Набор микросхем, предназначенных для временного хранения данных при включении компьютера

Обновлено: 21.11.2024

В компьютерах существует несколько типов памяти, включая ОЗУ, ПЗУ, магнитные жесткие диски, твердотельные накопители и подключаемые внешние устройства хранения, такие как SD-карты, диски Blu-ray и USB-накопители.

Два из этих типов, RAM и ROM, звучат почти одинаково, однако эти два типа памяти имеют совершенно разные определения, характеристики и назначение. Давайте рассмотрим подробнее.

ОЗУ и ПЗУ

Оперативная память — это самый быстрый и самый дорогой тип памяти в компьютере. Является ли ОЗУ постоянным хранилищем? Нет, оперативная память хранит данные только временно. Еще одной важной характеристикой ОЗУ является то, что данные ОЗУ можно легко изменить.

Напротив, ПЗУ обеспечивает постоянное хранилище. Некоторые, но не все, типы ПЗУ теперь позволяют стирать и перезаписывать данные, хотя и не так эффективно, как ОЗУ.

Однако ОЗУ и ПЗУ имеют некоторые общие черты. Каждый из них обеспечивает критически важный вид внутренней памяти, необходимой для правильной работы компьютера. Кроме того, ОЗУ и ПЗУ расположены на материнской плате компьютера, но в отдельных сменных наборах микросхем.

Чтобы узнать больше о многих различиях и сходствах между ОЗУ и ПЗУ, читайте дальше. Здесь вы найдете дополнительную информацию о типах компьютерной памяти.

И ОЗУ, и ПЗУ содержат подразделения с различными вариациями базовой технологии.

Что такое оперативная память?

Для чего используется оперативная память? По сути, функция оперативной памяти заключается в хранении данных, необходимых ЦП для работы операционной системы, программ и процессов.

Скорость оперативной памяти измеряется в наносекундах. Поскольку оперативная память работает невероятно быстро, она может быстро переключаться между задачами.

Емкость ОЗУ на компьютере обычно составляет от 64 МБ до 4 ГБ по сравнению с 4 МБ – 8 ГБ для ПЗУ. Объем ОЗУ обеспечивается чипами ОЗУ, которые устанавливаются в два-четыре слота памяти, расположенные рядом с ЦП на материнской плате компьютера.

Чтобы добавить больше емкости, вы можете обновить микросхемы ОЗУ на своем компьютере, но вам необходимо убедиться, что новый набор микросхем совместим. Например, недостаточно вставить оперативную память DDR3 в сокет DDR3. Вы должны использовать оперативную память DDR3 со скоростью, приемлемой для компьютера.

ОЗУ как энергонезависимая память

Является ли оперативная память энергозависимой или энергонезависимой? Оперативная память является энергозависимой памятью, что означает, что она хранит данные только при включенном питании. При выключении компьютера данные в оперативной памяти автоматически стираются.

Благодаря энергозависимой памяти оперативной памяти вся работа, выполненная на компьютере, постоянно сохраняется на жестком диске, чтобы данные не были потеряны в случае внезапного отключения питания.

Как работает оперативная память?

ОЗУ также является памятью для чтения и записи, что означает, что ЦП может быстро считывать инструкции из ОЗУ и записывать результаты в ОЗУ, быстро изменяя данные.

Оперативная память называется оперативной памятью, поскольку компьютер может напрямую обращаться к оперативной памяти и манипулировать ею случайным образом, в любом порядке и из любого физического местоположения.

Как работает оперативная память? По сути, ОЗУ — это полупроводник, размещенный на процессоре, в котором хранятся переменные для вычислений ЦП. Оперативная память предоставляет ячейки памяти для запрошенных данных. ЦП получает инструкцию чтения данных с адресом памяти или расположением данных, а затем отправляет адрес контроллеру ОЗУ.

Контроллер, со своей стороны, передает адрес по соответствующему пути, открывая транзисторы пути и считывая значение каждого конденсатора. В конечном итоге считанные данные передаются обратно в ЦП.

Какие существуют типы оперативной памяти?

Двумя основными типами оперативной памяти являются статическая RAM (SRAM) и динамическая RAM (DRAM).

SRAM – это микросхема памяти, которая работает быстрее и потребляет меньше энергии, чем DRAM. Более дорогая, чем DRAM, SRAM обычно используется компьютером в качестве кэш-памяти. SRAM использует состояние шеститранзисторной ячейки памяти для хранения бита данных. Типичная скорость SRAM составляет от 20 наносекунд (нс) до 40 нс.

DRAM – это микросхема памяти, которая может хранить больше данных, чем микросхема SRAM, хотя она медленнее и требует большей мощности. Он использует ячейку памяти DRAM, состоящую из пары транзисторов и конденсаторов, для хранения бита данных. В отличие от SRAM, каждая ячейка DRAM должна периодически обновляться, потому что конденсаторы имеют тенденцию к утечке энергии. Типичные скорости DRAM составляют от 60 нс до 100 нс.

Что такое ПЗУ?

Постоянное запоминающее устройство (ПЗУ) обеспечивает постоянное хранение инструкций, необходимых во время начальной загрузки или процесса включения компьютера. Он делает это, сохраняя BIOS и другую прошивку для компьютерного оборудования. Эта прошивка сильно зависит от аппаратного обеспечения и редко нуждается в обновлении.

Прошивка содержит базовый код для запуска компьютера.На большинстве современных компьютеров постоянная память расположена на микросхеме BIOS, которая подключается к материнской плате.

Помимо компьютеров, ПЗУ также используется в калькуляторах, периферийных устройствах и встроенных системах, потребности в программировании которых не изменятся. Раньше чипы ПЗУ использовались в игровых картриджах для ранних игровых автоматов, таких как оригинальные Nintendo и Gameboy.

ПЗУ как энергонезависимая память

Является ли ПЗУ энергозависимой или энергонезависимой? ПЗУ является энергонезависимой памятью, т. е. хранит данные как при включенном, так и при выключенном питании. Если ПЗУ не будет стерто, оно никогда не забудет данные.

Как работает ПЗУ?

ЦП может считывать данные из ПЗУ. Традиционно было невозможно изменить данные в ПЗУ. Некоторые микросхемы ПЗУ теперь имеют возможность перезаписи, и данные могут быть стерты из нескольких типов ПЗУ. Однако данные не могут быть перезаписаны или удалены так же быстро и легко, как в ОЗУ.

Как работает ПЗУ во время начальной загрузки? Когда вы нажимаете кнопку питания, микросхема BIOS пробуждается и проверяет различные компоненты компьютера, чтобы убедиться, что все они присутствуют и работают правильно.

В процессе, известном как самотестирование при включении питания (POST), BIOS дает указание ЦП начать проверку кода в разных местах. Во время теста вы можете услышать жужжание жесткого диска и увидеть мигающие индикаторы. После завершения теста ЦП вступает во владение и запускает операционную систему.

Какие существуют типы ПЗУ?

Существует три основных типа ПЗУ: программируемое ПЗУ (ППЗУ), стираемое и программируемое ПЗУ (СППЗУ) и электрически стираемое и программируемое ПЗУ (ЭСППЗУ).

Алгоритм Специальный метод решения определенного типа проблем. Антибликовый экран Фильтр, накладываемый на экран монитора компьютера для уменьшения бликов. Прикладное программное обеспечение. Программное обеспечение, выполняющее определенную функцию обработки данных. предотвращение потери данных в случае аварии Bluetooth Технический отраслевой стандарт, облегчающий связь между беспроводными устройствами, такими как персональные цифровые помощники, карманные компьютеры и портативные или настольные компьютеры с поддержкой беспроводной связи Загрузка Все, что происходит между включением компьютера , выполняет операции, необходимые для обеспечения функционирования всех компонентов и загрузки операционной системы Центральный процессор (ЦП) Мозг компьютера, выполняющий инструкции, определяемые программным обеспечением Компакт-диск (CD) АКА: оптический диск; Портативное и передаваемое устройство хранения данных для чтения-записи или только для чтения. Иногда называется CD-ROM, CD-RW или компакт-диск. Емкость составляет 1-8 гигабайт данных. Оптический привод необходим для чтения и записи данных с диска Киберпространство Ссылка на нефизическое пространство бинарной компьютерной связи Устройство хранения данных Устройство, способное постоянно или временно хранить цифровые данные Память для хранения данных Постоянная память, не являющаяся частью материнской платы. Использует любое подходящее устройство хранения данных. Память может быть только для чтения или для чтения и записи Дефрагментация Реорганизация информации на жестком диске для хранения файлов в виде непрерывных единиц, а не в виде небольших пакетов. Компьютер с небольшой фрагментацией файлов работает на более высокой скорости Цифровой видео/универсальный диск (DVD) Оптический диск, содержащий от 4,7 до 9,0 гигабайт данных в зависимости от формата Документация Письменные материалы, прилагаемые к приобретенному программному обеспечению, содержащие информацию, необходимую для использования программного обеспечения соответствующим образом; иногда называемая ручным драйвером Компьютерная программа, предназначенная для преобразования данных, выводимых с одного устройства, в формат, совместимый с другим устройством Электронная медицинская карта (EHR) Электронные медицинские карты пациента из нескольких источников, объединенные в одну основную базу данных Электронная медицинская карта (EMR) Медицинская карта пациента из одной медицинской практики, больницы или аптеки Эргономика Научное исследование работы и пространства, включая факторы, влияющие на производительность труда и здоровье работников предотвращение несанкционированного доступа к компьютерной системе. Флэш-накопитель. Твердотельное запоминающее устройство. Жесткий диск. Энергонезависимое запоминающее устройство, которое хранит данные в цифровом коде на быстро вращающихся жестких дисках с магнитными поверхностями. Емкость составляет около 100 ГБ. Устройство либо стационарно установлено в корпусе компьютера, либо может быть переносным Аппаратное обеспечение Физическое оборудование, используемое компьютерной системой для обработки данных Жесткая сеть Сети, соединенные металлическими проводниками или кабелями Устройство ввода Устройство, используемое для ввода данных в компьютер Интернет Интернет Интернет представляет собой глобальную систему взаимосвязанных компьютерных сетей, использующих стандартный набор протоколов Интернета (TCP/IP) для обслуживания миллиардов пользователей по всему миру.Это сеть сетей, состоящая из миллионов частных, общедоступных, академических, деловых и правительственных сетей, от локального до глобального масштаба, которые связаны широким спектром электронных, беспроводных и оптических сетевых технологий. защищенного авторским правом компьютерного программного обеспечения Локальная вычислительная сеть (ЛВС) Сеть компьютеров, обычно находящихся в одном офисе или здании Приводы на магнитных дисках Запоминающее устройство, использующее магнитное состояние ферромагнитного покрытия для записи данных Мэйнфрейм Компьютер Большая компьютерная система, способная обрабатывать большие объемы данных Память Относится к к хранению компьютерных данных. Может быть энергозависимым (теряется при выключении компьютера) или энергонезависимым (постоянно записывается на запоминающее устройство) Микрокомпьютер Персональный или настольный компьютер Миникомпьютер Одна из четырех категорий компьютеров в зависимости от размера; больше микрокомпьютера и меньше мейнфрейма Материнская плата Печатная плата, на которой часто размещаются ЦП, ПЗУ и ОЗУ, а также другие элементы электронной схемы цифрового компьютера. два или более компьютеров для совместного использования файлов и оборудования Операционная система (ОС) Программное обеспечение, используемое для управления компьютером и его периферийным оборудованием Устройство вывода Устройство, используемое для вывода данных с компьютера. Включает в себя принтеры, факсы, драйверы хранения данных, экраны и плоттеры. Исправление модификаций программного обеспечения для устранения недостатков в программном обеспечении. Часто загружается с веб-сайта поставщика программного обеспечения или с гибких дисков, предоставленных поставщиком Персональный компьютер (ПК) Любой компьютер, цена, размер и возможности которого делают его полезным для использования отдельными лицами без участия оператора компьютера Персональный цифровой помощник (КПК) Электронный компьютер инструмент для организации данных, портативный компьютеризированный персональный органайзер Фишинг Попытка получить финансовую или другую конфиденциальную информацию от пользователей Интернета, как правило, путем отправки электронного письма, которое выглядит так, как будто оно отправлено законной организацией, обычно финансовым учреждением, но содержит ссылка на поддельный веб-сайт, который копирует настоящий. Оперативное запоминающее устройство (ОЗУ) Тип компьютерной памяти, в которую можно записывать и считывать. Оперативная память обычно относится к внутренней памяти компьютера. Оперативная память обычно представляет собой быстродействующую область временной памяти, в которой данные и программы находятся до тех пор, пока не будут сохранены или пока не будет отключено питание. Память только для чтения Постоянно хранящиеся компьютерные данные, которые не могут быть перезаписаны без специальных устройств. Сохраните инструкции, необходимые для запуска компьютера. Расположен на материнской плате Избыточный массив независимых дисков (RAID) Схема хранения данных, в которой используется несколько жестких дисков для совместного использования или репликации данных между дисками Серверный компьютер с большой емкостью жестких дисков, который используется для соединения других компьютеров друг с другом для совместного использования данных несколькими пользователями. Компьютерная система в амбулаторном учреждении, скорее всего, связана или объединена в сеть с центральным сервером Программное обеспечение Эквивалент компьютерной программы или программ Суперкомпьютер Самый быстрый, самый большой и самый дорогой из четырех классов компьютеров, производимых в настоящее время Защита от перенапряжения Защита хрупкой электроники от пики электрического напряжения, возникающие на линиях электропередачи. Системное программное обеспечение. Программное обеспечение, используемое для управления компьютером и его периферийным оборудованием. Ленточный накопитель. Устройство хранения данных, использующее магнитную ленту в качестве носителя. повседневные операции медицинской практики Порт универсальной последовательной шины (USB) Тип портала ввода данных или шины для компьютерных данных Глобальная сеть (WAN) Соединение компьютеров на большой территории для обмена данными WiFi Соединения Соединение через универсальный стандарт беспроводной сети, использующий радиоволны Wireless Local Area Connectio n (WLAN) Тип локальной сети, в которой для связи между узлами используются высокочастотные радиоволны, а не провода Беспроводная сеть Любой тип компьютерной сети, которая не соединена никакими кабелями

Хотя технически память — это любая форма электронного хранилища, чаще всего она используется для идентификации быстрых временных форм хранения. Если бы центральный процессор вашего компьютера должен был постоянно обращаться к жесткому диску для извлечения всех необходимых ему данных, он работал бы очень медленно. Когда информация хранится в памяти, ЦП может получить к ней гораздо более быстрый доступ. Большинство форм памяти предназначены для временного хранения данных.

ЦП обращается к памяти в соответствии с четкой иерархией. Независимо от того, поступают ли они из постоянного хранилища (жесткий диск) или из ввода (клавиатура), большинство данных сначала попадают в оперативную память (ОЗУ). Затем ЦП сохраняет фрагменты данных, к которым ему необходимо получить доступ, часто в кэше, и поддерживает определенные специальные инструкции в регистре. Мы поговорим о кеше и регистрах позже.

Все компоненты вашего компьютера, такие как ЦП, жесткий диск и операционная система, работают вместе как одна команда, и память является одной из наиболее важных частей этой команды. С момента включения компьютера до момента его выключения ваш ЦП постоянно использует память. Давайте рассмотрим типичный сценарий:

  • Вы включаете компьютер.
  • Компьютер загружает данные из постоянной памяти (ПЗУ) и выполняет самотестирование при включении питания (POST), чтобы убедиться, что все основные компоненты работают правильно. В рамках этого теста контроллер памяти проверяет все адреса памяти с помощью операции быстрого чтения/записи, чтобы убедиться в отсутствии ошибок в микросхемах памяти. Чтение/запись означает, что данные записываются в бит, а затем считываются из этого бита.
  • Компьютер загружает базовую систему ввода-вывода (BIOS) из ПЗУ. BIOS предоставляет самую основную информацию об устройствах хранения, последовательности загрузки, безопасности, возможности Plug and Play (автоматическое распознавание устройств) и некоторых других элементах.
  • Компьютер загружает операционную систему (ОС) с жесткого диска в оперативную память системы. Как правило, критически важные части операционной системы хранятся в оперативной памяти, пока компьютер включен. Это позволяет ЦП иметь немедленный доступ к операционной системе, что повышает производительность и функциональность всей системы.
  • Когда вы открываете приложение, оно загружается в ОЗУ. Чтобы экономить ОЗУ, многие приложения сначала загружают только основные части программы, а затем загружают другие части по мере необходимости.
  • После загрузки приложения все файлы, открытые для использования в этом приложении, загружаются в ОЗУ.
  • Когда вы сохраняете файл и закрываете приложение, файл записывается на указанное устройство хранения, а затем он и приложение удаляются из ОЗУ.

В приведенном выше списке каждый раз, когда что-то загружается или открывается, оно помещается в оперативную память. Это просто означает, что он был помещен во временное хранилище компьютера, чтобы ЦП мог легче получить доступ к этой информации. ЦП запрашивает необходимые данные из ОЗУ, обрабатывает их и записывает новые данные обратно в ОЗУ в непрерывном цикле. В большинстве компьютеров перетасовка данных между ЦП и ОЗУ происходит миллионы раз в секунду. Когда приложение закрывается, оно и все сопутствующие файлы обычно очищаются (удаляются) из оперативной памяти, чтобы освободить место для новых данных. Если измененные файлы не сохраняются на постоянное запоминающее устройство перед очисткой, они теряются.

Один распространенный вопрос о настольных компьютерах, который возникает все время, звучит так: "Зачем компьютеру нужно так много систем памяти?"

Компьютер — это удивительно полезная универсальная технология, до такой степени, что теперь камеры, телефоны, термостаты и многое другое превратились в маленькие компьютеры. В этом разделе будут представлены основные части и темы работы компьютерного оборудования. «Оборудование» — это физические части компьютера, а «программное обеспечение» — код, работающий на компьютере.

Чипы и транзисторы

  • Транзистор — жизненно важный электронный блок.
    —Транзисторы являются «твердотельными» — в них нет движущихся частей.
    — Одно из самых важных изобретений в истории.
    — «Переключатель», который мы можем включить. /выключено электрическим сигналом
  • Кремниевый чип – кусочек кремния размером с ноготь.
  • Микроскопические транзисторы выгравированы на кремниевых чипах
  • Чипы могут содержать миллиарды транзисторов.
  • Чипсы упакованы в пластик с металлическими ножками.
  • напр. Микросхемы ЦП, микросхемы памяти, флэш-чипы
  • Силикон (металлоид) и силикон (мягкое вещество на кухонной утвари)

Вот кремниевый чип в пластиковой упаковке. Я вытащил это из кучи электронных отходов в здании Stanford CS, так что, наверное, оно старое. Это небольшой чип с несколькими «контактами» электрического соединения. Позже мы увидим более крупный чип с сотнями контактов.

Внутри пластиковой упаковки находится кремниевый чип размером с ноготь с выгравированными на его поверхности транзисторами и другими компонентами. Крошечные провода соединяют чип с внешним миром. (лицензия CC, атрибуция на шареалке 3. пользователь википедии Zephyris)

В современных компьютерах используются крошечные электронные компоненты, которые можно выгравировать на поверхности кремниевого чипа. (См.: чип из Википедии) Обратите внимание, что кремний (микросхемы, солнечные панели) и силикон (мягкий резиновый материал) — это разные вещи!

Самым распространенным электронным компонентом является "транзистор", который работает как усилительный клапан для потока электронов. Транзистор является «твердотельным» устройством, то есть в нем нет движущихся частей. Это основной строительный блок, используемый для создания более сложных электронных компонентов. В частности, «бит» (ниже) можно построить с компоновкой из 5 транзисторов.Транзистор был изобретен в начале 1950-х годов, заменив вакуумную лампу. С тех пор транзисторы становились все меньше и меньше, что позволяло размещать все больше и больше их на кремниевом чипе.

Закон Мура

  • Транзисторы становятся в 2 раза меньше примерно каждые 2 года
     – иногда указывается срок службы около 18 месяцев.
  • Может вместить в два раза больше транзисторов на чип
  • Из-за более совершенной технологии травления чипов
    -Но современный завод по производству чипов стоит более 1 миллиарда долларов
  • Наблюдение против научного "закона"
  • 2 эффекта:
  • а. чипы удваивают емкость каждые 2 года
    -скорость не удваивается, емкость удваивается, что все еще очень полезно
  • б. или при неизменной емкости чипы становятся меньше и дешевле каждые 2 года.
  • (б) вот почему компьютеры теперь используются в автомобилях, термостатах и ​​поздравительных открытках.
  • Пример: емкость MP3-плеера 50 долларов США каждые 2 года: 2 ГБ, 4 ГБ, 8 ГБ, 16 ГБ.
  • Практическое правило: увеличение емкости в 8 раз каждые 6 лет.
  • В 8 раз за 6 лет емкость вашего телефона может увеличиться в 8 раз
  • Вероятно, закон Мура не будет действовать вечно

Закон Мура (Гордон Мур, соучредитель Intel) гласит, что плотность транзисторов на микросхеме удваивается примерно каждые 2 года (иногда указывается каждые 18 месяцев). Увеличение связано с улучшением технологии производства чипов. Это не научный закон, а просто общее предсказание, которое, кажется, продолжает работать. В более широком смысле он отражает идею о том, что на доллар компьютерные технологии (не только транзисторы) с течением времени становятся лучше в геометрической прогрессии. Это совершенно ясно, если вы посмотрите на стоимость или возможности компьютеров/камер и т. д., которые у вас есть. Закон Мура приводит к появлению более мощных компьютеров (сравните возможности iPhone 7 и оригинального iPhone), а также к более дешевым компьютерам (компьютеры с меньшими возможностями появляются повсюду, например, в термостатах и ​​автомобилях).

Компьютеры в жизни: системы управления

  • Система управления: реагирует на внешнее состояние
  • напр. автомобильный двигатель: изменяйте топливную смесь в зависимости от температуры
  • напр. сработала подушка безопасности при больших перегрузках от столкновения
  • Чипы — отличный и дешевый способ создания систем управления.
  • Докомпьютерные системы управления работали не так хорошо
  • Одна из причин, почему сегодня автомобили работают намного лучше

Система управления / Демонстрация фонарика Мура

  • У фонарика Maglite XL200 есть фишка
  • Пример системы управления
  • Закон Мура делает возможным такое применение чипа
  • Фонарик преобразует угловое положение в яркость. (1 клик)
  • Также есть угол для режима скорости моргания. (2 клика)

Компьютерное оборудование — ЦП, ОЗУ и постоянное хранилище

Теперь давайте поговорим о трех основных компонентах, из которых состоит компьютер: ЦП, ОЗУ и постоянном хранилище. Эти три компонента есть на всех компьютерах: ноутбуках, смартфонах и планшетах.

1. ЦП

  • ЦП – центральный процессор
  • Действует как мозг: следует инструкциям в коде.
  • "общее" — изображения, работа в сети, математика... все на ЦП
  • Выполняет вычисления, например. добавить два числа
  • по сравнению с ОЗУ и постоянное хранилище, в которых только хранятся данные
  • "гигагерц" = 1 миллиард операций в секунду
  • ЦП с частотой 2 ГГц выполняет 2 миллиарда операций в секунду.

ЦП — центральный процессор — неизбежно называют "мозгом" компьютера. ЦП выполняет активный «запуск» кода, манипулируя данными, в то время как другие компоненты играют более пассивную роль, например, хранят данные. Когда мы говорим, что компьютер может «складывать два числа миллиард раз в секунду»… это процессор. Когда вы нажимаете кнопку «Выполнить», ЦП в конечном итоге «запускает» ваш код. Позже мы дополним картину того, как ваш код Javascript выполняется процессором.

Кроме того: "ядра" процессора

  • Современные чипы ЦП имеют несколько ядер.
  • Каждое ядро ​​является полунезависимым процессором.
  • Ключ: 4 ядра не в 4 раза быстрее, чем 1 ядро.
  • т.е. 4 машины не доставят вас туда быстрее, чем 1 машина
  • Убывающая отдача
  • Более 4 ядер часто бесполезны

Примеры ЦП

  • напр. Кнопка "Выполнить" — "распечатать информацию", посчитать.
  • напр. Отправить текстовое сообщение — отформатировать байты, отправить байты, проверить, что они были отправлены

Вариант CPU: GPU — графический процессор

  • Подобен процессору, но предназначен для обработки изображений.
  • Компьютерные игры активно используют GPU
  • Современные ЦП в большинстве случаев достаточно быстры, больше энергии уходит на ГП.

2. ОЗУ

  • ОЗУ – оперативное запоминающее устройство
  • Действует как доска.
  • Временное рабочее хранилище, байты
  • ОЗУ хранит как код, так и данные (временно)
  • напр. открыть изображение в Photoshop
    - данные изображения загружаются в байты оперативной памяти
  • напр. добавление 2 к числу в калькуляторе
    - управление байтами в оперативной памяти
  • "постоянная"
    -ОЗУ не является постоянной. Состояние исчезает при выключении питания
    -e.g. Вы работаете над документом, затем отключается питание, и вы теряете свою работу (вместо "Сохранить")

ОЗУ — оперативное запоминающее устройство или просто «память». Оперативная память — это оперативная память, которую компьютер использует для хранения кода и данных, которые активно используются. ОЗУ фактически является областью хранения байтов под управлением ЦП. Оперативная память относительно быстра и способна извлекать значение любого конкретного байта за несколько наносекунд (1 наносекунда составляет 1 миллиардную долю секунды). Другая важная особенность ОЗУ заключается в том, что оно сохраняет свое состояние только до тех пор, пока на него подается питание — ОЗУ не является «постоянным» хранилищем.

Предположим, вы работаете на своем компьютере, и он внезапно теряет питание, и экран гаснет. Вы понимаете, что то, над чем вы работали, пропало. Оперативная память была очищена, осталось только то, что вы в последний раз сохранили на диск (ниже).

Примеры оперативной памяти

  • В вашем браузере открыто много вкладок
    – данные для каждой вкладки находятся в оперативной памяти
  • Выполняется программа
    - код программы находится в оперативной памяти
  • Программа манипулирует большим изображением
    - данные изображения находятся в оперативной памяти
  • напр. у вас может закончиться оперативная память — вы не сможете открыть новую вкладку или программу, потому что вся оперативная память занята
  • Кроме того, теперь телефоны имеют от 2 до 4 ГБ ОЗУ . достаточно для большинства целей

3. Постоянное хранилище: жесткий диск, флэш-накопитель

  • Постоянное хранение байтов
  • "Постоянный" означает сохранение, даже если питание отключено.
  • напр. Жесткий диск — хранит байты в виде магнитного узора на вращающемся диске.
    — также известный как «жесткий диск».
    — Высокий звук вращения, который вы, возможно, слышали.
  • Жесткие диски долгое время были основной технологией постоянного хранения данных.
  • НО сейчас Flash становится все более популярным.

Видео о том, как работает жесткий диск (Webm — открытый стандартный видеоформат, работает в Firefox и Chrome). 4:30 в видео, чтобы увидеть чтение/запись битов.

Постоянное хранилище, новая технология: флэш-память

  • «Флэш-память» – это транзисторная технология постоянного хранения данных.
    «твердотельное состояние» – отсутствие движущихся частей. -aka "SSD": твердотельный накопитель
  • Флэш-память лучше жесткого диска во всех отношениях, но стоит дешевле: быстрее, надежнее, потребляет меньше энергии.
  • Флэш дороже в пересчете на байт.
  • Форматы: USB-ключ, SD-карта в камере, флэш-память, встроенная в телефон, планшет или компьютер.
  • Раньше флэш-память была очень дорогой, поэтому в большинстве компьютеров использовались жесткие диски.
  • Flash дешевеет (закон Мура)
  • Однако в пересчете на байт жесткие диски по-прежнему значительно дешевле.
  • Не путать с проприетарным мультимедийным форматом Adobe Flash.
  • Предупреждение: флэш-память не сохраняется вечно. Он может не хранить биты за последние 10 или 20 лет. Никто точно не знает

Постоянное хранилище — долговременное хранилище байтов в виде файлов и папок. Постоянный означает, что байты сохраняются даже при отключении питания. Ноутбук может использовать вращающийся жесткий диск (также известный как «жесткий диск») для постоянного хранения файлов. Или он может использовать «флэш-накопитель», также известный как твердотельный диск (SSD), для хранения байтов на флэш-чипах. Жесткий диск считывает и записывает магнитные узоры на вращающемся металлическом диске для хранения байтов, в то время как флэш-память является «твердотельной»: никаких движущихся частей, только кремниевые чипы с крошечными группами электронов для хранения байтов. В любом случае хранилище является постоянным, т. е. сохраняет свое состояние даже при отключении питания.

Флэш-накопитель работает быстрее и потребляет меньше энергии, чем жесткий диск. Однако в пересчете на байт флэш-память значительно дороже, чем хранилище на жестком диске. Flash дешевеет, поэтому может занять нишу за счет жестких дисков. Флэш-память намного медленнее, чем оперативная память, поэтому она не является хорошей заменой оперативной памяти. Обратите внимание, что Adobe Flash — это несвязанное понятие; это проприетарный медиаформат.

Флэш-память — это то, что лежит в основе USB-накопителей, SD-карт для использования в камерах или встроенной памяти в планшете или телефоне.

Файловая система

  • Как организованы байты в постоянном хранилище?
  • напр. Байты на флешке?
  • "Файловая система" – организация байтов постоянного хранилища, файлов и папок.
  • "Файл" — имя, дескриптор блока байтов.
  • напр. "flowers.jpg" означает 48 КБ данных изображения.

Жесткий диск или флэш-накопитель обеспечивает постоянное хранение в виде плоской области байтов без особой структуры.Обычно жесткий диск или флэш-диск отформатированы с использованием «файловой системы», которая организует байты в знакомый шаблон файлов и каталогов, где каждый файл и каталог имеют несколько полезное имя, например «resume.txt». Когда вы подключаете диск к компьютеру, компьютер представляет файловую систему диска пользователю, позволяя ему открывать файлы, перемещать файлы и т. д.

По сути, каждый файл в файловой системе относится к блоку байтов, поэтому имя «flowers.jpg» относится к блоку 48 КБ байтов, которые являются данными этого изображения. Фактически файловая система дает пользователю имя (и, возможно, значок) для блока байтов данных и позволяет пользователю выполнять операции с этими данными, например перемещать их, копировать или открывать с помощью программы. Файловая система также отслеживает информацию о байтах: их количество, время последнего изменения.

Microsoft использует проприетарную файловую систему NTFS, а Mac OS X имеет собственный эквивалент HFS+ от Apple. Многие устройства (камеры, MP3-плееры) используют на своих флеш-картах очень старую файловую систему Microsoft FAT32. FAT32 — старая и примитивная файловая система, но она хороша там, где важна широкая поддержка.

Примеры постоянного хранилища

  • Это легко понять, так как вы использовали файлы и файловые системы.
  • напр. 100 отдельных видеофайлов по 1 ГБ. Требуется 100 ГБ дискового пространства.

Изображения оборудования

Ниже представлены изображения недорогих компьютеров Shuttle с процессором 1,8 ГГц, 512 МБ ОЗУ и жестким диском на 160 ГБ. Примерно в 2008 году он стоил около 200 долларов США. Он сломался и стал классным примером.

  • Материнская плата
  • Металлический пакет ЦП, удерживаемый рычагом
  • Медный радиатор
  • Чип процессора в металлическом корпусе
  • Радиатор удален.
  • Низ упаковки... много соединений (маленькие провода)

Если перевернуть ЦП, видны маленькие позолоченные накладки в нижней части ЦП. Каждая контактная площадка соединена очень тонким проводом с точкой на кремниевом чипе.

Вот изображение другого чипа, но без верхней упаковки. Вы видите кремниевый чип размером с мизинец в центре с выгравированными на нем крошечными деталями транзистора. На краю чипа видны очень тонкие провода, соединяющие части чипа с внешними контактными площадками (лицензия CC, атрибуция 3. пользователь википедии Zephyris)

  • Карта оперативной памяти
  • Подключается к материнской плате
  • Карта на 512 МБ (4 чипа)

Оперативная память состоит из нескольких микросхем, объединенных в небольшую плату, известную как DIMM, которая вставляется в материнскую плату (модуль памяти с двумя встроенными разъемами). Здесь мы видим модуль RAM DIMM, извлеченный из разъема материнской платы. Это модуль DIMM емкостью 512 МБ, состоящий из 4 микросхем. Несколькими годами ранее этот модуль DIMM мог потребовать 8 микросхем для хранения 512 МБ. Закон Мура в действии.

  • Жесткий диск объемом 160 ГБ (постоянное хранилище)
  • т.е. постоянный
  • Подключается к материнской плате стандартным кабелем SATA.
  • Флэш-накопитель (другой тип постоянного хранилища)
  • т.е. постоянный
  • Содержит флэш-чип, твердотельный.
  • SD-карта, аналогичная идея

Здесь он разобран, показывая флэш-чип, который фактически хранит байты. Этот чип может хранить около 1 миллиарда бит... сколько это байтов? (A: 8 бит на байт, то есть около 125 МБ)

Вот "SD-карта", которая обеспечивает хранение в камере. Он очень похож на флешку, только другой формы.

Память компьютера обычно подразделяется на внутреннюю или внешнюю память. Внутренняя память делится на две категории: ПЗУ и ОЗУ. Внутренняя память также называется основной или основной памятью и может хранить небольшие объемы данных, к которым можно быстро получить доступ во время работы компьютера. Примерами внешней памяти являются переносные жесткие диски, USB-накопители и компакт-диски.

Компьютерная память бывает разных форм; DRAM, SRAM, VRAM, SDRAM — мир технологий полон жаргона и может быть довольно запутанным. Динамическая оперативная память DRAM — это тип оперативной памяти или памяти компьютера, который существует с середины 1960-х годов. DRAM претерпела множество изменений в дизайне и поставляется в разных размерах и с различными характеристиками в зависимости от ваших требований. DRAM — наиболее распространенный тип компьютерной памяти и широко доступен.

DRAM широко используется в цифровой электронике, где требуется недорогая память большой емкости. Одним из самых больших приложений для DRAM является основная память (называемая «ОЗУ») в современных компьютерах и графических картах (где «основная память» называется графической памятью). ). Он также используется во многих портативных устройствах и игровых консолях.Напротив, SRAM, которая быстрее и дороже, чем DRAM, обычно используется там, где скорость имеет большее значение, чем стоимость, например, кэш-память в процессорах.

Технологические штучки

DRAM

Произносится как DEE-RAM. DRAM широко используется в качестве основной памяти компьютера. Каждая ячейка памяти DRAM состоит из транзистора и конденсатора в интегральной схеме, а бит данных хранится в конденсаторе. Поскольку транзисторы всегда имеют небольшую утечку, конденсаторы будут медленно разряжаться, что приведет к утечке хранящейся в них информации; следовательно, DRAM необходимо обновлять (с новым электронным зарядом) каждые несколько миллисекунд для сохранения данных. Основными преимуществами DRAM являются простота конструкции и низкая стоимость по сравнению с альтернативными типами памяти. Основными недостатками DRAM являются ее высокая энергозависимость и высокое энергопотребление по сравнению с другими вариантами.

СОЗУ

Произносится как S-RAM. SRAM состоит из четырех-шести транзисторов. Он хранит данные в памяти до тех пор, пока в систему подается питание, в отличие от DRAM, которую необходимо периодически обновлять. Таким образом, SRAM быстрее, но и дороже, что делает DRAM более распространенной памятью в компьютерных системах. SRAM не нуждается в обновлении, потому что она работает по принципу переключения тока в одном из двух направлений, а не удержания заряда на месте в ячейке хранения. SRAM обычно используется для кэш-памяти, к которой можно получить доступ быстрее, чем к DRAM. SRAM обычно не используется для потребительских приложений и стоит дороже, чем DRAM.

Естественный преемник

DRAM является преемником SRAM, поскольку ее производство дешевле, но SRAM по-прежнему доступна для покупки в основном для сборщиков систем на заказ. Итак, каковы распространенные типы DRAM DDR1 — это самый старый тип DRAM, который в настоящее время поставляет Simms, он доступен у специализированных промышленных производителей и обычно не доступен для потребительских приложений. DDR4 — это последняя версия, широко доступная для промышленных и потребительских рынков. DDR5 сейчас становится все более доступным и через несколько лет станет нормой. Чтобы узнать больше о DDR5, нажмите здесь

ПЗУ и ОЗУ

ROM означает постоянное запоминающее устройство. Он энергонезависимый, что означает, что он может сохранять данные даже без питания. Он используется в основном для запуска или загрузки компьютера.

После загрузки операционной системы компьютер использует оперативную память (оперативное запоминающее устройство), в которой временно хранятся данные, пока центральный процессор (ЦП) выполняет другие задачи. Чем больше оперативной памяти на компьютере, тем меньше процессору приходится считывать данные из внешней или вторичной памяти (устройства хранения данных, такого как твердотельный накопитель, встроенный в ваш ПК), что позволяет компьютеру работать быстрее. Оперативная память быстрая, но энергозависимая, что означает, что она не сохранит данные, если нет питания. Поэтому важно сохранять данные на запоминающее устройство до выключения системы.

Существует два основных типа ОЗУ: динамическое ОЗУ (DRAM) и статическое ОЗУ (SRAM). В таблице ниже показаны основные различия между ними.

Компания Simms предлагает широкий выбор модулей DRAM для различных типов приложений. Для энтузиастов или геймеров это будет HyperX DRAM, для потребительских/корпоративных — Kingston и Crucial, Micron и Intel. Для требовательных промышленных применений ATP, Innodisk и APRO. Нажмите на различные типы DRAM ниже, чтобы ознакомиться с ассортиментом нашей продукции.

Размер имеет значение

DRAM бывает разных форм, размеров и емкостей, каждая из которых имеет свое специфическое назначение.

  • DIMM — двухрядный модуль памяти (DIMM) представляет собой небольшую печатную плату, которая содержит микросхемы памяти на материнской плате.
  • RDIMM — двухрядный модуль памяти (DIMM) с повышенной надежностью. RDIMM, который стал доступен для памяти DDR3, использует аппаратный регистр, который буферизует управляющие сигналы (а не данные приложения) в модули.
  • UDIMM (незарегистрированная память) – это тип микросхемы памяти, используемый в основном в настольных и портативных компьютерах. Модули UDIMM, которые чаще называют небуферизованной памятью, работают быстрее, чем регистровая память (RDIMM), и стоят дешевле, но не так стабильны, как RDIMM.
  • SODIMM — небольшой модуль DIMM (форм-фактор ноутбука).
  • LRDIMM – это сокращение от двухрядного модуля памяти с уменьшенной нагрузкой. LRDIMM — это модуль DIMM с уменьшением нагрузки (LR) (используемый в серверах), который поддерживает более высокую плотность, чем RDIMM, и содержит микросхему буфера памяти (МБ), а не регистр, для уменьшения и минимизации нагрузки на шину памяти сервера. .
  • Оперативная память с кодом исправления ошибок (ECC) очень популярна в серверах и других системах с важными данными, поскольку она защищает от повреждения данных, автоматически обнаруживая и исправляя ошибки памяти. Стандартная оперативная память использует банки из восьми микросхем памяти, в которых данные хранятся и передаются ЦП по запросу.

Грэм

Грэм — руководитель отдела маркетинга группы Industrial & Embedded. Он обладает обширными знаниями в этой области, а также обширным опытом работы в области авиации, аэрокосмической и оборонной промышленности.

Читайте также: