-
Устройства хранения информации
Различают устройства хранения информации (запоминающие устройства), реализованные в виде электронных схем, и накопители информации, при помощи которых данные записываются на какой-либо носитель, например магнитный или оптический. Ранее использовались даже бумажные носители – перфокарты и перфоленты. Устройства, представляющие собой электронные схемы, отличаются небольшим временем доступа к данным, но не позволяют хранить большие объемы информации. Накопители информации наоборот дают возможность хранить большие объемы информации, но время её записи и считывания там велико. Поэтому эффективная работа на компьютере возможна только при совместном использовании накопителей информации и устройств хранения, реализованных в виде электронных схем.
Рисунок 2.6
Оперативная память (ОЗУ или RAM – Random Access Memory) предназначена для хранения исполняемых в данный момент программ и необходимых для этого данных. Иными словами, в ОЗУ хранится информация, с которой ведется работа в данный момент времени. Это «быстрая» память, но при выключении питания компьютера информация в ней затирается из-за особенностей элементной базы этой памяти (она построена на триггерных электронных схемах, которые не сохраняют своего состояния при выключении питания).
Существует два вида ОЗУ: динамическое ОЗУ, или DRAM (Dynamic RAM), и статическое ОЗУ, или SRAM (Static RAM). Быстродействие динамического ОЗУ на порядок ниже, чем статического, что объясняется особенностями конструкции. Статическое ОЗУ (или кэш-память, от cach – запас) работает практически с той же скоростью, что и процессор. Ёмкость статических ОЗУ значительно меньше, чем динамических, кроме того, они более энергоёмки и значительно дороже. Поэтому обычно статическое ОЗУ используется в качестве небольшой буферной сверхбыстродействующей памяти. Кэш-память конструктивно может быть как встроенной в процессор, так и отдельной от него микросхемой.
Кроме оперативной памяти, в компьютере имеется постоянное запоминающее устройство ПЗУ (ROM – Read Only Memory), предназначенное для хранения неизменяемой информации. В компьютере постоянно должна храниться информация, которая нужна при каждом его включении. Например, в ПЗУ записываются команды, которые компьютер должен выполнить сразу после включения питания для начала работы. Содержимое оперативной памяти пропадает при выключении питания, содержимое ПЗУ при выключении питания сохраняется. Поэтому ПЗУ иногда называют энергонезависимой памятью. ПЗУ, также как и ОЗУ, построено на электронных схемах, но «программируется» путём записи в неё информации, которая в процессе работы компьютера не может быть изменена или затёрта. (хотя бывают ПЗУ, позволяющие производить «перепрограммирование»).
Гибкие магнитные диски (дискеты) предназначены, как правило, для переноски информации с одной ЭВМ на другую. Жесткие магнитные диски - это, как правило, несъёмные устройства, предназначенные для хранения больших объемов информации. Магнитные ленты, оптические и магнитооптические диски используются и для того и для другого.
Принцип записи информации на магнитные ленты и диски аналогичен принципу записи звука в магнитофоне. В магнитооптических дисках информация также хранится на магнитном носителе, но чтение и запись осуществляются лучом лазера, что значительно повышает сохранность информации. Информация на лазерных дисках представляет собой участки в различной степени отражающие лазерный луч.
Все накопители информации имеют механические детали, надёжность которых недостаточна. Это привело к созданию принципиально новых накопителей. Это флэш-память, обладающая малой энергоёмкостью, небольшими размерами и значительным объёмом хранимой информации. Эта память допускает неограниченное число циклов перезаписи. В ней использован новый принцип записи и считывания информации. Она представляет собой кристалл, состоящий из трёх слоёв: средний слой из ферроэлектрического материала, а два крайних – матрица проводников для подачи напряжения на средний слой. Информация записывается и считывается со среднего слоя. Конструктивно флэш-память выполняется в виде отдельной микросхемы с контроллером.