78.Пам'ять. Типи пам'яті.

 Пам'ять. Типи пам'яті.

Комп'ю́терна па́м'ять (англ. memory, storage) — функціональна частина ЕОМ, призначена для прийому, зберігання та видачі даних.

Комп'ютерна пам'ять — частина ЕОМ, фізичний пристрій або середовище для зберігання даних протягом певного часу. В основі роботи запам'ятовуючих пристроїв може лежати будь-який фізичний ефект, що забезпечує приведення системи до двох або кількох стійких станів. У сучасній комп'ютерній техніці часто використовуються фізичні властивості напівпровідників, коли проходження струму через напівпровідник або його відсутність трактується як наявність логічних сигналів 0 або 1. Стійкі стани, що визначаються напрямком намагніченості, дозволяють використовувати для зберігання даних різноманітні магнітні матеріали. Наявність або відсутність заряду в конденсаторі також може бути покладена в основу системи зберігання інформації.

Найпоширеніші засоби машинного зберігання даних, використовувані в персональних комп'ютерах: — це модулі оперативної пам'яті, а також тверді диски (вінчестери), дискети (гнучкі магнітні диски), cd або DVD диски, а також пристрої флеш-пам'яті.

Призначення

Комп'ютерна пам'ять забезпечує підтримку однієї з найважливіших функцій сучасного комп'ютера, — здатність тривалого зберігання інформації. центральним процесором і пристрій, що запам'ятовує, є ключовими ланками так званої архітектури фон Неймана, — принципу закладеного в основу більшості сучасних комп'ютерів загального призначення.

Перші комп'ютери використовували пристрої, що запам'ятовують, виключно для зберігання оброблюваних даних. Їхні програми реалізовувалися на апаратному рівні у вигляді жорстких заданих виконуваних послідовностей. Будь-яке перепрограмування вимагало величезного обсягу ручної роботи з підготовки нової документації, перекомутації, перебудови блоків і пристроїв і т. п. Використання архітектури фон Неймана, що передбачає зберігання комп'ютерних програм і даних в загальній пам'яті, корінним чином змінило ситуацію.

Система зберігання інформації в сучасному цифровому комп'ютері заснована на двійковій системі числення. числа, текстова інформація, зображення, звук, відео та інші форми даних представляються у вигляді послідовностей бітових рядків або бінарних чисел, кожне з яких складається зі значень 0 і 1. Це дозволяє комп'ютеру легко маніпулювати ними за умови достатньої ємності системи зберігання. Наприклад, для зберігання невеликої розповіді досить мати пристрій пам'яті загальним обсягом всього лише близько 8 мільйонів бітів (приблизно 1 Мегабайт).

До теперішнього часу створено безліч різноманітних пристроїв, призначених для зберігання даних, багато з яких засновано на використанні різноманітних фізичних ефектів. Універсального рішення не існує, кожне має ті або інші недоліки. Тому комп'ютерні системи зазвичай мають кілька видів систем зберігання, основні властивості яких обумовлюють їх використання і призначення.

Класифікація

Залежно від призначення і особливостей реалізації пристроїв комп'ютерної пам'яті, по-різному підходять і до питань їхньої класифікації.

Так, при розгляді віддаленості і доступності пам'яті для центрального процесорного пристрою розрізняють: первинну, вторинну або третинну пам'ять.

Здатність або нездатність до зберігання даних в умовах відключення зовнішніх джерел живлення визначають енергонезалежність або енергозалежність пристроїв зберігання даних.

Особливості механізмів читання-запису відрізняють пристрої пам'яті тільки для зчитування (ПЗП), доступні для разового запису і безлічі прочитувань (WORM) або придатні для повноцінного виконання операцій зчитування-запису. Порядок вибірки визначає пам'ять довільного або послідовного доступу з блоковою або файловою адресацією.

Втім, досить часто до питання класифікації підходять простіше, наприклад, розрізняючи пристрої залежно від використовуваного типу носія — напівпровідникова пам'ять, оптична пам'ять, магнітооптична пам'ять, магнітна пам'ять і тому подібне

Різні типи пам'яті мають різні переваги, через що в більшості сучасних комп'ютерів використовуються відразу декілька типів пристроїв зберігання даних.

Первинна чи вторинна?

Первинна пам'ять характеризується найбільшою швидкістю доступу. Центральний процесор має прямий доступ до пристроїв первинної пам'яті; іноді вони навіть розміщуються на одному і тому ж кристалі.

У традиційній інтерпретації первинна пам'ять містить активно використовувані дані (наприклад, програми, що працюють в даний час, а також дані, що обробляються в даний час). Зазвичай буває високошвидкісна, відносно невелика, енергозалежна (не завжди). Іноді її називають основною пам'яттю.

Вторинна пам'ять також називається периферійною. У ній зазвичай зберігається інформація, яка не використовується в даний час. Доступ до такої пам'яті відбувається повільніше, проте обсяги такої пам'яті можуть бути в сотні і тисячі разів більшим. В більшості випадків ця пам'ять енергонезалежна.

Проте таке розділення не завжди можливе. Як основна пам'ять може використовуватися диск з довільним доступом. А вторинною пам'яттю іноді називають ту, яку можна відключити від комп'ютера, наприклад стрічкові накопичувачі.

Енергозалежність

Див. також: Енергозалежна пам'ять, енергонезалежна пам'ять

Енергозалежна пам'ять втрачає свій вміст після відімкнення живлення.

Незалежна пам'ять може довго зберігати вміст після відімкнення джерела струму, як правило, понад десятків років.

Довільний або послідовний доступ?

ЗП з довільним доступом відрізняються можливістю передати будь-які дані у будь-який час. Оперативна пам'ять комп'ютера (ОЗП) і вінчестер — приклади такої пам'яті.

ЗП з послідовним доступом, навпаки, можуть передавати дані тільки в певній послідовності. Стрічкова пам'ять і деякі типи флеш-пам'яті мають такий тип доступу.

Блоковий або файловий доступ?

На вінчестері, використовуються 2 типи доступу. Блоковий доступ припускає, що вся пам'ять розділена на блоки однакових розмірів з довільним доступом. Файловий доступ використовує абстракцію — теки з файлами, в яких зберігаються дані. Інший спосіб адресації — ассоціатівна адресація використовує алгоритм хешування для визначення адреси.