2020-06-08
2032
Цифровыми запоминающими устройствами называют устройства, предназначенные для записи, хранения и считывания информации, представленной в цифровом коде.
К основным параметрам запоминающих устройств (ЗУ) относятся:
1. Информационная емкость, определяемая числом ячеек памяти ЗУ и указывающая на максимальный объем хранимой информации. Если ЗУ рассчитано на хранение п чисел, каждое из которых имеет m разрядов, то ин- формационная емкость определяется выражением N = п х т. Емкость ЗУ выражается в байтах и может составлять от десятков до нескольких миллионов бит.
2. Потребляемая мощность — это мощность, используемая ЗУ в установившемся режиме.
3. Время хранения информации — интервал времени, в течение которого ЗУ сохраняет информацию в заданном режиме.
4. Быстродействие — промежуток времени, необходимый для записи или считывания информации.
Запоминающие устройства принято разделять на внутренние и внешние.
Классификация ЗУ приведена на рис. 1
Рис. 1. Классификация запоминающих устройств
Постоянное запоминающее устройство (ПЗУ, англ. - ROM — Read-Only Memory — память только для чтения) используется для постоянного хранения информации, в частности, микросхемы ПЗУ содержат программу, которая инициирует запуск операционной системы, программу самотестирования (POST — Power On Self Test) устройств компьютера при включении питания, базовую систему ввода-вывода (BIOS — Basic Input/Output System), представляющую собой интерфейс между аппаратной частью и операционной системой, данные системной конфигурации (Setup BIOS). Все, что находится в ПЗУ, записано промышленным способом на этапе изготовления и не может быть изменено пользователем.
Оперативное запоминающее устройство (ОЗУ, англ. RAM — Random Access Memory — память произвольного доступа, энергозависимая память) предназначено для записи, считывания и хранения программ, исходных данных, промежуточных и окончательных результатов. Используется для временного хранения информации. При выключении или перезагрузке компьютера все содержимое оперативной памяти (ОП) исчезает, поэтому рекомендуется периодически сохранять результаты своей деятельности на компьютере (обычно на жестком диске). Объем оперативной памяти является одной из важнейших характеристик компьютера. Типичные размеры ОП: 1 Гбайт — 4 Гбайт.
Под памятью произвольного доступа подразумевают ее свойство доступа к информации, которое не зависит от расположения в ней данных.
ОЗУ делятся на динамические (DRAM — Dynamic RAM), использующие конденсатор в качестве базового логического элемента, и статические (SRAM — Static RAM), использующие триггер как элемент памяти.
Динамические. Конденсатор — это элемент, способный накапливать и удерживать электрические заряды. Именно так (наличием или отсутствием зарядов) и кодируются биты. Недостатком данного типа памяти является процесс регенерации (восстановления) заряда, который отнимает время у центрального процессора, соответственно, уменьшается быстродействие.
Проблемы, связанные с памятью этого типа, вызваны тем, что она динамическая, т. е. должна постоянно регенерироваться (восстанавливаться), так как в противном случае электрические заряды в конденсаторах памяти будут «стекать» и данные будут потеряны. Достоинствами микросхем типа DRAM считается дешевизна их изготовления за счет использования конденсаторов и большая емкость.
Статические. Триггер как элемент управления построен на транзисторах — устройстве, которое служит для усиления, генерирования и преобразования электрических сигналов и, соответственно, не требует регенерации. Плюсом является и высокое быстродействие. Но поскольку транзистор обходится дороже в изготовлении и имеет большие размеры, чем конденсатор, очевидно, что в качестве основы для использования в динамической памяти он использоваться не может.
Несмотря на это, память типа SRAM находит свое применение в персональных компьютерах в качестве кэш-памяти.
Кэш-память или по-другому память немедленного доступа интегрирована непосредственно в процессор. Контроллер кэша способен предугадывать, какие данные понадобятся процессору в ближайшее время. Естественно, что считывание информации, которая расположена в высокоскоростном буфере непосредственно на кристалле процессора, происходит гораздо быстрее, чем обращение к микросхемам ОЗУ, расположенным на материнской плате. Следует отметить, что из-за небольшого объема кэш-области (как правило, несколько десятков Мбайт) различают кэш-попадания и кэш-промахи. Понятно, что в случае кэш- попадания процессор быстро получает необходимые ему данные и не находится в состоянии ожидания, а вот в случае кэш-промаха процессор вынужден обратиться к оперативной памяти.
К внешним запоминающим устройствам (ВЗУ) относятся накопители на жестких магнитных дисках (НЖМД, в том числе внешние), накопители на компакт-дисках (CD-ROM), DVD-накопители, Blu-Ray-накопители, флэш- накопители, магнитооптические накопители. Назначение ВЗУ — хранение больших объемов информации пользователя, запись и выдача хранимой информации по запросу в оперативное запоминающее устройство.
