незначительное влияние на характеристики компьютера. Одним из наиболее приемлемых вариантов является использование для синхронизации памяти значений по умолчанию или автоматических настроек, заданных с помощью Setup BIOS. Большинство современных систем не позволяют изменять заданную синхронизацию памяти, постоянно используя автоматически установленные параметры. При автоматической установке системная плата считывает параметры синхронизации из системы определения последовательности в ПЗУ (serial presence detect – SPD) и устанавливает частоту периодической подачи импульсов в соответствии с полученными данными.

В устройствах DRAM для хранения одного бита используется только один транзистор и пара конденсаторов, поэтому они более вместительны, чем микросхемы других типов памяти. В настоящее время имеются микросхемы динамической оперативной памяти емкостью 16 Гбайт и больше. Это означает, что подобные микросхемы содержат миллиарды транзисторов. В микросхеме памяти все транзисторы и конденсаторы размещаются последователь но, обычно в узлах квадратной решетки, в виде очень простых, периодически повторяющихся структур.

Транзистор для каждого одноразрядного регистра DRAM используется для чтения состояния смежного конденсатора. Если конденсатор заряжен, в ячейке записана 1; если заряда нет – записан 0. Заряды в крошечных конденсаторах все время стекают, вот почему память должна постоянно регенерироваться. Даже мгновенное прерывание подачи питания или какой-нибудь сбой в циклах регенерации приведет к потере заряда в ячейке DRAM, а следовательно, и к потере данных. В работающей системе подобное приводит к появлению “синего” экрана, глобальным отказам системы защиты, повреждению файлов или к полному отказу системы.

Динамическая оперативная память используется в персональных компьютерах; поскольку она недорогая, микросхемы могут быть плотно упакованы, а это означает, что запоминающее устройство большой емкости может занимать небольшое пространство. К сожалению, память этого типа не отличается высоким быстродействием, обычно она намного “медленнее” процессора. Поэтому существует множество различных типов организации DRAM, позволяющих улучшить эту характеристику

Кэш (англ. cache) или сверхоперативная память – очень быстрое ЗУ небольшого объёма, которое используется при обмене данными между микропроцессором и оперативной памятью для компенсации разницы в скорости обработки информации.

Кэш-памятью управляет специальное устройство – контроллер, который, анализируя выполняемую программу, пытается предвидеть, какие данные и команды вероятнее всего понадобятся в ближайшее время процессору, и подкачивает их в кэш-память. При этом возможны как "попадания", так и "промахи". В случае попадания, то есть, если в кэш подкачаны нужные данные, извлечение их из памяти происходит без задержки. Если же требуемая информация в кэше отсутствует, то процессор считывает её непосредственно из оперативной памяти. Соотношение числа попаданий и промахов определяет эффективность кэширования.

Кэш-память реализуется на микросхемах статической памяти SRAM (Static RAM), более быстродействующих, дорогих и малоёмких, чем DRAM. Современные микропроцессоры имеют встроенную кэш-память, так называемый кэш первого уровня размером до 384 Кбайт. Кроме того, на системной плате компьютера может быть установлен кэш второго уровня ёмкостью до 12 Мб.

Память типа ROM (ПЗУ)

В памяти типа ROM (Read Only Memory) или ПЗУ (постоянное запоминающее устройство), данные можно только хранить, изменять их нельзя. Именно поэтому такая память используется только для чтения данных. ROM также часто называется энергонезависимой памятью, потому что любые данные, записанные в нее, сохраняются при выключении питания. Поэтому в ROM помещаются команды запуска ПК, т.е. программное обеспечение, которое загружает систему.

ROM и оперативная память – не противоположные понятия. Часть адресного пространства оперативной памяти отводится хранения программного обеспечения, которое позволяет загрузить операционную систему.

Перепрограммируемая постоянная память (Flash Memory) – энергонезависимая память, допускающая многократную перезапись своего содержимого с дискеты.

В настоящее время в большинстве систем используется одна из форм Flash-памяти, которая называется электрически стираемой программируемой постоянной памятью (Electrically Erasable Programmable Readonly Memory – EEPROM). Flash-память является по-настоящему энергонезависимой и перезаписываемой, она позволяет пользователям легко модифицировать ROM, программно-аппаратные средства системных плат и других компонентов (таких, как видеоадаптеры, платы SCSI, периферийные устройства и т.п.).

Важнейшая микросхема постоянной или Flash-памяти – модуль BIOS. Роль BIOS двоякая: с одной стороны это неотъемлемый элемент аппаратуры, а с другой стороны – важный модуль любой операционной системы.

BIOS (Basic Input/Output System – базовая система ввода-вывода) – совокупность программ, предназначенных для автоматического тестирования устройств после включения питания компьютера и загрузки операционной системы в оперативную память.

Основной код BIOS содержится в микросхеме ROM на системной плате, но на платах адаптеров также имеются аналогичные микросхемы. Они содержат вспомогательные подпрограммы BIOS и драйверы, необходимые для конкретной платы, особенно для тех плат, которые должны быть активизированы на раннем этапе начальной загрузки, например видеоадаптер. Платы, не нуждающиеся в драйверах на раннем этапе начальной загрузки, обычно не имеют ROM, потому что их драйверы могут быть загружены с жесткого диска позже – в процессе начальной загрузки.

Дни старого доброго BIOS сочтены. UEFI (Unified Extensible Firmware Interface) представляет собой более мощную версию, которая лучше соответствует требованиям современного разнообразного "железа". По своей сути, UEFI является интерфейсом, который отвечает за предзагрузочное окружение операционной системы. Первую реализацию UEFI – EFI представила компания Intel в 2003 году.

CMOS RAM – это память с невысоким быстродействием и минимальным энергопотреблением от батарейки. Используется для хранения информации о конфигурации и составе оборудования компьютера, а также о режимах его работы.