Пам'ять еом. Пристрої збереження даних

Пам'ять являє собою підсистему ЕОМ, призначену для короткострокового або довгострокового збереження різноманітної інформації – комп'ютерних програм, проміжних та кінцевих результатів їх роботи, початкових даних, системних даних, файлів користувача тощо. Пам'ять реалізовується у вигляді масиву запам'ятовуючих комірок, в яких безпосередньо і зберігаються дані.

За здатністю зберігати дані у відсутності живлячої напруги пам'ять поділяється на:

енергонезалежну

енергозалежну

Вся пам'ять ЕОМ поділяється на:

• внутрішню пам'ять

• зовнішню пам'ять

Внутрішня пам'ять – це пам'ять, до якої має безпосередній доступ процесор ЕОМ. Дана пам'ять призначена для збереження програмного коду, що може бути безпосередньо виконаний процесором, а також необхідних для цього даних. Мінімальною адресованою одиницею внутрішньої пам'яті є байт, тобто кожен байт пам'яті має свою унікальну адресу, і мінімум 1 байт даних може бути зчитаний з пам’яті чи записаний у неї. Внутрішня пам'ять, як правило, реалізовується на основі електронних мікросхем, які розташовуються на системній платі або платах розширення. В свою чергу внутрішня пам'ять ЕОМ поділяється на оперативну (розглядувані вище ОЗП та кеш-пам'ять), дані якої можуть змінюватись процесором в будь-який момент часу, та постійну (наприклад, мікросхема BIOS системної плати), дані якої процесор може лише зчитувати. Під час зчитування чи запису даних до оперативної пам'яті звертання процесора до запам'ятовуючих комірок ОЗП може відбуватись в довільному порядку, за що цю пам'ять, як це відмічалось вище, також називають пам'яттю з довільним доступом – Random Access Memory(RAM). Відповідно постійна пам'ять отримала назву Read Only Memory (ROM) – буквально "пам'ять тільки для зчитування".

Зовнішня пам'ять – енергонезалежна пам'ять, реалізована у вигляді окремих пристроїв, у яких використовуються різні фізичні принципи збереження інформації. Поширеними у наш час є пристрої з змінними та незмінними дисковими рухомими носіями, у яких використовується магнітний (дисководи для гнучких магнітних дисків – дискет, накопичувачі на жорстких магнітних дисках, т.зв. "вінчестери") та оптичний (накопичувачі для компакт- та DVD-дисків) принципи збереження інформації, а також зовнішні запам'ятовуючі пристрої на основі електронної пам'яті (флеш-пам'ять). Зовнішня пам'ять призначена для збереження великих обсягів довільних даних. Пристрої зовнішньої пам'яті оперують блоками даних фіксованого розміру, як правило кратному степеню числа 2, але аж ніяк окремими байтами; такий блок повністю може бути переписаний із зовнішньої пам'яті до внутрішньої чи навпаки. Виконати програму чи звернутись до даних, що збережені у пристрої зовнішньої пам'яті процесор не може в принципі.

Розглянемо будову та принцип дії найбільш поширеного пристрою, що реалізовує зовнішню пам'ять у сучасній ЕОМ – накопичувача на жорстких магнітних дисках (НЖМД), HDD (Hard Disk Drive). НЖМД являє собою пристрій енергонезалежної зовнішньої пам'яті з незмінним дисковим носієм, у якому використовується магнітний принцип збереження інформації. НЖМД складається з корпусу, всередині якого знаходяться:

• шпиндель (вісь) з магнітним диском, призначеним для збереження даних;

• штанга з магнітною головкою, призначеною для зчитування та запису інформації на магнітний диск;

• привід (двигун) шпинделя, призначений для обертання магнітного диску;

• привід (двигун) магнітної головки, призначений для їх позиціювання над поверхнею магнітного диску на певній відстані від вісі обертання;

• контролер НЖМД з рознімом, призначений для приєднання НЖМД до системної плати та керування роботою НЖМД в складі ЕОМ;

• блок електроніки НЖМД, що забезпечує роботу НЖМД.

Магнітний диск представляє собою дискову пластину, виготовлену з алюмінієвого сплаву, кераміки або скла, з нанесеним на її поверхню шаром речовини, здатної намагнічуватись та зберігати стан намагнічування у часі. Збереження інформації якраз і полягає у намагнічуванні мікроскопічних ділянок магнітного шару диску за певним принципом. Для цього збережувана інформація повинна бути закодована, тобто представлена у вигляді двійкового коду. Тоді запис інформації на магнітний диск полягатиме у співвідношенні розрядів цього коду намагнічуваним ділянкам диску з одночасним намагнічуванням магнітною головкою до певного рівня тих ділянок, що в ідповідають одиницям двійкового коду, та знищенням намагнічення (якщо воно існувало) тих ділянок диску, що відповідають нулям.

Якщо намагніченість ділянки магнітного диску умовно позначити підковоподібним магнітом, а ненамагніченість – його контуром, то принцип збереження даних у НЖМД можна проілюструвати за допомогою наступного малюнку:

01001011

Таким чином, елементарна намагнічувана ділянка магнітного диску здатна зберігати значення одного біту даних. Використовувані намагнічувані ділянки розташовані на поверхні магнітного диску НДМЖ не хаотично, а утворюють певну структуру. Так, вся поверхня диску розбита на концентричні доріжки – треки (track). Треки нумеруються, починаючи з нуля від краю диска до його центру. Кожен трек поділений на ділянки фіксованого розміру – сектори (sector). Сектор якраз і являє собою мінімальний блок даних, який може бути зчитаний чи записаний до пристрою зовнішньої пам'яті. Традиційно корисний розмір сектору складає 512 байт. Сектори кожного треку нумеруються, починаючи з одиниці.

П ри ввімкненні ЕОМ привід шпинделя розкручує магнітний диск до завданої швидкості робочого режиму (у сучасних НЖМД – 7200 об/хв). Для запису даних до деякого сектора привід магнітної головки повинен позиціонувати її над треком, до складу якого входить цей сектор. В момент "прольоту" головки над намагнічуваними ділянками потрібного сектору на магнітну головку, яка представляє собою мініатюрну котушку індуктивності, подаються імпульси струму, що відповідають закодованим даним. Ці імпульси струму "перетворюються" магнітною головкою у імпульси магнітної індукції, які намагнічують елементарні ділянки сектору. При зчитуванні даних використовується обернене до явища магнітної індукції явище електромагнітної індукції.