Язык сайта:

Компьютерная память

Компьютерная память - различные типы компьютерного оборудования и функциональные блоки, используемые для хранения данных и программ ( операционной системы и приложений ). Это один из самых важных элементов компьютера. В разговорной речи под термином компьютерная память понимается сама рабочая память, как HDD Toshiba.

 

Как сохранить данные

Современные компьютеры представляют данные, используя двоичную систему счисления . Каждая из их форм (текст, числа, изображения, музыка и т.д.) Преобразуется в строку битов - двоичных цифр - каждая из которых принимает значение 0 или 1. Информация может быть сохранена данным компьютером, если у него достаточно памяти для размещения в нем двоичное представление этих данных. Самая популярная единица емкости - это байт 8 бит .

Информация преобразуется в строку битов с использованием установленных стандартов кодирования, таких как код ASCII , стандарт MPEG-4 или формат файла изображения JPEG .

Добавляя избыточные биты к каждому блоку данных (байт, несколько байтов и т.д.), Устройства управления памятью могут обнаруживать возможные ошибки, вызванные хранением и передачей информации между компьютерными компонентами. Некоторые методы проверки ошибок позволяют только определить, были ли какие-либо неожиданные изменения (например, бит четности , код циклического избыточного кода - CRC ), тогда как другие могут восстанавливать значение измененных битов ( код исправления , сверточный код ) в определенных ситуациях в определенных ситуациях.

Данные, хранящиеся в памяти компьютера, часто сжимаются . Это приводит к возможности хранения дополнительной информации на устройстве. По соображениям безопасности некоторые данные (например, номера кредитных карт) могут храниться в зашифрованной памяти, чтобы минимизировать риск перехвата посторонними лицами.

Разделение иерархии и памяти

Модуль оперативной памяти (тип SDR SDRAM ). Стоимость памяти обычно связана со скоростью доступа к данным, хранящимся в памяти определенного типа: чем быстрее память, тем она дороже. Поэтому для передачи данных между различными типами памяти используются разные методы, чтобы обеспечить максимально короткое время доступа к наиболее необходимым данным с ограниченными ресурсами самых быстрых запоминающих устройств. Используемые в настоящее время данные хранятся в более быстрой памяти, в то время как данные в настоящее время не нужны в более медленной. Поскольку различия во времени доступа между уровнями часто составляют порядка 10: 1, правильное использование свойств кэша обычно более важно, чем количество циклов процессора, необходимых для выполнения алгоритма . Принцип передачи менее необходимых данных в более медленную память является основой для функционирования виртуальной памяти компьютера и подкачки памяти .

Классические типы памяти, используемые в ПК (ранжируются из самых быстрых):

Регистры процессора

  • кэш процессора
  • твердотельные накопители (твердотельные накопители)
  • жесткие диски (HDD)

Внутренняя память

Этот тип памяти является единственным доступным непосредственно для процессора. Программы и данные, с которыми они работают, считываются из него. Процессор читает инструкции, хранящиеся во внутренней памяти, а затем выполняет их.

Внутренняя память является энергозависимой, поскольку ее задачей является хранение данных, необходимых во время работы компьютера.

В современных компьютерах этот тип памяти встречается как внутри процессора, так и на материнской плате.

Регистры процессора

Они являются самой быстрой формой компьютерной памяти, и в то же время самой маленькой с точки зрения емкости. Они внутри процессора, обычно их там десяток или около того. В современных устройствах один регистр имеет размер 32 или 64 бита. Именно в них расположены данные, на которых процессор может выполнять любые операции. Данные в регистрах хранятся только тогда, когда они необходимы, а затем, после расчетов, передаются в ОЗУ.

Кэш

Кэш немного медленнее, но также больше регистров. Ускоряет доступ к данным, содержащимся в оперативной памяти, поскольку в нем хранится информация, к которой программа может запросить доступ в ближайшем будущем. Он имеет многоуровневую структуру (чаще всего это три или четыре уровня). Этот тип памяти также внутри процессора. Размер кеша редко превышает дюжину мегабайт.

Оперативная память

Он расположен на материнской плате, его размер обычно составляет от нескольких до нескольких гигабайт. Он подключен к процессору по выделенной шине (фактически - две шины: адрес и данные). Поскольку оперативная память нестабильна, она содержит случайную информацию при включении компьютера. Данные к нему загружаются с жесткого диска или другого долговечного носителя. Время доступа к ОЗУ обычно составляет от нескольких десятков до нескольких сотен наносекунд.

Внешнее

Внешняя память не доступна напрямую процессору. Он состоит из дисков, физически расположенных внутри компьютера, а также носителей, подключенных через соответствующие разъемы (обычно USB ). Каждый запрос на чтение данных с этого типа носителя приводит к тому, что он отправляется в определенный блок ОЗУ, откуда он может быть загружен и использован для расчетов. Устройства этого типа имеют гораздо большую емкость (обычно рассчитанную в сотнях гигабайт или терабайт), чем внутренняя память, и стоимость их изготовления ниже. Это связано с более длительным временем доступа.

Наиболее распространенным типом внешнего хранилища в современных компьютерах являются жесткие диски и твердотельные накопители . Время доступа к данным, хранящимся на жестком диске, обычно составляет несколько миллисекунд, примерно в 100 тысяч раз дольше, чем к оперативной памяти. Оптические диски, такие как CD и DVD, имеют еще более длительное время ожидания для загрузки.

Категория внешней памяти также включает флэш-носители , дискеты и перфорированные карты .

Попытка получить доступ к данным, расположенным рядом на механической опоре, намного быстрее, чем произвольный доступ. Таким образом, методы для оптимального распределения данных в этих типах памяти были разработаны. Другой способ уменьшить узкое место, то есть считывать информацию из внешней памяти, состоит в объединении нескольких носителей и параллельном считывании части данных с каждого.

Носители данных этого типа обычно форматируются для получения определенного уровня абстракции, необходимого для организации данных в файлы и каталоги, а также для добавления к ним метаданных, описывающих, среди прочего, владелец файла, права доступа, время создания и т. д.

Внешняя память также используется, когда память заполнена, для временного освобождения ее неиспользуемой в данный момент ( раздел подкачки, файл подкачки ). Когда возникает необходимость перенести содержимое оперативной памяти на диск, общая производительность компьютера ухудшается.


1111111