Внешняя память компьютера — устройство, характеристики и функции

Слайд 3ВведениеВ данном проекте я расскажу о шести видах внешней памяти персонального

компьютера. Я выбрал эту тему потому что мне интересно всё, что связано с компьютерными комплектующими и периферией. Еще года три-четыре тому назад внешние дисковые накопители были весьма массовым товаром- десятки тысяч человек применяли их в своей повседневной практике. Большинство из них использовало внешние накопители для простого переноса файлов с работы домой и наоборот, да просто для расширения доступной дисковой памяти, в особенности для ноутбуков, поскольку диск на 40 гигабайт в ноутбуке тогда считался большим.С тех пор многое изменилось. Самый большой удар по внешним накопителям нанесла флэш-память. Подешевевшая на порядки всего за несколько лет, к $12-14 за гигабайт, она сделала ненужным для многих из нас применение внешних дисковых накопителей. У большинства пользователей нет потребности постоянно перемещать десятки гигабайт информации, флэш-диска на 4 Gb хватает подавляющему большинству людей, которым вообще перенос данных необходим.

Основные типы оперативной памяти

Существует несколько разновидностей ОЗУ. Как правило, все эти устройства работают по динамической системе с произвольным доступом (DRAM). Применительно к современным системам употребляется более точная формулировка — синхронная динамическая память с произвольным доступом (SDRAM). Однако с точки зрения простого пользователя между этими понятиями нет принципиального различия.

Основные типы оперативной памяти

У потребителей может возникнуть вопрос при взгляде на характеристики оперативной памяти: что такое DDR? Это основной формат выпускаемых сегодня модулей ОЗУ. В конце этой аббревиатуры пишут цифру, означающую поколение оперативной памяти. Самыми современными модулями являются DDR4, в более старых системах используются DDR3, иногда в продаже встречаются и совсем устаревшие DDR2.

С каждым новым поколением ОЗУ обретает прирост в скорости. Это фактически означает более высокую пропускную способность, которая выражается в частоте в мегагерцах. Также с выпуском нового поколения памяти изменяются физические параметры модулей, поэтому заменить старую модель на новую (равно как и наоборот) не получится.

Именно тактовая частота ОЗУ определяет скорость обработки данных и в целом производительность всей системы. Она вычисляется как период между отправкой контроллером команды и выполнением этой команды. Соответственно, чем выше частота, тем команды выполняются быстрее. Для DDR4 она составляет как минимум 2133-4800 МГц, для DDR3 — 800-2400 МГц.

Модули оперативной памяти должны быть полностью совместимы с материнской платой. По этой причине все современные ОЗУ изначально работают на стандартной частоте 2400 МГц. Можно этот параметр повысить, например, до 3200 МГц в случае запуска ресурсоемких приложений или игр. Но здесь следует ориентироваться на системные требования конкретной программы и на характеристики процессора.

Отдельным важным параметром конфигурации компьютера является видеопамять VRAM. Ранее она рассматривалась отдельно, теперь же этой технологией обозначают выделенную память графического процессора видеокарты. Иногда под VRAM понимается системная память в игровых консолях. Тем не менее, она всегда определяет графические возможности любой системы. Имеет форм-фактор GDDR и также маркируется номером поколения (например, GDDR6).

Память указанного шестого поколения в основном используется в современных видеокартах. Дополнительно был разработан формат High Bandwidth Memory, включающий в себя вариации HBM, HBM2 и HBM2e. Благодаря его внедрению существенно повышается производительность карт, но при этом значительно увеличивается и их цена. Другим серьезным препятствием распространения этого формата можно назвать проблемы с поставками.

Жесткий диск

Винчестер или накопитель на жестких магнитных дисках — сложное устройство с записью магнитного типа для хранения данных и произвольного доступа к ним. Им оснащены практически все компьютеры. Запись происходит на жесткие стеклянные или алюминиевые пластины. Они покрыты слоем материала, имеющего ферромагнитные свойства. Диск может содержать одну или две пластины, размещенные на одной оси или шпинделе. Между ними размещены считывающие головки.

При быстром вращении шпинделя образуется поток воздуха. Следовательно, головки не касаются поверхности ферромагнетика. Расстояние между ними равно 10 нм (10^(-9) = 0,00000001 м.). Если диск не работает, то они находятся у шпинделя и не касаются магнитной поверхности. При аварийном отключении электроэнергии устройство считывания, благодаря использованию конденсаторных блоков, отводится на безопасное расстояние. Конденсаторы служат для накопления электрического заряда определенной емкости, которой хватает для правильного завершения работы винчестера.

Конструктивная особенность

Основными частями винчестера являются гермозона и электрическая плата (блок электроники). Первая часть состоит из корпуса (прочный сплав), считывающего механизма (головки и устройство позиционирования), дисков и двигателя шпинделя. Внутри нее отсутствует вакуумное пространство, поскольку производители наполняют область очищенным воздухом без примесей воды или азотом.

Давление выравнивается при помощи специального фильтра с мембраной для избежания деформации во время полета в самолете или перегрева. Если в гермозону попали мелкие частички, то при вращении они попадают в пылеулавливатель. Головки состоят из сплава на основе алюминия. Диски покрыты ферромагнетиком (сплав окиси железа, марганца и т. д. ) и изготавливаются из прочного металлического сплава. Фирма IBM делала их также из пластика и стекла, но модели оказались недолговечными. Количество пластин зависит от емкости устройства.

Закрепляются магнитные диски на оси, которая называется шпинделем. Она вращается со скоростью от 5200 до 15000 об/мин. Если диски еще не набрали соответствующих оборотов, то головки находятся в парковочной зоне. Вращение происходит при помощи вентильного электродвигателя. Между магнитными пластинами находится сепаратор в виде диска из пластика или алюминия. Он применяется для стабилизации потока воздуха или газа.

Буферная память предназначена для увеличения быстродействия. Блок управляющего сигнала принимает и обрабатывает информацию от различных датчиков (скорость вращения, противоударный акселерометр, давления, температуры, свободных падений и угловых ускорений).

Блок интерфейса осуществляет сопряжение между элементами винчестера и компьютером. Кодирование и декодирование информации осуществляется узлом цифровой обработки.

Технические характеристики

При покупке винчестера нужно обратить внимание на его характеристики, поскольку от них зависит производительность всего компьютера. К ним относятся следующие:

1. Интерфейс — взаимодействие двух независимых устройств. Бывают следующих типов: ATA, eSATA, SАТА, SCSI, SAS, FireWirе, SDIО и Fibrе СНАNNЕL.
2. Емкость — важный параметр, указывающий на количество информации, которую можно записать на носитель.
3. Геометрические параметры — размер устройства, измеряемый в дюймах.
4. Random Access Time — параметр, характеризующий время доступа к данным.
5. Частота вращения шпинделя — скорость, с которой вращается ось.
6. Средняя продолжительность наработки на отказ — параметр, показывающий время работы устройства до первого отказа.
7. Число опросов в секунду (IOPS) показывает максимальную величину элементарных операций в секунду во время записи и чтения.
8. Мощность — параметр, показывающий количество потребляемой энергии за единицу времени.
9. Скорость передачи данных — величина передачи или приема максимального блока информации за 1 секунду.
10. Объем буфера — количество памяти для уменьшения различий между операциями чтения и записи, а также последующей передачи данных по интерфейсу в RAM.

Основные виды носителей:

     Гибкие
магнитные диски (Floppy Disk) (диаметром 3,5’’
и ёмкостью 1,44 Мб; диаметром 5,25’’ и ёмкостью
1,2 Мб (в настоящее время устарели и практически
не используются, выпуск накопителей,
предназначенных для дисков диаметром
5,25’’, тоже прекращён)), диски для сменных
носителей;

• Жёсткие магнитные
  диски (Hard Disk);
• Кассеты для
  стримеров и других НМЛ;
• Диски CD-ROM,
  CD-R, CD-RW, DVD.

     Запоминающие 
устройства принято делить на виды
и категории в связи с их
принципами функционирования, эксплуатационно-техническими,
физическими, программными и др. характеристиками.
Так, например, по принципам функционирования
различают следующие виды устройств: электронные,
магнитные, оптические и смешанные – магнитооптические.
Каждый тип устройств организован на основе
соответствующей технологии хранения/воспроизведения/записи
цифровой информации. Поэтому, в связи
с видом и техническим исполнением носителя
информации, различают: электронные, дисковые
и ленточные устройства.

4. Редкоиспользуемые, устаревшие и экспериментальные виды

Общие сведения

Персональный компьютер является сложным устройством, состоящим и некоторых элементов, связанных между собой и выполняющих определенные функции по обработке информации. Он состоит из таких девайсов:

• Микропроцессор (центральный микропроцессор — CPU).
• Материнская плата.
• Видеоадаптер.
• Дополнительные устройства.

Следует отметить, что монитор или другое средство отображения видеоинформации необходимы только для пользователя, поскольку компьютер может работать и без них. Перечень устройств, без которых он не сможет функционировать, следующий: блок питания, CPU, материнская плата, видеоадаптер, оперативная память и контроллер жестких дисков.

Назначение основных узлов

Микропроцессор — устройство, которое предназначено для обработки информации, управления сопряжением и обменом между другими устройствами. Выполнен на одной интегральной микросхеме, состоящей из множества полупроводниковых элементов (транзисторов). Следует отметить, что CPU работает только с логическими устройствами.

Материнская плата — важный элемент любого компьютера, ноутбука, нетбука и прочих smart-устройств. Логической единицей являются чипсеты, которые называются северным и южным мостами. К первому подключаются только быстродействующие устройства: CPU, оперативная память, видеокарта и внутренняя шина для сопряжения с южным мостом. К последнему подключены все остальные девайсы. Необходимо отметить, что на материнской плате есть микросхема, отвечающая за связь устройств. Она «конвертирует» физические девайсы в логические — дает соответствующие прерывания, по которым и происходит сопряжение.

Следующим элементом является внутренняя память. Она предназначена для непосредственной обработки данных и выдачи конечного результата. Иными словами, это память, с которой работает микропроцессор. Ее можно классифицировать следующим образом: энергозависимый и энергонезависимый виды. К первому можно отнести оперативную память или оперативное запоминающее устройство, а также кеш-память. В некоторой литературе можно встретить и сокращение RAM, которое расшифровывается Random Access Memory. При выключении питания ее содержимое уничтожается.

Кеш-память бывает первого и второго уровней. Находится она в микросхеме CPU. В некоторых источниках можно найти информацию о кеше третьего уровня. Однако этот тип получен программным путем из RAM. Необходимо отметить, что кеш-память работает быстрее RAM. Именно с ней и взаимодействует микропроцессор. Постоянная память или CMOS в BIOS предназначена для постоянного хранения информации. Она запитана от автономного источника питания. Видеоадаптер предназначен для кодирования и декодирования графической информации.

Другие девайсы

Основной функцией внешней памяти компьютера является способность к автономному и долговременному хранению данных на разнообразных носителях, которые являются энергонезависимыми. Основным отличием от внутренней памяти является быстродействие. Звуковая карта позволяет получать сигналы слышимого диапазона, т. е. можно слушать музыку, смотреть фильмы и играть в игры.

Сетевой адаптер позволяет осуществлять обмен информацией между другими компьютерами. Блок питания подает электрическую энергию на основные узлы. Внешние устройства расширяют возможности ЭВМ. К ним относятся следующие девайсы: мышь, клавиатура, монитор, веб-камера, принтер и т. д. Корпус предназначен для защиты устройств от механических повреждений, воды и перегрева (обеспечивает вентиляцию).

https://youtube.com/watch?v=KkjHJ4bVnRY

Слайд 3- Следует оберегать от ударов при установке и резких перемещений в

пространстве- Это носители с произвольным доступом к информации- Для хранения информации разбивается на дорожки и секторы- Скорость обмена информации значительно выше ГД- Объём ЖД измеряется от Мбайт до сотен ГбайтНЖМД встроены в дисковод и являются несъемными. Они представляют собой несколько алюминиевых дисков с магнитным покрытием, заключенных в единый корпус с электродвигателем, магнитными головками и устройством позиционирования. К магнитной поверхности диска подводится записывающая головка, которая перемещается по радиусу диска с внешней стороны к центру. Во время работы дисковода диск вращается. Для обращения к НЖМД используется имя, задаваемое прописной латинской буквой, начиная с С: , но с помощью специальной системной программы можно разбить свой физический ЖД на несколько логических дисков, каждому из которых дается соответствующее имя.

НЖМД — накопители на жестких магнитных дисках
— Предназначены для хранения той информации, которая наиболее часто используется в работе — программ операционной системы, компиляторов, сервисных программ, прикладных программ пользователя, текстовых документов, файлов базы данных

Принцип работы оперативной памяти

ОЗУ работает в тесном взаимодействии с процессором и внешними устройствами компьютера, непосредственно обрабатывающими данные. То есть перед обработкой центральным процессором информация из носителя должна сначала поступить в оперативную память.

Только до29 января

Пройди опрос иполучи обновленный курс от Geekbrains

Дарим курс по digital-профессиям
и быстрому вхождения в IT-сферу

Чтобы получить подарок, заполните информацию в открывшемся окне

Перейти

Скачать файл

Такой обмен данными выполняется либо напрямую, либо (что чаще всего) опосредованно — через кэш. Последний является небольшой областью памяти, предназначенной для временного хранения наиболее часто используемой информации. Данное решение способствует существенному ускорению доставки данных в регистры процессора. Этот участок памяти физически расположен в самом ЦП, поэтому работает даже быстрее, чем ОЗУ. Производительность всей системы в результате повышается, поскольку простои процессора минимизируются или вовсе исключаются.

Для управления оперативной памятью используется специальный контроллер, находящийся в чипсете материнской платы. Область расположения этого элемента называется северным мостом. Именно через этот узел процессор подключается к ОЗУ и графической подсистеме.

Следует учитывать принцип записи информации в ячейку оперативной памяти — в соответствии с директивой процессора новые данные перезаписывают (то есть, полностью стирают) старые данные в этой ячейке. Другая особенность работы ОЗУ заключается в делении памяти на несколько разделов специальным программным обеспечением, встроенным во все операционные системы.

Современные компьютеры обладают, как правило, достаточным объемом оперативной памяти для размещения в ней сразу нескольких одновременно работающих процессов. Также параллельная обработка нескольких задач обеспечивается центральным процессором. Это послужило толчком к активному внедрению системы динамического распределения памяти. Принцип ее заключается в выделении изменяемых (или динамических) разделов ОЗУ для каждой выполняемой в данный момент задачи.

Такое перераспределение участков памяти делает использование оперативной памяти более экономным. Неиспользуемые в данный участки ОЗУ переназначаются для решения наиболее важных выполняемых задач. Управляет этим процессом распределения операционная система, в то время как специальное ПО отвечает за рациональное использование памяти.

Обычные же программы должны поддерживаться той или иной ОС, которая будет выделять им достаточный для работы объем ОЗУ и при этом нормально функционировать сама. Если программное обеспечение было написано давно и с тех пор не обновлялось, оно в какой-то момент станет несовместимым с современной версией операционной системы. Так, программа, разработанная под Windows 98, уже не будет нормально работать в актуальных версиях Windows.

Полезно знать об основных особенностях и типах ОЗУ (например, что такое двухканальный режим оперативной памяти)

Но простому пользователю более важно учитывать, какой максимальный объем оперативной памяти поддерживает операционная система в зависимости от разрядности

ТОП-30 IT-профессий 2022 года с доходом от 200 000 ₽

Команда GeekBrains совместно с международными специалистами по развитию карьеры
подготовили материалы, которые помогут вам начать путь к профессии мечты.
Подборка содержит только самые востребованные и высокооплачиваемые специальности
и направления в IT-сфере. 86% наших учеников с помощью данных материалов определились
с карьерной целью на ближайшее будущее!

Скачивайте и используйте уже сегодня:

Александр Сагун
Исполнительный директор Geekbrains

Топ-30 самых востребованных и высокооплачиваемых профессий 2022

Поможет разобраться в актуальной ситуации на рынке труда

Подборка 50+ ресурсов об IT-сфере

Только лучшие телеграм-каналы, каналы Youtube, подкасты, форумы и многое другое для того, чтобы узнавать новое про IT

ТОП 50+ сервисов и приложений от Geekbrains

Безопасные и надежные программы для работы в наши дни

Получить подборку бесплатно

pdf 3,7mb
doc 1,7mb

Уже скачали 18354

В частности, 64-битная Windows 7 полноценно работает с объемом ОЗУ до 192 ГБ (для сравнения — в 32-битных системах включена поддержка только до 4 ГБ ОЗУ). Более современные системы с разрядностью 128 бит нормально поддерживают уже гораздо большие объемы памяти.