Реферат на тему компьютерная память
Обновлено: 05.07.2024
Цель теоретической части курсовой работы - выяснить, как устроена современная компьютерная память, какие виды памяти существуют и чем они характеризуются.
Для достижения цели необходимо решить следующие задачи:
- изучить теоретические и практические материалы;
- изучить примеры и т.д.
Цель практической части курсовой работы - составить решение поставленной задачи с помощью Office Excel.
Для этого необходимо:
- построить определенные таблицы;
- произвести ряд вычислительных расчетов для заполнения таблиц;
- представить результаты расчетов в графическом виде.
Файлы: 1 файл
Курсовая по информатике 15 теор, 16 практ 1.docx
Компьютеры довольно давно и прочно вошли в нашу жизнь. Они кардинально поменяли мир и возможности людей. Если первые компьютеры могли лишь вычислять нехитрые задачки, то современные могут практически всё. Они представляют из себя мультимедийный центр, рабочее место и место отдыха одновременно; помогают развиваться детям, узнавать окружающий мир, не выходя из дома. Области применения ЭВМ непрерывно расширяются.
Для того, чтобы умещать в себя такое разнообразие функций, компьютерам требуется память нескольких видов. Память требуется на каждом шагу выполнения программ, нужна как для использования данных, так и для хранения результатов, необходима для взаимодействия с периферией компьютера и даже для поддержания образа, видимого на экране.
Исходя из этого, можно сказать, что тема "Память современных компьютеров" является очень актуальной на сегодняшний день и должна входить в курс изучения информатики.
Цель теоретической части курсовой работы - выяснить, как устроена современная компьютерная память, какие виды памяти существуют и чем они характеризуются.
Для достижения цели необходимо решить следующие задачи:
- изучить теоретические и практические материалы;
- изучить примеры и т.д.
Цель практической части курсовой работы - составить решение поставленной задачи с помощью Office Excel.
Для этого необходимо:
- построить определенные таблицы;
- произвести ряд вычислительных расчетов для заполнения таблиц;
- представить результаты расчетов в графическом виде.
1. Теоретическая часть
1.1. Устройство памяти компьютера.
Компьютерная память - это устройство или совокупность устройств для хранения информации (запоминающее устройство). Она является одним из основных компонентов компьютера и предполагает использование нескольких запоминающих устройств.[5].
Основными операциями, которые выполняют запоминающие устройства являются запись и считывание информации. Они называются обращением к памяти. Запись - это процесс размещения данных по указанному адресу и хранение его там определенное время. Процесс выдачи информации называется чтением. При этом информация остается в памяти, а его копия передается в требуемое устройство. Таким образом, к ячейке можно обращаться сколько угодно раз. [4, с. 26].
В основе работы запоминающего устройства лежит любой физический эффект, обеспечивающий приведение системы к двум или более устойчивым состояниям.[8]. В современной компьютерной технике обычно используют физические свойства полупроводников. В этом случае прохождение тока через полупроводник или его отсутствие трактуются как наличие логических сигналов 0 или 1. Благодаря устойчивым состояниям, которые определяются направлением намагниченности, для хранения данных можно использовать разнообразные магнитные материалы. В основу системы хранения также может быть положено наличие или отсутствие заряда в конденсаторе.
Система хранения информации в современном цифровом компьютере базируется на двоичной системе счисления, т.е. разнообразные формы данных (числа, текстовая информация, изображения, видео, звук и др.) изображаются в виде последовательностей битовых строк или бинарных чисел. При этом каждое из них состоит из значений 0 и 1, что позволяет компьютеру легко манипулировать ими, если имеется достаточная емкость системы хранения.
Множество современных устройств, предназначенных для хранения данных, основано на использовании самых разных физических эффектов. Каждое из них имеет свои недостатки, поэтому универсального решения не существует. Как правило, компьютерные системы оснащаются несколькими видами систем хранения, основные свойства которых обуславливают их использование и назначение. Самыми известными средствами хранения информации, используемыми в персональных компьютерах являются модули оперативной памяти, жесткие диски (винчестеры), дискеты (устарели), CD или DVD диски, а также устройства флэш-памяти.[9].
Главной задачей компьютерной памяти является хранение информации.
1.2. Виды памяти и их характеристика
Классифицировать компьютерную память можно по самым разнообразным критериям.
По доступным операциям с данными выделяют память только для чтения (ROM) и память для чтения/записи.
По энергозависимости (использованию питания): энергонезависимую память и энергозависимую память. [5]. В свою очередь, энергозависимая память разделяется на динамическую (DRAM) и статическую (SRAM).[6].
По назначению выделяется:
Буферная память - память, которая хранит временную информацию в виде файлов, папок, картинок, отрывков текста, скопированную либо вырезанную из одного места и предназначенную для вставки в другое.[10].
Временная (промежуточная) память – память для хранения промежуточных результатов обработки;[5].
Кэш-память - промежуточный буфер с быстрым доступом, содержащий информацию, которая может быть запрошена с наибольшей вероятностью.[7].
Корректирующая память – часть памяти ЭВМ, предназначенная для хранения адресов неисправных ячеек основной памяти и др.
Разделяемая память или память коллективного доступа — память, доступная одновременно нескольким пользователям, процессам или процессорам и др.
По удаленности и доступности для центрального процессора:
Первичная память. Она доступна центральному процессору без какого-либо обращения к внешним устройствам. Это регистры процессора (процессорная или регистровая память) и кэш процессора (если есть);
Вторичная память доступна центральному процессору путем прямой адресацией через шину адреса (адресуемая память) или через другие выводы.
Третичная память - доступна только путём нетривиальной последовательности действий и включает все виды внешней памяти, доступной через устройства ввода-вывода.[9].
Все же по общепринятой классификации выделяют два вида компьютерной памяти: внутреннюю и внешнюю. Которые так же разделяются на подвиды, описанные ниже.
1.2.1. Внутренняя память
Внутренняя память компьютера предназначена для оперативной обработки данных. Она быстрее, чем внешняя память.
Емкость отдельной ячейки памяти называется словом. Объем внутренней памяти (количество ячеек) зависит от разрядности слова. Длина слова для персонального компьютера составляет 16 двоичных цифр, или битов. Длина в 8 бит называется байтом.[5].
Большинство внутренних ЗУ энергозависимы. Исключение составляет постоянная память, где хранятся программы, настройки, тестирования и первоначальной загрузки компьютера (BIOS), а также программы вычисления стандартных функций. [4, с. 27].
Внутренняя память компьютера делится на оперативную (ОЗУ), постоянную (ПЗУ) и сверхоперативную (кэш-память).
1.2.1.1. Оперативное запоминающее устройство (ОЗУ).
ОЗУ (Random Access Memory (RAM))- память с произвольным доступом - область памяти, в которой сохраняются данные в процессе работы компьютера.[2, c. 62].
Информация в ней может быть как записана, так и считана.
Основная (оперативная) память в компьютере размещается на стандартных панельках, называемых модулями. Модули ОП вставляются в соответствующие разъемы на материнской плате.[3, с.117].
В современных компьютерах оперативная память присоединена к центральному процессору. Она использует шину памяти или, как её еще называют, адресную шину. Шина адреса состоит из проводов и схем сопряжения и необходима для параллельной передачи кода адреса ячейки основной памяти. [1, c. 73]. Запись в память данных осуществляется подачей на шину адреса сигналов, соответствующих адресам ячеек. В них помещаются данные из шины записи. При чтении данных из памяти по шине адреса передаются адреса читаемых ячеек. Сами данные из ячеек передаются по шине чтения. Возможность произвольного доступа к любой ячейке памяти и позволяет называть оперативную память как память с произвольным доступом (RAM).[1, c. 60].
В устойчивом виде информация в данном виде памяти хранится несколько миллисекунд. При выключении питания содержимое ОЗУ очищается, поэтому перед выключением все данные, подвергнутые изменениям во время работы, нужно сохранить на запоминающем устройстве, которое может хранить информацию постоянно (например, жесткий диск). При новом включении питания сохраненная информация вновь может быть загружена в память.[11].
Объем оперативной памяти является одной из основных характеристик компьютера. Он определяется объемом информации, обрабатываемой без обращения к внешним ЗУ, что существенно сокращает время вычислений.
Конечно, чем больше оперативная память компьютера, тем больше его возможности для размещения и использования в своей работе программ и данных. Для того, чтобы увеличить объем оперативной памяти, можно использовать дополнительную память (Expanded Memory) на дополнительных платах. В этом случае процессор обращается к данным так, будто они находятся в обычной оперативной памяти объемом до 1 Мб, но при этом происходит переадресация в дополнительную память на дополнительной плате, которая может иметь емкость несколько мегабайт. Так же для увеличения объема оперативной памяти используют расширенную память (Extended Memory). Обычно она размещается на материнской плате. Для работы с расширенной памятью процессор должен переходить из реального режима в защищенный (protected mode).[5].
В ОЗУ хранятся все открытые документы, страницы, мультимедийные файлы.
ОЗУ выполняют миллиарды операций, потребляя при этом довольно мало энергии. Для некоторых из них достаточно маленькой батарейки, чтобы активизировать или поддерживать память после отключения основного источника энергии. Эти ОЗУ часто используются в небольших портативных компьютерах и калькуляторах. [5].
Динамическую память(DRAM) можно представить двумя типами: асинхронным и синхронным. Асинхронная динамическая память имеет недостаточное быстродействие, что приводит к простою процессора. Синхронная память является предпочтительнее по цене и производительности. [3, с. 116].
1.2.1.2. Постоянное запоминающее устройство (ПЗУ)
ПЗУ- память, в которой хранятся данные при выключенном питании. ПЗУ часто называют энергонезависимой памятью, потому что любые данные, записанные в нее, сохраняются при выключении питания. Энергообеспечение в данном случае производится за счет батареек, которые установлены на материнской плате.
В ПЗУ хранятся данные об архитектуре и настройках: дата, время, сетевые подключения и т.д. В английском варианте постоянная память называется ROM (Read Only Memory).[10].
BIOS проверяет работоспособность устройств, задает низкоуровневые параметры их работы, а после этого ищет загрузчик операционной системы (Boot Loader) на доступных носителях информации и передает управление операционной системе.
Кроме обычной оперативной и постоянной памяти, в компьютере имеется небольшой участок памяти для хранения параметров конфигурации компьютера. Специально для хранения информации об оборудовании конкретного компьютера, на материнской плате есть микросхема энергонезависимой памяти, называемая CMOS. Ее содержимое не стирается во время выключения компьютера, а данные в нее можно заносить и изменять с помощью программы Setup, в соответствии с тем, какое оборудование входит в состав системы. В микросхеме CMOS хранятся данные о гибких и жестких дисках, о процессоре, о некоторых других устройствах на материнской плате. То, что компьютер четко отслеживает время и календарь даже и в выключенном состоянии, тоже связан с тем, что показания системных часов постоянно хранятся и изменяются в CMOS.
- Для учеников 1-11 классов и дошкольников
- Бесплатные сертификаты учителям и участникам
Муниципальное казенное общеобразовательное учреждение
Реферат на тему:
Подготовила учительница математики и информатики:
Бийболатова Наида Гашимовна
Глава 1. Виды памяти
1.1 Оперативная память
Глава 2. Видеопамять
Список использованной литературы
Память компьютера лучше всего представить себе в виде последовательности ячеек. Количество информации в каждой ячейке – один байт.
Любая информация сохраняется в памяти компьютера в виде последовательности байтов. Байты (ячейки) памяти пронумерованы один за другим, причем номер первого от начала памяти байта приравнивается к нулю. Каждая конкретная информация, которая сохраняется в памяти, может занимать один или несколько байтов. Количество байтов, которые занимает та или иная информация в памяти, являются размером этой информации в байтах.
Например, целое плюсовое число от 0 до 2 8 -1=255 занимает 1 байт памяти. Для хранения целого плюсового числа от 2 8= 256 до 2 16 -1=65536 нужно уже два последовательных байта.
Основная задача при работе с памятью состоит в том, чтобы найти место в памяти, где находится необходимая информация.
Для того, чтобы найти человека в большом городе, необходимо знать его точный адрес. Так же, чтобы найти место той или иной информации в памяти, введено понятие адреса в памяти.
Например, если слово "информатика", которое состоит из 11 букв, занимает байты с номерами от 1234 до 1244 (всего 11 байтов), то адрес этого слова равняется 1234.
Чем больше объем памяти, тем больше файлов и программ она может вместить, тем больше задач можно развязать с помощью компьютера.
Чем же определяется объем доступной памяти компьютера или какое наибольшее число можно использовать для указания адреса?
Адрес, как и любая информация в компьютере, подается в двоичном виде. Значит, наибольшее значение адреса определяется количеством битов, которые используются для его двоичной подачи.
Глава 1. ВИДЫ ПАМЯТИ
1.1 Оперативная память
Оперативная память (ОЗУ или англ.RAM от RandomAccessMemory – память с произвольным доступом) – это быстро запоминающее устройство не очень большого объема, которое непосредственно связанное с процессором и предназначенное для записи, считывания и хранения выполняемых программ и данных, которые обрабатываются этими программами.
Оперативная память используется только для временного хранения данных и программ, так как, когда машина выключается то все, что находилось на ОЗУ, пропадает. Доступ к элементам оперативной памяти прямой – это значит, что каждый байт памяти имеет свой индивидуальный адрес.
Объем ОЗУ обычно составляет от 32 до 512 Мбайт. Для не сложных административных задач бывает достаточно и 32 Мбайт ОЗУ, но сложные задачи компьютерного дизайна могут потребовать от 512 Мбайт до 2 Гбайт ОЗУ.
Обычно ОЗУ исполняется из интегральных микросхем памяти SDRAM (синхронное динамическое ОЗУ). Каждый информационный бит в SDRAM запоминается в виде электрического заряда крохотного конденсатора, образованного в структуре полупроводникового кристалла. Из-за утечки токов такие конденсаторы быстро разряжаются и их периодически (примерно каждые 2 миллисекунды) подзаряжают специальные устройства. Этот процесс называется регенерацией памяти (RefreshMemory). Микросхемы SDRAM имеют емкость от 16 до 256 Мбит и более. Они устанавливаются в корпусе и собираются в модули памяти. Большинство современных компьютеров комплектуются модулями типа DIMM (Dual-In-lineMemoryModule - модуль памяти с двухрядным расположением микросхем). В компьютерных системах на самых современных процессорах используются
Высокоскоростные модули Rambus DRAM (RIMM) и DDR DRAM.
Сразу после включения компьютера начинают "тикать" электронные "часы" основной шины. Их импульсы расталкивают заспавшийся процессор, и тот может начинать работу. Но для работы процессора нужны команды.
Точнее говоря, нужны программы, потому что программы — это и есть упорядоченные наборы команд. Таким образом, где-то в компьютере должна быть заранее, заготовлена пусковая программа, а процессор в момент пробуждения должен твердо знать, где она лежит (Рисунок 1).
Хранить эту программу на каких-либо носителях информации нельзя, потому что в момент включения процессор ничего не знает ни о каких устройствах. Чтобы он о них узнал, ему тоже нужна какая-то программа, и мы возвращаемся к тому, с чего начали. Хранить ее в оперативной памяти тоже нельзя, потому что в ней в обесточенном состоянии ничего не хранится.
Выход здесь существует один-единственный. Такую программу надо создать аппаратными средствами. Для этого на материнской плате имеется специальная микросхема, которая называется постоянным запоминающим устройством — ПЗУ. Еще при производстве в нее "зашили" стандартный комплекс программ, с которых процессор должен начинать работу. Этот комплекс программ называется базовой системой ввода-вывода.
По конструкции микросхема ПЗУ отличается от микросхем оперативной памяти, но логически это те же самые ячейки, в которых записаны какие-то числа, разве что не стираемые при выключении питания. Каждая ячейка имеет свой адрес.
После запуска процессор обращается по фиксированному адресу (всегда одному и тому же), который указывает именно на ПЗУ. Отсюда и поступают первые данные и команды. Так начинается работа процессора, а вместе с ним и компьютера. На экране в этот момент мы видим белые символы на черном фоне.
Одной из первых исполняется подпрограмма, выполняющая самотестирование компьютера. Она так и называется: Тест при включении (по-английски — POST — Power-OnSelfTest). В ходе ее работы проверяется многое, но на экране мы видим только, как мелькают цифры, соответствующие проверенным ячейкам оперативной памяти.
Рисунок 2 - CMOS-память.
Однако долго работать лишь только со стандартными устройствами компьютер не может. Ему пора бы узнать о том, что у него есть на самом деле. Истинная информация об устройствах компьютера записана на жестком диске, но и его еще надо научиться читать. У каждого человека может быть свой жесткий уникальный диск, не похожий на другие. Спрашивается, откуда программы BIOS узнают, как работать именно с вашим жестким диском?
Для этого на материнской плате есть еще одна микросхема — CMOS-память. В ней сохраняются настройки, необходимые для работы программ BIOS. В частности, здесь хранятся текущая дата и время, параметры жестких дисков и некоторых других устройств. Эта память не может быть ни оперативной (иначе она стиралась бы), ни постоянной (иначе в нее нельзя было бы вводить данные с клавиатуры). Она сделана энергонезависимой и постоянно подпитывается от небольшой аккумуляторной батарейки, тоже размещенной на материнской плате. Заряда этой батарейки хватает, чтобы компьютер не потерял настройки, даже если его не включать несколько лет.
Настройки CMOS, в частности, необходимы для задания системной даты и системного времени, при установке или замене жестких дисков, а также при выходе из большинства аварийных ситуаций. Настройкой BIOS можно, например, задать пароль, благодаря которому посторонний человек не сможет запустить компьютер. Впрочем, эта защита эффективна только от очень маленьких детей.
Для изменения настроек, хранящихся в CMOS-памяти, в ПЗУ содержится специальная программа — SETUP. Чтобы ее запустить, надо в самый первый момент после запуска компьютера нажать и удерживать клавишу DELETE. Навигацию в системе меню программы SETUP выполняют с помощью клавиш управления курсором. Нужные пункты меню выбирают клавишей ENTER, а возврат в меню верхнего уровня — клавишей ESC. Для изменения установленных значений служат клавиши PageUp и PageDown.
1.4 Кэш-память
Кэш-память - это высокоскоростная память произвольного доступа, используемая процессором компьютера для временного хранения информации. Она увеличивает производительность, поскольку хранит наиболее часто используемые данные и команды "ближе" к процессору, откуда их можно быстрей получить (Рисунок 3).
Рисунок 3 - Кэш-память
Кэш-память напрямую влияет на скорость вычислений и помогает процессору работать с более равномерной загрузкой. Представьте себе массив информации, используемой в вашем офисе. Небольшие объемы информации, необходимой в первую очередь, скажем список телефонов подразделений, висят на стене над вашим столом. Точно так же вы храните под рукой информацию по текущим проектам. Реже используемые справочники, к примеру, городская телефонная книга, лежат на полке, рядом с рабочим столом. Литература, к которой вы обращаетесь совсем редко, занимает полки книжного шкафа. Компьютеры хранят данные в аналогичной иерархии. Когда приложение начинает работать, данные и команды переносятся с медленного жесткого диска в оперативную память произвольного доступа, откуда процессор может быстро их получить. Оперативная память играет роль КЭШа для жесткого диска. Для достаточно быстрых компьютеров необходимо обеспечить быстрый доступ к оперативной памяти, иначе микропроцессор будет простаивать, и быстродействие компьютера уменьшится. Для этого такие компьютеры могут оснащаться кэш-памятью, т.е. "сверхоперативной" памятью относительно небольшого объема (обычно от 64 до 256 Кбайт), в которой хранятся наиболее часто используемые участки оперативной памяти. Кэш-память располагается "между" микропроцессором и оперативной памятью, и при обращении микропроцессора к памяти сначала производится поиск нужных данных в кэш-памяти. Поскольку время доступа к кэш-памяти в несколько раз меньше, чем к обычной памяти, а в большинстве случаев необходимые микропроцессору данные содержаться в кэш-памяти, среднее время доступа к памяти уменьшается. Для компьютеров на основе intel-80386dx или 80486sx размер кэш-памяти в 64 кбайт является удовлетворительным, 128 кбайт - вполне достаточным. Компьютеры на основе intel-80486dx и dx2 обычно оснащаются кэш-памятью емкостью 256 Кбайт.
Глава 2. Видеопамять
Графическая плата (известна также как графическая карта, видеокарта, видеоадаптер) (англ. videocard) — устройство, преобразующее изображение, находящееся в памяти компьютера, в видеосигнал для монитора.
Обычно видеокарта является платой расширения и вставляется в специальный разъём (ISA, VLB, PCI, AGP, PCI-Express) для видеокарт на материнской плате, но бывает и встроенной.
Современные видеокарты не ограничиваются простым выводом изображения, они имеют встроенный микропроцессор, который может производить дополнительную обработку, разгружая от этих задач центральный процессор компьютера.
Современная графическая плата состоит из следующих частей:
1. Графический процессор (GPU) — занимается расчетами выводимого изображения, освобождая от этой обязанности центральный процессор, производит расчеты для обработки команд трехмерной графики. Является основой графической платы, именно от него зависят быстродействие и возможности всего устройства. Современные графические процессоры по сложности мало, чем уступают центральному процессору компьютера, и зачастую превосходят их по числу транзисторов. Архитектура современного GPU обычно предполагает наличие нескольких блоков обработки информации, а именно: блок обработки 2D графики, блок обработки 3D графики, в свою очередь, обычно разделяющийся на геометрическое ядро (плюс кэш вершин) и блок растеризации (плюс кэш текстур) и др(Рисунок 4).
Рисунок 4 - Графический процессор (GPU).
2. Видеоконтроллер — отвечает за формирование изображения в видеопамяти, дает команды RAMDAC на формирование сигналов развертки для монитора и осуществляет обработку запросов центрального процессора. Кроме этого, обычно присутствуют контроллер внешней шины данных (например, PCI или AGP), контроллер внутренней шины данных и контроллер видеопамяти. Ширина внутренней шины и шины видеопамяти обычно шире внешней (64, 128 или 256 разрядов против 16 или 32), во многие видеоконтроллеры встраивается еще и RAMDAC. Современные графические адаптеры (ATI, NVIDIA) обычно имеют не менее двух видеоконтроллеров, работающих независимо друг от друга и управляющих одновременно одним или несколькими дисплеями каждый. Видеопамять — играет роль кадрового буфера, в котором хранится в цифровом формате изображение, генерируемое и постоянно изменяемое графическим процессором и выводимое на экран монитора (или нескольких мониторов). В видеопамяти хранятся также промежуточные невидимые на экране элементы изображения и другие данные. Видеопамять бывает нескольких типов, различающихся по скорости доступа и рабочей частоте. Современные видеокарты комплектуются памятью типа DDR, DDR2 или GDDR3. Следует также иметь в виду, что помимо видеопамяти, находящейся на видеокарте, современные графические процессоры обычно используют в своей работе часть общей системной памяти компьютера, прямой доступ к которой организуется драйвером видеоадаптера через шину AGP или PCIE.
3. Цифро-аналоговый преобразователь ЦАП (RAMDAC) — служит для преобразования изображения, формируемого видеоконтроллером, в уровни интенсивности цвета, подаваемые на аналоговый монитор. Возможный диапазон цветности изображения определяется только параметрами RAMDAC. Чаще всего RAMDAC имеет четыре основных блока — три цифроаналоговых преобразователя, по одному на каждый цветовой канал (красный, синий, зеленый, RGB), и SRAM для хранения данных о гаммах коррекции. Большинство ЦАП имеют разрядность 8 бит на канал — получается, по 256 уровней яркости на каждый основной цвет, что в сумме дает 16.7 млн. цветов (и за счет гамма коррекции есть возможность отображать исходные 16.7 млн. цветов в гораздо большее цветовое пространство). Некоторые RAMDAC имеют разрядность по каждому каналу 10bit (1024 уровня яркости), что позволяет сразу отображать более 1 млрд. цветов, но эта возможность практически не используется. Для поддержки второго монитора часто устанавливают второй ЦАП. Стоит отметить, что мониторы и видеопроекторы подключаемые к цифровому DVI выходу видеокарты для преобразования потока цифровых данных используют собственные цифроаналоговые преобразователи и от характеристик ЦАП видеокарты не зависят (Рисунок 5).
Рисунок 5 - Цифро-аналоговый преобразователь ЦАП (RAMDAC)
4. Видео-ПЗУ (Video ROM) — постоянное запоминающее устройство, в которое записаны видео-BIOS, экранные шрифты, служебные таблицы ПЗУ не используется видеоконтроллером напрямую — к нему обращается только центральный процессор. Хранящийся в ПЗУ видео-BIOS обеспечивает инициализацию и работу видеокарты до загрузки основной операционной системы, а также содержит системные данные, которые могут читаться и интерпретироваться видеодрайвером в процессе работы (в зависимости от применяемого метода разделения ответственности между драйвером и BIOS). На многих современных картах устанавливаются электрически перепрограммируемые ПЗУ, допускающие перезапись видео-BIOS самим пользователем при помощи специальной программы (Рисунок 6).
Рисунок 6 - Видео-ПЗУ (Video ROM)
5. IB — предназначена для сохранения температурного режима видеопроцессора и видеопамяти в допустимых значениях.
Правильная и полнофункциональная работа современного графического адаптера обеспечивается с помощью видеодрайвера — специального программного обеспечения, поставляемого производителем видеочипа и загружаемого в процессе запуска операционной системы. Видеодрайвер выполняет функции интерфейса между системой с запущенными в ней приложениями и видеоадаптером. Так же как и видео-BIOS, видеодрайвер организует и программно контролирует работу всех частей видеоадаптера через специальные регистры управления, доступ к которым идет через соответствующую шину.
Оперативная память является одним из основных элементов любой электронно-вычислительной машины, т.к. именно от оперативной памяти зависит скорость работы ПК, а также возможность работы с тем или иным программным обеспечением. Не нужно забывать, что быстродействие оперативной памяти зависит скорее от структуры, а не напрямую от ее частоты
В наше время разработано огромное количество видов оперативной памяти разной скоростной и ценовой категории, поэтому пользователь должен сам решать какую память следует устанавливать на компьютер, в зависимости от того, какие возможности ему нужны. Но следует помнить, что быстроразвивающаяся компьютерная отрасль, в том числе программное обеспечение, предъявляют все большие требования к компьютерам, в том числе и к оперативной памяти.
Сравнивая оперативную память можно выделить основные преимущества и недостатки:
Преимущества: малое число элементов на одну ячейку, откуда высокая плотность упаковки, большой объем памяти на одном кристалле, малое потребление мощности.
Недостатки: необходимость периодического перезаряда элементов памяти, а это: уменьшает быстродействие, усложняет схемы обслуживания памяти, при отсутствии питания стирается вся информация.
Преимущества: высокое быстродействие, отсутствие регенерации;
Недостатки: в связи с дороговизной память типа SRAM используется, в основном только как КЭШ-память L1 и L2, маленькая плотность упаковки.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1.В .Долженков, Ю .Колесников. Excel 2012. Спб. ВНV,2012.
2. Кузьмин Владислав. MicrosoftOfficeExcel 2003: Учебный курс.-
3. Пасько В . MicrosoftOffice 2013.- К .: ВН V, 19 ХР .
4. Гебхардт Р. Excel 2013:Справочник. - М.: Бином, 19ХР.
5. Уокенбах Д. Excel 2013. Библия пользователя. - К.: Диалектика,2012.
6. Уокенбах Д. MicrosoftExcel. Библия пользователя. - М.: Издательский дом
Наиболее известные запоминающие устройства, используемые в персональных компьютерах: модули оперативной памяти, жёсткие диски, CD- или DVD-диски, устройства флеш-памяти. Запись данных на информационные носители. Основные функции компьютерной памяти.
| Рубрика | Программирование, компьютеры и кибернетика |
| Вид | реферат |
| Язык | русский |
| Дата добавления | 26.11.2015 |
| Размер файла | 23,4 K |
Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.
1. Компьютерная память
Компьютерная память -- часть вычислительной машины, физическое устройство или среда для хранения данных, используемая в вычислениях, в течение определённого времени. Память, как и центральный процессор, является неизменной частью компьютера с 1940-х. Память в вычислительных устройствах имеет иерархическую структуру и обычно предполагает использование нескольких запоминающих устройств, имеющих различные характеристики.
Процесс доступа к памяти разбит на разделённые во времени процессы -- операцию записи (сленг. прошивка, в случае записи ПЗУ) и операцию чтения, во многих случаях эти операции происходят под управлением отдельного специализированного устройства -- контроллера памяти.
Также различают операцию стирания памяти -- занесение (запись) в ячейки памяти одинаковых значений, обычно 0016 или FF16.
Наиболее известные запоминающие устройства, используемые в персональных компьютерах: модули оперативной памяти (ОЗУ), жёсткие диски (винчестеры), дискеты (гибкие магнитные диски), CD- или DVD-диски, а также устройства флеш-памяти.
Компьютерная память обеспечивает поддержку одной из функций современного компьютера, -- способность длительного хранения информации. Вместе с центральным процессором запоминающее устройство являются ключевыми звеньями, так называемой архитектуры фон Неймана, -- принципа, заложенного в основу большинства современных компьютеров общего назначения. персональный компьютер память диск
Первые компьютеры использовали запоминающие устройства исключительно для хранения обрабатываемых данных. Их программы реализовывались на аппаратном уровне в виде жёстко заданных выполняемых последовательностей. Любое перепрограммирование требовало огромного объёма ручной работы по подготовке новой документации, перекоммутации, перестройки блоков и устройств и т. д. Использование архитектуры фон Неймана, предусматривающей хранение компьютерных программ и данных в общей памяти, коренным образом переменило ситуацию.
Любая информация может быть измерена в битах и потому, независимо от того, на каких физических принципах и в какой системе счисления функционирует цифровой компьютер (двоичной, троичной, десятичной и т. п.), числа, текстовая информация, изображения, звук, видео и другие виды данных можно представить последовательностями битовых строк или двоичными числами. Это позволяет компьютеру манипулировать данными при условии достаточной ёмкости системы хранения (например, для хранения текста романа среднего размера необходимо около одного мегабайта).
К настоящему времени создано множество устройств, предназначенных для хранения данных, основанных на использовании самых разных физических эффектов. Универсального решения не существует, у каждого имеются свои достоинства и свои недостатки, поэтому компьютерные системы обычно оснащаются несколькими видами систем хранения, основные свойства которых обуславливают их использование и назначение.
Физические основы функционирования
В основе работы запоминающего устройства может лежать любой физический эффект, обеспечивающий приведение системы к двум или более устойчивым состояниям. В современной компьютерной технике часто используются физические свойства полупроводников, когда прохождение тока через полупроводник или его отсутствие трактуются как наличие логических сигналов 0 или 1. Устойчивые состояния, определяемые направлением намагниченности, позволяют использовать для хранения данных разнообразные магнитные материалы. Наличие или отсутствие заряда в конденсаторе также может быть положено в основу системы хранения. Отражение или рассеяние света от поверхности CD, DVD или Blu-ray-диска также позволяет хранить информацию.
Классификация типов памяти
Следует различать классификацию памяти и классификацию запоминающих устройств (ЗУ). Первая классифицирует память по функциональности, вторая же -- по технической реализации. Здесь рассматривается первая -- таким образом, в неё попадают как аппаратные виды памяти (реализуемые на ЗУ), так и структуры данных, реализуемые в большинстве случаев программно.
Доступные операции с данными
· Память только для чтения (read-only memory, ROM)
· Память для чтения/записи
Также предлагается относить память к тому или иному виду по характерной частоте её перезаписи на практике: к RAM относить виды, в которых информация часто меняется в процессе работы, а к ROM -- предназначенные для хранения относительно неизменных данных.
· Последовательный доступ (англ. sequential access memory, SAM) -- ячейки памяти выбираются (считываются) последовательно, одна за другой, в очерёдности их расположения. Вариант такой памяти -- стековая память.
· Произвольный доступ (англ. random access memory, RAM) -- вычислительное устройство может обратиться к произвольной ячейке памяти по любому адресу.
Организация хранения данных и алгоритмы доступа к ним
Повторяет классификацию структур данных:
· Адресуемая память -- адресация осуществляется по местоположению данных.
· Ассоциативная память -- адресация осуществляется по содержанию данных, а не по их местоположению (память проверяет наличие ячейки с заданным содержимым, и если таковая(ые) присутствует(ют) возвращает ее(их) адрес(а) или другие данные с ней(ними) ассоциированные).
· Магазинная (стековая) память -- реализация стека.
· Матричная память -- ячейки памяти расположены так, что доступ к ним осуществляется по двум или более координатам.
· Объектная память -- память, система управления которой ориентирована на хранение объектов. При этом каждый объект характеризуется типом и размером записи.
· Семантическая память -- данные размещаются и списываются в соответствии с некоторой структурой понятийных признаков.
· Буферная память -- память, предназначенная для временного хранения данных при обмене ими между различными устройствами или программами.
· Временная (промежуточная) память -- память для хранения промежуточных результатов обработки.
· Кеш-память -- часть архитектуры устройства или программного обеспечения, осуществляющая хранение часто используемых данных для предоставления их в более быстрый доступ, нежели кешируемая память.
· Корректирующая память -- часть памяти ЭВМ, предназначенная для хранения адресов неисправных ячеек основной памяти. Также используются термины relocation table и remap table.
· Управляющая память -- память, содержащая управляющие программы или микропрограммы. Обычно реализуется в виде ПЗУ.
· Разделяемая память или память коллективного доступа -- память, доступная одновременно нескольким пользователям, процессам или процессорам.
Организация адресного пространства
· Реальная или физическая память -- память, способ адресации которой соответствует физическому расположению её данных;
· Виртуальная память -- память, способ адресации которой не отражает физического расположения её данных;
· Оверлейная память -- память, в которой присутствует несколько областей с одинаковыми адресами, из которых в каждый момент доступна только одна.
Удалённость и доступность для процессора
· Первичная память (сверхоперативная, СОЗУ) -- доступна процессору без какого-либо обращения к внешним устройствам. Данная память отличается крайне малым временем доступа и тем, что не адресуема для программиста.
· регистры процессора (процессорная или регистровая память) -- регистры, расположенные непосредственно в АЛУ;
· кэш процессора -- кэш, используемый процессором для уменьшения среднего времени доступа к компьютерной памяти. Разделяется на несколько уровней, различающихся скоростью и объёмом (например, L1, L2, L3).
· Вторичная память -- доступна процессору путём прямой адресацией через шину адреса (адресуемая память). Таким образом доступнаоперативная память (память, предназначенная для хранения текущих данных и выполняемых программ) и порты ввода-вывода (специальные адреса, через обращение к которым реализовано взаимодействие с прочей аппаратурой).
· Третичная память -- доступна только путём нетривиальной последовательности действий. Сюда входят все виды внешней памяти -- доступной через устройства ввода-вывода. Взаимодействие с третичной памятью ведётся по определённым правилам (протоколам) и требует присутствия в памяти соответствующих программ. Программы, обеспечивающие минимально необходимое взаимодействие, помещаются в ПЗУ, входящее во вторичную память (у PC-совместимых ПК -- это ПЗУ BIOS).
Положение структур данных, расположенных в основной памяти, в этой классификации неоднозначно. Как правило, их вообще в неё не включают, выполняя классификацию с привязкой к традиционно используемым видам ЗУ.
Доступность техническими средствами
· Непосредственно управляемая (оперативно доступная) память -- память, непосредственно доступная в данный момент.
· Автономная память, Архив англ. off-line storage -- память, доступ к которой требует внешних действий -- например, вставку оператором в архивного носителя с указанным программой идентификатором
· Полуавтономная память англ. nearline storage -- то же, что автономная, но физическое перемещение носителей осуществляется роботом по команде системы, то есть не требует присутствия оператора
· Память со встроенной логикой -- вид памяти, содержащий встроенные средства логической обработки (преобразования) данных, например их масштабирования, преобразования кодов, наложения полей и др.
· Многовходовая память -- устройство памяти, допускающее независимое обращение с нескольких направлений (входов), причём обслуживание запросов производится в порядке их приоритета.
· Память параллельного действия -- вид памяти, в которой все области поиска могут быть доступны одновременно.
· Страничная память -- память, разбитая на одинаковые области -- страницы. Операции записи-чтения на них осуществляются путём переключения страниц контроллером памяти.
Подобные документы
Способность устройства обеспечивать хранение информации. Ячейки памяти и центральный процессор. Перфокарты, перфоленты, магнитные ленты, барабаны, диски, оптические диски. Необходимость в создании кэш-памяти. Использование большой сверхскоростной памяти.
презентация [180,2 K], добавлен 13.08.2013
Понятие, виды и основные функции памяти компьютера - части вычислительной машины, физического устройства для хранения данных, используемых в вычислениях, в течение определенного времени. Принципиальная схема оперативной памяти. Гибкие магнитные диски.
презентация [947,6 K], добавлен 18.03.2012
Используемые в компьютерах устройства памяти для хранения данных. Внутренние (оперативная и кэш-память) и внешние устройства памяти. Уровни иерархии во внутренней памяти. Подключения дисководов и управления их работой с помощью дискового контроллера.
презентация [47,7 K], добавлен 26.11.2009
Электронные устройства памяти для хранения информации. Постоянные магнитные запоминающие устройства компьютера. Гибкие и жесткие диски, стримеры, лазерные компакт-диски. Файловая система хранения информации в компьютерах. Виды компьютерных преступлений.
контрольная работа [28,5 K], добавлен 12.02.2010
Средства машинного хранения данных, используемые в персональных компьютерах. Особенности механизмов чтения-записи. Контроль достоверности хранимых в памяти данных. Уровни кэш-памяти. Политика записи при кешировании, сравнение производительности.
презентация [2,7 M], добавлен 10.08.2013
Оперативная память - часть памяти компьютера: назначение, функции, способ передачи данных процессору. Современные запоминающие устройства: голографическое, молекулярное, на основе графеновой наноленты и нанотрубках; принцип работы и перспективы развития.
реферат [1,3 M], добавлен 21.04.2011
Организация данных и запоминающие устройства на оптических дисках. Классификация оптических носителей данных. Прессованные компакт-диски и диски с однократной записью (CD-R). Аудио-CD (CD-DA). Представление сектора данных на CD. Форматы HD DVD и BLUE-RAY.
Первые компьютеры использовали запоминающие устройства исключительно для хранения обрабатываемых данных. Их программы реализовывались на аппаратном уровне в виде жёстко заданных выполняемых последовательностей. Любое перепрограммирование требовало огромного объёма ручной работы по подготовке новой документации, перекоммутации, перестройки блоков и устройств и т. д. Использование архитектуры фон Неймана, предусматривающей хранение компьютерных программ и данных в общей памяти, коренным образом переменило ситуацию.
Содержание
Введение 3
1. Теоретическая часть 4
1.1. Запоминающие устройства персонального компьютера 4
1.2. Оперативное запоминающее устройство (ОЗУ) 5
1.3. Постоянное запоминающее устройство (ПЗУ) 6
1.4. Внешние устройства хранения информации 7
Заключение 16
2. Практическая часть 17
2.1. Постановка задачи 17
2.2. Алгоритм решения задачи 19
Список литературы 27
Прикрепленные файлы: 1 файл
11.doc
Оглавление
Введение
Теоретическая часть курсовой работы посвящена изучению памяти ПК. Компьютерная память обеспечивает поддержку одной из функций современного компьютера, — способность длительного хранения информации. Вместе с центральным процессором запоминающее устройство являются ключевыми звеньями, так называемой архитектуры фон Неймана, — принципа, заложенного в основу подавляющего большинства современных компьютеров.
Первые компьютеры использовали запоминающие устройства исключительно для хранения обрабатываемых данных. Их программы реализовывались на аппаратном уровне в виде жёстко заданных выполняемых последовательностей. Любое перепрограммирование требовало огромного объёма ручной работы по подготовке новой документации, перекоммутации, перестройки блоков и устройств и т. д. Использование архитектуры фон Неймана, предусматривающей хранение компьютерных программ и данных в общей памяти, коренным образом переменило ситуацию.
В работе будут рассмотрены основные виды памяти персонального компьютера и их характеристики.
Теоретическая часть выполнена с использованием текстового процессора MS Word 2003 пакета программ MS Office 2003.
Характеристики компьютера: Pentium®Dual-Core, 2,5 GHz, 2 Гб ОЗУ, HDD 200 Гб.
1. Теоретическая часть
1.1. Запоминающие устройства персонального компьютера
В компьютерах хранения информации выделяют следующие основные типы памяти: внутренняя память, кэш-память и внешняя память. Кроме того, в ЭВМ могут присутствовать различные специализированные виды памяти, характерные для тех или иных устройств вычислительной системы, например, видеопамять.
Внутренняя память предназначена для оперативного хранения и обмена данными, непосредственно участвующими в процессе обработки. Конструктивно она исполняется в виде интегральных схем (ИС) и подразделяется на два вида [6, c. 121]:
• постоянное запоминающее устройство (ПЗУ);
• оперативное запоминающее устройство (ОЗУ).
Внешняя память используется для долговременного хранения больших объемов информации. В современных компьютерных системах в качестве устройств внешней памяти наиболее часто применяются [1, c.89]:
• накопители на жестких магнитных дисках (НЖМД)
• накопители на гибких магнитных дисках (НГМД)
• накопители на оптических дисках
• магнитооптические носители информации
• ленточные накопители (стримеры).
1.2. Оперативное запоминающее устройство (ОЗУ)
Оперативное запоминающее устройство, или оперативная память, – это массив кристаллических ячеек, способных хранить данные. Ее основная особенность заключена в том, что хранение информации в ней осуществляется только до тех пор, пока компьютер включен. При выключении компьютера, вся хранимая информация сразу же удаляется без возможности восстановления. По способу хранения информации оперативная память делится на статическую (SRAM – Static RAM) и динамическую (DRAM – Dynamic RAM).
Микросхемы динамической памяти используют в качестве основной оперативной памяти компьютера. Микросхемы статической памяти используют в качестве вспомогательной памяти (кэш-памяти), предназначенной для оптимизации работы процессора.
Оперативная память в компьютере размещается на стандартных панельках, называемых модулями. Модули оперативной памяти вставляют в соответствующие разъемы на материнской плате. Если к разъемам есть удобный доступ, то операцию можно выполнять своими руками. Если удобного доступа нет, может потребоваться неполная разборка узлов системного блока, и в таких случаях операцию поручают специалистам.
1.3. Постоянное запоминающее устройство (ПЗУ)
В момент включения компьютера в его оперативной памяти нет ничего – ни данных, ни программ, поскольку оперативная память не может ничего хранить без подзарядки ячеек более сотых долей секунды, но процессору нужны команды, в том числе и в первый момент после включения.
Поэтому сразу после включения на адресной шине процессора выставляется стартовый адрес. Это происходит аппаратно, без участия программ (всегда одинаково). Процессор обращается по выставленному адресу за своей первой командой и далее начинает работать по программам.
Работа таких стандартных устройств, как клавиатура, может обслуживаться программами, входящими в BIOS, но такими средствами нельзя обеспечить работу со всеми возможными устройствами. Так, например, изготовители BIOS абсолютно ничего не знают о параметрах наших жестких и гибких дисков, им не известны ни состав, ни свойства произвольной вычислительной системы. Для того чтобы начать работу с другим оборудованием, программы, входящие в состав BIOS, должны знать, где можно найти нужные параметры. По очевидным причинам их нельзя хранить ни в оперативной памяти, ни в постоянном запоминающем устройстве.
В микросхеме CMOS хранятся данные о гибких и жестких дисках, о процессоре, о некоторых других устройствах материнской платы. Тот факт, что компьютер четко отслеживает время и календарь (даже и в выключенном состоянии), тоже связан с тем, что показания системных часов постоянно хранятся (и изменяются) в CMOS.
Таким образом, программы, записанные в BIOS, считывают данные о составе оборудования компьютера из микросхемы CMOS, после чего они могут выполнить обращение к жесткому диску, а в случае необходимости и к гибкому, и передать управление тем программам, которые там записаны.
1.4. Внешние устройства хранения информации
В качестве внешних запоминающих устройств при работе на ПК в основном используются накопители на гибких магнитных дисках (НГМД) или дискеты, накопитель на жестком магнитном диске (НЖМД) или винчестер и накопители на лазерных компакт-дисках или CD-диски. Кроме того, в последнее время все большую популярность стали приобретать различные сменные карты памяти. Основными характеристиками всех внешних устройств хранения информации являются:
1. Информационная емкость – максимально возможный объем хранимой информации. Выражается в мегабайтах (для дискет и CD-дисков) и гигабайтах (для винчестеров).
2. Время доступа к информации – временной интервал между моментом, когда процессор запрашивает с диска данные, и моментом их выдачи. Измеряется в миллисекундах (мс). Наибольшее время доступа к информации у накопителей на гибких магнитных дисках (дискетах), а наименьшее – у винчестеров.
3. Скорость чтения и записи информации – определяется количеством байт, прочитанных/записанных в секунду. Выражается в Мбайт/с.
Накопители на гибких магнитных дисках или дискеты
Дискеты служат для долговременного хранения программ и данных небольшого объема и удобны для перенесения информации с одного компьютера на другой. Дискеты различаются размером и объемом информации, который можно на них разместить. Различают 3,5 – дюймовые и 5,25 – дюймовые дискеты (сейчас не используются). Их информационный объем составляет 1,44 Мб и 1,2 Мб соответственно. Для считывания информации с дискеты необходимо специальное устройство – дисковод.
Накопитель на жестких магнитных дисках
Накопитель на жестких магнитных дисках (от англ. HDD – Hard Disk Drive), или винчестер – это запоминающее устройство большой емкости, в котором носителями информации являются круглые жесткие пластины (иногда называемые также дисками), обе поверхности которых покрыты слоем магнитного материала. Винчестер используется для постоянного (длительного) хранения информации – программ и данных.
В принципе жесткие диски подобны дискетам. В них информация также записывается на магнитный слой диска. Однако этот диск, в отличие от дискет, сделан из жесткого материала, чаще всего алюминия (отсюда и название Hard Disk). В корпусе объединены такие элементы винчестера, как управляющий двигатель, носитель информации (диски), головки записи/считывания, позиционирующее устройство (позиционер) и микросхемы, обеспечивающие обработку данных, коррекцию возможных ошибок, управление механической частью, а также микросхемы кэш-памяти.
Если дискета физически состоит из одного диска, то винчестер состоит из нескольких одинаковых дисков, расположенных друг под другом.
НЖМД помещен в почти полностью герметизированный корпус. В отличие от НГМД, внутреннее устройство которого хорошо видно, НЖМД изолирован от внешней среды, что предотвращает попадание пыли и других частиц, которые могут повредить магнитный носитель или чувствительные головки чтения/записи, располагаемые над поверхностью быстро вращающегося диска на расстоянии нескольких десятимиллионных долей дюйма.
Магнитные диски являются элементами устройств чтения-записи информации – дисководов. Сам магнитный диск – это пластиковый (для гибких дисков) и алюминиевый либо керамический (для жестких дисков) круг с магниточувствительным покрытием. В случае жесткого диска таких кругов Может быть несколько, и все они в центре посажены на один стержень. Для гибкого диска такой круг один, при помещении в дисковод он фиксируется в центре. Во время работы диск раскручивается. Схема дисковода показана на рисунке 1.
Рис. 1. Схема дисковода магнитного диска
Головки чтения-записи могут синхронно перемещаться в горизонтальном и вертикальном направлении (это показано стрелками), что позволяет им приблизиться к любой точке поверхности диска. Каждая точка поверхности рассматривается как отдельный бит внешней памяти.
Так же, как и основная память, поверхность диска (или дисков) имеет структуру. Элементы физической структуры следующие:
1) дорожка – концентрическая окружность, по которой движутся головки чтения-записи при размещении или поиске данных. Дорожки нумеруются, начиная с нуля. Нулевой номер имеет самая внешняя дорожка на диске;
2) секторы – блоки, в которых размещаются данные на дорожке при записи. Нумеруются начиная с единицы. Помимо пользовательской информации (самих данных), сектора содержат служебную информацию, например, собственный номер. Сектора являются Минимальными адресуемыми элементами данных для диска;
4) цилиндр – совокупность дорожек с одинаковыми номерами на разных сторонах диска. Номера цилиндров совпадают с номерами дорожек;
Разбивка непрерывного пространства поверхности диска на указанные элементы (можно эту процедуру назвать дискретизацией) выполняется при его форматировании. При этом также формируются маркер начала и конца дорожки, места расположения секторов, в сектора записывается служебная информация.
Читайте также: