Оперативная память. Данные и программы хранятся в оперативной (внутренней) памяти компьютера. Оперативная память представляет собой последовательность пронумерованных с нуля ячеек. В каждой ячейке оперативной памяти может храниться двоичный код длиной восемь знаков (8 бит или 1 байт).

	Информация в ячейках

Рис. 6.26. Ячейки оперативной памяти емкостью 1 Гбайт

Оперативная память изготавливается в виде модулей памяти. Модули памяти представляют собой плоские пластины с электрическими контактами, по бокам которых размещаются БИС памяти. Модули памяти устанавливаются в специальные разъемы на системной плате компьютера.

Современные модули памяти обычно имеют информационную емкость 4 Гбайт или более.

Рис. 6.27.

1. Что и как хранится в ячейках оперативной памяти?

1. Задание с кратким ответом. Какое количество ячеек имеет оперативная

память объемом 1 Гбайт?

Долговременная память

Для долговременного хранения данных и программ используется долговременная (внешняя) память. Устройство, которое обеспечивает запись и считывание информации, называется накопителем, или дисководом, а хранится информация на носителях информации. Информация на носителях хранится в двоичном компьютерном коде, т.е. в форме последовательностей нулей и единиц.

Магнитные диски. До последнего времени широко использовались дискеты, в которых для записи информации использовался один гибкий магнитный диск. Информационный объем дискеты, поэтому невелик (1,44 Мбайта).

Жесткие магнитные диски представляют собой несколько тонких металлических дисков, очень быстро вращающихся на одной оси и заключенных в металлический корпус.

Информация на дисках хранится на концентрических дорожках, на которых чередуются намагниченные и ненамагниченные участки. Намагниченный участок хранит компьютерную единицу «1», а нена- магниченный - компьютерный нуль «О». Для записи или считывания информации магнитная головка дисковода устанавливается на определенную концентрическую дорожку диска и производится запись или считывание информации.

Рис. 6.28.

Сверхминиатюрные магнитные головки могут записывать или считывать информацию с сотен тысяч концентрических дорожек, поэтому информационная емкость жестких дисков очень велика и может достигать 10 Тбайт.

Рис. 6.29.

Оптические дисководы и диски. В оптических дисководах используется оптический принцип записи и считывания информации. Информация на оптическом диске хранится на одной спиралевидной дорожке, идущей от центра диска к периферии (похожей по форме на раковину улитки) и содержащей чередующиеся участки с плохой и хорошей отражающей способностью.

В процессе считывания информации с оптического диска луч лазера, установленного в дисководе, падает на поверхность вращающегося диска и отражается. Так как поверхность оптического диска имеет участки с различной отражающей способностью, отраженный луч также меняет свою интенсивность и преобразуется в цифровой компьютерный код (отражает - компьютерная единица «1», не отражает - компьютерный нуль «0»).

Существуют несколько типов оптических дисков:

• ? CD-диски, которые используют для записи и считывания информации инфракрасный лазер и на которые может быть записано до 700 Мбайт информации;
• ? DVD-диски, которые имеют большую информационную емкость, так как используют красный лазер с меньшей длиной волны и оптические дорожки на них имеют меньшую толщину и размещены более плотно. На одном слое DVD-диска умещается 4,7 Гбайта информации, но бывают диски двухслойные, тогда объем записанной информации может достигать 8,5 Гбайт.
• ? HD-DVD-диски, которые имеют гораздо большую информационную емкость, так как используют синий лазер с примерно в два раза меньшей длиной волны и оптические дорожки на них имеют меньшую толщину и размещены более плотно. На одном слое HD-DVD-диска умещается 30 Гбайт информации, но бывают диски двухслойные, тогда объем записанной информации может достигать 60 Гбайт.

Рис. 6.30.

Энергонезависимая память. Энергонезависимая память (карты flash-памяти и flash-диски) применяется для долговременного хранения информации и не требует подключения источника электрического напряжения (например, батарейки). Такая память не имеет движущихся частей, и поэтому обеспечивает высокую сохранность данных при использовании в мобильных устройствах (планшетных компьютерах, смартфонах, цифровых камерах и т.д.). В настоящее время информационная емкость flash-памяти может достигать 128 Гбайт.

Карта энергонезависимой памяти представляет собой БИС памяти, помещенную в миниатюрный плоский корпус. Существуют различные типы карт, которые различаются между собой формой и размером.

Для записи и считывания информации с карт памяти используются специальные адаптеры. Адаптеры встраиваются в мобильные устройства (портативные компьютеры, цифровые камеры и др.) или подключаются к настольным компьютерам с помощью USB-разъема.

Рис. 6.31.

Flash-диск представляет собой БИС памяти, помещенную в миниатюрный корпус. Flash-диск подключается к USB-разъему компьютера.

Рис. 6.32.

Для предотвращения потери информации на носителях и их выхода из строя необходимо:

• ? модули оперативной памяти оберегать от электростатических зарядов при установке;
• ? жесткие диски оберегать от ударов при установке, которые могут привести к поломке механизма перемещения магнитных головок и повреждению поверхности магнитных дисков;
• ? оптические диски оберегать от загрязнений и царапин, которые могут привести к изменению отражающей способности отдельных участков поверхности;
• ? flash-память оберегать от неправильного отключения от компьютера.

Контрольные вопросы

• 1. Почему информационная емкость жестких магнитных дисков во много раз больше, чем гибких?
• 2. В чем состоит различие между CD и DVD дисками? В чем состоит их сходство?
• 3. Почему энергонезависимую память целесообразно использовать в мобильных устройствах?

Задания для самостоятельного выполнения

1. Задание с развернутым ответом. Заполните таблицу, содержащую основные характеристики устройств долговременной памяти.

Человек хранит информацию в памяти. В компьютере информация хранится в оперативной (внутренней) памяти. ОЗУ (ОП или RAM) - оперативное запоминающее устройство (оперативная память), быстрая память, которая состоит из ячеек, имеющих свой адрес.

Для оперативной работы с данными, которые должны быть всегда под рукой, процессору необходима более быстродействующая память, чем жесткий диск. В принципе такая память уже встроена в нем самом – мы говорим о кэш-памяти. Но объем чрезвычайно мал – максимум 512 кб, а для работы с современными программами необходимы многие мегабайты.

Для этого и нужна компьютеру оперативная память – память с большой скоростью доступа. Хранить в ней информацию постоянно не получается – при отключении питания вся информация из оперативной памяти исчезает. Но для всякого рода промежуточных операций и вычислений – лучше не придумаешь!

Принципиальной особенностью ОЗУ является его способность хранить информацию только во время работы машины

Однако при включении компьютера вся информация из оперативной памяти стирается.

Возможности компьютера во многом зависят от объема оперативной памяти: чем больше объем памяти, тем большими возможностями по работе с информацией обладает компьютер.

Для долговременного хранения информации используется внешняя память. ВЗУ - (внешние запоминающие устройства) предназначены для постоянного хранения большого объема информации (программы, документы видеоклипы и т.д.). Устройство, которое обеспечивает запись/считывание информации, называется накопителем или дисководом, а хранится информация на носителях (например, дискетах).

В накопителях на гибких магнитных дисках (НГМД) и накопителях на жестких магнитных дисках (НЖМД) или “винчестерах” в основу записи, хранения и считывания информации положен магнитный принцип, а в лазерных дисководах CD-ROM и DVD-ROM - оптический принцип.

- накопители на гибких магнитных дисках (НГМД ) Гибкие магнитные диски помещаются в пластмассовый корпус. Такой носитель информации называется дискетой. Дискета вставляется в дисковод, который устанавливается в специальном отделении для дисковода системного блока. В настоящее время наиболее распространены дискеты формата 5,25 и 3,5 дюйма.

Наверное, уже каждый человек держал в руках эту небольшую 3,5-дюймовую плоскую прямоугольную вещицу, внутри которой находится полимерный диск (пленка) с нанесенным на него магнитным слоем защиты (от механических воздействий). При необходимости доступ к нему можно получить, отодвинув заграждающую его металлическую заслонку, которую находящаяся внутри дискеты пружинка стремится возвратить в первоначальное положение. В центре полимерного диска закреплена круглая металлическая деталь, которую легко увидеть с одной из сторон дискетки. Через эту деталь, двигатель дисковода передает диску из полимерной пленки вращение.

Благодаря своей простоте и дешевизне дискета получила невиданное распространение, и до недавнего времени дисководы для 3,5-дюймовых дискеток стояли почти в каждом персональном компьютере.

Общий объем дискеты составляет 1440 Кб.

ZIP, а точнее, Iomega ZIP – одна из очень популярных некоторое время назад магнитных накопителей. По своему устройству ZIP напоминает обычный дисковод для дискет 3,5 дюйма. На рынке присутствуют внутренние и внешние модификации этого накопителя с различными интерфейсами. Преимущество внешних накопителей – в возможности подключения практически к любому компьютеру, достоинство внутренних – в чуть большей скорости обмена. Объем ZIP-дискет может составлять 100 и 250 Мб.

Накопители на жестких магнитных дисках (НЖМД) или просто жесткий диск (винчестер) – предназначен для постоянного хранения информации, используемой при работе компьютера: операционной системы, документов, игр и т.д. Основными характеристиками жесткого диска являются его емкость, измеряемая в гигабайтах (Гб), скорость чтения данных, среднее время допуска, размер кэш – памяти. Находится внутри системного блока и его не видно. Отсеки для жестких дисков подобны отделениям для дисководов гибких дисков. Жесткий диск не разбирается, и магнитный носитель из него не удаляется. Следовательно, нет необходимости, чтобы жесткий диск выступал на передней панели. Даже когда жесткий диск устанавливается в отсек дисковода гибких дисков, его закрывают пластиковой панелькой.

Жесткие магнитные диски представляют собой несколько десятков дисков, размещенных на одной оси, заключенных в металлический корпус и вращающихся с большой скоростью.

Оптические накопители (CD-ROM и DVD-ROM) используют оптический принцип чтения информации. Информация на лазерном диске записана на одну спиралевидную дорожку (как на грампластинке), содержащую чередующиеся участки с различной отражающей способностью.

Flash . Это относительно молодой тип памяти. Он основан на микросхемах, с которых информация не стирается при выключении питания. Эти носители информации внешне могут быть оформлены по-разному: как flash-карты, которые служат для записи информации в цифровых фотокамерах, и как внешние flash-накопители, подключаемые к компьютеру через USB-порт и отображающиеся в компьютере как отдельный логический диск.

Flash-карты используются для записи информации на них в различных устройствах – таких, как цифровые фотокамеры. Достоинство этих карт в том, что их можно менять (так же, как и фотопленки: сделал некоторое количество фотографий, заполнил память карты, заменил эту карту на другую и можно продолжать фотографировать).

Существует большое количество различных Flash-карт, которые отличаются друг от друга объемами запоминаемой информации (16-512 Мб), размерами и формой корпуса.

Flash-диски . Сравнительно молодой и очень перспективный вид носителей информации. Имея небольшие размеры, эти диски внешне напоминают короткий маркер или карандаш.

Выпускаются накопители объемом 8, 16, 32, 64, 128, 256, 512 Мб, 1 и 2 Гб.

Гибридные и твердотельные накопители. Гибридный жесткий диск (Hybrid Hard Drive, HHD) Фактически ННD представляет собой новый тип накопителя, объединяющий в себе модуль высокоскоростной флэш-памяти и традиционный винчестер с вращающимися магнитными пластинами. По замыслу создателей, встроенная в накопитель флэш-память, Благодаря такому №разделению труда» гибридный диск позволяет повысить скорость загрузки компьютера и как минимум вдвое снизить уровень энергопотребления (что особенно актуально для портативных ПК).

Современные компьютеры обладают принципом открытой архитектуры.

Принцип открытой архитектуры означает, что возможна лёгкая замена устаревших частей ЭВМ, новая деталь (блок) будет совместима со всем тем оборудованием, которое использовалось ранее.

Подключение компьютера к сети . Компьютер может обмениваться информацией (передавать и получать) с другими компьютерами с помощью локальных и глобальных компьютерных сетей. Для этого в его состав включают сетевую плату и модем . Возможность обмена данными между компьютерами по обычной телефонной связи обеспечивают модемы, факс-модемы

Модем (модулятор – демодулятор) – устройство для передачи компьютерных данных на большие расстояния по телефонным линиям связи.

Цифровые сигналы, вырабатываемые компьютером, нельзя напрямую передавать по телефонной сети, потому что она предназначена для передачи человеческой речи – непрерывных сигналов звуковой частоты.

Модем обеспечивает преобразование цифровых сигналов компьютера в переменный ток частоты звукового диапазона – этот процесс называется модуляцией, а также обратное преобразование, которое называется демодуляцией. Отсюда название модем – модулятор/демодулятор.

Для осуществления связи один модем вызывает другой по номеру телефона, а тот отвечает на вызов. Затем модемы посылают друг другу сигналы, согласуй подходящий им обоим режим связи. После этого передающий модем начинает посылать моделированные данные с согласованными скоростью (количеством бит в минуту) и форматом. Модем на другом конце преобразует полученную информацию в цифровой вид и передает её своему компьютеру. Закончив сеанс связи, модем отключается от линии.

По своему внешнему виду и месту установки модемы подразделяются на внутренние (internal) и внешнее (external). Внутренние модемы представляют собой электронную плату, устанавливаемую непосредственно в компьютер, а внешние – автономное устройство, подсоединяемое к одному из портов. Внешний модем стоит дороже внутреннего того же типа из-за внешней привлекательности и более легкой установки. Основной параметр в работе модема – скорость передачи данных. Она измеряется бит в секунду. Также важными показателями в современных модемах является наличие режима коррекции ошибок и режима сжатия данных.

Первый режим обеспечивает дополнительные сигналы, посредством которых модемы осуществляют проверку данных на двух концах линии и отбрасывают немаркированную информацию, а второй сжимает информацию для более быстрой и четкой её передачи, а затем восстанавливает ее на получающем модеме. Оба эти режима заметно увеличивают скорость и чистоту передачи информации, особенно в российских телефонных линиях.

Магистраль . Обмен информацией между отдельными устройствами компьютера производится по магистрали , соединяющей все устройства компьютера.

Все выше перечисленное мы можем представить в виде общей схемы.

ОБЩАЯ СХЕМА ЭВМ (ПК)

Основными характеристиками любого типа памяти являются:

• Объем памяти - это максимальное количество информации, которое может быть помещено в эту память. (измеряется в килобайтах, мегабайтах, гигабайтах)..
• Время доступа к памяти - это минимальное время, достаточное для размещения в памяти единицы информации (обычно измеряется в наносекундах).
• Плотность записи информации – это количество информации, записанной на единице поверхности носителя.

Внутренняя память компьютера

Постоянное запоминающее устройство - энергонезависимая память, используемая только для чтения (ROM).

Данный вид памяти размещается на системной плате и применяется для хранения информации, которая обычно не меняется в ходе эксплуатации компьютера, например, микропрограммы тестирования компонентов компьютера и первого этапа загрузки операционной (BIOS). Из всех видов внутренней памяти является наиболее медленной

Оперативное запоминающее устройство - энергозависимая память, применяемая для временного хранения команд и данных, необходимых процессору для выполнения текущих операций.

Физически ОЗУ строится на микросхемах динамической памяти DRAM (Dynamic Random Access Memory). Скорость доступа к DRAM ниже чем к памяти основанной на микросхемах статической памяти SRAM (Static Random Access Memory).

После отключения компьютера содержимое ОЗУ «обнуляется» .

Кэш-память

Кэш-память является элементом процессора. Это сверхбыстрая память физически построенная на микросхемах статической памяти SRAM (Static Random Access Memory). В кэш-памяти хранится содержимое наиболее часто используемых ячеек оперативной памяти, а также части программы, к которым процессор может обратится с наибольшей долей вероятности

Долговременная (внешняя) память компьютера

Внешняя память - это энергонезависимая память, предназначенная для длительного хранения информации.

Процессор не имеет прямого доступа к содержимому внешней памяти. Чтобы процессор мог обработать данные из долговремен¬ной памяти, они должны быть сначала загружены в оперативную память.

К основным устройствам долговременной памяти относятся:

Магнитный диск - основное устройство внешней памяти

Перед использованием жесткого диска необходимо его отформатировать. Операция форматирования включает в себя три этапа:

• низкоуровневое форматирование диска (создаются физические структуры: дорожки, секторы, управляющая информация);
• разбиение на разделы (процесс разбиения жесткого диска на логические диски (С:, D: и т. д.);
• высокоуровневое форматирование (создаются логические структуры, ответственные за хранение файлов, а также, в некоторых случаях, системные загрузочные файлы в начале диска).

Для повышения надежности хранения данных, а также для повышения скорости чтения/записи информации при работе с большими объемами данных используются массивы из нескольких дисков - RAID-массивы.

Оптические диски

• Компакт-диск (англ. Compact Disc, CD) - оптический носитель информации, процесс записи и считывания информации которого осуществляется при помощи лазера.
• DVD (англ. Digital Versatile Disc - цифровой многоцелевой диск) - оптический носитель информации, имеющий более плотную структуру рабочей поверхности, чем компакт - диск.
• Blu-ray (Blu-ray Disc) является названием формата оптического диска следующего поколения.

Флеш-память

Принцип работы флеш-памяти основан на полупроводниковой технологии. Изменение заряда («запись» и «стирание») изолированной области («карман») происходит при подаче напряжения между затвором и истоком данной области. Флеш-память позволяет сравнительно быстро записывать и считывать данные и хранит их после выключения питания.

Урок по теме: «Оперативная и долговременная память. 8 класс»

Тип урока: ознакомление с новым материалом.

Вид урока: смешанный.

На момент проведения урока учащиеся должны
знать:

Основные компоненты компьютера, состав системного блока;

Магистрально-модульный принцип построения компьютера;

Устройства ввода и устройства вывода информации;

Назначение и основные характеристики процессора;

Назначение и устройство системной платы.

уметь :

Определять характеристики основных устройств компьютера;

Кратко конспектировать основные моменты урока;

Чётко формулировать свой ответ.

Цели урока:
- повторить тему «Процессор и системная плата»;
- дать понятие оперативной и долговременной памяти;

Научить использовать полученные знания на практике.

Задачи урока:

образовательная: познакомить учащихся с видами компьютерной памяти; ввести понятия «оперативная память», «долговременная память», «энергонезависимая память», расширить представление об устройствах компьютера.

воспитательная: формирование информационной культуры.

развивающая: развитие мышления, памяти, внимательности.

В результате изучения данной темы учащиеся должны

знать:

Назначение оперативной и долговременной памяти компьютера;

Особенности разных видов компьютерной памяти;

Устройство оперативной и долговременной памяти компьютера.

уметь:

Вычислять информационный объем оперативной памяти;

Сопоставлять информационный объём разных носителей информации.

Ход урока:

1.Организационный момент:
2.Актуализация знаний, проверка домашнего задания:
Фронтальный опрос, визуальная проверка домашнего задания.

3. Изучение нового материала.
Ребята, сегодня на уроке мы познакомимся с видами компьютерной памяти (слайд 1). Само понятие «память» ассоциируется у нас с памятью человека. Так и есть – память компьютера похожа на память человека. Человек способен помнить какие-то события всю жизнь, а некоторую информацию запоминает не надолго, только пока в ней есть необходимость. (можно попросить учащихся привести 2-3 примера информации, которую человек хранит в своей памяти долго и информации, которая нужна на очень короткое время).

У компьютера тоже есть долговременная память, где информация хранится постоянно, до тех пор, пока пользователь не удалит ее за ненадобностью. И есть оперативная память, где информация храниться до тех пор, пока компьютер включен. При отключении компьютера вся информация из оперативной памяти удаляется.

И все-таки, разница между памятью человека и памятью компьютера колоссальная – работа компьютера подчинена заложенной в него программой, а человек сам управляет своими действиями.

Итак, давайте разберёмся, как работает оперативная память компьютера (слайд 2).

Оперативная память представляет собой последовательность пронумерованных, начиная с нуля, ячеек. В каждой ячейке оперативной памяти может храниться двоичный код длиной восемь знаков.

(слайд 3) Объём I оп оперативной памяти компьютера можно определить, если количество информации I яч, хранящейся в каждой ячейке, умножить на N – количество ячеек.

I оп = I яч * N

Количество информации, хранящееся в каждой ячейке, I яч = 8 битов = 1 байт. Зная количество ячеек оперативной памяти, можно рассчитать объём оперативной памяти компьютера. Например, количество ячеек равно 1 073 741 824. Тогда:

I оп = I яч * N = 1 байт * 1 073 741 824 = 1 073 741 824 байтов/1024 = 1 048 576 Кбайт/1024 = 1024 Мбайт = 1 Гбайт

(слайд 4) Оперативная память изготавливается в виде модулей памяти, которые представляют из себя пластины с электрическими контактами, по бокам которых размещаются большие интегральные схемы (БИС). Модули памяти устанавливаются в специальные разъёмы на системной плате компьютера.

Для долговременного хранения информации используется долговременная (внешняя) память. На таких носителях информация хранится в виде двоичного кода, т.е. в форме последовательностей нулей и единиц .

К устройствам долговременной памяти относятся: (слайд 5)

Жёсткий магнитный диск (винчестер);

Оптические диски (CD , DVD );

- Flash -память, flash -диски;

До недавнего времени использовались гибкие магнитные диски (дискеты), но из-за своего маленького информационного объёма (1,44 Мб), они ушли в прошлое.

Давайте познакомимся с этими устройствами поближе.

(слайд 6) Жёсткий магнитный диск - несколько тонких металлических дисков, очень быстро вращающихся на одной оси, заключены в металлический корпус. Информация на дисках хранится на концентрических дорожках, на которых чередуются намагниченные и ненамагниченные участки. Намагниченный участок хранит компьютерную единицу 1, а ненамагниченный – компьютерный ноль 0. Для записи или считывания информации магнитная головка дисковода устанавливается на определенную концентрическую дорожку диска и производится запись или считывание информации.

(слайд 7) Оптические диски. Информация на оптическом диске хранится на одной спиралевидной дорожке, идущей от центра диска к периферии и содержащей чередующиеся участки с плохой и хорошей отражающей способностью.

В процессе считывания с информации с оптического диска луч лазера, установленного в дисководе, падает на поверхность вращающегося диска и отражается. Так как поверхность оптического диска имеет участки с различной отражающей способностью, отраженный луч так же меняет свою интенсивность и преобразуется в цифровой компьютерный код (отражает – 1, не отражает – 0).

Существует несколько типов оптических дисков:

- CD и CD -RW -диски. На них может быть записано до 700 Мб информации;

- DVD и DVD -RW -диски. Ёмкость таких дисков 4,7 Гбайт.

CD и DVD -диски не предназначены для перезаписи. На них информация записывается один раз. На CD -RW и DVD -RW -диски информацию можно записывать многократно (но ограниченное количество раз).

(слайд 8) Энергонезависимая память - карты flash -памяти и flash -диски. Они не требуют подключения источника электрического напряжения и не имеют движущихся частей, поэтому обеспечивают высокую сохранность данных.

Карта flash -памяти представляет собой большую интегральную схему (БИС), помещенную в миниатюрный плоский корпус. Для записи и считывания информации с карт памяти используются специальные адаптеры (встроенные в портативные устройства или подключаемые к компьютерам с помощью – USB -разъёма).

(слайд 9) Flash -диск представляет собой БИС памяти, помещённую в миниатюрный корпус и подключается к USB -разъёму компьютера.

4. Закрепление материала.

Мы познакомились с видами компьютерной памяти. А теперь давайте закрепим те знания, которые вы получили на уроке при помощи теста.

5. Итог урока. Запись домашнего задания, выставление оценок. (слайд 10) Домашнее задание: §6, вопросы.(слайд 11) Спасибо за урок!