Компьютерная память
Материал из Википедии — свободной энциклопедии
Компью́терная па́мять (устройство хранения информации, запоминающее устройство) — часть вычислительной машины, физическое устройство или среда для хранения данных в течение определённого времени. В основе работы запоминающего устройства может лежать любой физический эффект, обеспечивающий приведение системы к двум или более устойчивым состояниям. В современной компьютерной технике часто используются физические свойства полупроводников, когда прохождение тока через полупроводник или его отсутствие трактуются как наличие логических сигналов 0 или 1. Устойчивые состояния, определяемые направлением намагниченности, позволяют использовать для хранения данных разнообразные магнитные материалы. Наличие или отсутствие заряда в конденсаторе также может быть положено в основу системы хранения.
Наиболее знакомы средства машинного хранения данных, используемые в персональных компьютерах: — это модули оперативной памяти, жёсткие диски (винчестеры), дискеты (гибкие магнитные диски), CD или DVD диски, а также устройства флэш-памяти.
Содержание |
[править] Назначение
Компьютерная память обеспечивает поддержку одной из наиважнейших функций современного компьютера, — способность длительного хранения информации. Вместе с центральным процессором запоминающее устройство являются ключевыми звеньями так называемой архитектуры фон Неймана, — принципа заложенного в основу большинства современных компьютеров общего назначения.
Первые компьютеры использовали запоминающие устройства исключительно для хранения обрабатываемых данных. Их программы реализовывались на аппаратном уровне в виде жёстко заданных выполняемых последовательностей. Любое перепрограммирование требовало огромного объёма ручной работы по подготовке новой документации, перекоммутации, перестройки блоков и устройств и т. п. Использование архитектуры фон Неймана, предусматривающей хранение компьютерных программ и данных в общей памяти, коренным образом переменило ситуацию.
Система хранения информации в современном цифровом компьютере основана на двоичной системе счисления. Числа, текстовая информация, изображения, звук, видео и другие формы данных представляются в виде последовательностей битовых строк или бинарных чисел, каждое из которых состоит из значений 0 и 1. Это позволяет компьютеру легко манипулировать ими при условии достаточной ёмкости системы хранения. Например, для хранения небольшого рассказа достаточно иметь устройсто памяти общим объёмом всего лишь около 8 миллионов бит (примерно 1 Мегабайт).
К настоящему времени создано множество разнообразных устройств, предназначенных для хранения данных, многие из которых основаны на использовании самых разных физических эффектов. Универсального решения не существует, каждое содержит те или иные недостатки. Поэтому компьютерные системы обычно оснащаются несколькими видами систем хранения, основные свойства которых обуславливают их использование и назначение.
[править] Классификация
В зависимости от назначения и особенностей реализации устройств компьютерной памяти, по-разному подходят и к вопросам их классификации.
Так, при рассмотрении удалённости и доступности памяти для центрального процессорного устройства различают: первичную, вторичную или третичную память.
Способность или неспособность к хранению данных в условиях отключения внешних источников питания определяют энергонезависимость или энергозависимость устройств хранения данных.
Особенности механизмов чтения-записи отличают устройства памяти только для чтения (ПЗУ), доступные для разовой записи и множества считываний (WORM) или пригодные для полноценного выполнения операций чтения-записи. Порядок выборки определяет память произвольного или последовательного доступа с блочной или файловой адресацией.
Впрочем, довольно часто к вопросу классификации подходят проще, например, различая устройства в зависимости от используемого типа носителя — полупроводниковая память, оптическая память, магнитооптическая память, магнитная память и т.п.
Различные типы памяти обладают разными преимуществами, из-за чего в большинстве современных компьютеров используются сразу несколько типов устройств хранения данных.
[править] Первичная или вторичная?
Первичная память характеризуется наибольшей скоростью доступа. Центральный процессор имеет прямой доступ к устройствам первичной памяти; иногда они даже размещаются на одном и том же кристалле.
В традиционной интерпретации первичная память содержит активно используемые данные (например, программы, работающие в настоящее время, а также данные, обрабатываемые в настоящее время). Обычно бывает высокоскоростная, относительно небольшая, энергозависимая (не всегда). Иногда её называют основной памятью.
Вторичная память также называется периферийной. В ней обычно хранится информация, не используемая в настоящее время. Доступ к такой памяти происходит медленнее, однако объёмы такой памяти могут быть в сотни и тысячи раз больше. В большинстве случаев энергонезависима.
Однако это разделение не всегда выполняется. В качестве основной памяти может использоваться диск с произвольным доступом, являющийся вторичным запоминающим устройством (ЗУ). А вторичной памятью иногда называются отключаемые или извлекаемые ЗУ, например, ленточные накопители.
[править] Энергозависимость
Энергозависимая память теряет свое содержимое после отключения питания. Энергонезависимая память хранит содержимое после отключения питания в течение, как правило, десятков лет.
[править] Произвольный или последовательный доступ?
ЗУ с произвольным доступом отличаются возможностью передать любые данные в любое время. Оперативное запоминающее устройство, ОЗУ и винчестер — примеры такой памяти.
ЗУ с последовательным доступом, напротив, могут передавать данные только в определённой последовательности. Ленточная память и некоторые типы флэш-памяти имеют такой тип доступа.
[править] Блочный или файловый доступ?
На винчестере, используются 2 типа доступа. Блочный доступ предполагает, что вся память разделена на блоки одинаковых размеров с произвольным доступом. Файловый доступ использует абстракции — папки с файлами, в которых и хранятся данные. Другой способ адресации — ассоциативная использует алгоритм хеширования для определения адреса.
[править] Типы запоминающих устройств
- Полупроводниковая:
- кэш-память
- память на (магнитных) сердечниках
- Core rope memory
- память на линиях задержки
- дисковая память:
- магнитооптическая
- оптическая:
- магнитная лента
- голографическая память
- память на ЦМД ЦМД-ЗУ
- магнитный барабан
- магнитный диск
- Memory stick
- Mylar® tape
- перфолента
- перфокарта
- Selectron tube
- Smartdisk
- Thin film memory
- трубка Вильямса, запоминающая ЭЛТ
[править] См. также
- Виртуальная память
- Защита от записи
- Защита памяти
- Носитель информации
- Распределение памяти
- Режим ожидания
- Управление памятью
- Утечка памяти
- Файл
- Форматы файлов
[править] Литература
- Память // Словарь компьютерных терминов = Dictionary of Personal Computing / Айен Синклер ; Пер. с англ. А.Помогайбо — Москва : Вече, АСТ, 1996. — С. 177, ISBN 5-7141-0309-2.
