Виды памяти, характеристики памяти

Дальнейшее увеличение объема информации обеспечивается применением двусторонних DVD, а также Blue-ray.

Годы жизни: 1996 г. — по сей день.

Объем памяти: до 17,1 Гб.

Преимущества:

один из самых популярных носителей информации: подавляющее большинство музыки, фильмов и софта распространяется именно на нем.

Недостатки:

морально устаревшая технология.

HD DVD (англ. High-Density DVD — DVD высокой ёмкости) — технология записи оптических дисков, разработанная компанией Toshiba, NEC и Sanyo. HD DVD (как и Blu-ray Disc) использует диски стандартного размера (120 миллиметров в диаметре) и сине-фиолетовый лазер с длиной волны 405 нм.

19 февраля 2008 года компания Toshiba объявила о прекращении поддержки технологии HD DVD в связи с решением положить конец войне форматов.

Однослойный диск HD DVD имеет ёмкость 15 GB, двухслойный — 30 GB. Toshiba также анонсировала трёхслойный диск, который может хранить до 45 GB данных. Это меньше, чем ёмкость основного соперника Blu-ray, который поддерживает 25 GB на один слой и 100 GB на четыре слоя. Оба формата используют одни и те же методики сжатия видео: MPEG-2, Video Codec 1 (VC-1, базируется на формате Windows Media 9) и H.

264. Важным фактором привлекательности HD DVD по сравнению с Blu-ray является также тот факт, что большая часть оборудования для производства DVD может быть переоснащена для производства HD DVD, так как использует ту же технологию производства.

HD DVD-ROM, HD DVD-R и HD DVD-RW могут иметь как один слой, ёмкостью 15 ГБ, так и два слоя, ёмкостью 30 ГБ. HD DVD-RAM имеет один слой, ёмкостью 20 GB. Все HD DVD плееры обратно совместимы с DVD и CD.

Годы жизни: 2004 — 2008 гг.

Объем памяти: до 30 Гб.

Преимущества:

высокая емкость;

относительно невысокая цена за счет более дешевого производства;

Недостатки:

отсутствие поддержки американской киноиндустрии.

Blu-Ray Disс В 2002 году представители девяти лидирующих высокотехнологических компаний Sony, Matsushita (Panasonic), Samsung, LG, Philips, Thomson, Hitachi, Sharp и Pioneer на совместной пресс-конференции объявили о создании и продвижении нового формата оптических дисков большой емкости под названием Blu-Ray Disс.

Blu-ray Disc, BD (англ. blue ray — синий луч и disc — диск; написание blu вместо blue — намеренное) — формат оптического носителя, используемый для записи с повышенной плотностью и хранения цифровых данных, включая видео высокой чёткости. Стандарт Blu-ray был совместно разработан консорциумом BDA. Первый прототип нового носителя был представлен в октябре 2000 года. Современный вариант представлен на международной выставке потребительской электроники Consumer Electronics Show (CES), которая прошла в январе 2006 года. Коммерческий запуск формата Blu-ray прошёл весной 2006 года.

Blu-ray (букв. «синий луч») получил своё название от использования для записи и чтения коротковолнового (405 нм) «синего» (технически сине-фиолетового) лазера. Буква «e» была намеренно исключена из слова «blue», чтобы получить возможность зарегистрировать торговую марку, так как выражение «blue ray» является часто используемым и не может быть зарегистрировано как торговая марка.

Однослойный диск Blu-ray (BD) может хранить 23,3 ГиБ (25 ГБ), двухслойный диск может вместить 46,6 ГиБ (50 ГБ), трёхслойный диск может вместить 100 ГБ, четырёхслойный диск может вместить 128 ГБ. Ещё в конце 2008 года японская компания Pioneer демонстрировала 16-ти и 20-слойные диски на 400 и 500 ГБ, способные работать с тем же самым 405-нм лазером, что и обычные BD-плееры. Компания Pioneer Electronics уже представила привод BDR-206MBK поддерживающий трёхслойный диск 100 ГБ и четырёхслойный диск 128 ГБ. Диски имеют следующую индексацию BD-R XL.

Рис. 2.

2.9. Строение DVD и Blu-ray дисков На данный момент доступны диски BD-R (одноразовая запись), BD-RE (многоразовая запись), BD-RE DL (многоразовая запись) вместимостью до 46,6 ГиБ (50 ГБ), в разработке находится формат BD-ROM. BD-R диски также могут быть LTH типа. В дополнение к стандартным дискам размером 120 мм, выпущены варианты дисков размером 80 мм для использования в цифровых фотои видеокамерах вместимостью 14,5 ГиБ (15,6 ГБ).

Назвать Blu-Ray и HD принципиально новыми дисками для записи нельзя — это скорее эволюция формата DVD. В новых устройствах для записи и воспроизведения информации на диск вместо красного лазера (635 нм), который используется в DVD, применен синий лазер (blue-violet laser) с длиной волны 405 нанометров. Меньшая длина волны — соответственно меньшая интерференция отраженного луча, что позволяет сделать толщину дорожки данных у Blu-Ray и HD дисков в два раза меньше, чем у DVD.

Технологии Blu-Ray и HD создавались в первую очередь для записи, хранения и воспроизведения видео и аудио информации, однако на эти диски можно записать и просто данные. Blu-Ray устройства имеют высокую скорость пересылки данных.

Годы жизни: 2006 г. — по сей день.

Объем памяти: до 50 Гб.

Преимущества:

высокая емкость носителей;

Недостатки:

большая стоимость приводов и носителей, поскольку для производства требуется принципиально новое оборудование. [5, 9, 10, 14, 15].

Таблица 2.

2.1. Сравнительная характеристика оптических дисков Показатель Тип диска CD DVD Blu-ray Длина волны лазера, нм 780 635 405 Шаг дорожек, мкм 1,5 0,74 0,32 Минимальный размер пита, мкм 0,88 0,4 0,149 Объем, Гб (один слой) 0,7 4,7 25 Поверхность диска 2.

2.4. Флэш-память Основным недостатком дисковой памяти является наличие механических движущихся компонентов, которые имеют низкую надежность и большую потребляемую мощность при записи / чтении информации. Появление большого числа цифровых устройств, таких как МРЗ-плееры, цифровые фотои видеокамеры, портативные компьютеры, смартфоны и т. п. привело в необходимости разработки устройств внешней памяти, обладающих малой энергоемкостью, размерами и значительным объемом, при этом совместимых с компьютерами.

Такой вид памяти получил название флеш-память (англ. flash memory) и представляет собой микросхему перепрограммируемого постоянного запоминающего устройства (ПППЗУ) с неограниченным числом циклов перезаписи. Кристалл схемы флэш-памяти состоит из трех слоев. Средний слой имеет толщину порядка 1,5 нм и изготовлен из ферроэлектрического материала. Две крайние пластины — это матрицы проводников, используемых для подачи напряжения на средний слой. При подаче напряжения, на пересечении проводников, возникает напряжение, которое достаточно для изменения направления магнитного момента атомов его кристаллической решетки, расположенной под местом пересечения проводников. Направление магнитного поля сохраняется и после снятия внешнего электрического поля. Изменение направления магнитного поля ферроэлектрика изменяет сопротивления этого участка слоя. При считывании, на один крайний слой подается напряжение, а на другом слое — замеряется напряжение, которое прошло через ферроэлектрик, имеющее разное значение для участков с разным направлением магнитного момента.

Конструктивно флэш-память представляет собой отдельный блок, который содержит микросхему и контроллер, для подключения к одному из стандартных входов компьютера. В настоящее время объем флеш-памяти достигает нескольких десятков и даже сотен Гбайт, скорость записи и считывания составляют десятки Мбайт/с.

Рис. 2.

2.10. Флеш-память Флеш-память может быть прочитана многократно (в пределах срока хранения данных, типично — 10−100 лет), но записывать в такую память можно лишь ограниченное количество раз (максимально — около 1 млн. циклов). Флеш-память, в отличие от жёстких дисков, более надёжна и компактна, поскольку не содержит подвижных частей.

Благодаря своей компактности, дешевизне и низкому энергопотреблению флеш-память широко используется в цифровых портативных устройствах — фотои видеокамерах, диктофонах, MP3-плеерах, мобильных телефонах, смартфонах. Кроме того, она применяется для хранения встроенного программного обеспечения в различных устройствах (маршрутизаторах, мини-АТС, принтерах, сканерах, модемax), различных контроллерах.

В настоящее время производители выпускают флэш-память нескольких типов:

Рис. 2.

2.10. Типы флеш-памяти Годы жизни памяти: 1989 — по сей день Объем памяти: до 256 Гб Преимущества:

простота в использовании;

низкое энергопотребление;

надежность;

компактность Недостаток:

Ограниченное число циклов записи / стирания. [9, 10, 15].

Выводы Внутренняя память ЭВМ реализуется в виде микросхем и обладает высокой скоростью обмена сигналами с процессором, что позволяет обеспечить быстрый доступ к хранимой информации. В составе внутренней памяти выделяют:

постоянную память — набор программ, образующих базовую систему ввода-вывода (BIOS), предназначенную ля проверки состава и работоспособности компьютерной системы, а также обеспечения взаимодействия с основными устройствами ввода-вывода и внешней памятью;

оперативную память — устройство, предназначенное для хранения данных, непосредственно используемых в процессе исполнения программ;

микросхема CMOS хранит данные о процессоре, жестком диске и о некоторых других устройствах, расположенных на материнской плате;

кэш-память, предназначенную для хранения информации, которая наиболее часто используется при работе программы;

видеопамять — внутренняя оперативная память, которая отведена для хранения данных, используемых для формирования изображения на экране монитора.

Внешняя память представляет собой компоненты компьютера, которые позволяют практически неограниченное время хранить большие объемы информации без потребления электроэнергии.

накопители на магнитных дисках в качестве запоминающей среды используют магнитные материалы со специальными свойствами, которые позволяют фиксировать лишь два состояния;

ленточные магнитные накопители, в которых принцип записи основан на изменении намагниченности отдельных участков магнитного слоя носителя;

оптические диски собирательное название для носителей информации, выполненных в виде дисков, чтение с которых ведётся с помощью оптического излучения;

флеш-память представляет собой микросхему перепрограммируемого постоянного запоминающего устройства (ПППЗУ) с неограниченным числом циклов перезаписи.

Заметим, что компьютерная техника и различные гаджеты развиваются очень высокими темпами. Так, согласно эмпирическому «закону Мура», производительность компьютера удваивается приблизительно каждые 1,5 года. Поэтому необходимо учитывать, что все приводимые количественные характеристики служат по большей части только для отражения основных соотношений и тенденций в развитии тех или иных компонентов и устройств компьютера.

Заключение

Первые компьютеры использовали память исключительно для хранения обрабатываемых данных. Их программы исполнялись на аппаратном уровне в виде четко заданной последовательности команд. Любое перепрограммирование требовало огромного объема ручной работы по подготовке новой документации, перестройки блоков и устройств и т. д. Архитектура ЭВМ, предложенная фон Нейманом, коренным образом изменила ситуацию, поскольку предусматривала хранение компьютерных программ и данных в общей памяти.

В ходе проведенного исследования были решены следующие задачи:

определены основные понятия и назначение компьютерной памяти: память ЭВМ представляет собой совокупность технических устройств и процессов, которые обеспечивают запись, хранение и воспроизведение информации в ЭВМ. Компьютерная память обеспечивает выполнение одной из основных функций ЭВМ — способность к длительному хранению информации.

выявлены основные характеристики памяти ЭВМ:

емкость памяти;

быстродействие памяти, определяемое методом доступа к памяти: последовательный, прямой, произвольный, ассоциативный доступ. Для количественной оценки быстродействия памяти используются параметры: время доступа, время передачи данных, время;

физический тип памяти: полупроводниковая, на магнитных или оптических носителях;

энергозависимость / энергонезависимость памяти;

стоимость.

изучены основные принципы организации памяти в современных компьютерах: память ЭВМ — это многоуровневая иерархическая структура, в которой более высокий уровень имеет меньший объем, но выше быстродействие и стоимость (в пересчете на байт), нежели более низкий уровень. Именно такая иерархическая структура памяти ЭВМ позволяет экономически эффективно сочетать хранение больших объемов информации с быстрым доступом к информации в процессе ее обработки.

выполнен обзор основных видов компьютерной памяти и описаны их характеристики.

Внутренняя память ЭВМ реализуется в виде микросхем и обладает высокой скоростью обмена сигналами с процессором, что позволяет обеспечить быстрый доступ к хранимой информации. В составе внутренней памяти выделяют:

постоянную память — набор программ, образующих базовую систему ввода-вывода (BIOS), предназначенную ля проверки состава и работоспособности компьютерной системы, а также обеспечения взаимодействия с основными устройствами ввода-вывода и внешней памятью;

оперативную память — устройство, предназначенное для хранения данных, непосредственно используемых в процессе исполнения программ;

микросхема CMOS хранит данные о процессоре, жестком диске и о некоторых других устройствах, расположенных на материнской плате;

кэш-память, предназначенную для хранения информации, которая наиболее часто используется при работе программы;

видеопамять — внутренняя оперативная память, которая отведена для хранения данных, используемых для формирования изображения на экране монитора.

Внешняя память представляет собой компоненты компьютера, которые позволяют практически неограниченное время хранить большие объемы информации без потребления электроэнергии.

накопители на магнитных дисках в качестве запоминающей среды используют магнитные материалы со специальными свойствами, которые позволяют фиксировать лишь два состояния;

ленточные магнитные накопители, в которых принцип записи основан на изменении намагниченности отдельных участков магнитного слоя носителя;

оптические диски собирательное название для носителей информации, выполненных в виде дисков, чтение с которых ведётся с помощью оптического излучения;

флеш-память представляет собой микросхему перепрограммируемого постоянного запоминающего устройства (ПППЗУ) с неограниченным числом циклов перезаписи.

Следовательно, можно заключить, что цель данной работы — анализ видов памяти ЭВМ и их характеристик — достигнута.

Компьютерная техника развивается очень высокими темпами. Так, согласно эмпирическому «закону Мура», производительность компьютера удваивается приблизительно каждые 1,5 года. Поэтому необходимо учитывать, что все приводимые количественные характеристики служат по большей части только для отражения основных соотношений и тенденций в развитии тех или иных компонентов и устройств компьютера.

В настоящее время имеется множество различных устройств, предназначенных для хранения данных. Однако универсального решения не существует, так как каждому устройству присущи свои достоинства и недостатки, поэтому современные компьютеры и другие устройства оснащаются несколькими видами памяти и запоминающих устройств, основные характеристики которых обуславливают их назначение и применение.

Список использованных источников

Акулов О. А., Медведев Н. В. Информатика. Базовый курс: учебник. — Омега-Л, 2012.

Безручко В. Т. Информатика (курс лекций): учебное пособие / В. Т. Безручко. — М.: Форум: ИНФРА-М, 2011. — 432 с.

Гаврилов М. В. Информатика и информационные технологии: Учебник для бакалавров / М. В. Гаврилов, В. А. Климов. — М.: Юрайт, 2013. — 378 с.

Гвоздева В. А. Информатика, автоматизированные информационные технологии и системы: учеб. для студентов техн. специальностей. — М.: Форум, 2011. — 541 с.

Жданов С. А., Иванова Н. Ю. Информатика. Учебное пособие для студентов учреждений высшего профессионального образования. — Academia, 2012.

Запоминающие устройства. [Электронный ресурс]. URL:

http://www.intuit.ru/studies/courses/60/60/lecture/1774 (дата обращения: 25.

03.2018).

Информатика: учебник для вузов / Санкт-Петербургский гос. ун-т экономики и финансов. — М.: Юрайт, 2011. — 911 с.

Информатика: учебное пособие / ред.: Б. Е. Одинцов, А. Н. Романов. — М.: Вузовский учебник: ИНФРА-М, 2014. — 410 с.

Иопа Н. И. Информатика (для технических направлений): учебное пособие / Н. И. Иопа. — М.: КНОРУС, 2012. — 472 с.

Леонтьев В. П. Новейшая энциклопедия. Компьютер и Интернет 2012. — ОЛМА Медиа Групп, 2012, 960 с.

Макарова Н. В. Информатика / Н. В. Макарова. — СПб.: Питер, 2013. — 576 с.

Новожилов О. П. Информатика. — М.: Юрайт, 2011. — 564 с.

Скурыдина Е. М. Информатика. — Барнаул: Алт.

ГПА, 2011. — 325 с.

Степанов А. Н. Информатика. Базовый курс: учебное пособие для гуманитарных вузов / А. Н. Степанов. — СПб.: Питер, 2011. — 720 с.

Яшин В. Н. Информатика: аппаратные средства персонального компьютера: учебное пособие для вузов / В. Н. Яшин. — М.: ИНФРА-М, 2011. — 254 с.