Запоминающие устройства: классификация, принцип работы, основные характеристики

К

функциям памяти относятся: прием информации из других устройств, запоминание информации, выдача информации по запросу в другие устройства компьютера. Основными характеристиками памяти являются объем и время доступа. Объем памяти определяется максимальным количеством информации (в байтах), которая может быть записана в эту память. Время доступа (в секундах) представляет собой минимальное время, достаточное для записи в память единицы информации. Кроме того, важной характеристикой является плотность записи (бит/см²) – количество информации, записанной на единице поверхности носителя. Память компьютера подразделяется на внутреннюю и внешнюю.

Внутренняя память (основная память) размещается внутри системного блока. Основным назначением внутренней памяти является совместное хранение данных и программ в процессе преобразования и обработки данных. Она подразделяется на оперативную и постоянную. К устройствам внутренней памяти относят электронную оперативную память, ПЗУ и CMOS.

Электронная оперативная память (RAM – Random Access Memory) – быстродействующее энергозависимое устройство памяти с произвольным доступом, непосредственно связанное с процессором и предназначенное для записи, чтения и временного хранения выполняемых программ и данных в текущем сеансе работы. Ее быстродействие обусловлено отсутствием медленных механических элементов, как это имеет место в памяти на магнитных дисках, лентах и компакт-дисках. После выключения компьютера содержимое оперативной памяти стирается. От размера оперативной памяти во многом зависит скорость работы и программное обеспечение компьютера. Емкость оперативной памяти в современных компьютерах достигает порядка сотен мегабайт, а в компьютерах новых поколений – более 1 Гбайт.

С точки зрения физического принципа действия в компьютере используется два типа оперативной памяти: динамическая (DRAM) и статическая (SRAM).

Микросхемы динамической памяти состоят из ячеек, которые можно представить в виде микроскопических конденсаторов, способных накапливать на своих обкладках электрический заряд. Каждая ячейка памяти может хранить
1 байт информации. Различают адрес (номер) ячейки и содержимое ячейки. Существенным недостатком этого типа памяти является то, что микроконденсаторы из-за утечек постепенно разряжаются. Чтобы сохранить значения данных, необходима периодическая (каждые несколько миллисекунд) подзарядка конденсаторов. Процесс периодического восстановления состояния ячеек динамической памяти называется регенерацией. Динамическая память используется в качестве основной оперативной памяти (ОЗУ). Часто ее называют просто оперативной памятью. При включении компьютера в ОЗУ загружаются с диска программы и данные для работы операционной системы, а затем прикладные программы и документы, которые открывает пользователь.

Оперативная память размещается на стандартных панельках – модулях, которые вставляют в соответствующие разъемы (слоты) системной платы. В ПК применяют три типа модулей. Модули SDRAM (DIMM-модули) использовались в компьютерах прошлых поколений и на сегодня считаются устаревшими. В настоящее время наиболее распространены модули типа DDR SDRAM (DDR DIMM), обеспечивающие быстрый доступ к памяти. С процессором Pentium IV применяются модули типа RDRAM (RIMM –модули). Основными характеристиками модулей оперативной памяти являются объем памяти и скорость передачи данных. Сегодня типичным считается размер модулей оперативной памяти объемом 128–512 Мбайт, но сохраняется тенденция к росту. Скорость передачи данных определяет максимальную пропускную способность памяти (в Мбайт/с или Гбайт/с) в оптимальном режиме доступа. На скоростные характеристики оказывают существенное влияние такие параметры как время доступа к памяти, ширина шины, передача нескольких сигналов за один такт работы. Поэтому одинаковые по объему модули могут иметь разные скорости передачи данных. Иногда в качестве определяющей характеристики памяти используют время доступа. Для современных модулей это значение может составлять 5 нс (наносекунд), а для особо быстрой памяти, которая используется в видеокартах, это время снижается до 2–3 нс.

Микросхемы статической памяти состоят из ячеек, которые можно представить как триггеры, выполненные из нескольких транзисторов. В триггере хранится не заряд, а состояние (включен/выключен), поэтому статическая память обеспечивает более высокое быстродействие, хотя технологически она реализуется сложнее и, соответственно, дороже динамической памяти.

Статическая память используется в качестве вспомогательной сверхоперативной кэш-памяти (СЗУ – сверхоперативное запоминающее устройство), предназначенной для согласования скорости работы медленных устройств с более быстрыми. Кэш-память невидима для пользователя и данные, хранящиеся в ней, недоступны для прикладной программы. Она является промежуточным буфером, содержащим копии наиболее часто используемой информации, которая хранится в памяти с менее быстрым доступом. Кэш-память может размещаться между оперативной памятью и процессором или между оперативной памятью и диском. При обращении процессора к памяти сначала происходит поиск нужных данных в кэш-памяти. При этом возможны как попадания, так и промахи. В случае попадания (в кэш подкачаны нужные данные) происходит быстрое считывание данных. Если требуемая информация отсутствует в кэш-памяти (промах), то происходит считывание непосредственно из оперативной памяти, но с меньшей скоростью. Соотношение числа попаданий и промах определяет эффективность кэширования. В настоящее время кэш-память реализуется по двухуровневой системе. При этом первичный кэш (уровень 1) встроен непосредственно внутрь процессора, а вторичный (уровень 2) устанавливается на системной плате. Так как доступ к данным в кэш-памяти идет быстрее, чем выборка исходных данных из медленной памяти, то среднее время доступа к памяти уменьшается. Увеличение объема кэш-памяти, также как и для ОЗУ, повышает эффективность работы компьютера. Наличие кэш-памяти может увеличить производительность компьютера на 20%.

Постоянное запоминающее устройство (ПЗУ) – это микросхема, расположенная на системной плате и способная длительно хранить информацию, даже когда компьютер выключен. Такой вид памяти называют ROM (Read Only Memory – память только для чтения). ПЗУ является энергонезависимым устройством, которое используется для хранения и чтения неизменной информации, некоторых часто встречающихся величин, стандартных программ и т. п. Программы записываются в ПЗУ на этапе изготовления микросхемы – их называют «зашитыми». ПЗУ играет важную роль, потому что в нем записаны тестирующие программы и программа начальной загрузки компьютера. Комплект программ ПЗУ образует базовую систему ввода-вывода (BIOS – Basic Input Output System). Основное назначение BIOS состоит в том, чтобы проверить состав и работоспособность компьютерной системы и обеспечить взаимодействие с клавиатурой, монитором, жестким диском и дисководами гибких и компакт-дисков. Это необходимо для того, чтобы компьютер мог начать функционировать после включения питания независимо от наличия и состава дополнительных видов памяти. Программы BIOS выводят на экран диагностические сообщения, сопровождающие запуск компьютера, а также позволяют вмешиваться в ход запуска с помощью клавиатуры. Сразу после включения компьютера на адресной шине аппаратно формируется стартовый адрес, который позволяет процессору обратиться в ПЗУ за своей первой командой.

Помимо ПЗУ типа ROM используются ППЗУ (PROM) – программируемые ПЗУ и РПЗУ – перепрограммируемые ПЗУ. ППЗУ позволяют однократно изменить состояние запоминающей матрицы электрическим путем по заданной программе. РПЗУ обладают возможностью многократного электрического программирования. Стирание старой информации в РПЗУ осуществляется либо с помощью электрического сигнала, снимающего заряд (РПЗУ-ЭС, EEPROM), либо с помощью ультрафиолетового излучения (РПЗУ-УФ, EPROM).

В современных компьютерах BIOS записывается в запоминающее устройство, которое называется флэш-памятью. Флэш-память также является энергонезависимой, но в отличие от ПЗУ, она позволяет обновлять и перезаписывать находящиеся в ней данные, то есть появляется возможность перепрограммирования BIOS.

Программы, входящие в BIOS, обслуживают только стандартные устройства, например клавиатуру. Изготовителям BIOS ничего не известно о конфигурации реальной вычислительной системы и параметрах устройств этой системы. По очевидным причинам данные о составе оборудования нельзя хранить ни в оперативной памяти, ни в ПЗУ. В связи с этим на системной плате устанавливается специальная микросхема энергонезависимой памяти CMOS, в которой хранятся настройки BIOS: данные о гибких и жестких дисках, о процессоре и некоторых других устройств системного блока. Благодаря CMOS компьютер четко отслеживает время и календарь (даже в выключенном состоянии), так как показания системных часов также хранятся (и изменяются) именно в этой памяти. От оперативной памяти CMOS отличается тем, что ее содержимое не стирается при выключении питания, а от ПЗУ она отличается тем, что данные о составе оборудования системы можно заносить в нее и изменять самостоятельно. Микросхема CMOS постоянно подпитывается от аккумуляторной батарейки, установленной на системной плате. Этого заряда достаточно на то, чтобы CMOS не теряла данные, если даже компьютер будет длительно выключен (несколько лет). Таким образом, программы BIOS считывают данные о составе оборудования из микросхемы CMOS, после чего выполняют обращение к жесткому диску (при необходимости они могут обращаться к гибкому диску или компакт-диску), а затем передают управления тем программам, которые записаны на диске.

Внешняя память – это энергонезависимая память, предназначенная для длительного хранения больших объемов информации (программ и данных). Наличие внешней памяти обеспечивает возможность неоднократного использования информации. Информация, записанная на внешнюю память, может храниться после выключения компьютера до следующего сеанса работы. Процессор не имеет непосредственного доступа к данным, находящимся во внешней памяти. Для обработки данных процессором они должны быть загружены в ОЗУ из внешних накопителей. Внешняя память существенно медленней оперативной и сверхоперативной кэш-памяти. Время доступа к информации для этих запоминающих устройств находится в пределах миллисекунд.

Устройства внешней памяти реализуются с использованием различных принципов записи и хранения. К ним относят дисковые накопители (магнитные, оптические и магнитооптические ЗУ), флэш-накопители, накопители на магнитной ленте. Дисковые накопители представляют собой совокупность носителя (диски) и соответствующего привода (дисковода). Дисководы жестких и гибких магнитных дисков, компакт-дисков и цифровых видеодисков размещаются внутри системного блока. Ряд устройств внешней памяти находится вне системного блока, они являются периферийными.

Жесткий диск (винчестер, HardDisk) – основное устройство с несъемным носителем, которое служит для долговременного хранения больших объемов информации (данных, программ, архивов и т. п.). Версия происхождения названия «винчестер» основана на том, что первые массовые модели накопителей на жестких магнитных дисках (НЖМД) содержали два диска по 30 Мбайт. Поэтому каждая модель маркировалась цифрами «30/30», подобно калибру охотничьего ружья винчестер. В компьютерах жесткие диски находятся внутри системного блока.

Конструктивно винчестер представляет собой набор соосных дисков, имеющих магнитное покрытие. При записи данных на диски происходит изменение намагниченности поверхности диска. При этом работает соответственно несколько магнитных головок, собранных в единый блок. Поскольку винчестер состоит не из одного, а из группы дисков, то он имеет 2 n поверхностей, где n – число отдельных дисков в группе. Над каждой поверхностью располагается магнитная головка для чтения/записи данных. Операции записи и считывания связаны с механическим вращением дисков и перемещением магнитных головок. Пока компьютер включен, пакет дисков непрерывно вращается с большой скоростью. Вся электромеханическая часть заключена в герметический корпус, что позволяет достичь высокой плотности записи и большой скорости считывания.

Управление работой винчестера выполняет контроллер жесткого диска. В настоящее время функции контроллера частично интегрированы в сам жесткий диск, а частично выполняются микросхемами, входящими в состав чипсета. Некоторые виды высокопроизводительных контроллеров могут поставляться на отдельной (дочерней) плате. В большинстве современных компьютеров используются контроллеры с интерфейсом IDE, который характеризуется высокой производительностью, легкостью подключения и относительно невысокой стоимостью.

К основным параметрам жестких дисков относятся емкость и производительность. Емкость (объем памяти) дисков зависит от технологии их изготовления. В современных компьютерах объем памяти на жестких дисках имеет диапазон от нескольких Мбайт до нескольких десятков Гбайт. Максимальная емкость жесткого диска может достигать 150 Гбайт. Производительность жесткого диска в первую очередь зависит от характеристик интерфейса, с помощью которого он связан с системной платой. Одним из важных параметров, влияющих на производительность жесткого диска, является скорость передачи данных. В зависимости от типа интерфейса диапазон скорости передачи данных (скорости записи/считывания) может быть от нескольких Мбайт/с до сотен Мбайт/с для наиболее современных интерфейсов. Кроме скорости передачи данных с производительностью диска связан параметр среднего времени доступа. Он определяет время, необходимое для поиска нужных данных, и зависит от скорости вращения диска. Например, для дисков, вращающихся с частотой 5400 об/мин, среднее время доступа составляет 9-10 мкс. К настоящему времени скорость передачи данных за счет быстрого вращения дисков (до 7200 об/мин) достигла 133–200 Мбайт/с, а время доступа составило
4–6 мкс. В последнее время стал важным еще один параметр – плотность записи. Появились винчестеры с двойной плотностью записи, которые отличаются высокой скоростью (Transfer), поскольку при вращении диска с той же скоростью за один оборот с него считывается больше информации. Как правило, плотность таких дисков выше 1 Гбайт на один диск пакета. Например, пакет жесткого диска емкостью 3,6 Гбайт содержит внутри всего два диска.

Для записи, а затем чтения данных на магнитном диске создается определенная структура данных, позволяющая формировать адреса записанных данных. Реализация структуры данных осуществляется с помощью специальной служебной программы, выполняющей операцию форматирования. Форматирование жесткого диска включает три этапа: низкоуровневое форматирование; создание главных (основных) разделов или логических дисков; логическое форматирование.

Низкоуровневое форматирование (первый этап) выполняется на заводе-изготовителе. На этом этапе осуществляется разбиение поверхности дисков на дорожки и сектора. Дорожки представляют собой концентрические окружности магнитных дисков. Совокупность всех совпадающих по вертикали дорожек на дисках называется цилиндром. Нумерация дорожек начинается от края диска к центру (0, 1, 2, … и т. д.). Дорожки, в свою очередь, разбиваются на сектора. Сектор – это минимальная физическая единица хранения данных. Нумерация секторов начинается с 1. Каждый сектор, кроме данных, содержит служебную информацию (номер дорожки, номер сектора, контрольная сумма данных), необходимую для работы контроллера. При низкоуровневом форматировании определяются размер сектора (как правило, равный 512 байт), количество дорожек и количество секторов на дорожку. Количество дорожек и секторов на диске зависят от емкости диска и используемого формата. Для повышения эффективности работы дисков в качестве минимальной единицы адресуемого пространства используется не единичный сектор, а группа смежных секторов, которую называют кластером. Объем кластера зависит от формата диска и составляет 1 сектор – для дискеты, от 2 до 32 и более секторов – для жестких дисков. Все кластеры имеют сквозную нумерацию. Место под файл выделяется кластерами. Операционная система сама определяет, какие именно кластеры необходимо выделить тому или иному файлу. Если для записи файла недостаточно количества смежных кластеров, то файлу будут выделены любые несмежные кластеры, имеющиеся на диске, и в этом случае файл является фрагментированным.

Жесткие диски, помимо физической, имеют логическую структуру, которая создается на втором этапе после создания физической структуры. Логическая структура представляет собой разбиение диска на главные разделы (тома), каждый из которых может быть использован конкретной файловой системой. Кроме главных разделов один раздел может быть создан как расширенный и использоваться для разбиения его на несколько логических дисков, причем каждый из дисков имеет свою файловую систему. Таким образом, на жестком диске может быть 1, 2 или 3 главных раздела и один расширенный раздел, содержащий один или несколько логических дисков. Первый раздел, как правило, используется в качестве системного раздела, с которого загружается операционная система. При этом системный раздел может быть только главным. Главные разделы, а также логические диски обозначаются латинскими буквами с двоеточием: C:, D:, E: и т. д. При создании первого раздела (основного или расширенного) в первом физическом секторе создается главная загрузочная запись (MBR) и таблица разделов, содержащая информацию о каждом из имеющихся на диске разделов. MBR используется программой начальной загрузки BIOS, которая считывает в память из активного раздела диска первый физический сектор, называемый загрузочным сектором.

На третьем этапе производится логическое форматирование разделов или логических дисков. В процессе логического форматирования на диск записывается информация, необходимая для работы конкретной файловой системы. Ниже представлена схема раздела или логического диска файловой системы FAT.

Загрузочный сектор раздела

FAT

FAT (копия)

Корневой каталог

Область файлов

Загрузочный сектор включает в себя загрузочную запись (BR), в которой содержится информация о типе и версии операционной системы, серийный номер, тип файловой системы, метка и характеристики диска, информация о головном (корневом) каталоге. Вслед за BR располагаются секторы FAT-таблицы. FAT–это таблица размещения файлов, с помощью которой компьютер запоминает адреса записанных файлов. Когда требуется считать какой-либо файл с диска, компьютер по имени этого файла находит в FAT-таблице стартовый кластер, с которого нужно начинать чтение, затем переводит магнитную головку в нужное положение и считывает файл в оперативную память. Если файл размещен в одном кластере, то элемент FAT содержит индикатор конца файла. Если файл занимает несколько кластеров, то элемент FAT указывает номер следующего кластера, в котором находится продолжение файла, либо признак конца файла, если это последний кластер. В зависимости от размера кластера используются различные типы файловой системы: FAT12, FAT16, FAT32. 12-разрядная FAT использовалась для форматирования дискет и жестких дисков, размер которых не превышал 16 Мбайт. FAT16 поддерживает диски размером до 2 Гбайт. Современные операционные системы при записи файлов на жесткий диск используют файловую систему FAT32, в которой для адреса файла выделяется 4 байта (32 бита). С помощью 32 битов файлам на диске может быть представлено максимально 2³² (4 294 967 296) кластеров. Для Windows NT разработана специальная файловая система NTFS, которая отличается от системы FAT расширенными возможностями по управлению доступом к файлам и каталогом и обладающая атрибутами защищенности файлов, позволяющими обеспечить защиту данных от несанкционированного доступа. Тип файловой системы не может быть изменен без переформатирования диска. Сразу за последней копией FAT находится корневой каталог. Его размер в элементах (элемент – 32 байта) указан в BR. Корневой каталог содержит список имен файлов с указанием даты и времени их создания, а также размеров и атрибутов файла. Кроме того, в каталоге находится номер стартового кластера, то есть начальной позиции файла. Когда системе нужен какой-либо файл, она находит в каталоге по имени файла номер стартового кластера и затем просматривает FAT-таблицу в поисках этого кластера.

Гибкие магнитные диски (флоппи-диски, дискеты) – это сменные носители информации, на которых программы и данные можно хранить отдельно от компьютера. Они используются для личного хранения и оперативного переноса информации от одного компьютера к другому, на них можно хранить копии документов, инсталляционные файлы программ, различные архивы. Флоппи-диски вставляются в приемное отверстие дисковода (накопитель на гибких магнитных дисках - НГМД), находящегося внутри системного блока. Для записи данных на гибкие диски также как и для винчестера используется принцип намагничивания поверхности диска. Считывание и запись информации осуществляется магнитной головкой через окно, вырезанное в конверте (оболочке дискеты). Прежде, чем производить запись, дискеты должны быть отформатированы при помощи специальной команды: для DOS – это команда Format.com. При форматировании осуществляется разбиение диска на дорожки и секторы. В каждом секторе может быть помещено 128, 256, 512 или 1024 байта (обычно 512 байт). Основными параметрами гибких дисков являются: технологический размер (измеряется в дюймах), плотность записи и емкость. В настоящее время стандартными являются диски HD (высокой плотности) размером 3,5 дюйма, емкость которых составляет 1,44 Мбайт.

Самое главное достоинство гибких магнитных дисков – они являются съемными и имеют низкую стоимость. Однако такие диски считаются малонадежными носителями. Пыль, влага, температурные перепады, внешние электромагнитные поля очень часто являются причиной утраты данных, хранившихся на дискетах. Для защиты от влаги и пыли магнитная поверхность диска прикрыта жестким пластмассовым конвертом со сдвигающейся шторкой. Записанные на дискете ценные данные можно защитить от стирания или перезаписи, сдвинув задвижку так, чтобы образовалось открытое отверстие. В новейших компьютерах происходит постепенный отказ от этого типа носителей.

Компакт-диски (CD-диски) и цифровые видеодиски (DVD-диски) – это оптические накопители, являются наиболее удобным средством для хранения и переноса больших объемов информации. Сегодня практически только на компакт-дисках или DVD-дисках производится легальная поставка программных продуктов, характерных для мультимедийной информации (графика, музыка, видео). Такие программные продукты получили название мультимедийные издания. На основе компакт-дисков создаются справочные системы и учебные комплексы с большой иллюстративной базой. Дисководы для оптических дисков устанавливаются внутри системного блока. Запись и считывание информации в таких накопителях производится бесконтактно с помощью лазерного луча в цифровом виде. В отличие от магнитных дисков цифровая запись характеризуется очень высокой плотностью. Оптические накопители считывают информацию в 10–15 раз быстрее, чем дисководы гибких дисков, но все же медленнее, чем жесткие диски.

С 1994–1995 годов в базовую конфигурацию ПК вместо дисководов гибких дисков диаметром 5,25 дюйма стали включаться имеющие такие же размеры дисководы CD-ROM (Compact Disc Read-Only Memory, что в переводе на русский язык означает постоянное запоминающее устройство на основе компакт-диска). Дисковод CD-ROM служит только для чтения данных. Некоторые из дисководов (CD-R) допускают только однократную запись, после чего превращаются в обычный компакт-диск, доступный только для чтения. Для многократной записи данных на компакт-диски используются дисководы CD-RW. Они являются перезаписываемыми, то есть позволяют стереть ранее записанную информацию и записать новые данные. Поверхность перезаписываемого оптического компакт-диска имеет специальный слой, который под действием луча лазера может менять свое состояние. Компакт-диски CD имеют емкость от 250 Мбайт до 1,5 Гбайт. Они просты и удобны в работе, практически не изнашиваются, не могут быть поражены вирусами, с них невозможно случайно стереть информацию.

Большое распространение получили цифровые видеодиски (DVD-диски), представляющие собой сочетание технологии записи и считывания данных с оптических компакт-дисков с форматом располагаемых на диске данных. Различают несколько типов дисководов для DVD-дисков: DVD-ROM – дисководы только для чтения; DVD-R – с однократной записью; DVD- RW – с многократной записью. Емкость цифровых видеодисков DVD достигает 17 Гбайт.

Основным параметром дисководов является скорость чтения данных. Дисководы компакт-дисков для считывания и записи данных используют механически перемещающуюся оптическую систему. В первых моделях для чтения данных применялся CLV-метод, при котором скорость чтения по всей дорожке была постоянной, а угловая скорость вращения диска линейно уменьшалась в процессе продвижения читающей лазерной головки к краю диска. За единицу измерения была принята скорость чтения музыкальных компакт-дисков, составляющая 150 Кбайт/с. Таким образом, дисковод с удвоенной скоростью чтения обеспечивает производительность 300 Кбайт/с, с учетверенной скоростью – 600 Кбайт/с и т. д. К примеру, современная модель маркируется значком 52´, что соответствует скорости считывания 52´150 Кбайт/с = 7,8 Мбайт/с.Более поздние модели стали поддерживать технологию постоянной угловой скорости (CAV). В этом случае меняется скорость чтения данных – на внутренних дорожках она минимальна, а на внешних максимальна. Указанная на дисководе цифра характеризует эту максимальную скорость. В настоящее время скорость считывания дисковода DVD-ROM достигает 21 Мбайт/с. Скорость записи в современных дисководах не уступает скорости чтения. Например, для заготовок компакт-дисков многократной записи скорость записи может составлять (12–24)´150 Кбайт/с.

Необходимость в периферийных устройствах хранения данных возникает в том случае, когда объем обрабатываемых данных больше объема, который можно разместить на базовом жестком диске, или когда необходимо выполнять регулярное резервное копирование данных, имеющих повышенную ценность. Большинство периферийных запоминающих устройств являются магнитными или магнитооптическими накопителями.

Стример – это периферийное устройство, предназначенное для быстрой записи с жесткого диска и надежного хранения больших объемов данных на магнитной ленте. Емкость магнитных кассет (картриджей) для стримеров достигает нескольких десятков гигабайт. Стримеры используются преимущественно в специализированных сетевых устройствах для резервного копирования информации. К недостаткам стримеров относят малую производительность (магнитная лента – устройство последовательного доступа) и недостаточную надежность из-за электромагнитных наводок и механической нагрузки.

Накопитель на съемных магнитных дисках (съемный жесткий диск) по своим характеристикам приближается к жестким дискам, но в отличие от них является сменным (внешним). Используется как для резервного копирования и переноса информации с одного ПК на другой, так и для непосредственной работы на разных компьютерах. В настоящее время используются ZIP- и JAZ- накопители, которые выпускаются фирмой Iomega. В зависимости от модели на одном диске можно разместить от одного до нескольких гигабайт. Основные недостатки JAZ- накопителей – это требование наличия специальных дисководов, отсутствие совместимости со стандартными трехдюймовыми дискетами. ZIP-накопитель – аналог стримера по емкости и назначению, часто используется для хранения дистрибутивов. По размеру ZIP-накопители незначительно превышают стандартные гибкие диски. Подключается такое устройство в порт, параллельный принтеру.

Магнитооптические съемные диски получили широкое распространение в компьютерных системах высокого уровня. Для хранения информации в магнитооптическом носителе используется специальный магнитный слой, который реагирует как на магнитное, так и на оптическое воздействие. Чтение и запись осуществляются с помощью луча лазера. Магнитооптические диски используются для решения задач резервного копирования, обмена данными и хранения редко используемых данных. Различают два типа магнитооптических дисков: CCW – с однократной записью; CCE – с многократной записью. Пользователь может работать с магнитооптическими дисками также как и с жесткими, только несколько более медленными. Емкость накопителей составляет от 230 Мбайт до 4,6 Гбайт. Магнитооптические диски имеют наибольшее число циклов перезаписи (более 100 млн), самый длительный срок хранения данных (не менее 50–100 лет), самую высокую стойкость к внешним воздействиям. Преимуществом магнитооптического метода записи по сравнению с магнитным является независимость от внешних магнитных полей, так как перемагничивание возможно только при температурах выше 150ºС. Однако достаточно высокая стоимость этих устройств не позволяет отнести их к устройствам массового спроса.

Флэш-память (флэш-карта) представляет собой современную внешнюю электронную энергонезависимую память с меньшим по сравнению с внутренней памятью быстродействием, вследствие большой удаленности от процессора и ограниченной пропускной способностью портов, к которым она подключается. Она относится к памяти типа EPROM (РПЗУ), допускает возможность многократной перезаписи данных, состоит из подобных запоминающих элементов, но имеет свои структурные и технологические особенности, позволяющие выделить ее в отдельный вид. Конструктивно флэш-память представляет собой набор микросхем, помещенный в миниатюрный плоский корпус. При записи в память используется принцип переноса электрического заряда на затвор транзистора. Флэш-память имеет минимальные размеры и с помощью порта USB допускает «горячее» (при включенном компьютере) подключение без установки драйвера. Объем флэш-памяти составляет от 32 Мбайт до нескольких десятков Гбайт. К достоинствам такой памяти можно отнести: малую потребляемую мощность, малогабаритность, отсутствие движущихся частей. Флэш-карта может быть вмонтирована в мобильное устройство, может быть переносной и использоваться в нескольких устройствах. Например, информацию, записанную на флэш-карте цифрового аппарата, можно прочесть на компьютере. На данный момент наиболее распространенными типами флэш-карт являются CompactFlash и SD/MMC.

Виртуальная память заслуживает особого рассмотрения. Все виды памяти в компьютере связаны между собой, образуя иерархическую структуру. Чем ближе устройство памяти к процессору, тем меньше ее объем, но зато больше скорость работы. Информация распределяется по уровням памяти в соответствии с ее потребностью. Например, файлы программ и данных, необходимые для решения задачи, считываются в ОЗУ, а наиболее часто используемые данные попадают в кэш-память. Современные операционные системы работают в предположении, что компьютер обладает виртуальной памятью, имеющей несколько больший объем внутренней памяти, чем реально установленный в ОЗУ. Часть виртуальной памяти, необходимой для решения задачи, размещается на жестком диске в специальном системном файле, называемом файлом подкачки (или своп-файлом). Если по каким-либо причинам объем ОЗУ окажется недостаточным, то операционная система копирует менее востребованную в данный момент область оперативной памяти в файл подкачки, и тем самым освобождает необходимый объем ОЗУ. Когда потребуются эти данные с диска, то они будут возвращены в оперативную память. Этот процесс называется свопингом. Поскольку скорость обмена данными между ОЗУ и жестким диском невелика, то программы в этом случае будут выполняться медленнее. В подобной ситуации для повышения скорости работы компьютера необходимо увеличить объем ОЗУ.

Тесты

№ п/п	Вопрос	Варианты ответов
	Принцип записи на перезаписываемые оптические компакт-диски заключается в …	1. Переносе электрического заряда на затвор транзистора. 2. Просвечивании лучом ультрафиолетовой лампы. 3. Намагничивании поверхности диска. 4. Нагревании рабочего слоя диска лазером.
	Одним из параметров жесткого диска является…	1. Тактовая частота. 2. Принцип записи. 3. Количество поверхностей. 4. Мощность блока питания.
	Промежуточный буфер с быстрым доступом, содержащий копию той информации, которая хранится в памяти с менее быстрым доступом, но с наибольшей вероятностью может быть оттуда запрошена, называют …	1. Памятью на магнитных дисках. 2. Кэш-памятью. 3. Внешней памятью. 4. Памятью на оптических дисках.
	В USB флэш-накопителях (флэш-картах) используется …	1. Память на магнитных сердечниках. 2. Электронная энергонезависимая перезаписываемая память. 3. Магнитная карта. 4. Небольшой прямоугольный DVD R/W.
	Программы начального тестирования и загрузки компьютера хранятся …	1. В ОЗУ (оперативном запоминающем устройстве). 2. На магнитных дисках. 3. На компакт-дисках. 4. В ПЗУ (постоянном запоминающем устройстве).
	Оперативное запоминающее устройство (ОЗУ) относится к виду памяти…	1. Внутренней. 2. На оптических дисках. 3. На магнитных дисках. 4. Внешней.
	Самой быстродействующей памятью персонального компьютера является …	1. Накопители на CD. 2. Оперативная память. 3. Винчестер. 4. Флэш-карта.
	Регенерация, т.е. периодическое восстановление состояния ячеек памяти, является атрибутом …	1. Статической оперативной памяти. 2. Динамической оперативной памяти. 3. Винчестера. 4. Стримера.
	Устройством, в котором хранение данных возможно только при включенном питании компьютера, является…	1. Гибкий магнитный диск. 2. Постоянная память (ПЗУ). 3. Оперативная память (ОЗУ). 4. Жесткий диск.
	Одним из важных параметров жесткого диска является …	1. Количество системных шин. 2. Время раскрутки. 3. Время доступа. 4. Жёсткость диска.
	Перезаписываемым носителем является…	1. CD-RW 2. CD-R 3. DVD+R 4. DVD-R
	Сектор – это…	1. Наименьшая возможная единица информации. 2. Минимальная единица адресации к данным. 3. Единица хранения данных. 4. Минимальная физическая единица хранения данных.
	КЭШ-память является…	1. Хранилищем для медленного хранения копий. 2. Хранилищем блоков информации основной памяти. 3. Дополнительным хранилищем копий блоков информации. 4. Действующим хранилищем копий блоков основной памяти.
	При отключении компьютера данные не сохраняются…	1. На дискете. 2. На жестком диске (винчестере). 3. В оперативной памяти (ОЗУ). 4. В постоянной памяти (ПЗУ).
	DVD диск используется для __________ хранения информации.	1. Долговременного. 2. Допустимого. 3. Компьютерного. 4. Кратковременного.
	К внешним устройствам хранения информации не относится...	1. DVD-RW 2. CD-ROM 3. ZIP-drive 4. RAM
	При форматировании гибкий магнитный диск разбивается …	1. Только на сектора. 2. Либо на дорожки, либо на сектора. 3. На дорожки и сектора. 4. Только на дорожки.
	CD-R диск является диском ___________ записи.	1. Многократной. 2. Однократной. 3. Параллельной. 4. Двукратной.
	Внешняя память компьютера предназначена…	1. Для долговременного хранения только программ, но не данных. 2. Для долговременного хранения данных и программ. 3. Для кратковременного хранения обрабатываемой в данный момент информации. 4. Для долговременного хранения данных, но не программ.
	Форматированием дискеты называется процесс…	1. Разбиения ее на логические диски. 2. Определения ее объема. 3. Выделения логических устройств. 4. Разбиения ее поверхности на сектора и дорожки.
	Укажите, какие устройства из предложенного списка являются устройствами памяти: а) жесткий диск;б) джойстик;в) мышь;г) регистры;д) CD-ROM.	1. а,г,д 2. а,б 3. б,в,г 4. б,в,д
	Из перечисленного внешними запоминающими устройствами являются…	1. Жесткий диск. 2. Оперативная память (ОЗУ). 3. Кэш – память. 4. Стример.
	Компакт – диск (CD) – это…	1. Оптический диск, информация с которого считывается лазерным лучом. 2. Диск после выполнения сжатия информации. 3. Сменный магнитный диск малого размера. 4. Магнитный диск с высокой плотностью записи информации.
	Какое время хранится информация в оперативной памяти?	1. Час. 2. До момента выключения компьютера. 3. День. 4. Месяц.
	Что из перечисленного относится к оперативной памяти? А. RIMM. Б. RAM. В. ROM. Г. DIMM.	1. АБГ 2. АВГ 3. АБВ 4. БВГ
	К какому типу памяти относится жесткий диск ПК?	1. Внутренняя. 2. Внешняя. 3. Центральная. 4. Переносная.
	Что из перечисленного входит в состав НГМД? А. Дисковод. Б. Гибкий диск. В. Жесткий диск. Г. Головки записи/чтения.	1. БВГ 2. АВГ 3. АБВ 4. АБГ
	Что из перечисленного входит в состав НГЖД? А. Головки записи/чтения. Б. Гибкий диск. В. Дисковод. Г. Жесткий диск.	1. БВГ 2. АВГ 3. АБВ 4. АБГ
	Расположите носители информации по увеличению их возможной емкости.	1. Жесткий диск. (5) 2. Флоппи-диск. (1) 3. CD-RW. (2) 4. Магнитооптический диск. (3) 5. Флэш-память. (4)
	Программа BIOS хранится в …	1. Оперативной памяти. 2. Постоянной памяти. 3. Микропроцессорной памяти. 4. Кэш-памяти.
	К ОЗУ относится память…	1. RAM 2. ROM 3. PROM 4. DPROM
	Требования к основной памяти:	1. Высокое быстродействие. 2. Длительное хранение информации. 3. Большая емкость. 4. Быстрый доступ к информации.
	К внешней памяти относятся:	1. Стример. 2. Принтер. 3. Плоттер. 4. CD-ROM.
	Группа дорожек поверхностей дискового пакета с одинаковыми номерами – это…	1. Кластер. 2. Бит. 3. Сектор. 4. Цилиндр.
	В основную память ПК входят:	1. Оперативная. 2. Внешняя. 3. Кэш-память. 4. Постоянная.
	Что такое DIMM?	1. Разновидность локальной шины. 2. Модуль микросхемы памяти. 3. Обозначение порта ввода-вывода. 4. Контроллер НЖМД.
	Постоянная память необходима…	1. Для хранения определенных данных. 2. Для хранения текущей команды. 3. Для регенерации ОЗУ. 4. Для хранения некоторых параметров установок ПК.
	Кэш-память – это…	1. Сверхоперативная память, которая позволяет сглаживать разницу в быстродействии процессора и оперативной памяти. 2. Память, используемая для хранения системных установок. 3. Память, используемая для передачи данных через модем. 4. Память, используемая для хранения текущей команды.
	Кэш-память первого уровня находится…	1. На системной шине. 2. На дочерней плате. 3. В процессоре. 4. Вне процессора. 5. В регистре ОП.
	Стример - это…	1. Магнитный диск большой емкости. 2. Один из видов графических ускорителей. 3. Основная плата расширения. 4. Устройство сохранения информации на магнитную ленту.
	Программа BIOS хранится…	1. В регистре АЛУ. 2. В постоянной памяти. 3. В памяти микропроцессора. 4. В кэш-памяти.
	Выберите термины, характеризующие магнитные диски как накопители.	1. Зона. 2. Конус. 3. Цилиндр. 4. Радиус. 5. Кольцо. 6. Сектор. 7. Дорожка.
	Какая память используется для хранения больших объемов информации?	1. Основная. 2. Кэш 1-го уровня. 3. НЖМД. 4. Кэш 2-го уровня.
	Статическая память служит базой для построения…	1. Кэш-памяти. 2. Оперативной памяти. 3. Виртуальной памяти. 4. Постоянной памяти.
	Одним из параметров накопителя на жестких дисках является форм-фактор, который означает…	1. Диаметр дисков в дюймах. 2. Количество цилиндров. 3. Диаметр дисков в сантиметрах. 4. Количество поверхностей.
	Электронная схема EPROM является…	1. ПЗУ с возможностью перепрограммирования. 2. Непрограммируемым ПЗУ. 3. Частью ОЗУ. 4. Разновидностью DVD-ROM.
	К внутренней памяти относятся…	1. Оперативная память. 2. Память на компакт-дисках. 3. Винчестер. 4. Постоянная память.
	Внешними запоминающими устройствами являются…	1. Flash USB Drive/ 2. Винчестер. 3. Стриммер. 4. Кэш-память.