Урок "Оперативна та довготривала пам'ять" в 8 класі. Урок розрахований на 1:00. За програмою Н.Д.Угринович (34 години). Додаток: тест на тему в кінці уроку на засвоєння матеріалу плюс презентація.
За новими ФГОС ця тема сьомого класу.
Завантажити:
Попередній перегляд:
Щоб скористатися попереднім переглядом презентацій, створіть собі обліковий запис Google і увійдіть до нього: https://accounts.google.com
Підписи до слайдів:
Оперативна та довготривала пам'ять комп'ютера
Оперативна пам'ять Номер осередку Інформація в осередку 1 073 741 823 11111111 …… .. …… .. 4 00000000 3 11110000 2 00001111 1 10101010 0 0 нуля, осередків. У кожному осередку може зберігатися двійковий код, довжиною вісім знаків.
Оперативна пам'ять Об'єм оперативної пам'яті комп'ютера можна визначити за формулою: I оп = I яч * N де: I яч - кількість інформації, що зберігається в осередку N - кількість осередків Приклад: У комп'ютері кількість осередків пам'яті дорівнює 1073741824 Кількість інформації в кожному осередку , I яч = 8 бітів = 1 байт Тоді інформаційний обсяг оперативної пам'яті даного комп'ютера дорівнює: I оп = I яч * N = 1 байт * 1 073 741 824 = 1 073 741 824 байтів/1024 = 1 048 176 Мбайт = 1 Гбайт
Оперативна пам'ять Оперативна пам'ять виготовляється у вигляді Модулі пам'яті встановлюються у спеціальні роз'єми на системній платі комп'ютера модулів пам'яті
Довготривала пам'ять жорсткий диск оптичний диск Карта пам'яті (flash-пам'ять) Flash-диск дискета
Довготривала пам'ять Жорсткий магнітний диск
Довготривала пам'ять Оптичний диск Поверхня оптичного диска має ділянки з різною здатністю, що відображає. Промінь лазера дисководу падає поверхню диска, відбивається і перетворюється на цифровий комп'ютерний код (відбиває – 1, не відбиває – 0).
Довготривала пам'ять Енергонезалежна пам'ять Flash-диск зсередини: 1. USB-роз'єм. 2. Мікроконтролер. 3. Контрольні точки. 4. Мікросхема Flash-пам'яті. 5. Кварцовий резонатор. 6. Світлодіод. 7. Перемикач "захист від запису". 8. Місце додаткової мікросхеми пам'яті.
Довготривала пам'ять Енергонезалежна пам'ять Карта flash-пам'яті являє собою велику інтегральну схему (ВІС), поміщену в мініатюрний плоский корпус. Для зчитування інформації з карток пам'яті використовуються спеціальні адаптери.
Домашнє завдання Підручник, §§ 2.2.4, 2.2.5, контрольні питання усно, завдання 2.1, 2.2 письмово у зошиті.
http://great.az/index.php?newsid=8153 http://lib.rus.ec/b/331980/read http://www.ru.all.biz/g672155/ Ресурси:
Попередній перегляд:
Урок на тему: «Оперативна та довготривала пам'ять. 8 клас"
Тип уроку: ознайомлення із новим матеріалом.
Вигляд уроку: змішаний.
На момент проведення уроку учні повинні
знати:
Основні компоненти комп'ютера; склад системного блоку;
Магістрально-модульний принцип побудови комп'ютера;
Пристрої введення та пристрої виведення інформації;
Призначення та основні характеристики процесора;
Призначення та влаштування системної плати.
вміти:
визначати характеристики основних пристроїв комп'ютера;
Стисло конспектувати основні моменти уроку;
Чітко формулювати свою відповідь.
Цілі уроку:
- повторити тему «Процесор та системна плата»;
- дати поняття оперативної та довготривалої пам'яті;
Навчити використовувати отримані знання практично.
Завдання уроку:
освітня:познайомити учнів із видами комп'ютерної пам'яті; ввести поняття «оперативна пам'ять», «довготривала пам'ять», «енергонезалежна пам'ять», розширити уявлення про пристрої комп'ютера.
виховна: формування інформаційної культури
розвиваюча: розвиток мислення, пам'яті, уважності.
В результаті вивчення даної теми учні повинні
знати:
Призначення оперативної та довготривалої пам'яті комп'ютера;
особливості різних видів комп'ютерної пам'яті;
Пристрій оператиною та довготривалої пам'яті комп'ютера.
вміти:
Обчислювати інформаційний обсяг оперативної пам'яті;
Порівнювати інформаційний обсяг різних носіїв інформації.
Хід уроку:
1.Організаційний момент:
- Привітання, доповідь чергового про відсутності.
2.Актуалізація знань, перевірка домашнього завдання:
- Фронтальне опитування:
1. Призначення процесора на комп'ютері?
(відповідь: Процесор - пристрій, що виконує всі арифметичні та логічні операції та керує іншими пристроями комп'ютера).
2. Які характеристики процесора впливають з його продуктивність?
(відповідь: Продуктивність процесора залежить від тактової частоти та розрядності).
3. Навіщо призначена системна плата?
(відповідь: Системна плата – це апаратний пристрій комп'ютера. На ній розташовані всі основні системи комп'ютера).
4. Що встановлено на системній платі?
(Відповідь: процесор, плати оперативної пам'яті (ОЗУ), постійний пристрій (ПЗУ), шини - набір провідників, по яких відбувається обмін сигналами між внутрішніми пристроями комп'ютера)
5. Які роз'єми є на системній платі?
(відповідь: роз'єми для встановлення процесора та модулів оперативної пам'яті, роз'єми для підключення додаткових пристроїв (слоти), роз'єми для підключення зовнішніх пристроїв).
Візуальна перевірка домашнього завдання.
3. Вивчення нового матеріалу.
Девіз уроку: "Не бійся, коли не знаєш: страшно, коли знати не хочеться"
Діти, сьогодні на уроці ми познайомимося з видами комп'ютерної пам'яті(Слайд 1). Саме поняття пам'ять асоціюється у нас з пам'яттю людини. Так і є – пам'ять комп'ютера схожа на пам'ять людини. Людина здатна пам'ятати якісь події все життя, а деяку інформацію запам'ятовує не надовго, тільки поки що в ній є необхідність.(Можна попросити учнів навести 2-3 приклади інформації, яку людина зберігає у своїй пам'яті довго та інформації, яка потрібна на дуже короткий час).
У комп'ютера теж є довготривала пам'ять, де інформація зберігається постійно, доки користувач не видалить її через непотрібність. І є оперативна пам'ять, де інформація зберігатиметься доти, доки комп'ютер увімкнено. У разі вимкнення комп'ютера вся інформація з оперативної пам'яті видаляється.
І все-таки, різниця між пам'яттю людини та пам'яттю комп'ютера колосальна - робота комп'ютера підпорядкована закладеної в нього програмою, а людина сама керує своїми діями.
Отже, давайте розберемося, як працює оперативна пам'ять комп'ютера(Слайд 2).
Оперативна пам'ятьє послідовністю пронуменованих, починаючи з нуля, осередків. У кожному осередку оперативної пам'яті може зберігатися двійковий код довжиною вісім знаків.
(Слайд 3) Обсяг I оп оперативної пам'яті комп'ютера можна визначити, якщо кількість інформації Iяч , що зберігається в кожному осередку, помножити на N - кількість осередків.
I оп = I яч * N
Кількість інформації, що зберігається в кожному осередку, Iяч = 8 бітів = 1 байт. Знаючи кількість осередків оперативної пам'яті, можна розрахувати обсяг оперативної пам'яті комп'ютера. Наприклад, кількість осередків дорівнює 1073741824. Тоді:
I оп = I яч * N = 1 байт * 1073741824 = 1073741824 байтів / 1024 = 1048576 Кбайт / 1024 = 1024 Мбайт = 1 Гбайт
(слайд 4) Оперативна пам'ять виготовляється у вигляді модулів пам'яті, які являють собою пластини з електричними контактами, з боків яких розміщуються великі інтегральні схеми (ВІС). Модулі пам'яті встановлюються спеціальні роз'єми на системній платі комп'ютера.
Для довготривалого зберігання інформації використовуєтьсядовготривала (зовнішня) пам'ять.На таких носіях інформація зберігається у вигляді двійкового коду,тобто. у формі послідовностей нулів та одиниць.
До пристроїв довгострокової пам'яті належать:(слайд 5)
Жорсткий магнітний диск (вінчестер);
Оптичні диски (CD, DVD);
Flash-пам'ять, flash-диски;
До недавнього часу використовувалися гнучкі магнітні диски (дискети), але через свій маленький інформаційний об'єм (1,44 Мб), вони пішли в минуле.
Давайте познайомимось із цими пристроями ближче.
(слайд 6)
Жорсткий магнітний диск- кілька тонких металевих дисків, що дуже швидко обертаються на одній осі, укладені в металевий корпус. Інформація на дисках зберігається на концентричних доріжках, на яких чергуються намагнічені та ненамагнічені ділянки. Намагнічений ділянку зберігає комп'ютерну одиницю 1, а ненамагнічений - комп'ютерний нуль 0. Для запису чи зчитування інформації магнітна головка дисководу встановлюється певну концентричну доріжку диска і виконується запис чи зчитування інформації.
(Слайд 7)
Оптичні диски.Інформація на оптичному диску зберігається на одній доріжці, що йде від центру диска до периферії і містить ділянки, що чергуються, з поганою і хорошою відбиваючою здатністю.
У процесі зчитування з інформації з оптичного диска промінь лазера, встановленого в дисководі, падає на поверхню диска, що обертається і відображається. Так як поверхня оптичного диска має ділянки з різною здатністю, що відображає, відбитий промінь так само змінює свою інтенсивність і перетворюється в цифровий комп'ютерний код (відбиває - 1, не відображає - 0).
Існує кілька типів оптичних дисків:
CD та CD-RW-диски. Там може бути записано до 700 Мб інформації;
DVD та DVD-RW-диски. Місткість таких дисків 4,7 Гбайт.
CD та DVD не призначені для перезапису. Там інформація записується один раз. На CD-RW та DVD-RW-диски інформацію можна записувати багаторазово (але обмежену кількість разів).
(слайд 8)
Енергонезалежна пам'ять -карти flash-пам'яті та flash-диски. Вони не вимагають підключення джерела електричної напруги і не мають частин, що рухаються, тому забезпечують високу безпеку даних.
Карта flash-пам'яті є великою інтегральною схемою (ВІС), поміщеною в мініатюрний плоский корпус. Для запису та зчитування інформації з карт пам'яті використовуються спеціальні адаптери (вбудовані в портативні пристрої або підключаються до комп'ютерів за допомогою USB-роз'єму).
(слайд 9)
Flash-диск є БІС пам'яті, поміщену в мініатюрний корпус і підключається до USB-роз'єму комп'ютера.
4. Закріплення матеріалу.
Ми познайомилися із видами комп'ютерної пам'яті. А тепер давайте закріпимо знання, які ви отримали на уроці за допомогою тесту. Сідаємо за комп'ютери, відкриваємо «Тестування «Знак», тест «Оперативна та довготривала пам'ять».(Проходять тест на комп'ютері. Тестування у програмі «Знак» економить час і учні одразу отримують оцінки. Крім того, після завершення тесту вони бачать усі правильні відповіді та можуть себе перевірити).
5. Підсумок уроку.
Запис домашнього завдання, оцінювання.
Оцінки виставляються за підсумками тестування, з урахуванням роботи на уроці окремих учнів.
(слайд 10) Домашнє завдання: Підручник Н.Д.Угрінович. Інформатика та ІКТ. 8 клас. §§ 2.2.4, 2.2.5, контрольні питання усно, завдання 2.1, 2.2 письмово у зошиті.
(слайд 11) Дякую за урок!
Використана література: Н.Д.Угрінович. Інформатика та ІКТ. 8 клас
Вивчивши цю тему, ви дізнаєтесь:
Що таке пам'ять комп'ютера та як вона співвідноситься з пам'яттю людини;
- Які характеристики пам'яті;
- чому пам'ять комп'ютера поділяється на внутрішню та зовнішню;
- яка структура та особливості внутрішньої пам'яті;
- які найпоширеніші типи зовнішньої пам'яті комп'ютера існують у чому полягає їх призначення.
Призначення та основні характеристики пам'яті
У процесі роботи комп'ютера програми, вихідні дані, а також проміжні та остаточні результати необхідно десь зберігати та мати можливість звертатися до них. Для цього в складі комп'ютера є різні пристрої, що запам'ятовують, які називають пам'яттю. Інформація, що зберігається в пристрої, являє собою закодовані за допомогою цифр 0 і 1 різні символи (цифри, літери, знаки), звуки, зображення.
Пам'ять комп'ютера – сукупність пристроїв для зберігання інформації.
У процесі розвитку обчислювальної техніки люди свідомо чи мимоволі намагалися за образом та подобою власної пам'яті проектувати та створювати різні технічні пристрої зберігання інформації. Щоб краще зрозуміти призначення та можливості різних пристроїв комп'ютера, можна провести аналогію з тим, як зберігається інформація в пам'яті людини.
Чи може людина зберігати всю інформацію про навколишній світ у своїй пам'яті і чи це йому потрібно? Навіщо, наприклад, пам'ятати назви всіх селищ та сіл вашої області, коли за потреби ви можете скористатися картою місцевості та знайти все, що вас цікавить? Немає потреби пам'ятати і ціни залізничних квитків на різних напрямках, тому що для цього є довідкові служби. А скільки існує різноманітних математичних таблиць, де розраховано значення деяких складних функцій! У пошуках відповіді ви завжди можете звернутися до відповідного довідника.
Інформація, яку людина постійно зберігає у своїй внутрішній пам'яті, характеризується набагато меншим обсягом порівняно з інформацією, зосередженою у книгах, кінострічках, відеокасетах, дисках та інших матеріальних носіях. Можна сміливо сказати, що матеріальні носії, використовувані зберігання інформації, становлять зовнішню пам'ять людини. Для того, щоб скористатися інформацією, що зберігається в цій зовнішній пам'яті, людина повинна витратити набагато більше часу, ніж якби вона зберігалася у власній пам'яті. Цей недолік компенсується тим, що зовнішня пам'ять дозволяє зберігати інформацію скільки завгодно тривалий час і використовувати її може безліч людей.
Існує ще один спосіб зберігання інформації людиною. Щойно з'явився на світ малюк вже несе в собі зовнішні риси і, частково, характер, успадкований від батьків. Це так звана генетична пам'ять. Новонароджений багато вміє: дихає, спить, їсть... Знавець біології згадає про безумовні рефлекси. Цей різновид внутрішньої пам'яті людини можна назвати постійною, незмінною.
Подібний принцип поділу пам'яті використано й у комп'ютері. Вся комп'ютерна пам'ять поділена на внутрішню та зовнішню. Аналогічно пам'яті людини, внутрішня пам'ять комп'ютера швидкодіє, але має обмежений обсяг. Робота ж із зовнішньою пам'яттю вимагає набагато більшого часу, але вона дозволяє зберігати практично необмежену кількість інформації.
Внутрішня пам'ять складається з кількох частин: оперативної, постійної та кеш-пам'яті. Це пов'язано з тим, що програми можна умовно розділити на дві групи: тимчасового (поточного) і постійного використання. Програми та дані тимчасового користування зберігаються в оперативній пам'яті та кеш-пам'яті лише до того часу, поки увімкнено електроживлення комп'ютера. Після вимкнення виділена їм частина внутрішньої пам'яті повністю очищається. Інша частина внутрішньої пам'яті, яка називається постійною, є енергонезалежною, тобто записані в неї програми та дані зберігаються завжди, незалежно від включення або вимкнення комп'ютера.
Зовнішня пам'ять комп'ютера за аналогією з тим, як людина зазвичай зберігає інформацію в книгах, газетах, журналах, на магнітних стрічках тощо, також може бути організована на різних матеріальних носіях: дискетах, жорстких дисках, магнітних стрічках, лазерних дисках (компакт -Дисках).
Класифікація видів комп'ютерної пам'яті за призначенням показано малюнку 18.1.
Розглянемо загальні всім видів пам'яті властивості і поняття.
Існує дві найпоширеніші операції з пам'яттю - зчитування (читання) інформації з пам'яті та запис її в пам'ять для зберігання. Для звернення до областей пам'яті використовуються адреси.
При зчитуванні порції інформації з пам'яті здійснюється передача її копії в інший пристрій, де з нею виконуються певні дії: числа беруть участь у обчисленнях, слова використовуються при створенні тексту, зі звуків створюється мелодія і т. д. Після зчитування інформація не зникає і зберігається в тій ж області пам'яті до того часу, поки її місце не буде записана інша інформація.
Мал. 18.1. Види пам'яті комп'ютера
При записі (збереженні)порції інформації попередні дані, що зберігаються на цьому місці, стираються. Знову записана інформація зберігається доти, доки її місце не буде записана інша.
Операції читання та записуможна порівняти з відомими вам у побуті процедурами відтворення та запису, що виконуються зі звичайним касетним магнітофоном. Коли ви прослуховуєте музику, зчитуєте інформацію, що зберігається на стрічці. При цьому інформація на стрічці не зникає. Але після запису нового альбому улюбленої рок-групи інформація, що раніше зберігалася на стрічці, буде затерта і втрачена назавжди.
Читання (зчитування) інформації з пам'яті - процес отримання інформації з пам'яті за заданою адресою.
Запис (збереження) інформації у пам'яті - процес розміщення інформації у пам'яті за заданою адресою для зберігання.
Спосіб звернення до пристрою пам'яті читання або запису інформації отримав назву доступу. З цим поняттям пов'язаний такий параметр пам'яті, як час доступу, чи швидкодія пам'яті - час, необхідне читання з пам'яті чи записи у ній мінімальної порції інформації. Очевидно, що для числового виразу цього параметра використовуються одиниці виміру часу: мілісекунд, мікросекунд, наносекунд.
Час доступу, чи швидкодія, пам'яті - час, необхідне читання з пам'яті чи записи у ній мінімальної порції інформації.
Важливою характеристикою пам'яті будь-якого виду є її обсяг, званий також ємністю. Цей параметр показує, який максимальний обсяг інформації можна зберігати у пам'яті. Для вимірювання обсягу пам'яті використовуються такі одиниці: байти, кілобайти (Кбайт), мегабайти (Мбайт), гігабайти (Гбайт).
Об'єм (ємність) пам'яті - максимальна кількість інформації, що зберігається в ній.
Внутрішня пам'ять
Характерними особливостями внутрішньої пам'яті порівняно із зовнішньою є висока швидкодія та обмежений об'єм. Фізично внутрішня пам'ять комп'ютера є інтегральними мікросхемами (чіпами), які розміщуються в спеціальних підставках (гніздах) на платі. Чим більший розмір внутрішньої пам'яті, тим більше складне завдання і з більшою швидкістю може вирішити комп'ютер.
Постійна пам'ять зберігає важливу для нормальної роботи комп'ютера інформацію. Зокрема, вона містить програми, необхідні для перевірки основних пристроїв комп'ютера, а також для завантаження операційної системи. Очевидно, що змінювати ці програми не можна, оскільки за будь-якого втручання відразу стане неможливим подальше використання комп'ютера. Тому дозволено лише читання інформації, що там зберігається постійно. Ця властивість постійної пам'яті пояснює англійську назву Read Only Memory (ROM) - пам'ять тільки для читання.
Вся записана в постійну пам'ять інформація зберігається після вимкнення комп'ютера, оскільки мікросхеми є енергонезалежними. Запис інформації на постійну пам'ять відбувається зазвичай лише один раз - під час виробництва відповідних чіпів фірмою-виробником.
Постійна пам'ять - пристрій довгострокового зберігання програм та даних.
Існує два основні різновиди мікросхем постійної пам'яті: одноразово програмовані (після запису вміст пам'яті не може бути змінено) і багаторазово програмовані. Зміна вмісту багаторазово програмованої пам'яті здійснюється шляхом електронного впливу.
Оперативна пам'ять зберігає інформацію, необхідну виконання програм у поточному сеансі роботи: вихідні дані, команди, проміжні і кінцеві результати. Ця пам'ять працює тільки при увімкненому електроживленні комп'ютера. Після його вимикання вміст оперативної пам'яті стирається, оскільки мікросхеми є енергозалежними пристроями.
Оперативна пам'ять - пристрій для зберігання програм та даних, що обробляються процесором у поточному сеансі роботи.
Пристрій оперативної пам'яті забезпечує режими запису, зчитування та зберігання інформації, причому будь-якої миті часу можливий доступ до будь-якої комірки пам'яті. Часто оперативну пам'ять називають RAM (англ. Random Access Memory – пам'ять з довільним доступом).
Якщо необхідно зберігати результати обробки тривалий час, то слід скористатися яким-небудь зовнішнім пристроєм, що запам'ятовує.
ЗВЕРНІТЬ УВАГУ!
При вимкненні комп'ютера вся інформація, що знаходиться в оперативній пам'яті, стирається.
Оперативна пам'ять характеризується високою швидкодією та відносно малою ємністю.
Мікросхеми оперативної пам'яті монтуються на друкованій платі. Кожна така плата має контакти, розташовані вздовж нижнього краю, число яких може бути 30, 72 або 168 (рисунок 18.2). Для підключення до інших пристроїв комп'ютера така плата вставляється своїми контактами у спеціальний роз'єм (слот) на системній платі, розташованій усередині системного блоку. Системна плата має кілька роз'ємів для модулів пам'яті, сумарний обсяг яких може набувати ряду фіксованих значень, наприклад 64, 128, 256 Мбайт і більше.
Мал. 18.2. Мікросхеми (чіпи) оперативної пам'яті
Кеш-пам'ять (англ. cache - схованка, склад) служить для збільшення продуктивності комп'ютера.
Кеш-пам'ять використовується при обміні даними між мікропроцесором та оперативною пам'яттю. Алгоритм її дозволяє скоротити частоту звернень мікропроцесора до оперативної пам'яті і, отже, підвищити продуктивність комп'ютера.
Існує два типи кеш-пам'яті: внутрішня (8-512 Кбайт), яка розміщується у процесорі, та зовнішня (від 256 Кбайт до 1 Мбайт), що встановлюється на системній платі.
Зовнішня пам'ять
Призначення зовнішньої пам'яті комп'ютера полягає у довгостроковому зберіганні інформації будь-якого виду. Вимкнення живлення комп'ютера не призводить до очищення зовнішньої пам'яті. Об'єм цієї пам'яті в тисячі разів більший за обсяг внутрішньої пам'яті. Крім того, у разі потреби її можна «наростити» так само, як можна придбати додаткову книжкову полицю для зберігання нових книг. Але звернення до зовнішньої пам'яті потребує значно більшого часу. Як людина витрачає на пошук інформації у довідковій літературі набагато більше часу, ніж на її пошук у власній пам'яті, так і швидкість звернення (доступу) до зовнішньої пам'яті значно більша, ніж до оперативної.
Необхідно розрізняти поняття носія інформації та пристрої зовнішньої пам'яті.
Носій – матеріальний об'єкт, здатний зберігати інформацію.
Пристрій зовнішньої пам'яті (накопичувач) - фізичний пристрій, що дозволяє робити зчитування та запис інформації на відповідний носій.
Носіями інформації у зовнішній пам'яті сучасних комп'ютерів є магнітні чи оптичні диски, магнітні стрічки та інших.
За типом доступу до інформації пристрої зовнішньої пам'яті поділяються на два класи: пристрої прямого (довільного) доступу та пристрої послідовного доступу.
У пристроях прямого (довільного) доступу час звернення до інформації залежить від місця її розташування носії. У пристроях послідовного доступу така залежність існує.
Розглянемо знайомі всім приклади. Час доступу до пісні на аудіокасеті залежить від розташування запису. Для її прослуховування необхідно попередньо перемотати касету до місця, де записана пісня. Це приклад послідовного доступу до інформації. Час доступу до пісні на грамплатівці не залежить від того, перша ця пісня на диску або остання. Щоб прослухати улюблений твір, достатньо встановити звукознімач програвача у певне місце на диску, де записана пісня, або в музичному центрі вказати її номер. Це є приклад прямого доступу до інформації.
Додатково до введених раніше загальних характеристик пам'яті для зовнішньої пам'яті використовують поняття густини запису та швидкості обміну інформацією.
Щільність запису визначається обсягом інформації, записаним на одиниці довжини доріжки. Одиницею вимірювання щільності запису є біти на міліметр (біт/мм). Щільність запису залежить від густини нанесення доріжок на поверхню, тобто числа доріжок на поверхні диска.
ЩІЛЬНІСТЬ запису - обсяг інформації, записаної на одиниці довжини доріжки.
Швидкість обміну інформацією
залежить від швидкості зчитування або запису на носій, що, у свою чергу, визначається швидкістю обертання або переміщення цього носія в пристрої. За способом запису та читання пристрою зовнішньої пам'яті (накопичувачі) поділяються залежно від виду носія на магнітні, оптичні та електронні (флеш-пам'ять). Розглянемо основні види зовнішніх носіїв інформації.
Гнучкі магнітні диски
Одним із найпоширеніших носіїв інформації є гнучкі магнітні диски (дискети) або флоппі-диски (від англ. floppy disk). В даний час широко використовуються гнучкі диски із зовнішнім діаметром 3,5" (дюйма), або 89 мм, звані зазвичай 3-дюймовими. Диски називаються гнучкими тому що їхня робоча поверхня виготовлена з еластичного матеріалу і поміщена в твердий захисний конверт. Для доступу до магнітної поверхні диска в захисному конверті є закрите вікно шторкою.
Поверхня диска покривається спеціальним магнітним шаром. Саме цей шар забезпечує зберігання даних, поданих двійковим кодом. Наявність намагніченої ділянки поверхні кодується як 1, відсутність - як 0. Інформація записується з двох сторін диска на доріжках, які є концентричними колами (рисунок 18.3). Кожна доріжка поділяється на сектори. Доріжки та сектори є намагніченими ділянками поверхні диска.
Робота з дискетою (запис та читання) можлива лише за наявності на ній магнітної розмітки на доріжки та сектори. Процедура попередньої підготовки (розмітки) магнітного диска називається форматуванням. Для цього до складу системного програмного забезпечення включена спеціальна програма, за допомогою якої здійснюється форматування диска.
Мал. 18.3. Розмітка поверхні гнучкого диска
Форматування диска – процес магнітної розмітки диска на доріжки та сектори.
p align="justify"> Для роботи з гнучкими магнітними дисками призначено пристрій, зване дисководом, або накопичувачем на гнучких магнітних дисках (НГМД). Дисковод для гнучких дисків відноситься до групи накопичувачів прямого доступу та встановлюється усередині системного блоку.
Гнучкий диск вставляється в щілину дисковода, після чого автоматично відкривається шторка та відбувається обертання диска навколо осі. При зверненні до нього відповідної програми магнітна головка запису/читання встановлюється над сектором диска, куди треба записати або звідки потрібно рахувати інформацію. Для цього дисковод має два крокові електродвигуни. Один двигун забезпечує обертання диска усередині захисного конверта. Що швидкість обертання, то швидше зчитується інформація, отже, збільшується швидкість обміну. Другий двигун переміщує головку запису/читання вздовж радіуса поверхні диска, що визначає іншу характеристику зовнішньої пам'яті - час доступу до інформації.
У захисному конверті є спеціальне вікно захисту запису. Це вікно може бути відкрите або закрите за допомогою бігунка. Щоб захистити інформацію на диску від зміни або видалення, це вікно відкривають. При цьому запис на гнучкий диск стає неможливим і доступним залишається тільки читання з диска.
Для звернення до диску, встановленому в дисководі, використовуються спеціальні імена як латинської літери з двокрапкою. Наявність після літери двокрапки дозволяє комп'ютеру відрізнити ім'я дисковода від літери, оскільки це загальне правило. Дисководу для зчитування інформації з 3-дюймового диска надається ім'я А: або іноді В:.
Запам'ятайте правила роботи з гнучкими дисками.
1. Не торкайтеся робочої поверхні диска руками.
2. Не тримайте диски поблизу джерела сильного магнітного поля, наприклад, біля магніту.
3. Не піддавайте диски нагріванню.
4. Рекомендується робити копії вмісту гнучких дисків на випадок їх пошкодження та виходу з ладу.
Істотно збільшити об'єм, що зберігається на магнітному диску, дозволяють технології, які при записі додатково використовують стиснення інформації (ZIP-диск).
Жорсткі магнітні диски
Одним із обов'язкових компонентів персонального комп'ютера є жорсткі магнітні диски. Вони є набір металевих чи керамічних дисків (пакет дисків), покритих магнітним шаром. Диски разом із блоком магнітних головок встановлені усередині герметичного корпусу накопичувача, зазвичай називаного вінчестером. Накопичувач на жорстких магнітних дисках (вінчестер) відноситься до накопичувачів із прямим доступом.
Термін «вінчестер» виник з жаргонної назви першої моделі жорсткого диска ємністю 16 Кб (IBM, 1973), що мав 30 доріжок по 30 секторів, що випадково збіглося з калібром 30 "/30" відомої мисливської рушниці "Вінчестер".
Основні особливості жорстких дисків:
♦ жорсткий диск належить до класу носіїв із довільним доступом до інформації;
♦ для зберігання інформації жорсткий диск розмічається на доріжки та сектори;
♦ для доступу до інформації один двигун дисководу обертає пакет дисків, інший встановлює головки в місце зчитування/запису інформації;
♦ найбільш поширені розміри жорсткого диска – 5,25 та 3,5 дюйма у зовнішньому діаметрі.
Жорсткий магнітний диск є дуже складним пристроєм з високоточною механікою читання/запису та електронною платою, що управляє роботою диска. Щоб зберегти інформацію та працездатність жорстких дисків, необхідно оберігати їх від ударів, різких поштовхів.
Виробники вінчестерів зосередили свої зусилля на створенні жорстких дисків більшої ємності, надійності, швидкості обміну даними та меншої шумності. Можна виділити такі основні тенденції розвитку жорстких магнітних дисків:
♦ розвиток вінчестерів для мобільних додатків (наприклад, однодюймові, дводюймові вінчестери для ноутбуків);
♦ розвиток областей застосування, не пов'язаних із персональними комп'ютерами (у телевізорах, відеомагнітофонах, автомобілях).
Для звернення до жорсткого диска використовується ім'я, яке задається будь-якою латинською літерою, починаючи з:. Якщо встановлено другий жорсткий диск, йому присвоюється наступна буква латинського алфавіту D: і т. д. Для зручності роботи в операційній системі передбачена можливість за допомогою спеціальної системної програми умовно розбивати один фізичний диск на кілька незалежних частин, званих логічними дисками. У цьому випадку кожній частині одного фізичного диска надається своє логічне ім'я, що дозволяє незалежно звертатися до них: С:, D: і т.д.
Оптичні диски
Оптичні або лазерні носії- це диски, поверхні яких інформація записана з допомогою лазерного променя. Ці диски виготовлені з органічних матеріалів із напиленням на поверхню тонкого алюмінієвого шару. Такі диски часто називають компакт-дисками або CD (англ. Compact Disk - компакт-диск). Лазерні диски нині є найпопулярнішими носіями інформації. При габаритах (діаметр – 120 мм), порівнянних із флоппі-дисками (діаметр – 89 мм), ємність сучасного компакт-диска приблизно в 500 разів більша, ніж у дискети. Місткість лазерного диска становить приблизно 650 Мбайт, що еквівалентно збереженню текстової інформації обсягом близько 450 книг або звукового файлу тривалістю 74 хвилини.
На відміну від магнітних дисків лазерний диск має одну доріжку у вигляді спіралі. Інформація на доріжці-спіралі записується потужним лазерним променем, що випалює на поверхні диска поглиблення, і є чергуванням западин і опуклостей. При зчитуванні інформації виступи відбивають світло слабкого лазерного променя і сприймаються як одиниця (1), западини поглинають промінь і, сприймаються як нуль (0).
Безконтактний спосіб зчитування інформації за допомогою лазерного променя визначає довговічність та надійність компакт-дисків. Як і магнітні, оптичні диски відносяться до пристроїв із довільним доступом до інформації. Оптичному диску надається ім'я - перша вільна буква латинського алфавіту, не використана для імен жорстких дисків.
Розрізняють два типи накопичувачів (оптичних дисководів) для роботи з лазерними дисками:
♦ пристрій для читання з компакт-дисків, який дозволяє лише читати інформацію, раніше записану на диск. Цим зумовлено назву оптичного дисководу CD-ROM (від англ. Compact Disk Read Only Memory – компакт-диск тільки для читання). Неможливість запису інформації у цьому пристрої пояснюється тим, що в ньому встановлено джерело слабкого лазерного випромінювання, потужності якого вистачає лише для зчитування інформації;
♦ оптичний дисковод, який дозволяє не лише зчитувати, а й виконувати запис інформації на компакт-диск. Він називається CD-RW (Rewritable). Пристрої CD-RW мають досить потужний лазер, що дозволяє змінювати відбиваючу здатність ділянок поверхні в процесі запису диска і пропалювати мікроскопічні поглиблення на поверхні диска під захисним шаром, виробляючи тим самим запис безпосередньо в дисководі комп'ютера.
Диски DVD, також як і CD, зберігають дані за рахунок розташованих опуклостей (насічок) вздовж спіральних доріжок на металевій поверхні, що відбиває, покритої пластиком. лазер, Що Використовується в пристроях запису/читання DVD дисків, створює насічки дрібнішого розміру, що дозволяє збільшити щільність запису даних.
Використання напівпрозорого шару, який прозорий для світла з однією довжиною хвилі і відображає світло іншої довжини хвилі, дозволяє створювати двошарові та двосторонні диски і, отже, збільшити ємність диска при колишніх розмірах. При цьому геометричні розміри DVD та CD однакові, що дозволило створити пристрої, здатні відтворювати та записувати дані як на CD, так і на DVD. Але виявилось, що це не межа. Для запису відео та звуку на DVD застосовується складна технологія стиснення даних, що забезпечує можливість розмістити ще більші обсяги інформації у меншому просторі.
Магнітні стрічки
Магнітні стрічки є носієм, аналогічним використовуваному в аудіокасетах побутових магнітофонів. Пристрій, який забезпечує запис та зчитування інформації з магнітних стрічок, називається стрімером (від англ. stream - потік, течія; струменя). Стример відноситься до пристроїв з послідовним доступом до інформації та характеризується набагато меншою швидкістю запису та зчитування інформації порівняно з дисководами.
Основне призначення стримерів – створення архівів даних, резервне копіювання, надійне зберігання інформації. Багато великі банки, комерційні фірми, торгові підприємства наприкінці планових періодів переносять важливі відомості на магнітні стрічки та забирають касети в архіви. Крім того, на касети стримерів періодично записується інформація з вінчестера, щоб скористатися нею у разі непередбаченого збою жорсткого диска, коли необхідно терміново відновити інформацію, що зберігалася на ньому.
Флеш-пам'ять
Флеш-пам'ять відноситься до електронного енергонезалежного типу пам'яті. Принцип роботи флеш-пам'яті аналогічний до принципу роботи модулів оперативної пам'яті комп'ютера.
Головна відмінність полягає в тому, що вона енергонезалежна, тобто зберігає дані доти, доки ви їх самі не видалите. p align="justify"> При роботі з флеш-пам'яттю використовуються такі ж операції, що і з іншими носіями: запис, читання, стирання (видалення).
Флеш-пам'ять має обмежений термін служби, який залежить від обсягу інформації, що перезаписується, і від частоти її оновлення.
Порівняльні характеристики
Сучасні комп'ютери зазвичай мають зовнішню пам'ять у складі: вінчестер, дисковод для 3,5-дюймових дискет, CD-ROM, флеш-пам'ять. Слід пам'ятати, що магнітні диски та стрічки чутливі до впливу магнітних полів. Зокрема, розміщення поблизу сильного магніту може зруйнувати інформацію, що зберігається на перерахованих носіях. Тому, використовуючи магнітні носії, необхідно забезпечити їхню віддаленість від джерел магнітних полів.
У таблиці 18.1 наведено порівняння обсягів пам'яті найпоширеніших сучасних пристроїв пам'яті та носіїв інформації, розглянутих раніше.
Таблиця 18.1. Порівняльна характеристика пристроїв пам'яті
персонального комп'ютера, серпень 2006
Контрольні питання та завдання
1. Місткість гнучкого диска розміром 3,5 дюйма дорівнює 1,44 Мбайт. Лазерний диск може містити 650 Мб інформації. Визначте, скільки дискет потрібно, щоб розмістити інформацію з одного лазерного диска.
2. Діаметр гнучких дисків задається у дюймах. Розрахуйте розміри гнучких дисків у сантиметрах (1 дюйм = 2,54 см).
3. Встановлено, що для запису одного символу потрібний 1 байт пам'яті. У зошиті в клітинку, що складається з 18 аркушів, ми пишемо по одному символу в кожній клітині. Скільки зошитів можна записати на один гнучкий диск з об'ємом пам'яті 1,44 Мбайт?
4. Визначте обсяг пам'яті, необхідної для зберігання 2 млн. символів. Скільки дисків об'ємом 1,44 Мбайт потрібно для запису цієї інформації?
5. Ваш жорсткий диск має об'єм 2,1 Гбайт. Пристрій розпізнавання мови сприймає інформацію з максимальною швидкістю 200 літер за хвилину. Скільки часу треба говорити, щоб заповнити 90% обсягу пам'яті жорсткого диска?
6. Яке призначення пристроїв зберігання інформації на комп'ютері?
7. Які види пам'яті ви знаєте і в чому їхня основна відмінність?
8. Для чого під час роботи на персональному комп'ютері використовується зовнішня пам'ять?
9. У чому суть зчитування та запису інформації на згадку?
10. Які ви знаєте показники, загальні всім видів пам'яті?
11. Чим характеризується внутрішня пам'ять комп'ютера?
12. У чому особливості постійної пам'яті?
13. У чому особливості оперативної пам'яті?
14. У чому особливості кеш-пам'яті?
15. Вкажіть особливості внутрішньої та зовнішньої пам'яті комп'ютера.
16. Які специфічні властивості зовнішньої пам'яті ви знаєте?
17. Перерахуйте відомі вам носії інформації з давніх часів і до наших днів. Розташуйте їх у хронологічному порядку.
18. Дайте коротку характеристику найбільш поширеним накопичувачам даних, які використовуються на комп'ютері.
19. У чому відмінність прямого та послідовного доступу до інформації на носіях?
20. Вкажіть загальні властивості та відмінні риси гнучких і жорстких дисків.
21. Що таке CD, CD-ROM, CD-R?
22. Коли доцільно використовувати стрімер?
23. Заповніть таблицю 18.1 для конкретної моделі комп'ютера.
Одним із основних елементів комп'ютера, що дозволяє йому нормально функціонувати, є пам'ять.
Внутрішня пам'ять комп'ютера- Це місце зберігання інформації, з якою він працює. Внутрішня пам'ять комп'ютера є тимчасовим робочим простором; на відміну від неї зовнішня пам'ять варта довгострокового зберігання інформації. Інформація у внутрішній пам'яті не зберігається під час вимкнення живлення.
Пам'ять комп'ютера організована як безлічі осередків, у яких можуть зберігатися значення; кожен осередок позначається адресою. Розміри цих осередків і, власне, типи значень, які можуть зберігатися, відрізняються у різних комп'ютерів. Деякі старі комп'ютери мали дуже великий розмір осередку, іноді до 64 біт у кожному осередку. Ці великі осередки називалися "словами".
Оперативна пам'ять
Оперативна пам'ять або оперативка – це один з головних елементів комп'ютера. "Оперативна" пам'ять тому, що дуже швидко працює і дозволяє процесору практично без будь-якого помітного очікування читати інформацію з пам'яті. Дані, що містяться в оперативній пам'яті, збережені і доступні тільки тоді, коли комп'ютер увімкнено. При вимкненні комп'ютера вміст стирається з оперативної пам'яті, тому перед вимкненням комп'ютера всі дані необхідно зберегти. Від обсягу оперативної пам'яті (до речі, ще її називають ОЗУ – оперативний пристрій) залежить кількість завдань, які одночасно може виконувати комп'ютер.
Пристрої оперативної пам'яті іноді називають пристроями, що запам'ятовують, з довільним доступом. Це означає, що звернення до даних, що зберігаються в оперативній пам'яті, не залежить від їхнього розташування в ній. Коли говорять про пам'ять комп'ютера, зазвичай мають на увазі оперативну пам'ять, насамперед мікросхеми пам'яті або модулі, в яких зберігаються активні програми та дані, що використовуються процесором.
За кілька років визначення RAM (Random Access Memory) перетворилося зі звичайної абревіатури на термін, що позначає основний робочий простір пам'яті, створюваний мікросхемами динамічної оперативної пам'яті (Dynamic RAM – DRAM) і процесором для виконання програм. Однією з властивостей мікросхем DRAM (і, отже, оперативної пам'яті загалом) є динамічне зберігання даних, що означає, по-перше, можливість багаторазового запису інформації на оперативну пам'ять, а по-друге, необхідність постійного оновлення даних (тобто, по суті їх перезапис) приблизно кожні 15 мс (мілісекунд). Також існує так звана статична оперативна пам'ять (Static RAM - SRAM), яка не потребує постійного оновлення даних.
Термін "оперативна пам'ять" часто позначає не тільки мікросхеми, які складають пристрої пам'яті в системі, але включає такі поняття, як логічне відображення і розміщення. Логічне відображення – це спосіб представлення адрес пам'яті на фактично встановлених мікросхемах. Розміщення – це розташування інформації (даних та команд) певного типу
Більшість систем оперативної пам'яті сучасних ПК використовується динамічна оперативна пам'ять (Dynamic RAM – DRAM). Основна перевага пам'яті цього у тому, що її осередки упаковані дуже щільно, тобто. у невелику мікросхему можна запакувати багато бітів, а значить, на їх основі можна побудувати пам'ять великої ємності.
Осередки пам'яті в мікросхемі DRAM – це крихітні конденсатори, які утримують заряди. Саме так (наявністю чи відсутністю зарядів) і кодуються біти. Проблеми, пов'язані з пам'яттю цього, викликані тим, що вона динамічна, тобто. повинна постійно регенеруватися, тому що в іншому випадку електричні заряди в конденсаторах пам'яті будуть "стікати" і дані будуть втрачені. Регенерація відбувається, коли контролер пам'яті системи бере крихітну перерву і звертається до всіх рядків даних мікросхем пам'яті. Більшість систем мають контролер пам'яті (звичайно вбудований у набір мікросхем системної плати), який налаштований на відповідну промисловим стандартам частоту регенерації, рівну, наприклад, 15 мкс. До всіх рядків даних звернення здійснюється після проходження 128 спеціальних циклів регенерації. Це означає, що кожні 1,92 мс (128×15 мкс) прочитуються всі рядки в пам'яті для забезпечення регенерації даних.
Регенерація пам'яті, на жаль, забирає час процесора: кожен цикл регенерації за тривалістю займає кілька циклів центрального процесора. У старих комп'ютерах цикли регенерації могли займати до 10% (або більше) процесорного часу, але в сучасних системах, що працюють на частотах, рівних сотням мегагерц, витрати на регенерацію становлять 1% (або менше) процесорного часу. Деякі системи дозволяють змінити параметри регенерації за допомогою програми встановлення параметрів CMOS, але збільшення часу між циклами регенерації може призвести до того, що в деяких осередках пам'яті заряд “стіче”, а це спричинить збої пам'яті. Найчастіше надійніше дотримуватися рекомендованої чи заданої за умовчанням частоти регенерації. Оскільки витрати на регенерацію в сучасних комп'ютерах становлять менше 1%, зміна частоти регенерації незначно впливає на характеристики комп'ютера. Одним із найбільш прийнятних варіантів є використання для синхронізації пам'яті значень за промовчанням або автоматичних установок, заданих за допомогою Setup BIOS. Більшість сучасних систем не дозволяють змінювати задану синхронізацію пам'яті, використовуючи автоматично встановлені параметри. При автоматичній установці системна плата зчитує параметри синхронізації із системи визначення послідовності у ПЗП (serial presence detect – SPD) та встановлює частоту періодичної подачі імпульсів відповідно до отриманих даних.
У пристроях DRAM для зберігання одного біта використовується лише один транзистор і пара конденсаторів, тому вони більш місткі, ніж мікросхеми інших типів пам'яті. Нині є мікросхеми динамічної оперативної пам'яті ємністю 16 Гбайт і більше. Це означає, що такі мікросхеми містять мільярди транзисторів. У мікросхемі пам'яті всі транзистори і конденсатори розміщуються послідовно, зазвичай у вузлах квадратної решітки, у вигляді дуже простих, періодично повторюваних структур.
Транзистор для кожного однорозрядного регістра DRAM використовується для читання суміжного стану конденсатора. Якщо конденсатор заряджений, у комірці записана 1; якщо заряду немає - записаний 0. Заряди в крихітних конденсаторах весь час стікають, тому пам'ять повинна постійно регенеруватися. Навіть миттєве переривання подачі живлення або якийсь збій у циклах регенерації призведе до втрати заряду в осередку DRAM, а отже, і втрати даних. У працюючій системі подібне призводить до появи "синього" екрану, глобальних відмов системи захисту, пошкодження файлів або до повної відмови системи.
Динамічна оперативна пам'ять використовується у персональних комп'ютерах; оскільки вона недорога, мікросхеми можуть бути щільно упаковані, а це означає, що пристрій великий ємності, що запам'ятовує, може займати невеликий простір. На жаль, пам'ять цього типу не відрізняється високою швидкодією, зазвичай вона набагато "повільніша" процесора. Тому існує безліч різних типів організації DRAM, що дозволяють покращити цю характеристику.
Кеш(англ. cache) або надоперативна пам'ять- дуже швидке ЗУ невеликого обсягу, яке використовується при обміні даними між мікропроцесором та оперативною пам'яттю для компенсації різниці у швидкості обробки інформації.
Кеш-пам'яттю управляє спеціальний пристрій - контролер, який, аналізуючи виконувану програму, намагається передбачити, які дані та команди найімовірніше знадобляться найближчим часом процесору, і підкачує в кеш-пам'ять. При цьому можливі як "влучення", так і "промахи". У разі попадання, тобто, якщо в кеш підкачано потрібні дані, вилучення їх з пам'яті відбувається без затримки. Якщо ж необхідна інформація в кеші відсутня, процесор зчитує її безпосередньо з оперативної пам'яті. Співвідношення числа попадань та промахів визначає ефективність кешування.
Кеш-пам'ять реалізується на мікросхемах статичної пам'яті SRAM (Static RAM), швидкодіючих, дорогих і малоємних, ніж DRAM. Сучасні мікропроцесори мають інтегровану кеш-пам'ять, так званий кеш першого рівня розміром до 384 Кбайт. Крім того, на системній платі комп'ютера можна встановити кеш другого рівня ємністю до 12 Мб.
Пам'ять типу ROM (ПЗП)
У пам'яті типу ROM (Read Only Memory) або ПЗП (постійний запам'ятовуючий пристрій) дані можна тільки зберігати, змінювати їх не можна. Саме тому така пам'ять використовується лише для читання даних. ROM також часто називається енергонезалежною пам'яттю, тому що будь-які дані, записані в неї, зберігаються при вимкненні живлення. Тож у ROM поміщаються команди запуску ПК, тобто. програмне забезпечення, яке завантажує систему.
ROM та оперативна пам'ять – не протилежні поняття. Частина адресного простору оперативної пам'яті приділяється зберігання програмного забезпечення, яке дозволяє завантажити операційну систему.
Перепрограмована постійна пам'ять(Flash Memory) – енергонезалежна пам'ять, що допускає багаторазовий перезапис свого вмісту з дискети.
В даний час в більшості систем використовується одна з форм Flash-пам'яті, яка називається постійною пам'яттю, що електрично стирається програмується (Electrically Erasable Programmable Readonly Memory - EEPROM). Flash-пам'ять є по-справжньому енергонезалежною та перезаписуваною, вона дозволяє користувачам легко модифікувати ROM, програмно-апаратні засоби системних плат та інших компонентів (таких, як відеоадаптери, плати SCSI, периферійні пристрої тощо).
Найважливіша мікросхема постійної чи Flash-пам'яті – модуль BIOS. Роль BIOS подвійна: з одного боку, це невід'ємний елемент апаратури, а з іншого боку – важливий модуль будь-якої операційної системи.
BIOS(Basic Input/Output System – базова система введення-виведення) – сукупність програм, призначених для автоматичного тестування пристроїв після включення живлення комп'ютера та завантаження операційної системи в оперативну пам'ять.
Основний код BIOS міститься в мікросхемі ROM на системній платі, але на платах адаптерів також є аналогічні мікросхеми. Вони містять допоміжні підпрограми BIOS і драйвери, необхідні для конкретної плати, особливо для плат, які повинні бути активізовані на ранньому етапі початкового завантаження, наприклад відеоадаптер. Плати, які не потребують драйверів на ранньому етапі початкового завантаження, зазвичай не мають ROM, тому що їх драйвери можуть бути завантажені з жорсткого диска пізніше – у процесі початкового завантаження.
Дні старого доброго BIOS вважаються. UEFI(Unified Extensible Firmware Interface) є більш потужною версією, яка краще відповідає вимогам сучасного різноманітного "заліза". За своєю суттю, UEFI є інтерфейсом, який відповідає за передзавантажувальне оточення операційної системи. Першу реалізацію UEFI – EFI представила компанія Intel у 2003 році.
CMOS RAM– це пам'ять із невисокою швидкодією та мінімальним енергоспоживанням від батарейки. Використовується для зберігання інформації про конфігурацію та склад обладнання комп'ютера, а також про режими його роботи.
Довготривала (зовнішня) пам'ять - це енергонезалежна пам'ять, призначена для тривалого зберігання інформації.
Процесор не має прямого доступу до вмісту зовнішньої пам'яті. Щоб процесор міг обробити дані з довгострокової пам'яті, вони повинні спочатку завантажені в оперативну пам'ять. В даний час до основних пристроїв довгострокової пам'яті відносяться жорсткі магнітні диски, накопичувачі оптичних дисках, пристрої флеш-пам'яті. Раніше для тривалого зберігання інформації використовувалися магнітні стрічки, дискети, магніто-оптичні диски.
Основним пристроєм зовнішньої пам'яті є жорсткий магнітний диск(малюнок 1). Усередині жорсткого диска знаходяться одна або кілька пластин, насаджених на загальний шпиндель. Дані зазвичай записуються на обох сторонах кожної пластини, хоча в деяких жорстких дисках виробники поряд з двосторонніми пластинами можуть використовувати односторонні. Запис та читання інформації здійснюються за допомогою головок читання/запису. Під пластинами розташовується двигун, який обертає їх із досить великою швидкістю. Швидкість обертання пластин вимірюється в обертах за хвилину (rpm). Перші жорсткі диски мали швидкість обертання 3600 rpm. У сучасних жорстких дисках швидкість обертання зросла до 7200, 10 000 та 15 000 обертів на хвилину.
Малюнок 1 - Жорсткий диск
У процесі запису цифрова інформація, що зберігається в оперативній пам'яті, перетворюється на змінний електричний струм, який надходить на магнітну головку, а потім передається на магнітний диск, але вже у вигляді магнітного поля. Після припинення дії зовнішнього поля поверхні диска утворюються зони залишкової намагніченості. Перед використанням жорсткого диска необхідно виконати операцію форматування.
Форматування включає три етапи.
1. Низькорівневе форматування диска. У цьому процесі жорсткому диску створюються фізичні структури: доріжки, сектори, управляюча інформація. Цей процес виконується заводом-виробником на пластинах, які ще містять жодної інформації.
2. Розбиття на розділи. Цей процес розбиває жорсткий диск на логічні диски (С:, D: і т.д.). Цю функцію виконує операційна система.
3. Високорівневе форматування. Цей процес також виконується операційною системою та залежить від її типу. При високорівневому форматуванні створюються логічні структури, відповідальні за правильне зберігання файлів, а також у деяких випадках системні завантажувальні файли на початку диска.
Жорсткі диски спочатку створювалися як внутрішні пристрої і не були призначені для резервного копіювання та перенесення інформації з одного комп'ютера на інший. Близько 20 років тому найпоширенішим пристроєм, призначеним для цього, були дискети (гнучкі магнітні диски). Однак їхня ємність за сучасними мірками була дуже мала (1,44 Мбайт), тому на зміну їм прийшли оптичні диски CD (компакт-диски), що дозволяють зберігати досить великі обсяги інформації (650-800 Мбайт) та набагато перевершують дискети за ступенем надійності. Для роботи з компакт-дисками на комп'ютері потрібна наявність спеціального приводу (оптичного накопичувача).
Огляд жорсткого диска представлений на відео 1:
Огляд жорсткого диска.
Відео 1 - Огляд жорсткого диска
Розрізняють диски "тільки для читання" (CD-ROM), що виготовляються промисловим способом, для одноразового запису (CD-R) та для багаторазового запису (CD-RW). Диски останніх двох типів призначені для запису на спеціальних оптичних накопичувачах. Усі типи дисків мають однакову структуру зберігання інформації. Дані за допомогою променя червоного лазера записуються на спіральну доріжку від центру диска до його периферії. Уздовж доріжки розташовуються поглиблення, які називаються пітами (pit - «поглиблення»). На дисках, що записуються, пити імітуються темними плямами спеціального реєструючого шару, що вийшли в результаті нагрівання потрібної ділянки лазером. Чергуванням заглиблень і проміжків між ними кодується будь-яка інформація.
Диски DVD мають більшу щільність запису даних, ніж CD-диски. Існують диски, на яких запис інформації проводиться у два шари. Залежно від наведених вище параметрів DVD-диски можуть мати об'єм 4,7 Гб або 8,5 Гб. Усі компакт-диски (і CD, і DVD) мають однакову структуру зберігання інформації. Швидкість читання/запису оптичних приводів вимірюється в одиницях, кратних базовій швидкості (позначається 16х, 24х, 48х тощо). Для приводів CD базова швидкість дорівнює 150 Кб/с, для DVD – 1,385 Мб/с.
Blu-ray (Blu-ray Disc) є назвою формату оптичного диска наступного покоління. У Blu-Ray для запису та читання даних замість червоного лазера, який використовується в DVD та CD-ROM, застосовано синій лазер. У синього лазера довжина хвилі значно менша за довжину хвилі червоного лазера. Це дозволяє зробити товщину доріжки даних тоншою, що призводить до значного збільшення ємності носія. Формат був розроблений для забезпечення можливості запису, перезапису та відтворення відео високої роздільної здатності (HD-video), а також для зберігання великих обсягів даних. Місткість нового формату - від 25 до 50 Гб.
Пристроєм флеш пам `ять(Flash-пам'ять) нагадує мікросхему динамічної енергозалежної пам'яті, в якій замість конденсаторів в осередках пам'яті встановлені транзистори. При подачі напруги транзистор приймає одне з фіксованих положень – закрите чи відкрите. Він залишається в цьому положенні, поки на нього не буде подано новий електричний заряд, що змінює його стан. Таким чином, послідовність логічних нулів і одиниць формується в цьому типі пам'яті подібно до статичної пам'яті: закриті для проходження електричного струму осередки розпізнаються як логічні одиниці, відкриті - як логічні нулі.
USB flash drive (флеш-накопичувач, малюнок 2) - пристрій на основі флеш-пам'яті для зберігання та перенесення даних з одного комп'ютера на інший.
Малюнок 2 - Ф лєш-накопичувач
Флеш-пам'ять укладена в корпус, що нагадує на вигляд брелок. Інтерфейс підключення до комп'ютера – USB. Місткість сучасних флеш-накопичувачів досягає 128-256Гб і продовжує зростати швидкими темпами.
Носій – це об'єкт на якому записана інформація Фізичний принцип запису нулів та одиниць може бути різним: - магнітний – чергування намагнічених (1) та ненамагнічених (0) ділянок; - оптичний - чергування ділянок з різною здатністю, що відбиває.
Магнітний принцип записування. Усередині пластмасового корпусу дискети розміщується гнучкий магнітний диск. Інформація зберігається на концентричних доріжках. Інформаційна ємність 1,44 Мбайт. Нині виходять із вживання. Принцип роботи дисковода з вставленою дискетою схожий на принцип роботи жорсткого диска.
CD-диски, на які може бути записано до 700 Мбайт інформації, для запису та зчитування інформації з них використовується інфрачервоний лазер. DVD-диски мають значно більшу інформаційну ємність (4,7 Гбайт, у двошарових 8,5 Гб), лазер з меншою довжиною хвилі та оптичні доріжки на них мають меншу товщину і розміщені щільніше.
Оптичний диск під мікроскопом В оптичних дисководах використовується оптичний принцип запису та зчитування інформації. Інформація на диску зберігається на одній спіралеподібній доріжці, що йде від центру диска до периферії і містить ділянки, що чергуються з поганою і гарною здатністю, що відображає.
Енергонезалежна пам'ять Карти flash-пам'яті та flash-диски не мають рухомих частин і не вимагають підключення до джерела живлення. Карти flash-пам'яті є БІС пам'яті, поміщену в мініатюрний плоский корпус. Для запису та зчитування карток пам'яті використовуються спеціальні адаптери, які можуть підключатися до комп'ютерів за допомогою USB-роз'єму. Flash-диск є БІС пам'яті, поміщену в мініатюрний корпус. Flash-диск підключається до USB-роз'єму комп'ютера.
Модулі ВП оберігати від електростатичних зарядів під час встановлення; Дискети оберігати від нагрівання та сильних магнітних полів; Жорсткі диски оберігати від ударів під час встановлення; Оптичні диски оберігати від забруднень та подряпин; Flash-пам'ять захищатиметься від неправильного відключення від комп'ютера. Для запобігання втраті інформації на носіях та їх виходу з ладу необхідно
Ваше рішенняПравильне рішення 1жорсткий диск 2компакт диск 3 накопичувач з flash-пам'яттю 4оперативна пам'ять 2. Розташуйте недорогі носії інформації (компакт диск, накопичувач з flash-пам'яттю, жорсткий диск, оперативна пам'ять), в порядку збільшення їх вартості на одиницю об'єму
