Типы компьютерной памяти резюме

Обновлено: 02.07.2024

Память похожа на человеческий мозг. Он используется для хранения данных и инструкций. Память компьютера — это пространство для хранения данных в компьютере, где должны обрабатываться данные и храниться инструкции, необходимые для обработки. Память делится на большое количество мелких частей, называемых ячейками. Каждое местоположение или ячейка имеет уникальный адрес, который варьируется от нуля до размера памяти минус один. Например, если в компьютере 64 тыс. слов, то в этом блоке памяти 64 * 1024 = 65536 ячеек памяти. Адреса этих местоположений варьируются от 0 до 65535.

Память в основном бывает трех типов —

Кэш-память
Основная память/основная память
Вторичная память

Кэш-память

Кэш-память — это очень быстродействующая полупроводниковая память, которая может ускорить работу процессора. Он действует как буфер между процессором и основной памятью. Он используется для хранения тех частей данных и программ, которые наиболее часто используются процессором. Части данных и программ переносятся операционной системой с диска в кэш-память, откуда ЦП может получить к ним доступ.

Преимущества

Преимущества кэш-памяти заключаются в следующем:

Кэш-память работает быстрее, чем основная память.
Потребуется меньше времени доступа по сравнению с основной памятью.
В нем хранится программа, которая может быть выполнена за короткий промежуток времени.
Он хранит данные для временного использования.

Недостатки

Недостатки кэш-памяти заключаются в следующем:

Емкость кэш-памяти ограничена.
Это очень дорого.

Основная память (основная память)

Основная память содержит только те данные и инструкции, над которыми компьютер работает в данный момент. Он имеет ограниченную емкость, и данные теряются при отключении питания. Как правило, это полупроводниковое устройство. Эти воспоминания не такие быстрые, как регистры. Данные и инструкции, необходимые для обработки, находятся в основной памяти. Он разделен на две подкатегории: RAM и ROM.

Характеристики оперативной памяти

Это полупроводниковые запоминающие устройства.
Она известна как основная память.
Обычно энергозависимая память.
Данные теряются при отключении питания.
Это рабочая память компьютера.
Быстрее, чем вторичные воспоминания.
Компьютер не может работать без основной памяти.

Вторичная память

Этот тип памяти также известен как внешняя память или энергонезависимая память. Она медленнее, чем основная память. Они используются для постоянного хранения данных/информации. ЦП не имеет прямого доступа к этой памяти, вместо этого доступ к ним осуществляется через процедуры ввода-вывода. Содержимое вторичной памяти сначала переносится в основную память, а затем ЦП может получить к ней доступ. Например, диск, CD-ROM, DVD и т. д.

Память компьютера — это часть компьютера, используемая для хранения информации, над которой компьютер работает в данный момент. Он отличается от места хранения компьютера на жестком диске, диске или носителе данных, таком как CD-ROM или DVD. Память компьютера является одним из определяющих факторов, определяющих скорость работы компьютера и количество задач, которые он может выполнять одновременно.

ОСНОВНЫЕ УСЛОВИЯ

флеш-память: энергонезависимая компьютерная память, которую можно стирать или перезаписывать исключительно с помощью электронных сигналов, т. е. без физического манипулирования устройством.
энергонезависимая память: память, в которой хранится информация независимо от того, подается ли питание на компьютер.
оперативная память (ОЗУ): память, к которой компьютер может получить очень быстрый доступ, независимо от того, где на носителе находится соответствующая информация.
виртуальная память: память, используемая, когда компьютер настраивает часть своего физического хранилища (например, на жестком диске) для использования в качестве дополнительной оперативной памяти. Информация копируется из ОЗУ и перемещается в виртуальную память всякий раз, когда ресурсы памяти заканчиваются.
энергозависимая память: память, которая хранит информацию в компьютере только тогда, когда компьютер находится под напряжением; когда компьютер выключается или отключается питание, информация теряется.

Компьютерная память является чрезвычайно важной частью настройки и использования компьютеров. Многих пользователей смущают понятия компьютерной памяти и памяти компьютера. В конце концов, оба хранят информацию. Однако хранилище служит совсем другой цели, чем память. Хранение работает медленнее, потому что использует серию вращающихся пластин магнитных дисков и подвижную головку чтения/записи.Они создают крошечное магнитное поле, которое может изменять полярность крошечных участков пластин для записи или чтения информации. Преимущество хранилища в том, что это энергонезависимая память, а это означает, что ее содержимое сохраняется даже при отключении питания. Память компьютера, напротив, является энергозависимой памятью, поскольку она хранит информацию только тогда, когда через компьютер проходит питание.

Компьютерная память бывает нескольких форматов. Некоторые из них являются основной памятью ЦП, например ОЗУ и ПЗУ; другие представляют собой вторичную память, обычно во внешней форме. Форматы внешней памяти менялись с годами и включали жесткие диски, дисководы для гибких дисков, оптическую память, флэш-память и защищенную цифровую (SD) память. Взято из блога ItAllAboutEmbedded.

Это может быть недостатком, особенно если у пользователя есть важная информация, например только что созданный, но несохраненный документ, который теряется при отключении системы из-за скачка напряжения. Однако память также невероятно полезна, поскольку позволяет компьютеру хранить информацию, над которой он в данный момент работает. Например, если пользователь хотел обновить файл резюме, сохраненный на его жестком диске, он сначала просил компьютер получить доступ к своему хранилищу, чтобы найти копию файла. Компьютер находил файл, затем копировал его содержимое в свою энергозависимую память и открывал документ. Поскольку пользователь вносит изменения в файл, эти изменения отражаются только в памяти, пока пользователь не сохранит их в хранилище. Некоторые сравнивают хранилище и память с библиотекарем. Хранение похоже на тысячи книг, которые есть у библиотекаря в библиотеке, с которыми он может ознакомиться, если у него будет достаточно времени. Память подобна знаниям, которые библиотекарь носит в голове. Он доступен очень быстро, но содержит меньше информации, чем книги.

Одной из особенностей памяти, которая делает ее намного быстрее, чем другие типы хранения информации, является то, что это оперативная память (ОЗУ). Доступ к любому адресу в блоке памяти можно получить напрямую, без необходимости сортировки других записей в пространстве памяти. Это контрастирует с другими типами памяти, такими как магнитная лента, которые являются устройствами последовательного доступа. Чтобы добраться до определенной части ленты, нужно двигаться вперед по всем остальным частям ленты, которые идут первыми. Это увеличивает время, необходимое для доступа к этому типу памяти.

Память в большей степени, чем любой другой фактор, определяет, насколько быстро компьютер отвечает на запросы и выполняет задачи. Это означает, что постоянно требуется больше памяти, поскольку потребители хотят, чтобы системы работали быстрее и могли выполнять больше задач одновременно. Когда компьютеру не хватает памяти из-за того, что одновременно выполняется слишком много операций, он может использовать виртуальную память, чтобы попытаться компенсировать это. Виртуальная память — это метод, при котором компьютер дополняет свое пространство памяти, используя часть своего пространства для хранения. Если компьютеру почти не хватает памяти и приходит другая задача, компьютер копирует часть содержимого своей памяти на жесткий диск. Затем он может удалить эту информацию из памяти и освободить место для новой задачи. Как только новая задача выполнена, компьютер извлекает информацию, скопированную на жесткий диск, и загружает ее обратно в память.

Некоторые новые типы памяти занимают промежуточное положение между памятью и хранилищем. Флэш-память, используемая во многих мобильных устройствах, может сохранять свое содержимое даже при отключении питания системы. Однако к нему можно получить доступ или даже стереть его исключительно с помощью электрических сигналов. Удаление всего содержимого флэш-памяти и замена его другой версией иногда называется «перепрошивкой» устройства.

Многие новые компьютеры оснащены твердотельными дисками (SSD), которые во многом похожи на флэш-память. Как и флэш-память, твердотельные накопители не имеют движущихся частей и могут заменить жесткие диски, поскольку сохраняют свое содержимое после отключения питания системы. Многие продвинутые пользователи компьютеров приняли твердотельные накопители, потому что они намного быстрее, чем традиционные компьютерные конфигурации. Система может быть включена и готова к использованию за считанные секунды, а не минуты.

—Скотт Циммер, доктор юридических наук

Кулиш, Ульрих. Компьютерная арифметика и достоверность: теория, реализация и приложения. 2-е изд. Бостон: Де Грюйтер, 2013. Печать.

Пандольфи, Лучано. Распределенные системы с энергонезависимой памятью: проблемы управления и моментов. Нью-Йорк: Springer, 2014. Печать.

Паттерсон, Дэвид А. и Джон Л. Хеннесси. Компьютерная организация и дизайн: аппаратно-программный интерфейс. 5-е изд. Уолтем: Морган, 2013. Печать.

Сото, Мария, Андре Росси, Марк Сево и Иоганн Лоран. Проблемы распределения памяти во встроенных системах: методы оптимизации. Хобокен: Wiley, 2013. Печать.

Абстрактно мы можем понять физическую или виртуальную машину с точки зрения ее компонентов, типов данных и набора инструкций:

Компьютер = Компоненты + Типы данных + Набор инструкций

Компоненты

Компоненты могут быть аппаратными или программными компонентами.

Основными компонентами являются процессор, память и дополнительный пользовательский интерфейс. Эти компоненты могут взаимодействовать друг с другом через шину или сеть:

Память

Память — это место, где хранятся данные и программы компьютера.

Память можно разделить на небольшую, быструю, но энергозависимую основную память и большую, медленную, статическую вторичную память:

Изменчивость означает, что содержимое памяти теряется при выключении компьютера. Это не относится к статической памяти.

На аппаратном уровне память можно рассматривать как огромный массив байтов.

В виртуальной машине память может быть более абстрактной. Вот несколько примеров:

Структуры данных (стеки, очереди, хеш-таблицы, деревья, массивы, списки)

Файлы (текстовые, двоичные, исполняемые)

Процессор

Процессор можно рассматривать как конкретную программу, реализованную в программном или аппаратном обеспечении. Эта программа называется циклом Fetch-Execute:

<р>1. инструкция = извлечь следующую инструкцию из памяти
2. if (instruction == halt) выйти
3. аргументы = выборка необходимых данных из памяти
4. результат = выполнить инструкцию с аргументами
5. сохранить результат в память
6. перейти к 1

Пользовательские интерфейсы (необязательно)

Существует два типа пользовательских интерфейсов.

Пользовательские интерфейсы консоли (CUI)

Цикл чтения-выполнения-печати (REPL):

<р>1. отобразить подсказку/меню
2. прочитать команду
3. если (команда == выйти) выйти
4. результат = выполнить команду
5. распечатать результат
6. перейти к 1

Графические интерфейсы пользователя (GUI)

Графический интерфейс можно рассматривать как дерево окон и элементов управления:

Графический интерфейс управляется циклом событий пользовательского ввода:

<р>1. дождитесь команды пользователя (выбор меню, нажатие кнопки и т.д.)
2. если (команда == выйти) выйти
3. выполнить команду
4. перекрашивать представления
5. перейти к 1

Типы данных

Компьютер можно рассматривать как машину для обработки данных. Формы данных, которые могут быть обработаны, организованы в типы. Вот несколько примеров:

Примитивные данные
�� Биты (0, 1), байты (8 бит), слова (2, 4, 8, . байты)
�� Числа
�� Точные числа (short, int, long)
�� Неточные числа (float, double)
�� Символы (ASCII, UNICODE)
�� Булевы значения (true, false)
�� Указатели, ссылки
Составные данные
�� Массивы
�� Объекты, записи, структуры
�� Коллекции (наборы, списки)
/>�� Перечисления
Данные, определяемые пользователем
�� Банк, счет, владелец счета, транзакция и т. д.

Наборы инструкций

Инструкции, которые может выполнять компьютер, организованы в зависимости от того, что они делают:

Управление данными (назначение, чтение, запись)
Управление последовательностью (блоки, условные операторы, итерации, переходы)
Арифметика (+, *, -, /, %, , >=, ==)
Логика (&&, ||, !, &, |, ~)
Функции (вызов/возврат)
Объявления (функций, типов данных, переменных и т. д.)

Какое максимальное количество попыток вам понадобится, чтобы найти свое имя в списке из миллиона имен? Миллион? Нет, даже не близко. Ответ 20 », если вы структурируете список, чтобы упростить поиск, и если вы ищете структуру с помощью эффективной техники поиска. Списки поиска — это один из многих способов, с помощью которых структуры данных помогают вам манипулировать данными, хранящимися в памяти вашего компьютера. Однако, прежде чем вы сможете понять, как использовать структуры данных, вам необходимо иметь четкое представление о том, как работает память компьютера. В этой главе вы узнаете, что такое компьютерная память и почему в памяти хранятся только нули и единицы. Вы также узнаете, что такое тип данных Java и как выбрать наилучший тип данных Java, чтобы зарезервировать память для данных, используемых вашей программой.

Экскурсия по памяти

Память компьютера разделена на три части: основную память, кэш-память в центральном процессоре (ЦП) и постоянное хранилище. Оперативная память , также называемая оперативной памятью (ОЗУ), — это место, где хранятся инструкции (программы) и данные. Основная память энергозависима; то есть инструкции и данные, содержащиеся в основной памяти, теряются при выключении компьютера.

Кэш-память в ЦП используется для хранения часто используемых инструкций и данных, которые либо используются, либо будут использоваться, либо использовались ЦП. Сегмент кэш-памяти процессора называется регистром. Регистр – это небольшой объем памяти ЦП, который используется для временного хранения инструкций и данных.

Шина соединяет ЦП и оперативную память. Шина – это набор протравленных проводов на материнской плате, похожий на магистраль и передающий инструкции и данные между ЦП, оперативной памятью и другими устройствами, подключенными к компьютеру (см. рис. 1-1). .

Рис. 1-1. Шина соединяет ЦП, оперативную память, постоянное хранилище и другие устройства.

Постоянное хранилище – это внешнее запоминающее устройство, такое как жесткий диск, на котором хранятся инструкции и данные. Постоянное хранилище энергонезависимо; то есть инструкции и данные сохраняются даже при выключении компьютера.

Постоянное хранилище обычно используется операционной системой в качестве виртуальной памяти. Виртуальная память — это метод, который операционная система использует для увеличения объема основной памяти по сравнению с оперативным запоминающим устройством (ОЗУ) внутри компьютера. Когда объем основной памяти превышен, операционная система временно копирует содержимое блока памяти в постоянное хранилище. Если программе требуется доступ к инструкциям или данным, содержащимся в блоке, операционная система переключает блок, хранящийся в постоянном хранилище, на блок основной памяти, который не используется.

Кэш-память ЦП — это тип памяти с самой высокой скоростью доступа. Ближайшее второе место занимает основная память. Постоянное хранилище занимает третье место, поскольку устройства постоянного хранения обычно используют механический процесс, который препятствует быстрой передаче инструкций и данных.

В этой книге мы сосредоточимся на оперативной памяти, потому что это тип памяти, используемый структурами данных (хотя представленные структуры данных и методы также могут быть применены к файловым системам в постоянном хранилище).

Читайте также: