Информатика / Computer science

Типы первичной (внутренней) памяти

Компьютер может использовать различные типы микросхем памяти, как показано на рисунке. Однако все микросхемы памяти хранят данные в виде байтов. Байт — это способ группировки и представления цифровых данных, таких как буквы, цифры и символы. А точнее, байт — это блок из восьми битов, хранящихся в виде нулей или единиц в микросхеме памяти.

Постоянное запоминающее устройство

Важной компьютерной микросхемой является микросхема постоянного запоминающего устройства (ПЗУ). Микросхемы ПЗУ расположены на материнской плате и других печатных платах и содержат инструкции, к которым может напрямую обращаться центральный процессор. Инструкции, хранящиеся в ПЗУ, включают в себя базовые операции, такие как загрузка компьютера и загрузка операционной системы.

ПЗУ является энергонезависимым, что означает, что его содержимое не стирается при выключении компьютера.

Оперативное запоминающее устройство (Random Access Memory, RAM)

ОЗУ — это временное рабочее хранилище данных и программ, к которым обращается ЦП. В отличие от ПЗУ, ОЗУ является энергозависимым, что означает, что его содержимое стирается при каждом выключении компьютера.

Существуют следующие типы ОЗУ:

• Динамическое ОЗУ (DRAM). Устаревшая технология; была популярна до середины 1990-х годов. Динамическое ОЗУ постепенно расходует энергию, поэтому оно должно постоянно подзаряжаться, чтобы сохранить данные, записанные на микросхему.
• Статическое ОЗУ (SRAM). Требует постоянного питания для функционирования, часто используется для кэш-памяти. Отличается более низким энергопотреблением. Гораздо быстрее, чем динамическое ОЗУ.

В первых компьютерах ОЗУ устанавливалось на материнскую плату в виде отдельных микросхем. Отдельные микросхемы памяти, называемые микросхемами с двухрядным расположением выводов (DIP), были сложны в установке и часто терялись. Чтобы решить эту проблему, разработчики припаяли микросхемы памяти к печатной плате, чтобы создать модуль памяти, который затем устанавливался в разъем памяти на материнской плате. Примечание. Модули памяти могут быть односторонними или двусторонними. Односторонние модули памяти содержат ОЗУ только на одной стороне модуля. Двухсторонние модули памяти содержат ОЗУ с обеих сторон. 

Скорость памяти напрямую влияет на то, сколько данных способен обработать процессор за определенный период времени. По мере увеличения скорости процессора скорость памяти также должна увеличиваться. Пропускная способность памяти также была увеличена благодаря многоканальной технологии. Стандартное ОЗУ является одноканальным, что означает, что все слоты ОЗУ адресуются одновременно. Двухканальное ОЗУ добавляет второй канал для одновременного доступа ко второму модулю. Трехканальная технология обеспечивает еще один канал, так что одновременно могут быть доступны три модуля. Самой быстрой памятью обычно является статическое ОЗУ (SRAM), которое является кэш-памятью для хранения самых последних данных и инструкций, использованных ЦП. SRAM обеспечивает процессору более быстрый доступ к данным по сравнению с извлечением их из более медленной динамической памяти (DRAM) или основной памяти.

Двухрядный модуль памяти представляет собой печатную плату, на которой расположены микросхемы SDRAM, DDR SDRAM, DDR2 SDRAM, DDR3 SDRAM и DDR4 SDRAM. Существуют SDRAM DIMM с 168 контактами, DDR DIMM с 184 контактами, DDR2 и DDR3 DIMM с 240 контактами и DDR4 DIMM с 288 контактами. DDR4 SDRAM вчетверо увеличивает пропускную способность DDR3, потребляет меньше энергии, чем DDR3 (1,2 В), работает на более высоких тактовых частотах (до 1600 МГц). Синхронное динамическое ОЗУ GDDR специально предназначенно для видеографики, используется в сочетании с выделенным графическим процессором, обрабатывает огромные объемы данных, но не обязательно на самых высоких скоростях.

Малогабаритный модуль DIMM имеет конфигурации с 72 и 100 контактами для поддержки 32-разрядных передач или 144, 200, 204 и 260 контактами для поддержки 64-разрядных передач. Эта уменьшенная, более сжатая версия DIMM обеспечивает хранение данных с произвольным доступом, которое идеально подходит для использования в ноутбуках, принтерах и других устройствах, где требуется экономия места.

Как правило, увеличение объема ОЗУ повышает производительность компьютера. Например, увеличение объема ОЗУ увеличивает объем памяти компьютера для хранения и обработки программ и файлов. При меньшем объеме ОЗУ компьютер вынужден обмениваться данными между ОЗУ и гораздо более медленным жестким диском. Максимальный объем оперативной памяти для установки ограничивается материнской платой.

Типы вторичной (внешней) памяти

Для хранения данных на ПК используется целый ряд различных типов устройств. Устройства для хранения данных обеспечивают энергонезависимое хранение данных, т. е. при отключении питания данные сохраняются и становятся доступными при следующем включении устройства. Одни устройства имеют фиксированные носители, а другие — съемные носители. Одни умеют считывать и записывать данные, а другие позволяют только получать доступ к данным, но не записывать их. Устройства хранения данных можно классифицировать по носителю, на котором хранятся данные: магнитные (например, жесткие диски и ленточные накопители), твердотельные или оптические.

Устройства хранения информации часто подключаются к материнской плате с использованием подключений Serial AT Attachment (SATA). Стандарты SATA определяют способ передачи данных, скорости передачи и физические характеристики кабелей и разъемов.

Существуют три основных версии стандарта SATA: SATA 1, SATA и SATA 3, как показано на рисунке. Кабели и разъемы одинаковые, различаются скорости передачи данных. SATA 1 обеспечивает максимальную скорость передачи данных в 1,5 Гбит/с, а SATA 2 может достигать 3,0 Гбит/с. SATA 3 является самой быстрой версией: до 6,0 Гбит/с.