Пам’ять комп’ютера

Пам’ять комп’ютерів прийнято поділяти на дві категорії: оперативна та зовнішня. Оперативна пам’ять – це набір високошвидкісних комірок коротко­тривалого зберігання інформації, зовнішня пам’ять – це пристрої довго­тривалого збереження інформації (магнітні та оптичні диски). Як правило, зовнішня пам’ять у десятки разів перевищує обсяг оперативної пам’яті. Для порівняння, оперативна пам’ять RAM (Random Access Memory) становить від 64 до 2048 Мб, а зовнішня – до 500 Гб. Оперативна пам’ять формується з модулів пам’яті (SIMM або DIMM), розміщених на материнській платі. Для процесора надзвичайно неефективно зчитувати інформацію з жорсткого диска і розміщати на ньому проміжні результати обчислень, оскільки час звертання до жорсткого диска становить від 9 до 12 мілісекунд, а до оперативної пам’яті – до 50 наносекунд. Існує два типи модулів оперативної пам’яті: пам’ять, з якої комп’ютер може тільки зчитувати інформацію (Read Only Memory) і яка зберігається після вимкнення ком­п’ютера, та пам’ять для тимчасового збереження інформації – RAM.

Однією з найважливіших для комп’ютера програм є BIOS (Basic Input/Output System), яка зберігається в ROM і запускається на виконання одразу ж після увімкнення комп’ютера.

Інтерфейси та порти вводу-виводу

За допомогою інтерфейсу ПК пов’язується із зовнішнім світом. Порти ПК призначені для фізичного під’єднання зовнішніх та периферійних пристроїв через гнізда системного блока. Найпоширенішими інтерфейсами є порти клавіатури, монітора, мишки, принтера. Користувачі, як правило, мають справу з послідовними (COM, USB) та паралельними (LPT) портами.

При паралельній передачі даних інформація передається не побітово, а групами байтів. Цікавим прикладом паралельної передачі даних є системна шина даних ПК, хоча вона і характеризується більш високою розрядністю. У сучасних ПК паралельний інтерфейс використовується для під’єднання нако­пичувачів на магнітній стрічці (стримерів), CD-дисководів, модифікацій жорс­тких дисків. Комп’ютери також можуть бути об’єднані у мережу через паралельний порт.

В основу послідовної передачі даних покладено досить простий принцип: дані пересилаються по одному розряду, біт за бітом. Такий спосіб передачі даних стає економічно вигідним у тих випадках, коли інформацію необхідно передавати на великі відстані по одному провіднику, або швидкість реакції користувача ПК співрозмірна з такою ж передачею сигналів. COM порти здатні передавати інформацію зі швидкістю 100 Кбіт/с, що цілком достатньо для таких пристроїв, як клавіатура чи мишка. Сучасні порти послідовної передачі даних – USB (Universal Serial Bus), передають інформацію з швидкістю від 100 Кбіт/с до 400 Мбіт/с, що дозволяє використовувати їх для підключення будь-яких пристроїв, починаючи від мишки і клавіатури та завершуючи друкарками та сканерами. Завдяки своїй універсальності, USB практично витіснили всі інші методи передачі даних серед домашніх цифрових пристроїв.

Диски

Гнучкі диски (3,5 дюймові) використовувалися для збереження невеликих об’ємів інформації (до 1,44 Мб). Вони стали проривом у технологіях обміну інформацією між комп’ютерами, проте на сьогоднішній день, через порівняно низьку місткість, вже не використовуються.

Жорсткий диск (HDD – Hard Disk Drive) є набором пластин з магнітним покриттям, розміщених на одній осі. При обертанні диска інформація записується по концентричних колах (доріжках), які, у свою чергу, розбиті на сектори по 512 байтів. Комп’ютеру важливо не тільки записати інформацію на диск чи дискету, але і правильно зчитати її в подальшому. Для цього на магнітних дисках створюється спеціальна структура – файлова система, своєрідний “зміст диска”, де записуються адреси та імена розміщених на диску файлів. Раніше використовували файлові системи FAT16 та FAT32 (FAT – File Allocation Table), на сьогоднішній день для ОС Windows стандартною є система NTFS, а для Linux - ext3. Об’єм інформації, розміщеної на жорстких дисках, становить сотні гігабайтів.

Для перенесення більших обсягів інформації (програмного забезпечення, мультимедійних програм тощо) використовуються лазерні компакт-диски (CD-ROM), ємністю 650 Мб. Така ємність досягається за рахунок високої густини запису (16 тис. доріжок на дюйм). Наприклад: густина запису на магнітних дискетах становить 96 доріжок на дюйм. У 90-x роках була розроблена технологія, що дозволяла записувати диски у домашніх умовах (CD-R), а згодом ще й перезаписувати їх (CD-RW). Ці диски дозволяли зберігати до 750Мб. Необхідність зберігати все більші і більші об’єми інформації призвела до появи у 1996, та масового поширення з 2000 року DVD дисків. Вони дозволяють зберігати 4,7 Гб інформації, та як і CD вони можуть бути записувані (DVD-R), та перезаписувані (DVD-RW). Для DVD дисків використана технологія двошаровості, тобто на одній стороні диску є два шари інформації, один з яких має високу прозорість, що дозволяє фокусуванням лазерного променя безпомилково вибирати шар. Для збільшення об’єму на один диск наносять записуючі шари з двох сторін, що дозволяє записувати до 17Гб. Для збереження відео інформації з високою якістю весною 2006 року впроваджено технологію Blu-ray Disc (BD), яка завдяки зменшенню довжини хвилі лазера (405нм) дозволяє зберігати до 50Гб інформації на двошаровому диску. На сьогоднішній день найбільше використовуються DVD диски, або їх альтернатива, представлена українськими виробниками, - VCDHD.

Для передачі даних не великих обсягів, найзручнішим пристроєм є флеш диск. Вони були розроблені в 1998-2000 роках і фактично одразу поширилися по світу, витіснивши більшість інших засобів передачі невеликих об’ємів інформації. Найважливішими перевагами флеш дисків є їх компактні розміри (від кількох міліметрів до 2-3 сантиметрів), порівняно з розмірами, велика місткість (до 8Гб), та низька вартість пристрою. Зважаючи на це, запам’ятовувальні пристрої на базі флеш пам’яті не лише слугують засобом обміну даними між комп’ютерами, але й використовуються у мобільних телефонах, КПК, фото-відео техніці тощо.