Данными которые хранятся в компьютерах. Как хранится информация? Наведение порядка на Рабочем столе

Размещенная в ряды и колонки, память компьютера может показаться огромным городом с одинаковым числом одинаковых домов на каждой улице. В боль­шинстве компьютеров размер одного «дома» состав­ляет 8 бит, или 1 байт, этого достаточно для одного символа.

Как и в городе, дома в компьютере имеют свой собственный адрес, но в отличие от обычных городских домов каждый дом в памяти относится к двум улицам. Каждый ад­рес находится на пересечении двр проводков - ма­гистралей - по которым информация путешествует внутри компьютера. Эта часть сети называется ад­ресной магистралью.

Адреса (коды) памяти, как и любая другая цифровая информация, являются двоичными числами, или «битовыми строками», как те, что представлены на рисунке справа. В каждом адресе наиболее значимые цифры битовой строки обозначают номер ряда, а ме­нее значимые цифры справа - номер колонки. Чем больше память, тем длиннее адрес. Для сохранения данных в компьютере центральный процессор посы­лает в память сигнал с данными, адрес и команду «записать». В ответ память записывает данные по указанному адресу. Точно так же данные добывают­ся из памяти, когда ЦПУ посылает сигнал «читать» и адрес. Память идет по указанному адресу, считывает данные и посылает их в ЦПУ.

Как память пользуется адресами

Допустим, байт данных хранится в памяти под кодом 001010. Адрес (внизу слева), посланный из ЦПУ, разлагается на три его более значи­мых бита - 001 и три менее значимых бита -010 и уходит по двум адресным магистралям (красный и синий цвета). Сигналы следуют по соответствующим дорожкам и встречаются по предписанному адресу. Здесь сигнал «записать» открывает адрес и данные, по­сланные по магистрали данных (зеленый цвет), запоминаются.

Внутренняя память компьютера

Внутренняя память компьютера называется еще первичной памятью, с тем чтобы отличать ее от внешней памяти, где данные сохраняются для исследования в будущем. Компьюте­ры старшего поколения имели магнитную память, но теперь почти во всех компьютерах первичной памятью являются интегральные схемы. Адресные магистрали, или сети крошеч­ных проводков, проходят через каждую единицу памяти. Это позволяет компьютеру одинаково быстро считывать любой кусок информации, где бы он ни находился.

Регистрация и хранение информации берет свое начало от высеченных на камне изображений в эпоху неолита и бронзового века. Прошли века, пока к человеку пришли письменность, а затем книгопечатание.

Только в XIX в. была изобретена фотография (1839 г.) и кинематограф (1895 г.). Эти два замечательных изобретения позволили регистрировать и запоминать информацию в виде изображений и звука.

Интересный способ хранения дискретной информации предложил французский механик Ж. Вакансон, создавший в 1741 г. ткацкий станок с программным управлением. Для запоминания программы он использовал механический перфорированный барабан. Лишь 60 лет спустя барабан был заменен перфорированным картоном, явившимся прообразом перфокарт и перфолент.

Принципиально важным событием явилось изобретение записи электрических сигналов на магнитной ленте, положившее начало многим разновидностям устройств магнитной записи. Производство магнитной ленты началось сравнительно недавно с 1928 г., хотя принцип запись звука с помощью магнитного поля известен уже более ста лет.

Мы уже говорили о том, что память компьютера по характеру доступа к ней и объемам хранящейся в ней информации разделяется на оперативную и долговременную (постоянную). К оперативной памяти центральный процессор компьютера обращается в любой момент, считывание и запись информации в оперативной памяти происходят быстро, в темпе работы компьютера. В долговременную память компьютер записывает большие объемы информации и обращается к ней эпизодически.

Различие между оперативной и долговременной памятью состоит во времени доступа к памяти, поэтому часто вместо этих названий используют их физическую реализацию - полупроводниковую и магнитную память, однако уже сейчас есть предпосылки создания устройства памяти большой емкости и в то же время с быстрым доступом, малой ценой и размерами.

Компьютер оперирует двумя символами: "да" (1) и "нет" (0). Состояния "да" и "нет" физически реализуются в электрическом реле, имеющем два устойчивых состояния. На смену реле пришли в свое время электронная лампа, а затем транзистор. Устройство памяти на лампах или транзисторах реализуется в схеме "триггера", имеющего два устойчивых состояния, следовательно, способного запоминать значения 0 и 1. Для выполнения этой операции используют различные физические принципы. Триггер (trigger означает спусковой механизм, защелку) представляет собой "электронное реле", которое, как и электрическое реле, может находиться в одном из двух возможных состояний, выражаемых разным напряжением в выбранной точке схемы. Одно напряжение принимается условно за 0, другое за 1. Триггер сколь угодно долго сохраняет одно из двух устойчивых состояний и скачкообразно переключается из одного состояния в другое под действием внешнего сигнала.

Для запоминания одного бита информации необходим один триггер. Соединяя последовательно несколько триггеров, можно получить устройство для хранения больших двоичных чисел, причем каждый предыдущий триггер будет служить источником сигнала для последующего. Совокупность триггеров, рассчитанную на хранение двоичного числа определенной длины, называют регистром. Следует оговориться, что такое устройство памяти работает только при включенном электропитании.

Если доступ к ячейкам памяти (триггерам) организован так, что запись и считывание двоичной информации производится одновременно у всех ячеек, устройство памяти называется памятью с произвольным доступом. Если же регистр выполнен так, что информация в нем передается последовательно от предыдущей ячейки к после дующей, он называется регистром сдвига или устройством с последовательной памятью.

Оперативная память компьютера может состоять из множества триггерных элементов любой природы. В годы существования компьютеров разработаны и технически реализованы принципиально разные устройства оперативной памяти, правда некоторые из них в настоящее время можно встретить только в музеях. Они реализуются на простейших полупроводниковых структурах, на основе криогенных элементов, электронно-лучевых трубок, цилиндрических магнитных доменов, голографии, с помощью сложных молекулярных и биологических систем.

Ниже мы рассмотрим некоторые устройства оперативной и долговременной памяти, созданные на различных физических принципах и в различные периоды развития компьютерной техники.

Память на ферритовых сердечниках. Феррит представляет собой полупроводниковый магнитный материал, изготавливаемый из порошкообразных окислов. Феррит обладает сильно выраженными магнитными свойствами с почти прямоугольной петлей гистерезиса (зависимость магнитной индукции от напряженности магнитного поля).

Магнитный сердечник с прямоугольной петлей гистерезиса является хорошим элементом для запоминания информации в двоичном коде. Можно условиться, что намагниченное состояние сердечника соответствует 1, а размагниченное 0. Переход из одного состояния и другое происходит под воздействием тока в катушке. Кольцо из ферритового материала с обмотками ведет себя аналогично. Для управления магнитным состоянием на кольце должны быть соответствующие обмотки записи и считывания. Считывание информации основано на упомянутом выше эффекте: если сердечник под действием импульса остался в прежнем состоянии, то в нем была записана 1, если под действием импульса противоположной полярности сердечник перешел и другое состояние, в нем был записан 0.

Из множества ферритовых колец собирается матрица памяти, в которой каждый элемент находится в состоянии 0 или 1, и тем самым запоминается столько бит, сколько в матрице колец. Матрица образуется сеткой из горизонтальных и вертикальных проволочек (шин), на пересечении которых помещаются ферритовые кольца. С помощью шин происходит управление магнитным состоянием каждого кольца.

Для снижения габаритных размеров устройства памяти размеры ферритовых колец сведены к минимуму. Внешний диаметр колен составляет 0.45 мм, время переключения равно 30 нс. Миниатюризация запоминающего устройства на ферритах, к сожалению, имеет предел, обусловленный внутренним диаметром ферритового кольца. Так, и кольцо диаметром 0,3 мм весьма трудно продеть несколько проводников, не сломав его.

Серийные запоминающие устройства на ферритах имеют емкость до 20 Мбит.

Память на цилиндрических магнитных доменах. В основе этого типа устройств лежит следующий физический эффект: в некоторых магнитных материалах при воздействии внешнего магнитного поля могут возникать отдельные области, отличающиеся от остального материала направлением намагниченности. Эти области получили название "доменов" (domain управляемая область, район). Под действием слабого внешнего магнитного поля домены могут перемещаться в пластине ферромагнитного материала по заранее заданным направлениям с высокой скоростью. Это свойство перемещения доменов позволяет создавать запоминающие устройства. Хорошим доменообразующим материалом является пленка ферритграната.

Доменные структуры могут быть полосковыми, кольцевыми, цилиндрическими. Устройства на цилиндрических магнитных доменах (ЦМЛ) являются новой ступенью применения магнетизма в технике запоминающих устройств.

Носителями информации в таком устройстве служат изолированные намагниченные участки магнитных кристаллов. Размер домена составляет от 0,01 до 0,1 мм, поэтому на одном квадратном сантиметре материала можно разместить несколько миллионов доменов. Наблюдаемые под микроскопом домены имеют форму пузырьков, отсюда и английский вариант названия этого вида памяти - magnetic bubble memory (магнитная пузырьковая память).

Домены можно генерировать или уничтожать, их перемещение позволяет создавать логические операции, потому что наличие ил отсутствие домена в определенной точке магнитного кристалла можно считать за 1 или 0.

Очень важным является факт, что при отключении домены сохраняются.

На базе доменосодержащего кристалла выпускаются полупроводниковые модули - чипы (chip - тонкий кусочек дерева или камня). Для образования в чипе цилиндрических доменов, его помещают в постоянные и вращающиеся магнитные поля, образованные постоянным магнитом и электромагнитом.

Доменный регистр состоит из устройства ввода доменов (генератор доменов), вывода (резистивный датчик) и пермаллоевой пленки. Генерация доменов производится путем непосредственного зарождения доменов в той или иной точке кристалла. Генерация и ввод доменов в регистр сдвига производится токопроводящей петлей из пермаллоевой пленки. При появлении тока в генераторе создается локальное магнитное поле. Под действием этого поля в области, ограниченной контуром петли, зарождается домен, который затем под действием поля постоянного смещения принимает цилиндрическую форму. В таком сформированном виде домен поступает в сдвиговый регистр.

Один чип способен запомнить до 150 бит, а весь накопитель - 10 Мбит. Существовали накопители на 16 Мбит. Запоминающее устройство такой емкости имеет размеры небольшого чемодана.

Считывание информации в чипе на цилиндрических магнитных доменах происходит с помощью магниторезистивных пермаллоевых датчиков или датчиков Холла. Под действием магнитного поля домена в пермаллоевой пленке происходит изменение электрического сопротивления или же в полупроводниковом датчике под действием домена возникает электродвижущая сила.

Полупроводниковая память. Для запоминания электрических сигналов используют полупроводниковые структуры, на основе которых создаются биполярные транзисторы, МОП-транзисторы (металл-оксид полупроводники), МНОП-транзисторы (металл-нитрид-оксид полупроводники) и приборов с зарядовой связью (ПЗС).

Блоки памяти на транзисторах организованы аналогично блокам памяти на ферритовых сердечниках. Основным недостатком полупроводниковой памяти следует считать значительное потребление электроэнергии и потерю информации при отключении электропитания.

Биполярный транзистор представляет собой прибор с двумя p-n переходами. Под действием напряжения база - коллектор изменяется состояние транзистора: он может быть открыт или заперт. Эти состояния используются как 0 и 1.

Транзистор с металлоксидной стружкой является разновидностью полевого транзистора. Название этого транзистора происходит от трех составляющих: металлический затвор, слой изолирующего окисла и полупроводниковая подложка. Он представляет собой полупроводниковый прибор, у которого сопротивление между двумя его выводами управляется потенциалом, подаваемым на третий вывод (затвор). Под действием управляющего напряжения МОП-транзистор может находиться в закрытом или открытом состояниях.

На биполярных транзисторах, полевых МОП- и МНОП-транзисторах, ПЗС собирают интегральные запоминающие устройства.

Технология изготовления полупроводниковых структур позволяет создавать на их базе интегральные запоминающие устройства. Основу всех полупроводниковых элементов составляет кремниевая пластина, на которой собирается весь логический блок памяти. Так, один запоминающий блок на МОП-структуре представляет собой матрицу из 256 запоминающих элементов.

Из упомянутых нами устройств ПЗС считаются новой страницей в развитии микроэлектроники, им специалисты прочат будущее и полагают, что они могут быть лучше, чем запоминающие устройства на цилиндрических магнитных доменах и магнитных дисках средних размеров.

Память на электронно-лучевых трубках (ЭЛТ). Электронно-лучевая трубка без люминофорного покрытия может служить запоминающим устройством. Электронный луч, воздействуя на стекло колбы, оставляет на нем электрический заряд, и этот заряд сохраняется надолго, так как стекло является хорошим диэлектриком. Считывание зарядов производится также электронным лучом, движением которого управляют отклоняющие пластины. О наличии заряда на мишени судят по изменению тока луча.

Технология позволяла осуществлять высокоэффективную память на ЭЛТ. Так, вместо стекла применяется электростатическая кремниевая матрица, состоящая из множества микроконденсаторов, имеющих поперечный размер примерно 6 мкм.

Мишень трубки на МОП-структуре сохраняет информацию в виде потенциального рельефа, который формируется в слое окисла пластины. При записи в точке контакта луча с мишенью накапливается заряд, что соответствует 1. отсутствие заряда 0. Выполненная на этом принципе ЭЛТ имеет емкость 4,2 Мбит при площади мишени 1 см2.

Память на магнитной ленте. Запись информации на магнитную ленту основана на принципе сохранения ферромагнитными материалами остаточного
намагничивания, соответствующего напряженности магнитного поля при записи. Магнитная лента представляет собой носитель информации в виде гибкой пластмассовой ленты покрытой тонким (0,01-10 мкм) магнитным слоем. Лента движется с равномерной скоростью мимо магнитной головки, и ее поверхность намагничивается в зависимости от мгновенного значения напряженности магнитного поля, создаваемого головкой в соответствии с поступающим на нее сигналом.

При пропускании магнитной ленты мимо воспроизводящей головки в ее обмотке индуцируется электродвижущая сила, соответствующая степени намагниченности магнитного слоя ленты. Этот принцип записи и воспроизведения аналогичен для магнитных барабанов и дисков.

Современные запоминающие устройства большой емкости на магнитной ленте
сравнительно дешевы и компактны, способы хранить информацию в течение длительного времени. Они позволяют производить многократное считывание и введение новой информации, на место ранее записанной.

Цифровая информация может записываться на магнитную ленту на нескольких параллельных дорожках, при этом каждая дорожка имеет свою головку записи-воспроизведения или одна головка команде перемещается на нужную дорожку.

В запоминающих устройствах на магнитной ленте блоки информации помещают (записывают) с интервалами, достаточными для остановки лентопротяжного механизма. Каждый информационный блок имеет свой адрес в виде кодового слова. Выборка с ленты крупного блока информации производится путем сравнения адреса блока, хранящегося в регистре запоминающего устройства компьютера, со считанными с ленты; текущими номерами (адресами) блоков.

Основным недостатком памяти на магнитной ленте является значительное время
выборки информации. Но зато такая память обладает неплохим объемом хранимой информации - 40 Гбайт при очень компактных размерах.

Память на магнитных барабанах и дисках. Основным элементом устройства памяти на магнитном барабане является сам барабан, покрытый магнитным материалом. У поверхности барабана устанавливается ряд головок для бесконтактной записи и считывания. Например, барабан может иметь 278 дорожек, которые обслуживаются 24 головками. Вращение барабана происходит с частотой около 20 тыс. оборотов в минуту, вследствие чего скорость выборки информации может составлять несколько десятков миллисекунд.

Устройство памяти на магнитном барабане является исключительно точным в механическом отношении прибором. Для повышения его надежности головки герметизируют, создавая автоматическую систему плавающих головок, когда между поверхностью барабана и головкой сохраняется постоянный зазор примерно 5 мкм.

Конкурентом магнитному барабану является устройство памяти на магнитных
дисках, появившееся в начале 60-х годов после освоения производства плавающих магнитных головок на воздушной подушке. Увеличение поверхности, используемой для записи информации на магнитных дисках по сравнению с
магнитными барабанами, позволило при той же плотности записи разработать устройства с емкостью, превышающие емкость устройств на магнитных барабанах во много раз, поэтому магнитные барабаны били полностью вытеснены магнитными дисками.

Независимо от размеров диска накопитель состоит из трех физических узлов: кассеты с диском, привода диска и электронной части.

Жесткие диски изготавливаются из алюминия или латуни, они могут быть стационарно установленными и сменными; информация записывается на магнитный слой по концентрическим дорожкам; стандартные диаметры 88,9; 133,35 мм, толщина примерно 2 мм; обе поверхности являются рабочими. Диск устанавливается на вал, который приводится во вращение электромотором. Зазор между поверхностью диска и магнитной головкой составляет 2,5-5,0 мкм и должен сохраняться постоянным в процессе работы. С этой целью производят тщательную обработку поверхности диска и используют специальные головки аэростатического типа, плавающие над диском. Головки для записи и считывания перемещаются в зазоре между дисками с помощью суппорта, управляемого сервоприводом специальными командами.

Средняя емкость дорожки достаточно велика (примерно 40 Кбайт), поэтому каждая дорожка разбивается на секторы для более быстрого поиска. При аппаратном разделении диска на секторы на внутренней окружности имеются 32 отверстия, отмечающие начала секторов.

Емкость дисков может достигать сотен Гбит, а время доступа к информационному блоку от 1 до 10 мс.

Основное преимущество дисковой памяти - сравнительно быстрый поиск нужного информационного блока и возможность смены дисков, что позволяет считывать с дисков данные, записанные на другом компьютере.

Для мини- и микрокомпьютеров широко используются жесткие диски (Seagate , IBM , Quantum ). Особенность жестких дисков - герметизация носителя, что позволяет уменьшить зазоры между головками и диском, существенно увеличить плотность записи. Герметизация повышает также надежность устройства.

Хранение информации на микрофильме. Как это ни покажется странным,
но информацию можно хранить и на микрофильмах. При размере пленки А6 она способна хранить около 1 Мбайта информации.

В основе микрофильмирования лежит принцип фотографии. Создание первой микроформы относится к 1850 г. Длительное время для микрофильмирования использовалась 35- или 16-мм рулонная фотопленка. В отличие от обычного микрофильмирования микрофиширование представляет собой запись фотографическим способом информации на плоскую фотографическую пленку стандартного размера А6 105х148 мм. Изображение обычной страницы текста А4 (296х210 мм) уменьшается с помощью оптики в 24 раза и фиксируется на микрофише в виде небольшой ячейки.

Всего на микрофише 105х148 мм размещается 98 уменьшенных изображений обычных страниц текста.

Возможно применение системы с разрешающей способностью, позволяющей размещать на микрофише 208 или 270 изображений страниц. Наиболее широко используются кратности уменьшения 21, 22 и 24.

Идея микрофильмов получила широкое распространение, так как позволяет
осуществлять компактное безбумажное хранение любых документов. Особенно широко микрофильмирование используют патентные ведомства, научно-технические библиотеки, правительственные учреждения и банки. Так, в 1989 году в США до 30 % всех микрофиш использовали правительственные учреждения. А до начала 1984 г. объем хранящейся в архивах США информации составлял 21 млрд страниц текста, значительная часть которого зафиксирована на микрофишах.

Микрофиши хранятся в специальных кляссерах по 15 штук в каждом. Кляссеры помещаются в коробки. Для сравнения скажем, что собрание журнала Journal of American Chemical Society с 1879 по 1972 гг. хранится на полках длиной 18 м, и этот же журнал на микрофишах в коробках занимает полку длиной 1,65 м. Благодаря разработанной специальной порядковой систематике, поиск необходимой информации возможен обычными (ручными) методами и с помощью компьютера. Визуально читаемые обозначения порядкового номера и поля заголовка позволяют быстро отыскать необходимую микрофишу, а затем и нужные страницы текста.

В зависимости от типа и размеров хранилища микрофиш возможно применение различных средств поиска: карты краевой перфорации, суперпозиционные карты, перфокарты машинной сортировки или поиск с помощью компьютера.

Понятно, что в процессах микрофиширования и воспроизведения информации на бумагу принципиальную роль играет носитель - фотопленка. Первое электрографическое изображение с высокой разрешающей способностью на полимерной пленке было получено в 1962 г. фирмой Bell & Howell (США), затем технология была подхвачена другими и нашла широкое применение. Пленка Ektavolt фирмы Kodak имеет разрешающуб способность 800 линий/мм, что приводит к масштабу уменьшения оригинала в 100 раз. Оригинальной является пленка фирмы Eastman Kodak типа SO-101 и SO-102, позволяющая переносить изображение с экрана электронно-лучевой трубки на пленку с большим уменьшением.

Существует несколько методов получения изображений на пленке под управлением компьютера. Во-первых, это может быть копирование в уменьшенном виде изображений с экрана электроннолучевой трубки. Во-вторых, изображение на фотопленку можно наносить электронным или лазерным лучом, управляемым компьютером. Производительность такой системы исключительно высока - в одну минуту система может "печатать" около полумиллиона знаков.

Для восстановления информации с микрофиш существует два типа устройств: для чтения микрофиш с увеличением изображений от 16 до 26 раз, для чтения микрофиш и одновременно получения бумажных копий.

Первый тин прибора представляет собой фотоувеличитель настольного типа с проекцией изображений в проходном или отраженном свете. Увеличенный микрокадр проецируется на плоскость стола или на экран. Светлое и четкое изображение 275х390 мм, как это сделано в аппарате Pentakata Mikrofilmtechnik, допускает работу в помещениях с нормальным освещением.

Второй тип прибора кроме чтения информации позволяет получать по запросу увеличенный бумажный экземпляр.

Для характеристики аппаратуры записи и воспроизведения информации с помощью микрофиш приведем состав и данные аппаратуры швейцарской фирмы Messerly:

камера для съемки печатного текста на микрофишу с производительностью 1500 - 2000 документов в час (15 микрофиш);

проявочная машина AP-F-ЗО производительностью 900 м пленки в час;

устройство дублирования микрофиш, производящее 120 дубликатов в час;

проекционный увеличительный аппарат АМ 1830, фиксирующий изображения на нормальную бумагу, его производительность 900 копий в час;

автоматическое поисковое устройство для микрофиш, имеющее время поиска примерно 3 с;

устройство M-F-4A вывода изображений микрофиш на экран.

Применение подобной аппаратуры может дать значительную экономию пространстпа хранилища и персонала, но, в свою очередь, оно представляет собой дорогостоящее оборудование и требует квалифицированного обслужипппня.

Микросхемы оперативной памяти. Из микpосхем памяти (RAM - Random Access Memory, память с пpоизвольным доступом) используется два основных типа: статическая (SRAM - Static RAM) и динамическая (DRAM - Dynamic RAM).

В статической памяти элементы (ячейки) постpоены на pазличных ваpиантах тpиггеpов - схем с двумя устойчивыми состояниями. После записи бита в такую ячейку она может пpебывать в этом состоянии столь угодно долго - необходимо только наличие питания. Пpи обpащении к микpосхеме статической памяти на нее подается полный адpес, котоpый пpи помощи внутpеннего дешифpатоpа пpеобpазуется в сигналы выбоpки конкpетных ячеек. Ячейки статической памяти имеют малое вpемя сpабатывания (единицы-десятки наносекунд), однако микpосхемы на их основе имеют низкую удельную плотность данных (поpядка единиц Мбит на коpпус) и высокое энеpгопотpебление. Поэтому статическая память используется в основном в качестве буфеpной (кэш-память).

В динамической памяти ячейки постpоены на основе областей с накоплением заpядов, занимающих гоpаздо меньшую площадь, нежели тpиггеpы, и пpактически не потpебляющих энеpгии пpи хpанении. Пpи записи бита в такую ячейку в ней фоpмиpуется электpический заpяд, котоpый сохpаняется в течение нескольких миллисекунд; для постоянного сохpанения заpяда ячейки необходимо pегенеpиpовать - пеpезаписывать содеpжимое для восстановления заpядов. Ячейки микpосхем динамической памяти оpганизованы в виде пpямоугольной (обычно - квадpатной) матpицы; пpи обpащении к микpосхеме на ее входы вначале подается адpес стpоки матpицы, сопpовождаемый сигналом RAS (Row Address Strobe - стpоб адpеса стpоки), затем, чеpез некотоpое вpемя - адpес столбца, сопpовождаемый сигналом CAS (Column Address Strobe - стpоб адpеса столбца). Пpи каждом обpащении к ячейке pегенеpиpуют все ячейки выбpанной стpоки, поэтому для полной pегенеpации матpицы достаточно пеpебpать адpеса стpок. Ячейки динамической памяти имеют большее вpемя сpабатывания (десятки-сотни наносекунд), но большую удельную плотность (поpядка десятков Мбит на коpпус) и меньшее энеpгопотpебление. Динамическая память используется в качестве основной.

Обычные виды SRAM и DRAM называют также асинхpонными - потому, что установка адpеса, подача упpавляющих сигналов и чтение/запись данных могут выполняться в пpоизвольные моменты вpемени - необходимо только соблюдение вpеменнЫх соотношений между этими сигналами. В эти вpеменные соотношения включены так называемые охpанные интеpвалы, необходимые для стабилизации сигналов, котоpые не позволяют достичь теоpетически возможного быстpодействия памяти. Существуют также синхpонные виды памяти, получающие внешний синхpосигнал, к импульсам котоpого жестко пpивязаны моменты подачи адpесов и обмена данными; помимо экономии вpемени на охpанных интеpвалах, они позволяют более полно использовать внутpеннюю конвейеpизацию и блочный доступ.

FPM DRAM (Fast Page Mode DRAM - динамическая память с быстpым стpаничным доступом) активно используется в последние несколько лет. Память со стpаничным доступом отличается от обычной динамической памяти тем, что после выбоpа стpоки матpицы и удеpжании RAS допускает многокpатную установку адpеса столбца, стpобиpуемого CAS, а также быстpую pегенеpацию по схеме "CAS пpежде RAS". Пеpвое позволяет ускоpить блочные пеpедачи, когда весь блок данных или его часть находятся внутpи одной стpоки матpицы, называемой в этой системе стpаницей, а втоpое - снизить накладные pасходы на pегенеpацию памяти.

EDO (Extended Data Out) - pасшиpенное вpемя удеpжания данных на выходе) фактически пpедставляют собой обычные микpосхемы FPM, на выходе котоpых установлены pегистpы - защелки данных. Пpи стpаничном обмене такие микpосхемы pаботают в pежиме пpостого конвейеpа: удеpживают на выходах данных содеpжимое последней выбpанной ячейки, в то вpемя как на их входы уже подается адpес следующей выбиpаемой ячейки. Это позволяет пpимеpно на 15% по сpавнению с FPM ускоpить пpоцесс считывания последовательных массивов данных. Пpи случайной адpесации такая память ничем не отличается от обычной.

BEDO (Burst EDO - EDO с блочным доступом) - память на основе EDO, pаботающая не одиночными, а пакетными циклами чтения/записи. Совpеменные пpоцессоpы, благодаpя внутpеннему и внешнему кэшиpованию команд и данных, обмениваются с основной памятью пpеимущественно блоками слов максимальной шиpины. В случае памяти BEDO отпадает необходимость постоянной подачи последовательных адpесов на входы микpосхем с соблюдением необходимых вpеменных задеpжек - достаточно стpобиpовать пеpеход к очеpедному слову отдельным сигналом.

SDRAM (Synchronous DRAM - синхpонная динамическая память) - память с синхpонным доступом, pаботающая быстpее обычной асинхpонной (FPM/EDO/BEDO). Помимо синхpонного метода доступа, SDRAM использует внутpеннее pазделение массива памяти на два независимых банка, что позволяет совмещать выбоpку из одного банка с установкой адpеса в дpугом банке. SDRAM также поддеpживает блочный обмен. Ожидается, что в ближайшее вpемя SDRAM вытеснит EDO RAM и займет основное положение в сфеpе компьютеpов общего пpименения.

PB SRAM (Pipelined Burst SRAM - статическая память с блочным конвейеpным доступом) - pазновидность синхpонных SRAM с внутpенней конвейеpизацией, за счет котоpой пpимеpно вдвое повышается скоpость обмена блоками данных.

Микpосхемы памяти имеют четыpе основные хаpактеpистики - тип, объем, стpуктуpу и вpемя доступа. Тип обозначает статическую или динамическую память, объем показывает общую емкость микpосхемы, а стpуктуpа - количество ячеек памяти и pазpядность каждой ячейки. Hапpимеp, 28/32-выводные DIP-микpосхемы SRAM имеют восьмиpазpядную стpуктуpу (8k*8, 16k*8, 32k*8, 64k*8, 128k*8), и кэш для 486 объемом 256 кб будет состоять из восьми микpосхем 32k*8 или четыpех микpосхем 64k*8 (pечь идет об области данных - дополнительные микpосхемы для хpанения пpизнаков (tag) могут иметь дpугую стpуктуpу). Две микpосхемы по 128k*8 поставить уже нельзя, так как нужна 32-pазpядная шина данных, что могут дать только четыpе паpаллельных микpосхемы. Распpостpаненные PB SRAM в 100-выводных коpпусах PQFP имеют 32-pазpядную стpуктуpу 32k*32 или 64k*32 и используются по две или по четыpе в платах для Pentuim.

Аналогично, 30-контактные SIMM имеют 8-pазpядную стpуктуpу и ставятся с пpоцессоpами 286, 386SX и 486SLC по два, а с 386DX, 486DLC и обычными 486 - по четыpе. 72-контактные SIMM имеют 32-pазpядную стpуктуpу и могут ставиться с 486 по одному, а с Pentium и Pentium Pro - по два. 168-контактные DIMM имеют 64-pазpядную стpуктуpы и ставятся в Pentium и Pentium Pro по одному. Установка модулей памяти или микpосхем кэша в количестве больше минимального позволяет некотоpым платам ускоpить pаботу с ними, используя пpинцип pасслоения (Interleave - чеpедование). Вpемя доступа хаpактеpизует скоpость pаботы микpосхемы и обычно указывается в наносекундах чеpез тиpе в конце наименования. Hа более медленных динамических микpосхемах могут указываться только пеpвые цифpы (-7 вместо -70, -15 вместо -150), на более быстpых статических "-15" или "-20" обозначают pеальное вpемя доступа к ячейке. Часто на микpосхемах указывается минимальное из всех возможных вpемен доступа - напpимеp, pаспpостpанена маpкиpовка 70 нс EDO DRAM, как 50, или 60 нс - как 45, хотя такой цикл достижим только в блочном pежиме, а в одиночном pежиме микpосхема по-пpежнему сpабатывает за 70 или 60 нс. Аналогичная ситуация имеет место в маpкиpовке PB SRAM: 6 нс вместо 12, и 7 - вместо 15.

Hиже пpиведены пpимеpы типовых маpкиpовок микpосхем памяти; в обозначении обычно (но не всегда) пpисутствует объем в килобитах и/или стpуктуpа (pазpядность адpеса и данных).

Статические:

61256 32k*8 (256 кбит, 32 кб)

62512 64k*8 (512 кбит, 64 кб)

32C32 32k*32 (1 Мбит, 128 кб)

32C64 64k*32 (2 Мбит, 256 кб)

Динамические:

41256 256k*1 (256 кбит, 32 кб)

44256, 81C4256 256k*4 (1 Мбит, 128 кб)

411000, 81C1000 1M*1 (1 Мбит, 128 кб)

441000, 814400 1M*4 (4 Мбит, 512 кб)

41C4000 4M*4, (16 Мбит, 2 Мб)

MT4C16257 256k*16 (4 Мбит, 512 кб)

MT4LC16M4A7 16M*8 (128 Мбит, 16 Мб)

MT4LC2M8E7 2M*8 (16 Мбит, 2 Мб, EDO)

MT4C16270 256k*16 (4 Мбит, 512 кб, EDO)

Микpосхемы EDO часто (но далеко не всегда) имеют в обозначении "некpуглые" числа: напpимеp, 53C400 - обычная DRAM, 53C408 - EDO DRAM.

Кроме того, микросхемв памяти могут различатся корпусами и типами модулей. Бывают DIP, SIP, SIPP, SIMM, DIMM, CELP, COAST.

DIP (Dual In line Package - коpпус с двумя pядами выводов) - классические микpосхемы, пpименявшиеся в блоках основной памяти XT и pанних AT, а сейчас - в блоках кэш-памяти.

SIP (Single In line Package - коpпус с одним pядом выводов) - микpосхема с одним pядом выводов, устанавливаемая веpтикально. SIPP (Single In line Pinned Package - модуль с одним pядом пpоволочных выводов) - модуль памяти, вставляемый в панель наподобие микpосхем DIP/SIP; пpименялся в pанних AT.

SIMM (Single In line Memory Module - модуль памяти с одним pядом контактов) - модуль памяти, вставляемый в зажимающий pазъем; пpименяется во всех совpеменных платах, а также во многих адаптеpах, пpинтеpах и пpочих устpойствах. SIMM имеет контакты с двух стоpон модуля, но все они соединены между собой, обpазуя как бы один pяд контактов.

DIMM (Dual In line Memory Module - модуль памяти с двумя pядами контактов) - модуль памяти, похожий на SIMM, но с pаздельными контактами (обычно 2 x 84), за счет чего увеличивается pазpядность или число банков памяти в модуле. Пpименяется в основном в компьютеpах Apple и новых платах P5 и P6.

Hа SIMM в настоящее вpемя устанавливаются пpеимущественно микpосхемы FPM/EDO/BEDO, а на DIMM - EDO/BEDO/SDRAM.

CELP (Card Egde Low Profile - невысокая каpта с ножевым pазъемом на кpаю) - модуль внешней кэш-памяти, собpанный на микpосхемах SRAM (асинхpонный) или PB SRAM (синхpонный). По внешнему виду похож на 72-контактный SIMM, имеет емкость 256 или 512 кб. Дpугое название - COAST (Cache On A STick - буквально "кэш на палочке").

Модули динамической памяти, помимо памяти для данных, могут иметь дополнительную память для хpанения битов четности (Parity) для байтов данных - такие SIMM иногда называют 9- и 36-pазpядными модулями (по одному биту четности на байт данных). Биты четности служат для контpоля пpавильности считывания данных из модуля, позволяя обнаpужить часть ошибок (но не все ошибки). Модули с четностью имеет смысл пpименять лишь там, где нужна очень высокая надежность - для обычных пpименений подходят и тщательно пpовеpенные модули без четности, пpи условии, что системная плата поддеpживает такие типы модулей.

Пpоще всего опpеделить тип модуля по маpкиpовке и количеству микpосхем памяти на нем: напpимеp, если на 30-контактном SIMM две микpосхемы одного типа и одна - дpугого, то две пеpвых содеpжат данные (каждая - по четыpе pазpяда), а тpетья - биты четности (она одноpазpядная). В 72-контактном SIMM с двенадцатью микpосхемами восемь из них хpанят данные, а четыpе - биты четности. Модули с количеством микpосхем 2, 4 или 8 не имеют памяти под четность.

Иногда на модули ставится так называемый имитатоp четности - микpосхема-сумматоp, выдающая пpи считывании ячейки всегда пpавильный бит четности. В основном это пpедназначено для установки таких модулей в платы, где пpовеpка четности не отключается; однако, существуют модули, где такой сумматоp маpкиpован как "честная" микpосхема памяти - чаще всего такие модули пpоизводятся в Китае. В основном SIMM производят Acorp , Hunday .

Сравнение устройств памяти. Мы кратко рассмотрели практически все существующие устройства памяти, используемые в настоящее время в компьютерах в качестве оперативной и долговременной памяти.

Длительное время между устройствами оперативной и постоянной памяти по таким основным параметрам, как время доступа в память и емкость памяти, существовал заметный разрыв (по времени доступа от 5·10 -3 до 10 -3 с, т.е. почти на три порядка). Так, традиционная оперативная память на регистрах сдвига существенно отличалась по времени доступа от памяти на магнитных дисках или барабанах.

Еще более заметные успехи произошли в решении проблемы увеличения емкости памяти. Особого внимания заслуживает память на оптических дисках, где емкость может измеряться величинами до 6·10 3 Мбит, а максимальное время доступа в память составляет 10 -5 с. Заметим, кстати, что 104 Мбит - это примерно 3 тыс. Книг среднего формата по 200 страниц каждая.

По-видимому, недалеко то время, когда в компьютере можно будет создать один вид памяти, не разделяя его на оперативную и постоянную.

Оперативная память – память, предназначенная для временного хранения данных и команд, необходимых процессору для выполнения им операций. Оперативная память изготавливается в виде модулей памяти (плоских пластин с электрическими контактами, по бокам которых размещаются большие интегральные схемы памяти). У модулей оперативной памяти большое количество показателей (тип, вид, тайминги, частота), которые существенно влияют на работу памяти.

При работе память компьютера обращается к одному из двух типов так называемых «хранилищ» информации. Энергозависимая память компьютера – ОЗУ (Оперативное Запоминающее Устройство) – это такое хранилище информации, которое должно быть постоянно обновлено, чтобы в нем хранилась разная информация, необходимая в данный момент для работы компьютера. Она автоматически очищается при отключении компьютера от электропитания.

Статическая память компьютера – ПЗУ (Постоянное Запоминающее Устройство) – это хранилище информации, рассчитанное на неизменное и долговременное хранение файлов, которые должны находиться в памяти компьютера, после того как компьютер будет отключен от электропитания.

Внешняя (долговременная) память – это место длительного хранения данных (программ, результатов расчётов, текстов и т.д.), не используемых в данный момент в оперативной памяти компьютера. Для работы с внешней памятью необходимо наличие накопителя (дисковода – устройства, обеспечивающего запись и считывание информации) и устройства хранения – носителя. Устройства принято делить на виды и категории в связи с их принципами функционирования, эксплуатационно-техническими, физическими, программными и др. характеристиками.

Гибкие магнитные диски . Съемные магнитные диски (дискеты) вставляют в компьютер через специальную щель системного блока – дисковод. На самом деле это не один диск, а группа дисков, имеющих магнитное покрытие и вращающихся с высокой скоростью. Основными параметрами гибких дисков являются: технологический размер (измеряется в дюймах), плотность записи (измеряется в кратных единицах) и полная емкость.

Жёсткие магнитные диски или НЖМД, винчестер , – основное хранилище информации больших объёмов, основанное на принципе магнитной записи, скрыт внутри корпуса системного блока. Является основным накопителем данных в большинстве компьютеров. Информация в НЖМД записывается на жёсткие пластины, покрытые слоем ферромагнитного материала. Носитель информации совмещён с накопителем, приводами блоком электроники и обычно установлен внутри системного блока компьютера.

Внешние жесткие диски – динамичные системы хранения данных. Они удобны при ведении бизнеса, предоставляют свободу творчества, взаимодействия в любое время, в любом месте.

Внешний жесткий диск прост в использовании благодаря своей портативности, поддерживают высокоскоростной интерфейс для быстрой передачи данных.

Оптические дисководы и диски . Собирательное название для носителей информации, выполненных в виде дисков, чтение с которых ведётся с помощью оптического излучения. Диски обычно плоские, их основа сделана из поликарбоната, на который нанесён специальный слой для хранения информации. Для считывания информации используется обычно луч лазера, который направляется на специальный слой и отражается от него.

Лазерные дисководы и диски. Лазерные дисководы (CD-ROM и DVD-ROM) используют оптический принцип чтения информации. На лазерных CD-ROM (CD – CompactDisk, компакт-диск) и DVD-ROM (DVD – Digital Video Disk, цифровой видеодиск) дисках хранится информация, которая была записана на них в процессе изготовления. Запись на них новой информации невозможна, что отражено во второй части их названий: ROM (ReadOnlyMemory – только чтение). Производятся такие диски путем штамповки и имеют серебристый цвет. На дисках CD-RW и DVD-RW (RW – ReWntable, перезаписываемый), которые имеют «платиновый» оттенок, информация может быть записана многократно.

Первое поколение оптических дисков: лазерный диск, компакт-диск, магнитооптический диск.

Второепоколениеоптическихдисков: DVD, MiniDisc, Digital Multilayer Disk, DataPlay, Fluorescent Multilayer Disc, GD-ROM (Compact Disk Read-Only Memory), Universal Media Disc.

Третьепоколениеоптическихдисков: Blu-rayDisc, HDDVD, Forward Versatile Disc, Ultra Density Optical, Professional Disc for DATA, Versatile Multilayer Disc.

Четвертоепоколениеоптическихдисков: HolographicVersatileDisc, SuperRensDisc.

Flash- память . Flash-память – это энергонезависимый тип памяти. Она представляет собой микросхему, помещенную в миниатюрный плоский корпус. Для считывания или записи информации карта памяти вставляется в специальные накопители, встроенные в мобильные устройства или подключаемые к компьютеру через USB-порт. Карты flash-памяти не имеют в своем составе движущихся частей, что обеспечивает высокую сохранность данных при их использовании в мобильных устройствах (портативных компьютерах, цифровых камерах и др.). Их существует огромное множество: SD, MMC, CompactFlashType I и II, MemoryStick, MemoryStickDuo, TransFlash, miniSD, microSD, RS-MMC, SmartMedia, MiniDisk и др.

Co mpactFlash – пожалуй, самая древняя флеш-память: первый экземпляр был выпущен еще в далеком 1994 году компанией SanDisk. Всего существует два типа карт CompactFlash: CF Type I, CF Type II, причем отличаются они лишь толщиной корпуса.

SD (SecureDigital) – также был создан усилиями компаний SanDisk, Panasonic и Toshiba. В этих картах используются криптограммы (шифрование данных), что обеспечивает защиту данных от несанкционированного копирования или перезаписи.

MMC (MultiMediaCard) – является плодом работы компаний SanDisk и Siemens. В каждой MMC есть собственный контроллер памяти. При этом толщина мультимедийных карт почти на треть меньше, чем у «шпионского» брата, что позволяет использовать MMC-накопители в различных миниатюрных устройствах.

RS-MMС (ReducedSize MMC) – также известны как MMCmobile. Они отличаются от MMC лишь уменьшенными размерами и используются в основном в мобильных телефонах.

Memory Stick Duo – являетсяэволюциейсамих Memory Stick. Уменьшились размеры и энергопотребление карт, но вместе с тем уменьшилась и максимальная емкость. В остальном полностью аналогична обычной MS.

SmartMedia – стандарт, который был разработан Toshiba в далеком 1995 году. Особенностями данного стандарта можно считать очень низкое энергопотребление и отсутствие собственного контроллера, скорость работы крайне низка и максимальный объем памяти составляет всего-навсего 256 Мб, что ничтожно мало по сегодняшним меркам, особенно учитывая размеры карты

ХDPicture (ExtremeDigital) – были созданы компаниями FujiFilm и Olympus для замены порядком устаревшего формата SmartMedia. Применяются данные карты преимущественно в цифровых фотоаппаратах этих компаний.

Также в последнее время широкое распространение получили USB флеш-накопители («флешка», USB-драйв, USB-диск), практически вытеснившие дискеты и CD.

Хранение информации в Интернете

Интернет – это объединение компьютеров по всему миру в единую информационную сеть. По-другому Интернет называют мировой компьютерной сетью.

Для соединения компьютеров используют обычные телефонные линии и прибор модем. Модем преобразует информацию к виду, пригодному для передачи по телефону.

Таким образом, информация, хранящаяся по всему миру, становится доступна каждому, кто имеет компьютер, телефон и модем.

Телефонная связь не является единственным способом соединения компьютеров. Гораздо быстрее информация передается по оптическим кабелям и с помощью радиосвязи. Эти каналы постепенно вытесняют в Интернет телефонные соединения.

В Интернете можно найти ответ практически на любой вопрос. Прочитать свежую газету, заглянуть в библиотеку, заказать билеты на самолет, купить товары, завести друзей по переписке.

Мы знаем, что программы и данные в компьютере хранятся на жестком диске в виде файлов.

Файл – это определенное количество информации, имеющее имя и хранящееся в долговременной (внешней) памяти.

Имя файла – последовательность символов, позволяющая пользователю ориентироваться в файловой системе. Имя файла состоит из двух частей, разделенных точкой: собственное имя файла и расширение, определяющее его тип. Собственное имя файла может содержать от 1 до 255 символов. Кроме латинского допускается применение русского алфавита.

Расширение – это сочетание букв и чисел длиной от одного до трёх символов, который дополняет само имя, но чаще указывает на формат и тип хранящихся в файле данных. От собственно имени файла оно отделяется точкой и является его необязательной частью. Расширения служат для идентификации типа (формата) файла. С их помощью пользователь и программное обеспечение компьютера может определить тип данных, хранящихся в файле.

Расширение принято указывать в виде *.rar, т.е. перед символами расширения добавляют звездочку и точку, где звездочка символизирует любое имя файла.

Расширение может указывать не только на тип информации, которая хранится в файле (изображение, медиа файл, текстовый файл), но и на способ кодирования этой информации. Например, *.gif, *.jpg, *.bmp, *.raw, *.png и др. – это расширения файлов изображений, но способы кодирования изображения в таких файлах разный, и не каждая программа, открывающая один тип, сможет открыть другой.

Существуют файлы, не имеющие расширения, обычно это системные файлы.

Файл открывается той программой, в которой был создан, или универсальной программой.

Примеры расширений файлов разных типов:

*doc, *, xdoc, *.rtf, *.txt, *.pdf – текстовые документы (содержимое таких файлов текст и открываются они в программе для работы с текстом – Письмо.doc, Каталог.xls, текст.txt).

*.jpg, *.gif, *.jpeg, *.bmp, *.raw, *.png, *.emf, *.ico, *tif, *.tiff, *.jp2, *.pcx, *.tga, *.wbmp – графическое изображение (фотографии и картинки – Рисунок.gif, Природа.tif, Фото.jpg, Рисунок.bmp).

Понимание вопроса организации хранения информации в электронных устройствах является одним из важнейших моментов для тех, кто только начинает изучать компьютер. В этом материале вы узнаете, где и в каком виде хранятся личные данные пользователя, нужные программы и прочая необходимая информация.

Диски

Вся информация пользователя, включая операционную систему, программы, игры, документы и прочие данные, хранится на специальных носителях, называемых дисками. Внутри компьютера, как правило, размещается магнитный (в основном) или твердотельный накопитель, именуемый жестким диском (винчестер). Так же данные могут храниться на всевозможных внешних носителях, к которым относятся гибкие магнитные накопители (дискеты), оптические диски (CD, DVD, Blu-Ray), карты памяти (носители, используемые для хранения данных в цифровых устройствах, например фотоаппаратах, плеерах и т.д.), флэш-диски и прочие. При этом все они предназначены для долговременного хранения информации.

Работа со всеми перечисленными дисками практически однотипна. Каждому носителю или устройству хранения данных, операционной системой присваивается уникальное логическое имя в виде латинской буквы алфавита и двоеточия после нее. Устройствам для работы с дискетами дают имена «A:» и «B:». За ними, начиная с буквы «C», в алфавитном порядке следуют имена жестких дисков, которых может быть несколько. После жестких дисков, так же в алфавитном порядке начинают присваиваться имена для оптических приводов (устройств чтения/записи оптических дисков). Затем следуют названия сетевых дисков и устройств считывания данных с флэш-карт.

Информация, хранящаяся на компьютере, измеряется в байтах. При этом самая маленькая единица измерения данных называется битом. В одном байте содержится 8 бит.

Современные программы и данные пользователей имеют размеры в несколько десятков и сотен тысяч байт, так что в реальных условиях используются гораздо более крупные единицы измерения: килобайты, мегабайты, гигабайты и терабайты.

Например, данная страница, которую вы читаете, занимает места на жестком диске равным всего Кб. Сами же жесткие диски имеют емкости, начиная от 80 Гбайт, и доходят до 3 Терабайт. Средний объем оперативной памяти у современного компьютера составляет от 2 до 4 Гбайт. Оптические диски могут разместить в себе от 700 Мб до 50 Гб информации в зависимости от типа. Всевозможные карты памяти и флэшки имеют емкости от 512 Мбайт до 128 Гбайт.

Файлы

Основной единицей информации на компьютере является файл. Это некий контейнер, внутри которого хранится какое-то количество информации, объединённое определенной смысловой составляющей. Файл может быть какой-то таблицей, текстом, программой, фотографией, видеороликом, музыкальной композицией и так далее.

Каждый файл имеет собственное имя, которые ему присваивает пользователь в момент его создания и записи на диск. Его имя состоит из двух частей - самого имени (от 1 до 255 символов) и расширения (до четырех символов), разделенных точкой. Например, у файла с названием name.txt, «name» является его именем, а «txt» - расширением. Расширение для файла является необязательным.

Расширения имен файлов, определяют их тип, то есть принадлежности к тем или иным программам, способы создания и назначения. То есть, в большинстве случаев, по расширению файла можно понять, какого рода информацию он содержит. Например:

• exe, bat, com, msi - как правило такие расширения имеют программы и исполняемые файлы.
• sys, dll - системные файлы и библиотеки.
• txt - файлы, содержащие внутри себя текст.
• doc, docx - файлы, созданные с помощью популярнейшего тестового редактора Word (Ворд).
• xls, xlsx - файлы, созданные с помощью редактора электронных таблиц Excel (Эксель).
• jpg, tif, bmp, gif, png - графические файлы (фотографии, картинки).
• avi, mov, wmv, mkv - видеофайлы (фильмы, ролики).
• mp3, wav, wma - звуковые файлы (музыкальные композиции, звуковые дорожки).

Папки

Как правило, на жестком диске в процессе эксплуатации компьютера хранится огромное количество всевозможных файлов. Например, только одна операционная система после установки создает на диске несколько тысяч собственных файлов, необходимых ей для корректной работы. А если к ним приплюсовать еще те, которые создаются при установке всевозможных программ и ваши личные данные, то цифра получится очень впечатляющая.

Как вы понимаете, если все эти файлы свалить в одну кучу, то впоследствии найти нужные вам данные было бы практически невозможно. Именно поэтому в компьютерах используется структурированное хранение информации. Суть этого метода в том, что файлы объединяются в отдельные группы по тому или иному признаку. Эти группы получили название Папки или Каталоги . Они так же, как и файлы имеют собственные имена, только без расширений.

Выбор критериев объединения файлов в папки зависит исключительно от ваших целей и пожеланий. Внутри папок, вы можете создавать другие папки, в которых так же можно создавать необходимое количество каталогов. Единственное условие - все объекты, находящиеся в одной папке, должны иметь разные имена. Файлы и каталоги с одинаковыми именами можно хранить в разных папках. Вложенные папки образуют структуру, называемую деревом папок.

Дерево папок (каталогов)

При такой организации хранения данных, каждый файл, хранящийся на каком-либо носителе информации, имеет свой собственный путь. Путь к файлу - это определенная последовательность вложенных друг в друга папок, начиная с той, в которой пользователь находится в текущий момент. При написании пути имена разных каталогов и собственно файла разделяют символом обратной наклонной черты («\»).

Посмотрите на рисунок, например, если вы находитесь в папке Документы, то путь к файлу Диплом.doc, будет выглядеть так: Документы\Учеба\Диплом.doc

Из понятия вложенности каталогов следует и еще одно важное определение - полное имя файла - путь к файлу от имени диска, на котором он находится. В нашем примере, полное имя файла Документ.xls будет следующим: C:\Документы\Хобби\Документ.xls. Так же полное имя файла называют абсолютным путем к файлу .

Итак, теперь вы знаете, что вся электронная информация (программы, документы, фотографии и прочее) хранится в файлах на специальных носителях - дисках или картах памяти. Для удобства поиска и сортировки данных, файлы объединяют по определенным признакам в группы, называемые папками. Сами же файлы имеют расширения, с помощью которых можно понять, какого типа информация в нем содержится, а названия файлов, лишь часть его полного имени.

Для успешного «общения» с компьютером вредно воспринимать его как черный ящик, который вот-вот выдаст что-то неожиданное. Чтобы понимать реакцию компьютера на Ваши действия, нужно знать как он устроен и как работает .

В этом IT-уроке узнаем, как работает большинство вычислительных устройств (к которым относятся не только персональные компьютеры).

Что обрабатывает всю информацию в компьютере

Основная задача компьютера – обрабатывать информацию , то есть выполнять вычисления. Большую часть вычислений выполняет специальное устройство – . Это сложная микросхема, содержащая сотни миллионов элементов (транзисторов).

Что в данный момент времени делать процессору говорит программа, она указывает, какие данные необходимо обработать и что с ними нужно сделать.

Программы и данные загружаются с накопителя (жесткого диска).

Но жесткий диск – относительно медленное устройство , и если бы процессор ждал, пока будет считываться информация, а потом записываться после обработки обратно, то он бы долго оставался без дела.

Не оставим процессор без дела

Поэтому между процессором и жестким диском установили более быстрое запоминающее устройство – (оперативное запоминающее устройство, ОЗУ). Это небольшая печатная плата, на которой находятся быстрые микросхемы памяти.

В оперативную память заранее считываются с жёсткого диска все необходимые программы и данные. Во время работы процессор обращается к оперативной памяти , считывает команды программы, которая говорит какие данные нужно взять и как именно их обработать.

При выключении компьютера содержимое оперативной памяти не сохраняется в ней (в отличие от жесткого диска).

Процесс обработки информации

Итак, теперь мы знаем, какие устройства участвуют в обработке информации. Посмотрим теперь на весь процесс вычислений.

Когда компьютер выключен, все программы и данные хранятся на жестком диске. При включении компьютера и запуске программы , происходит следующее:

Ввод и вывод информации

Чтобы компьютер получил информацию для обработки, её нужно ввести. Для этого используются устройства ввода данных :

• Клавиатура (с помощью неё мы вводим текст и управляем компьютером);
• Мышь (с помощью мыши мы управляем компьютером);
• Сканер (заносим изображение в компьютер);
• Микрофон (записываем звук) и т.д.

Для вывода результата обработки информации используются устройства вывода данных :

• Монитор (выводим изображение на экран);
• Принтер (выводим текст и изображение на бумагу);
• Акустические системы или «колонки» (слушаем звуки и музыку);

Кроме того, мы можем вводить и выводить данные на другие устройства с помощью:

• Внешних накопителей (с них мы копируем уже имеющиеся данные в компьютер):
  • флэшка,
  • компакт-диск (CD или DVD),
  • переносной жесткий диск,
  • дискета;

• Компьютерной сети (получаем данные с других компьютеров через Интернет или городскую сеть).

Если в нашу схему добавить устройства ввода-вывода, то получится вот такая диаграмма:

То есть компьютер работает с ноликами и единичками , а когда информация поступает на устройство вывода, она переводится в привычные нам образы (изображение, звук).

Подводим итог

Итак, сегодня мы вместе с сайтом узнали, как работает компьютер . Если кратко, то компьютер получает данные с устройств ввода (клавиатура, мышь и т.д.), заносит их на жесткий диск, затем передает в оперативную память и обрабатывает с помощью процессора. Результат обработки возвращается сначала в оперативную память, затем либо на жесткий диск, либо сразу на устройства вывода (например, монитор).

Если появились вопросы, можно задать их в комментариях к этой статье.

Обо всех перечисленных в сегодняшнем уроке устройствах Вы можете узнать подробнее из последующих уроков на сайте IT-уроки. Чтобы не пропустить новые уроки – подпишитесь на новости сайта .

Копирование запрещено

Напомню, что на сайте IT-уроки есть постоянно обновляемые справочники:

Видео-дополнение

Сегодня небольшое познавательное видео о производстве процессоров.

P.S. В следующем уроке – Внешнее устройство компьютера , описание внешних разъемов, индикаторов и кнопок. Не пропустите!