Электронная презентация урока на тему "Носители информации"

НОСИТЕЛИ ИНФОРМАЦИИ

Запоминающие устройства

ЕАДК. Преподаватель информатики: Неверова И.Ю.

План:

• Классификация запоминающих устройств.
• Параметры запоминающих устройств.
• Постоянные запоминающие устройства.
• Оперативные запоминающие устройства.
• Внешние запоминающие устройства.

Литература :

С.И. Тимошенко. Введение в аппаратные средства ПЭВМ, с. 14-36

Классификация запоминающих устройств

1. По назначению:

• Постоянные запоминающие устройства (ПЗУ) осуществляют только считывание информации в рабочем режиме и являются основной памятью ПК.
• Оперативные запоминающие устройства (ОЗУ) обеспечивающие режим записи, хранения, считывания информации в процессе её обработки. ОЗУ и ПЗУ представляют собой внутреннюю память вычислительного устройства.
• Внешние запоминающие устройства (ВЗУ) предназначены для записи считывания и хранения информации отдельно от материнской платы и являются внешней памятью ПК.

Классификация запоминающих устройств

2. По технологии изготовления:

• Биполярные:

• Транзисторно-транзисторная логика (ТТЛ), Транзисторно-транзисторная логика с диодами Шотки (ТТЛШ), Эмиттерно-связанная логика (ЭСЛ), Интегральная инжекционная логика (И2Л).
• Транзисторно-транзисторная логика (ТТЛ),
• Транзисторно-транзисторная логика с диодами Шотки (ТТЛШ),
• Эмиттерно-связанная логика (ЭСЛ),
• Интегральная инжекционная логика (И2Л).

• Униполярные:

• Логика на основе МОП-транзисторов с каналами типа n ( n -МОП), Логика на основе комплиментарных ключей на VLG транзисторах (К-МОП).
• Логика на основе МОП-транзисторов с каналами типа n ( n -МОП),
• Логика на основе комплиментарных ключей на VLG транзисторах (К-МОП).

Классификация запоминающих устройств

3. По способу адресации:

• Адресные – обращение к памяти производится в соответствии с их адресом, задаваемым двоичным кодом (их большинство ЗУ).
• Безадресные – считывание информации осуществляется по её содержанию и не зависит от физических координат элементов памяти; ассоциативные ЗУ не имеют входов адресных сигналов.

Параметры запоминающих устройств:

• Информационная ёмкость , определяемая числом ячеек памяти ЗУ и указывающая на максимальный объём хранимой информации. Если ЗУ рассчитано на хранение n чисел (слов), каждое из которых имеет m разрядов, то информационная ёмкость определяется выражением N = nm . Ёмкость ЗУ выражается в байтах и может составлять от десятков до нескольких миллионов бит ( Кбит ).
• Потребляемая мощность – это мощность, используемая ЗУ в установившемся режиме ( МВ m /бит ).
• Время хранения информации – интервал времени, в течение которого ЗУ сохраняет информацию в заданном режиме.
• Быстродействие – промежуток времени, необходимый для записи или считывания информации ( мс ).

Постоянные запоминающие устройства (ПЗУ)

ПЗУ (постоянное запоминающее устройство ) предназначено для хранения некогда записанной в него информации, не нарушаемой при отключении источников питания.

В ПЗУ предусматриваются два режима работы:

• режим хранения;
• режим чтения.

Постоянные запоминающие устройства (ПЗУ)

ПЗУ делятся на группы:

• программируемые при изготовлении (ПЗУ);
• с однократным перепрограммированием , позволяющим однократно изменить состояние матрицы памяти электрическим путём по заданной программе (ППЗУ) – однократный процесс перезаписи состоит в последовательном пережигании плавких перемычек;
• многократно перепрограммируемые - с возможностью перепрограммирования электрическим или ультрафиолетовым стиранием информации (РПЗУ) и записи новой.

Постоянные запоминающие устройства (ПЗУ)

Характеристики ПЗУ:

Тип ПЗУ

Быстродействие, мс.

ПЗУ и ППЗУ на биполярных структурах

15-150

Потребляемая мощность, МВ m /бит

ПЗУ и ППЗУ на КМОП-структурах

РПЗУ

Информационная ёмкость, Кбит

0,01-0,8

70-4000

50-1500

0,01-0,3

Оперативные запоминающие устройства (ОЗУ)

Основой ОЗУ (запоминающего устройства) является матрица памяти (накопитель) , которая состоит из n строк. Каждая строка имеет m -разрядное слово. Соответствующие шины в матрице памяти управляются и выбираются с помощью дешифраторов строк и столбцов, путем подачи на них соответствующих адресных сигналов.

Шина

Оперативные запоминающие устройства (ОЗУ)

Элементы памяти

Дешифратор строк

Номера строк

УВВ

Шина

Номера столбцов

Дешифратор столбцов

Оперативная память ( ОЗУ / RAM)

• Быстрая энергозависимая память

DRAM - д инамическая память в 4-5 раз дешевле статической. Ее представляют миниатюрные конденсаторы.

SRAM - статическая память является более дорогой, но имеет высокое быстродействие . Реализуется на триггерных микросхемах.

Оперативные запоминающие устройства (ОЗУ)

Статические ( SRAM ), использующие триггер как элемент памяти. Запоминающая ячейка представляет собой триггер на биполярных или полевых транзисторах, что определяет потенциальный характер управляющих сигналов и возможность считывания информации без её разрушения.

Оперативные запоминающие устройства (ОЗУ)

Динамические ( DRAM ), использующие конденсатор. Основным элементом памяти является ёмкость, например, затвора полевого транзистора, что требует постоянного восстановления (регенерации) записанной информации в процессе её хранения.

ОЗУ динамического типа позволяют реализовать больший объём памяти, но они сложнее в использовании, т.к. необходимо наличие спец. схемы управления режимами работы.

Оперативная память ( ОЗУ / RAM)

• 72-пиновые разъемы SIMM
• 168 -пиновые разъем ы DIMM

Чаще всего используют модули динамической памяти SDRAM и DDR SDRAM (SDRAM II) - Double Date Rate SDRAM - удвоенн ая скорость передачи данных по сравнению с обычной SDRAM .

Время доступа от 70 до 4 нс (нано = 10 -9)

Объем одного модуля 32, 64, 128, 256, 512 Mb

RAM

быстродействие

Внешние запоминающие устройства

ВЗУ (внешнее запоминающее устройство) предназначено для хранения программ и данных, обладает намного большей, чем основная память, ёмкостью, но гораздо меньшим быстродействием. ВЗУ может хранить информацию очень долго без источника питания и называется долговременной.

Внешние запоминающие устройства

Виды ВЗУ:

• Устройства прямого доступа:

• Накопители на магнитных дисках:
• Накопители на магнитных дисках:

• Накопители на жёстких магнитных дисках (НЖМД – винчестеры). Накопители на гибких магнитных дисках (НГМД – дискеты ).
• Накопители на жёстких магнитных дисках (НЖМД – винчестеры). Накопители на гибких магнитных дисках (НГМД – дискеты ).
• Накопители на жёстких магнитных дисках (НЖМД – винчестеры).
• Накопители на гибких магнитных дисках (НГМД – дискеты ).

• Накопители на оптических дисках:
• Накопители на оптических дисках:

• НОД – лазерный диск.
• НОД – лазерный диск.
• НОД – лазерный диск.

• Полупроводниковая внешняя память:
• Полупроводниковая внешняя память:

• Flash- память (не содержащая механически движущихся частей (как обычные жёсткие диски или CD), построенная на основе интегральных микросхем. )
• Flash- память (не содержащая механически движущихся частей (как обычные жёсткие диски или CD), построенная на основе интегральных микросхем. )
• Flash- память (не содержащая механически движущихся частей (как обычные жёсткие диски или CD), построенная на основе интегральных микросхем. )

• Устройства последовательного доступа

• Накопители на магнитных лентах (НМЛ – кассеты магнитной ленты цифрового формата записи):
• Накопители на магнитных лентах (НМЛ – кассеты магнитной ленты цифрового формата записи):

• Стимеры (резервного копирования информации при сбоях в работе компьютера)
• Стимеры (резервного копирования информации при сбоях в работе компьютера)
• Стимеры (резервного копирования информации при сбоях в работе компьютера)

Внешние запоминающие устройства (ВЗУ)

Типы внешних носителей:

• Магнитные диски – предназначены для записи, хранения и считывания информации, чтение и запись осуществляются с помощью накопителей на магнитных дисках, бывают жёсткие, гибкие, оптические;
• Магнитные ленты – кассеты с магнитными лентами, где носителем информации является магнитная лента с цифровой записью, поиск информации замедленный.

Магнитные ленты

Виды магнитных лент:

• Стримеры - предназначены для резервного копирования информации при сбоях и заражении вирусами. Это устройство для сохранения информации на винчестере и других дисководах.

Магнитные диски

• Накопитель на жёстких магнитных дисках (винчестер)
• Накопитель на гибких магнитных дисках (флоппи диск или дискета)
• Накопители на компакт-дисках (Оптические диски CD - ROM )
• Flash память ( флэш карта)

Винчестер (ЖМД / HDD)

Накопитель на жёстких магнитных дисках (винчестер) – состоит из накопителя и несъёмного пакета жёстких магнитных дисков, находится в едином герметическом корпусе, что позволяет обеспечить высокую ёмкость и высокое быстродействие.

Свойства винчестера:

• Ёмкость от 40 Мбайт до 8 и более Гбайт.
• Разбивается на отдельные части – логические диски с именами: С:, D:, E:, F: и др.
• Вращается постоянно с большой скоростью – это быстродействующее устройство внешней памяти.

Винчестер (ЖМД / HDD)

• емкость 8 0, 120 Gb
• в ремя доступа 8 мс (мили = 10 -6 )
• с корость передачи данных от 33 Мбайт/с
• скорость вращения 7200, 10000, 12000 об/мин

НЖМД – накопитель на жестких магнитных дисках

HDD – Hard Disc Drive

Почему “ винчестер ”?

• В 1973 году фирмой IBM по новой технологии был разработан жесткий диск, который мог хранить до 16 Кбайт информации.
• Поскольку этот диск имел 30 цилиндров (дорожек), каждая из которых была разбита на 30 секторов, то ему присвоили название — 30/30.
• По аналогии с автоматическими винтовками, имеющими калибр 30/30, такие жесткие диски стали называться «винчестерами».

Винчестер

Характеристики ЖМД:

• порядковый или серийный номер;
• число цилиндров – количество кругов, по которым двигается головка записи-считывания;
• число головок – общее количество головок для всех дисков;
• количество векторов – число отдельных блоков Байт, которые размещаются на диске при одном его обороте;
• время доступа – время, за которое головка устанавливается на нужный сектор и начинает считывание или запись (10-20 мс);
• скорость передачи информации – характеризует число Мбайт в 1 секунду считываемой или записываемой информации.

Винчестер

Винчестер

Интерфейс ЖД – это система обмена информацией между диском и материнской платой.

Перед установкой в ЭВМ винчестер необходимо отформатировать , то есть нанести на диск системы меток и проверить магнитную поверхность диска, при этом вся информация записанная ранее уничтожается.

Часто используемые интерфейсы ЖД:

• Интерфейс SCSI ( Small Computer Systems Interface ) является базовым для малых компьютерных систем. Позволяет подключать до 7 устройств; скорость передачи данных 1,5-40 Мб/ c .
• Интерфейс IDE - ATA ( Integrated Drive Electronics – AT Attachment ) создан в 1984 для удешевления, отличается нахождением интерфейса не на отдельном адаптере, а в корпусе жёсткого диска и на материнской плате ПК. Позволяет подключать до 4 устройств; скорость передачи данных 11,1-33 Мб/ c .

Накопитель на гибких магнитных дисках

Накопитель на гибких магнитных дисках (флоппи диск или дискета)– это заключённые в пластиковые конверты дискеты, носители внешней информации.

Накопитель на гибких магнитных дисках

Характеристики дискет:

• Работают медленно.
• Имеют небольшую ёмкость: 5,25 дюйма А: – 1,2 Мбайт; 3,5 дюйма В: – 1,44 Мбайт;
• Число сторон и допустимая плотность информации, т.е. любая дискета, имеет две стороны, данные можно записывать или считывать с обеих сторон, их виды:

• SS , 1 S – односторонняя дискета; DS , 2 S – двусторонняя дискета; SD , 1 D – одинарной плотности; DD , 1 D – двойной плотности; ED, 2HD – высокой плотности.
• SS , 1 S – односторонняя дискета;
• DS , 2 S – двусторонняя дискета;
• SD , 1 D – одинарной плотности;
• DD , 1 D – двойной плотности;
• ED, 2HD – высокой плотности.

• При открытом отверстии сбоку дискеты информация защищается от записи.
• Дискеты, как и ЖД, необходимо форматировать, т.е. это создание структуры записи информации на её поверхности: разметка дорожек, секторов, записи маркеров и др. При форматировании все записи уничтожаются!

Дисковод (НГМД / floppy)

• 3,5’’
• 1,44 Mb
• 300 об / мин.
• 100 мс
• 500 Kb/c

• Защитный корпус
• Фланец привода диска
• Защитная шторка
• Отверстие запрета записи
• Отверстие - признак дискеты высокой плотности

Накопитель на гибких магнитных дисках

Накопитель на гибких магнитных дисках

Правила хранения дискет:

• Не гнуть;
• Температура хранения 10-52 0 С;
• Защищать от магнитных полей;
• Не прикасаться к магнитным поверхностям руками;
• Хранить в конверте;
• Вставлять в дисковод аккуратно.

Накопители на компакт-дисках

Накопители на компакт-дисках (Оптические диски CD - ROM ) – информация записывается в оцифрованном виде, т.е. в виде углублений микронного размера. Ёмкость обычного CD - ROM составляет от 690 до 2000 Мбайт. Считывание осуществляется лазерным лучом специальной оптической системы, преобразуя информацию в электрические сигналы.

Накопители на компакт-дисках

Накопители на компакт-дисках

CD – ROM внешний вид и запись информации на диске

DV D – ROM внешний вид и запись информации на диске

Накопители на компакт-дисках

Характеристики CD - ROM :

• конструкция и тип интерфейса;
• скорость считывания в Кбайтах в секунду;
• среднее время доступа (в секундах);
• ёмкость встроенного в CD - ROM буфера – Кеша.

Виды оптических дисков :

• CD - ROM – только для чтения, без возможности записи информации;
• DVD - ROM – только для чтения большей ёмкости;
• CD - R – с однократной перезаписью и многократным чтением;
• CD - RW – с возможностью многократной перезаписи и чтения.

Дисковод CD-ROM

Скорость воспроизведения Audio CD - 150 Kb/c

CDx2 - 300 Kb/c

CDx 5 2 - 78 00 Kb/c

650 Mb

CD-R (Record) – диск для однократной записи (золотой) – высокая надежность

CD-RW – диск для перезаписи (до 1000 раз) могут считываться только на новых (как правило, не хуже 16-скоростных) устройствах CD-ROM.

Дисковод DVD-ROM

DVD ( Digital Versatile Disk ) цифровой многофункциональный диск ( видео фильмы, игры, энциклопедии… )

4,7 Gb = 133 мин. видео в формате MPEG-4 со

звуком Dolby Digital на

8 языках и субтитрами на 32 языках .

Стандарты

• DVD-5 – 1 сторона , 1 слой ; . 4,7 Gb
• DVD-9 – 1 сторона , 2 слоя ; 8,5 Gb
• DVD-10 – 2 стороны , 1 слой ; 9,4 Gb
• DVD-18 - 2 стороны , 2 слоя ; 17,0 Gb

VHS – 320 линий на кадр

MPEG4 – 500 линий на кадр

Дисковод DVD-ROM

Параметр

CD-ROM

диаметр

DVD-ROM

120 мм

толщина

1,2 мм

120 мм

шаг дорожки

длина волны

1,2 мм (по 0,6 мм на слой)

1,6 мкм

780 нм инфракрасный

0,74 мкм

вместимость

640 нм красный

0,65 Gb

кол-во слоев

1

4,7 Gb

1, 2, 4

Flash память ( флэш карта)

Полупроводниковая внешняя память, для хранения данных, подключаемая через порт USB

Flash- память

Flash - короткий кадр, вспышка, мелькание

• Впервые Flash- память была разработана компанией Toshiba в 1984 году. В 1988 году Intel разработала собственный вариант флэш-памяти.
• Название было дано компанией Toshiba во время разработки первых микросхем флэш-памяти как характеристика скорости стирания микросхемы флэш-памяти "in a flash" - в мгновение ока.

Flash- память

• Флэш-память исторически происходит от ROM памяти, и функционирует подобно RAM. В отличие от RAM, при отключении питания данные из флэш-памяти не пропадают.
• Ячейка флэш-памяти не содержит конденсаторов, а состоит из одного транзистора особой архитектуры, который может хранить несколько бит информации.

Flash- память

Флэш-память - особый вид энергонезависимой перезаписываемой полупроводниковой памяти .

• Энергонезависимая - не требующая дополнительной энергии для хранения данных (только для записи). Перезаписываемая - допускающая изменение (перезапись) данных. Полупроводниковая - не содержащая механически движущихся частей (как обычные жёсткие диски или CD), построенная на основе интегральных микросхем.
• Энергонезависимая - не требующая дополнительной энергии для хранения данных (только для записи).
• Перезаписываемая - допускающая изменение (перезапись) данных.
• Полупроводниковая - не содержащая механически движущихся частей (как обычные жёсткие диски или CD), построенная на основе интегральных микросхем.

Flash- память

• Преимущества flash- памяти :

• Способна выдерживать механические нагрузки в 5-10 раз превышающие предельно допустимые для обычных жёстких дисков. Потребляет примерно в 10-20 раз меньше энергии во время работы , чем жёсткие дискам и носители CD-ROM. Компактнее большинства других механических носителей. Информация, записанная на флэш-память, может храниться от 20 до 100 лет.
• Способна выдерживать механические нагрузки в 5-10 раз превышающие предельно допустимые для обычных жёстких дисков.
• Потребляет примерно в 10-20 раз меньше энергии во время работы , чем жёсткие дискам и носители CD-ROM.
• Компактнее большинства других механических носителей.
• Информация, записанная на флэш-память, может храниться от 20 до 100 лет.

RAM (Random Access Memory) и ROM (Read Only Memory)

Некоторые специалисты предлагают считать RAM эквивалентом "энергозависимой памяти", а ROM - "энерго не зависимой памяти".

Замена памяти RAM флэш-памятью не происходит потому что флэш-память :

работает существенно медленнее ;

имеет ограничение по количеству циклов перезаписи (от 10000 до 1000000 для разных типов).

• работает существенно медленнее ; имеет ограничение по количеству циклов перезаписи (от 10000 до 1000000 для разных типов).