21. Конструктивное исполнение ЗУ. Оперативная память.

Операти́вная па́мять (англ. Random Access Memory, память с произвольным доступом; комп. жарг. Память, Оперативка) — энергозависимая часть системы компьютерной памяти, в которой временно хранятся данные и команды, необходимые процессору для выполнения им операции. Обязательным условием является адресуемость (каждое машинное слово имеет индивидуальный адрес) памяти[источник не указан 158 дней].

Обмен данными между процессором и оперативной памятью производится:

непосредственно,

либо через сверх быструю память, 0-го уровня — регистры в АЛУ, либо при наличии кэша — через него.

Содержащиеся в оперативной памяти данные доступны только тогда, когда на модули памяти подаётся напряжение, то есть, компьютер включён. Пропадание на модулях памяти питания, даже кратковременное, приводит к искажению либо полному уничтожению данных в ОЗУ. Энергосберегающие режимы работы материнской платы компьютера позволяют переводить его в режим «сна», что значительно сокращает уровень потребления компьютером электроэнергии. Для сохранения содержимого ОЗУ в таком случае, применяют запись содержимого оперативной памяти в специальный файл (в системе Windows XP он называется hiberfil.sys).

В общем случае, оперативная память содержит данные операционной системы и запущенных на выполнение программ, поэтому от объёма оперативной памяти зависит количество задач, которые одновременно может выполнять компьютер.

Оперативное запоминающее устройство, ОЗУ — техническое устройство, реализующее функции оперативной памяти.

ОЗУ может изготавливаться как отдельный блок или входить в конструкцию, например однокристальной ЭВМ или микроконтроллера.

22. Конструктивное исполнение зу. Магнитные диски.

Запоминающее устройство ЦВМ, в котором носителем информации является тонкий алюминиевый или пластмассовый диск, покрытый слоем магнитного материала. Применяются М. д. диаметром от 180 до 1200 мм при толщине 2,5—5 мм, в качестве магнитного покрытия используют сплавы Ni — Со — Р, Со — W и другие. На М. д. информация наносится посредством магнитной записи (См. Магнитная запись). На рабочих поверхностях М. д. информация располагается на концентрических дорожках и кодируется адресом, который указывает номер диска и номер дорожки на нём. Каждой дорожке может соответствовать своя неподвижная Магнитная головка записи (считывания) или одна подвижная — общая для нескольких дорожек, а иногда и для нескольких дисков. Магнитные диски компьютера служат для длительного хранения информации (она не стирается при выключении ЭВМ). При этом в процессе работы данные могут удаляться, а другие записываться.

Выделяют жесткие и гибкие магнитные диски. Однако гибкие диски в настоящее время используются уже очень редко. Гибкие диски были особенно популярны в 80-90-х годах прошлого столетия.

Гибкие диски (дискеты), называемые иногда флоппи-дисками (Floppy Disk), представляют собой магнитные диски, заключенные в квадратные пластиковые кассеты размером 5,25 дюйма (133 мм) или 3,5 дюйма (89 мм). Гибкие диски позволяют переносить документы и программы с одного компьютера на другой, хранить информацию, делать архивные копии информации, содержащейся на жестком диске.

Информация на магнитный диск записывается и считывается магнитными головками вдоль концентрических дорожек. При записи или чтении информации магнитный диск вращается вокруг своей оси, а головка с помощью специального механизма подводится к нужной дорожке. Дискеты размером 3,5 дюйма имеют емкость 1,44 Мбайт. Данный вид дискет наиболее распространен в настоящее время.

В отличие от гибких дисков жесткий диск позволяет хранить большие объемы информации. Емкость жестких дисков современных компьютеров может составлять терабайты.

Первый жесткий диск был создан фирмой IBM в 1973 году. Он позволял хранить до 16 Мбайт информации. Поскольку этот диск имел 30 цилиндров, разбитых на 30 секторов, то он обозначался как 30/30. По аналогии с автоматическими винтовками, имеющими калибр 30/30, этот диск получил прозвище "винчестер".

Жесткий диск представляет собой герметичную железную коробку, внутри которой находится один или несколько магнитных дисков вместе с блоком головок чтения/записи и электродвигателем. При включении компьютера электродвигатель раскручивает магнитный диск до высокой скорости (несколько тысяч оборотов в минуту) и диск продолжает вращаться все время, пока компьютер включен. Над диском "парят" специальные магнитные головки, которые записывают и считывают информацию так же, как и на гибких дисках. Головки парят над диском вследствие его высокой скорости вращения. Если бы головки касались диска, то из-за силы трения диск быстро вышел бы из строя.

23 Конструктивное исполнение ЗУ. Оптические диски.

Оптический диск (англ. optical disc) — собирательное название для носителей информации, выполненных в виде дисков, чтение с которых ведётся с помощью оптического излучения. Диск обычно плоский, его основа сделана из поликарбоната, на который нанесён специальный слой, который и служит для хранения информации. Для считывания информации используется обычно луч лазера, который направляется на специальный слой и отражается от него. При отражении луч модулируется мельчайшими выемками «питами». Оптический диск состоит из жёсткой, оптически прозрачной основы, на которую нанесён тонкий рабочий слой и дополнительный защитный слой. Благодаря оптическому методу считывания оптические диски гораздо долговечнее грампластинок. Диаметр стандартного компакт-диска составляет 120 мм (4.5 дюйма), толщина – 1.2 мм, диаметр центрального отверстия – 15 мм. Изготавливаются CD-диски из очень прочной прозрачной пластмассы – поликарбоната или полихлорвинила. На одной стороне диска помещается этикетка, а другая сторона имеет зеркальную поверхность, переливающуюся цветами радуги. Это зона записи, спиральная дорожка которой состоит из питов – углублений различной длины. Расстояние между двумя соседними дорожками спирали – 1.6 мкм, т. е. плотность записи по сравнению с обычной грампластинкой больше в 100 раз. Ширина питов составляет 0.6–0.8 мкм, а длина их переменная. Она отражает длину последовательностей «1» записанного цифрового сигнала и может изменяться от 0.9 до 3.3 мкм. Информация в виде питов защищена от механических повреждений с одной стороны прозрачным материалом диска, а с другой – слоем пластмассы и этикеткой. По сравнению с механической звукозаписью имеет ряд преимуществ: очень высокую плотность записи и полное отсутствие механического контакта между носителем и считывающим устройством в процессе записи и воспроизведения. Музыкальные CD-диски записываются в заводских условиях. Подобно грампластинкам, их можно только прослушивать. С помощью лазерного луча сигналы записываются на вращающийся оптический диск цифровым кодом. В результате записи на диске образуется спиральная дорожка, состоящая из миниатюрных углублений и гладких участков. В режиме воспроизведения лазерный луч, сфокусированный на дорожку, перемещается по поверхности вращающегося оптического диска и считывает записанную информацию. При этом впадины считываются как единицы, а ровно отражающие свет участки – как нули.

Бесконтактное считывание информации с компакт-диска осуществляется с помощью оптической головки или лазерного звукоснимателя. Оптическая головка состоит из полупроводникового лазера, оптической системы и фотоприёмника, преобразующего световой сигнал в электрический. Считывающий лазерный луч фокусируется на спиральной дорожке с питами, находящимися в глубине диска. Головка никогда не соприкасается с диском – она находится всегда на строго определённом расстоянии от него, обеспечивающем нахождение дорожки из питов в фокусе оптической системы.

Технология мультимедиа позволяет объединить на персональном компьютере текст и графику со звуком и движущимися изображениями. В качестве носителей информации в таких мультимедийных компьютерах используются оптические компакт-диски CD-ROM (Compact Disk Read Only Memory – т. е. память на компакт-диске «только для чтения»). Внешне они не отличаются от звуковых компакт-дисков, используемых в проигрывателях и музыкальных центрах.

Ёмкость одного CD-ROM достигает 650 Мбайт, по ёмкости он занимает промежуточное положение между дискетами и жёстким магнитным диском (винчестером). Для чтения компакт-дисков используется CD-дисковод. Информация на компакт-диск записывается только один раз в промышленных условиях, а на персональном компьютере её можно только читать. На CD-ROM издаются самые различные игры, энциклопедии, художественные альбомы, карты, атласы, словари и справочники. Все они снабжаются удобными поисковыми системами, позволяющими быстро найти нужный материал. Объёма памяти двух компакт-дисков CD-ROM хватает для размещения энциклопедии, превышающей по объёму Большую советскую энциклопедию.

Информационные оптические CD-диски предназначены для однократной (т. н. CD-R) и многократной (т. н. CD-RW) записи информации на персональном компьютере, оснащённом специальным дисководом. Это даёт возможность, подобно магнитофону, делать на них записи в домашних условиях. На диски CD-R можно сделать запись только один раз, а на CD-RW – многократно, как на магнитном диске или ленте, можно стирать предыдущую запись и на её место делать новую.

На смену существующим компакт-дискам приходит новый стандарт носителей информации – DVD (Digital Versatilе Disc или цифровой диск общего назначения). На вид они ничем не отличаются от компакт-дисков. Их геометрические размеры одинаковы. Основное отличие DVD-диска – в десятки раз более высокая плотность записи информации. Это достигнуто благодаря более короткой длине волны лазера и меньшему размеру пятна сфокусированного луча, что дало возможность уменьшить вдвое расстояние между дорожками. Стандарт DVD определён таким образом, что будущие модели устройств считывания будут разрабатываться с учётом возможности воспроизведения всех предыдущих поколений компакт-дисков, т. е. с соблюдением принципа «обратной совместимости». В 1995 г. фирма «Philips» разработала технологию компакт-дисков для повторных записей. Стандарт DVD позволяет значительно увеличить время и улучшить качество воспроизведения видеофильмов по сравнению с существующими СD-RОМ. Дисководы DVD представляют собой усовершенствованные дисководы CD-ROM.