Виды памяти

Память персонального компьютера подразделяется на внутреннюю и внешнюю.

Внутренняя память предназначена для временного хранения программ и обрабатываемых в текущий момент данных (оперативная память, кэш-память), а также для долговременного хранения информации о конфигурации ПК (энергонезависимая память). Все виды запоминающих устройств, расположенные на системной плате, образуют внутреннюю память ПК, к которой относится:

кэш-память (сверхоперативная);

оперативная память;

постоянная память (энергонезависимая).

Физической основой внутренней памяти являются электронные схемы (ПЗУ, ОЗУ), отличающиеся высоким быстродействием, но они не позволяют хранить большие объемы данных. Кроме этого, основная внутренняя память – оперативная – является энергозависимой, т.е. при отключении ПК от электросети ее содержимое стирается. Вследствие этого возникает необходимость в средствах длительного хранения больших объемов данных. В персональных компьютерах эта функция возложена на внешнюю память, которая по своим характеристикам в противоположность внутренней памяти, является медленной, энергонезависимой и практически неограниченной.

Внешняя память – это память, реализованная в виде внешних (относительно системной платы) устройств с разными принципами хранения информации и типами носителей, предназначенных для долговременного хранения данных. Устройства внешней памяти (накопители) могут размещаться как в системном блоке компьютера, так и в отдельных корпусах.

Накопитель представляет собой совокупность носителя данных и соответствующего привода. Различают накопители со сменными и постоянными носителями.

Привод – это объединение механизма чтения-записи с соответствующими электронными схемами управления. Его конструкция определяется принципом действия и видом носителя.

Носитель – это физическая среда хранения информации. По внешнему виду носитель информации может быть дисковым, ленточным или в виде электронной схемы. По способу хранения различают магнитные, оптические, магнитооптические и электронные носители. Ленточные носители могут быть только магнитными. В дисковых носителях используют магнитные, магнитооптические и оптические методы записи/считывания информации.

1. Постоянное запоминающее устройство (ПЗУ). Содержит постоянные программы начального запуска компьютера.
2. Оперативное запоминающее устройство (ОЗУ). Эта память имеет достаточно высокое быстродействие, чтобы взаимодействовать непосредственно с процессором, и допускает считывание и запись в него с любой требуемой частотой.
3. Кэш-память. Быстродействующая система ОЗУ, предназначенная специально для хранения информации, которая, скорее всего, будет использована процессором.

Устройства ПЗУ хранят информацию постоянно и используются для хранения программ и данных, которые остаются неизменными. Устройства ОЗУ хранят сохраненную в них информацию до тех пор, пока электроэнергия подводится к ИС.

Любое прерывание в подаче электроэнергии приводит к исчезновению содержимого памяти. Такую память называют энергозависимой. И напротив, ПЗУ является энергонезависимой памятью.

1. В зависимости от возможности записи и перезаписи данных, устройства памяти подразделяются на следующие типы:

- память (ЗУ) с записью-считыванием (read/write memory) – тип памяти, дающей возможность пользователю помимо считывания данных производить их исходную запись, стирание и/или обновление. К этому виду могут быть отнесены оперативная память, а также ППЗУ;

- постоянная память, постоянное ЗУ, ПЗУ (Read Only Memory, ROM) - типа памяти (ЗУ), предназначенный для хранения и считывания данных, которые никогда не изменяются. Запись данных на ПЗУ производится в процессе его изготовления, поэтому пользователем изменяться не может. Наиболее распространены ПЗУ, выполненные на интегральных микросхемах (БИС, СБИС) и оптических (компакт-) дисках;

- программируемая постоянная память, программируемое ПЗУ, ППЗУ (PROM, Programmable Read-Only Memory) – постоянная память или ПЗУ, в которых возможна запись или смена данных путем воздействия на носитель информации электрическими, магнитными и/или электромагнитными (в том числе ультрафиолетовыми или другими) полями под управлением специальной программы. Различают ППЗУ с однократной записью и стираемые ППЗУ (EPROM, Erasable PROM), в том числе:

- электрически программируемое ПЗУ, ЭППЗУ (EAROM, Alterable Read Only Memory);

- электрически стираемое программируемое ПЗУ, ЭСПЗУ (EEPROMб, Electrically Erasable Programmable Read-Only Memory). К стираемым ППЗУ относятся микросхемы флэш-памяти, отличающиеся высокой скоростью доступа и возможностью быстрого стирания данных.

2. Виды памяти, различаемые по признаку зависимости сохранения записи при снятии электропитания:

- энергозависимая (не разрушаемая) память (ЗУ) (non-volatile storage) – память или ЗУ, записи в которых не стираются (не разрушаются) при снятии электропитания;

- динамическая память (dynamic storage) – разновидность энергозависимой полупроводниковой памяти, в которой хранимая информация с течением времени разрушается, поэтому для сохранения записей, необходимо производить их периодическое восстановление (регенерацию), которое выполняется под управлением специальных внешних схемных элементов.

3. Различия видов памяти по виду физического носителя и способа записи данных:

- акустическая память (acoustic storage) - вид памяти (ЗУ), использующий в качестве среды для записи и хранения данных замкнутые акустические линии задержки;

- голографическая память (holographic storage) – вид памяти (ЗУ), использующий в качестве среды для записи и хранения графической объемной (пространственной) информации голограмм;

- емкостная память (capacitor storage) – вид памяти (ЗУ), использующий в качестве среды для записи и хранения данных конденсаторы;

- криогенная память (cryogenic storage) – вид памяти (ЗУ), использующий в качестве среды для записи и хранения данных материалы, обладающие сверхпроводимостью;

- лазерная память (laser storage) – вид памяти (ЗУ), в котором запись и считывание данных производятся лучом лазера;

- магнитная память (magnetic storage) – вид памяти (ЗУ), использующий в качестве среды для записи и хранения данных магнитный материал. Наиболее широко использующимися устройствами реализации магнитной памяти в современных ЭВМ являются накопители на магнитных лентах (НМЛ), магнитных (жестких и гибких) дисках (НЖМД и НГМД);

- магнитооптическая память (magneto-optic storage) – вид памяти, использующий магнитный материал, запись данных на которые возможна только при нагреве до температуры Кюри, осуществляемом в точке записи лучом лазера;

- молекулярная память (molecular storage) – вид памяти, использующей технологию «атомной туннельной микроскопии», в соответствии с которой запись и считывание данных производится на молекулярном уровне. Носителями информации являются специальные виды пленок. Головки, считывающие данные, сканируют поверхность пленок. Их чувствительность позволяет определять наличие или отсутствие в молекулах отдельных атомов, на чем и основан принцип записи/считывания данных;

- полупроводниковая память (semiconductor storage) – вид памяти (ЗУ), использующий в качестве средств записи и хранения данных микроэлектронные интегральные схемы. Преимущественное применение этот вид памяти получил в постоянных запоминающих устройствах и, в частности, в качестве оперативной памяти ЭВМ, поскольку он характеризуется высоким быстродействием;

- электростатическая память (electrostatic storage) – вид памяти (ЗУ), в котором носителями данных являются накопленные заряды статического электричества на поверхности диэлектрика.

4. По назначению, организации памяти и/или доступа к ней различают следующие виды памяти:

- автономная память, автономное ЗУ (off-line storage) – вид памяти (ЗУ), не допускающий прямого доступа к ней а также управление центрального процессора: обращение к ней, а также управление ею производится вводом в систему специальных команд и через посредство оперативной памяти;

- адресуемая память (addressed memory) – вид памяти (ЗУ), к которой может непосредственно обращаться центральный процессор;

- ассоциативная память, ассоциативное ЗУ (АЗУ) (associative memory, content-addressable memory (CAM)) – вид памяти (ЗУ), в котором адресация осуществляется на основе содержания данных, а не их местоположения, чем обеспечивается ускорение поиска необходимых записей. С указанной целью поиск в ассоциативной памяти производится на основе определения содержания в той или иной ее области (ячейке памяти) слова, словосочетания, символа и т.п., являющихся поисковым признаком.

- буферная память, буферное ЗУ (buffer storage) – вид памяти (ЗУ), предназначенный для временного хранения данных при обмене ими между различными устройствами ЭВМ;

- виртуальная память (virtual memory): 1)способ организации памяти, в соответствии с которым часть внешней памяти ЭВМ используется для расширения ее внутренней (основной) памяти; 2) область памяти, предоставляемая отдельному пользователю или группе пользователей и состоящая из основной и внешней памяти ЭВМ, между которыми организован так называемый постраничный обмен данными;

- временная память (temporary storage) – специальное запоминающее устройство или часть оперативной памяти, резервируемые для хранения промежуточных результатов обработки;

- вспомогательная память (auxiliary storage) – часть памяти ЭВМ, охватывающая внешнюю и нарощенную оперативную память;

- вторичная память (secondary storage) – вид памяти, который в отличие от основной памяти имеет большее время доступа, основывается на большем обмене, характеризуется большим объемом и служит для разгрузки основной памяти;

- гибкая память (elastic storage) – вид памяти, позволяющей хранить переменное число данных, пересылать (выдавать) их в той же последовательности, в которой принимает и варьировать скорость вывода и т.п.