Інформатика - базовий курс (Авторський колектив)

Однією з основних складових комп’ютера є його пам’ять. Вона призна­чена для збереження даних. Її поділяють на внутрішню та зовнішню (рис. 2.8).

Пам’ять поділяють також на енергозалежну (всі види внутрішньої пам’яті, крім постійної) і енергонезалежну (всі виді зовнішньої пам’яті та постійна пам’ять). Дані з енергозалежної пам’яті зникають при вимк­ненні живлення комп’ютера.

Основними властивостями пам’яті є:

• ємність — максимальна довжина двійкового коду, який можна роз­містити в пам’яті, наприклад, 320 Гбайт;
• швидкість зчитування і запису даних - довжина двійкового коду, який можна зчитати (записати) за одиницю часу, наприклад, 120 Кбайт за секунду.

Внутрішня пам’ять

До внутрішньої пам’яті відноситься постійна, опе­ративна і кеш-пам’ять.

Постійну пам’ять (рис. 2.9) скорочено позначають ПЗП - постійний запам’ятовуючий пристрій або КОМ (англ. Кеай Опіу Метогу - пам’ять тільки для читан­ня). Ця пам’ять невелика за ємністю (кілька сотень кілобайтів) і містить програму тестування пристроїв комп’ютера при ввімкненні - РО8Т (англ. Рошег-Оп 8еІ/ Тезі - самоперевірка при ввімкненні енергії) та базову систему введення-виведення - ВЮ8 (англ. Вазіс Іприі/Оиіриі 8узіет). Особливістю постійної пам’яті є те, що дані, які в ній містяться, не зникають при вимкненні живлення комп’ютера. Постійна пам’ять ви­готовляється у вигляді спеціальної мікросхеми, яку розміщують на сис­темній платі (див. рис. 2.6, 3).

Оперативну пам’ять (рис. 2.10) скорочено позначають ОЗП - опера­тивний запам’ятовуючий пристрій або КЛМ (англ. Капйот Лссєзз Метогу - пам’ять з довільним доступом) і також розміщують на сис­темній платі (див. рис. 2.6, 2). Вона розділена на окремі комірки, кожна з яких має унікальне ім’я (адресу). Процесор у будь-який момент часу мо­же звернутися до будь-якої комірки оперативної пам’яті для зчитування або запису даних.

Ємність оперативної пам’яті становить від кількох сотень мегабайтів до кількох гігабайтів. Для сучасної оперативної пам’яті швидкість обміну даними між нею і процесором - понад 10 гігабітів за секунду.

У сучасних комп’ютерах процесор досить швидко опрацьовує дані, але відносно довго чекає на надходження нових даних з оперативної пам’яті. Для підвищення швидкості обміну даними між процесором і оператив­ною пам’яттю використовують кеш-пам’ять (англ. сасНе тетогу - пам’ять про запас). У ній робиться своєрідний запас даних, до яких може звернутися процесор під час подальшої роботи. Вона має значно більшу швидкість обміну даними з процесором порівняно з оперативною пам’ят­тю. Розрізняють кеш-пам’ять першого рівня (ємність 32 кілобайти), дру­гого рівня (ємність 6 мегабайтів і більше) і третього рівня (ємність більше 8 мегабайтів). Кеш-пам’ять першого і другого рівня розміщують у складі мікросхеми процесора, третього рівня, як правило, - на системній платі.

Зовнішня пам’ять

Зовнішня пам’ять призначена для довготривалого зберігання даних. Кожний вид зовнішньої пам’яті характеризується (табл. 2.3):

• носієм даних;
• пристроєм для зчитування і запису;
• способом запису.

Пристрої зовнішньої пам’яті відносяться до пристроїв, що здійснюють як уведення, так і виведення даних.

Пам’ять на жорстких магнітних дисках є основним видом зовнішньої пам’яті в сучасних комп’ютерах. Вона реалізована за допомогою магнітного способу запису і зчитування даних. Носієм даних є жорсткий (як правило, металевий) диск з нанесеним на нього шаром речовини, яка має магнітні властивості. Зчитування та запис даних здійснює спеціаль­ний пристрій - накопичувач на жорстких магнітних дисках, скорочено НЖМД або Н^^ (англ. Нагй ^ізк ^^іVе - накопичувач на жорсткому дис­ку) (рис. 2.11).

У НЖМД на одній осі розміщують, як правило, відразу кілька маг­нітних дисків. До кожної з поверхонь дисків підходить своя магнітна головка. Усі головки об’єднані в єдиний блок.

Накопичувач має електричний двигун, який забезпечує рівномірне обертання магнітних дисків, і систему переміщення блока магнітних го­ловок зчитування/запису від краю диска до його центра і в зворотному напрямі. Увесь пристрій поміщають у закритий корпус.

Для збільшення швидкості обміну даними між пристроями зовніш­ньої пам’яті і оперативною пам’яттю комп’ютера, використовують кеш- пам’ять, яку розміщують на платі керування пристрою.

Основні властивості сучасних НЖМД:

• Ємність - 160 Гбайт і більше.
• Швидкість обертання дисків - 5400, 7200 і більше обертів за хвилину.
• Ємність кеш-пам’яті - 8 Мбайт і більше.

Пам’ять на гнучких магнітних дисках та­кож реалізована за допомогою магнітного способу запису і зчитування даних. Носієм даних є гнучкий пластиковий диск, покри­тий шаром речовини з магнітними власти­востями. Він поміщений усередину пласти- кового футляра (рис. 2.12). Гнучкий магнітний диск разом з футляром називають дискетою. Використовують дискети з дис­ком діаметра 3,5 дюйма (позначається 3,5", 1' « 2,54 см) і ємністю 1,44 Мбайт. Існують дискети і з більшою ємністю, але вони не на­були широкого розповсюдження.

Дискети мають систему захисту від по­милкового знищення даних або несанкціоно­ваного запису. Це перемикач, що відкриває віконце в футлярі дискети для захисту.

Під час роботи з дискетами потрібно бути дуже обережними і уникати впливу на них високих температур, магнітних полів, забруднення пилом, зберігати їх у спеціальних паперових або поліетиленових конвертах. Не можна згинати дискети або торкатися робочої поверхні диска.

Дискети не є надійним засобом збереження даних. При інтенсивній експлуатації через деякий час на поверхнях диска з’являються пошкод­жені ділянки. За допомогою спеціальних програм дані з таких ділянок можна відновити, але подальша експлуатація пошкоджених дискет мо­же призвести до повної втрати даних.

Зчитування і запис даних на дискети здійснює накопичувач на гнуч­ких магнітних дисках (НГМД), або дисковод. Принцип його дії ана­логічний до принципу дії НЖМД, основною відмінністю є використання змінних носіїв - дискет.

Пам’ять на оптичних дисках реалізована за допомогою лазерної техно­логії запису і зчитування даних. На оптичному диску від центра до зовнішнього краю по спіралі записуються дані у вигляді послідовності темних і світлих ділянок. Під час зчитування даних аналізується інтен­сивність відбитого від поверхні диска променя лазера.

Носіями даних є оптичні диски таких основних типів:

• CD (англ. Compact Disk – компакт%диск);
• DVD (англ. Digital Video Disk – цифровий відеодиск, в іншому варіанті – англ. Digital Versatile Disk – цифровий універсальний диск); 
• BD (англ. Bluray Disc – синьопроменевий диск);
• HD DVD (англ. High Definition – висока роздільна здатність.

Ємність більшості СБ дисків - 640-800 Мбайт. Але ця ємність не дає змоги розміщувати на них, наприк­лад, високоякісні відеофільми. Для збільшення ємності оптичних дис­ків збільшили щільність запису (рис. 2.13). Так з’явився інший тип оптичних дисків - БУБ, який може використовувати для збереження да­них кілька шарів з обох сторін, і мати ємність до 20 Гбайт, а потім і ВБ та НБ БУБ диски, які дають змогу записати до 100 Гбайт (використовуєть­ся 4 шари для збереження даних, по два з кожної сторони диска).

Залежно від можливості запису і перезапису даних оптичні диски поділяються на кілька видів (табл. 2.4):

Для роботи з оптичними дисками використовують два види пристроїв: одні можуть забезпечувати тільки зчитування даних, інші - зчитування, запис і перезапис даних (рис. 2.14).

Флеш-пам’ять (рис. 2.15) (англ. ?1азк - спа­лах) свою назву отримала за дуже високу, порів­нянно з іншими видами зовнішньої пам’яті, швидкість запису/зчитування даних (3-10 Мбайт за секунду). Цей вид пам’яті реалізований на напівпровідникових (електронних) елементах, які здатні зберігати дані протягом тривалого часу за відсутності живлення.

Пристрої флеш-пам’яті дають змогу зберігати значні обсяги даних (від 1 до 32 Гбайт і більше).

Пам’ять на основі флеш-технології широко використовується у пере­носних пристроях - цифрових фото- і відеокамерах, цифрових плеєрах, диктофонах, кишенькових комп’ютерах, мобільних телефонах тощо.

Останнім часом набувають все більшого розповсюдження, особли­во в мобільних комп’ютерах, так звані флеш-диски (рис. 2.16) - пристрої, які використовують флеш-технологію запису і зчиту­вання даних. Вони мають ємність 64 Гбайт і більше. Ці пристрої за­безпечують більшу швидкість зчи­тування та запису даних (45-60 Мбайт за секунду), ніж жорсткі диски (10-15 Мбайт за секунду), але поки що мають значно більшу вартість. Планується, що в подаль­шому ці диски замінять жорсткі.