Потребность хранить какую-либо информацию у человека появилась еще в доисторические времена, чему яркий пример - наскальная живопись, которая сохранилась и по сей день. Наскальные рисунки можно по праву назвать самым износостойким носителем информации на данный момент, хотя с портативностью и удобством использования есть некоторые трудности. С появлением ЭВМ (и ПК в частности) разработка емких и удобных в использовании носителей информации стала особенно актуальной.
В первых компьютерах использовалась перфокарты и перфорированная бумажная лента, намотанная на бобины, так называемая перфолента. Ее прародителями были автоматизированные ткацкие станки, в частности машина Жаккара, финальный вариант которой был создан изобретателем (в честь которого она и названа) в 1808 году. Для автоматизации процесса подачи нитей использовались перфорированные пластины:
Перфокарты - картонные карточки, которые использовали подобный метод. Их было много разновидностей, как с отверстиями, которые отвечали за "1" в двоичном коде, так и текстового вида. Самым распространенным был формат IBM: размер карты составлял 187х83 мм, на ней инфомация располагалась в 12 строк и 80 столбцов. В современных терминах, одна перфокарта хранила 120 байт информации. Для ввода информации перфокарты нужно было подавать в определенной последовательности.
В перфоленте используется тот же принцип. Информация хранится на ней в виде отверстий. Первые компьютеры, созданные в 40-х годах прошлого века работали как с вводимыми с помощью перфоленты в реальном времени данными, так и использовали некое подобие оперативной памяти, преимущественно с использованием электронно-лучевых трубок. Бумажные носители активно использовались в 20-50 годах, после чего постепенно начали заменяться магнитными носителями.
В 50-х годах началось активное развитие магнитных носителей. За основу взято было явление электромагнетизма (образование магнитного поля в проводнике при пропускании тока через него). Магнитный носитель состоит из поверхности, покрытой ферромагнетиком и считывающей/пишущей головки (сердечник с обмоткой). По обмотке протекает ток, появляется магнитное поле определенной полярности (в зависимости от направления тока). Магнитное поле воздействует на ферромагнетик и магнитные частицы в нем поляризуются в направлении действия поля и создают остаточную намагниченность. Для записи данных на разные участки производится воздействие магнитным полем разной полярности, а при считывании данных регистрируются зоны, в которых изменяется направление остаточной намагниченности ферромагнетика. Первыми такими носителями были магнитные барабаны: большие металлические цилиндры, покрытые ферромагнетиком. Вокруг них устанавливались считывающие головки.
После них появился жесткий диск в 1956 году, это был 305 RAMAC компании IBM, который состоял из 50 дисков диаметром 60 см, по размером был соизмерим с большим холодильником современного формата Side-by-Side и весил чуть меньше тонны. Его объем составлял невероятные по тем временам 5 МБ. Головка свободно перемещалась по поверхности диска и скорость работы была выше, чем у магнитных барабанов. Процесс погрузки 305 RAMAC в самолет:
Объем быстро начал увеличиваться и в конце 60-х годов IBM выпустила высокоскоростной накопитель с двумя дисками емкостью по 30 МБ. Производители активно работали над уменьшением габаритов и к 1980 году жесткий диск имел размеры 5.25-дюймового привода. С тех времен конструкция, технологии, объем, плотность и размеры претерпели колоссальных изменений и самыми популярными стали форм-факторы и 3.5, 2.5 дюйма, в меньшей мере - 1.8 дюйма, а объемы уже достигают десятка терабайт на одном носителе.
Некоторое время использовался еще формат IBM Microdrive, который представлял из себя миниатюрный жесткий диск в форм-факторе карты памяти CompactFlash тип II. Выпущен в 2003 году, позже продан компании Hitachi.
Параллельно развивалась магнитная лента. Появилась она вместе с выходом первого американского коммерческого компьютера UNIVAC I в 1951 году. Опять же постаралась компания IBM. Магнитная лента представляла из себя тонкую пластиковую полосу с магниточувствительным покрытием. С тех времен использовалась в самых разных форм-факторах.
Начиная с бобин, ленточных картриджей и заканчивая компакт-кассетами и видеокассетами VHS. В компьютерах использовались начиная с 70 годов и заканчивая 90-ми (уже в значительно меньших количествах). Часто в качестве внешнего носителя к ПК использовался подключаемый магнитофон.
Накопители на магнитной ленте под названием Стримеры применяются и сейчас, преимущественно в промышленности и крупном бизнесе. На данный момент используются бобины стандарта Linear Tape-Open (LTO), а рекорд в этом году поставили IBM и FujiFilm, умудрившись записать на стандартную бобину 154 терабайта информации. Предыдущий рекорд - 2.5 терабайт, LTO 2012 года.
Еще один тип магнитных носителей - дискеты или флоппи-диск. Тут слой ферромагнетика наносится на гибкую, легкую основу и помещается в пластиковый корпус. Такие носители были просты с точки зрения изготовления и отличались невысокой стоимостью. Первая дискета имела форм-фактор 8 дюймов и появилась в конце 60-х. Создатель - опять IBM. К 1975 году емкость достигла 1 МБ. Хотя популярность дискеты заработали благодаря выходцам из IBM, которые основали собственную компанию Shugart Associates и в 1976 году выпустили дискету формата 5.25 дюйма, емкость составляла 110 КБ. К 1984 году емкость уже составляла 1.2 МБ, а Sony подсуетилась с более компактным форм-фактором 3.5 дюйма. Такие дискеты до сих пор можно найти у многих дома.
Компания Iomega выпустила в 1980-х картриджи с магнитными дисками Bernoulli Box, емкостью 10 и 20 МБ, а в 1994 году - так называемые Zip размера 3.5 дюйма объемом 100 МБ, до конца 90-х они достаточно активно использовались, но конкурировать с компакт-дисками им было не по зубам.
Оптические носители имеют форму дисков, чтение с них ведется с помощью оптического излучения, обычно лазера. Луч лазера направляется на специальный слой и отражается от него. При отражении луч модулируется мельчайшими выемками на специальном слое, при регистрации и декодировании этих изменений восстанавливается записанная на диск информация. Впервые технологию оптической записи с использованием светопропускающего носителя была разработана Дэвидом Полом Греггом в 1958 году и запатентована в 1961 и 1990 годах, а в 1969 году компания Philips создала так называемый LaserDisc , в котором свет отражался. Впервые публике LaserDisc был показан в 1972 году, а в продажу поступил в 1978. По размеру он был близок к виниловым пластинкам и предназначался для фильмов.
В семидесятых годах началась разработка оптических носителей нового образца, в результате Philips и Sony представили в 1980 году формат CD (Compact Disk), который был впервые продемонстрирован в 1980 году. В продажу компакт-диски и аппаратура поступили в 1982 году. Изначально использовались для аудио, помещалось до 74 минут. В 1984 году Philips и Sony создали стандарт CD-ROM (Compact Disc Read Only Memory) для любых типов данных. Объем диска составлял 650 МБ, позже - 700 МБ. Первые диски, которые можно было записывать в домашних условиях, а не на заводе были выпущены в 1988 году и получили названиеCD-R (Compact Disc Recordable), а CD-RW, позволяющие многократную перезапись данных на диске, появились уже в 1997.
Форм-фактор не менялся, увеличивалась плотность записи. В 1996 году появился формат DVD (Digital Versatile Disc), который имел ту же форму и диаметр 12 см, а объем - 4.7 ГБ или 8.5 ГБ у двухслойного. Для работы с DVD-дисками были выпущены соответствующие приводы, обратно совместимые с CD. В последующие годы было выпущено еще несколько стандартов DVD.
В 2002 году миру были представлены два разных и несовместимых формата оптических дисков нового поколения: HD DVD и Blu-ray Disc (BD). В обоих случаях для записи и чтения данных используется голубой лазер с длинной волны 405 нм, что позволило еще увеличить плотность. HD DVD способен хранить 15 ГБ, 30 ГБ или 45 ГБ (один, два или три слоя), Blu-ray - 25, 50, 100 и 128 ГБ. Последний стал более популярен и 2008 году компания Toshiba (один из создателей) отказалась от HD DVD.
В 1984 году компания Toshiba предложила полупроводниковые носители, так называемую флэш-память NAND, которая стала популярна спустя десятилетие после изобретения. Второй вариант NOR был предложен Intel в 1988 году и используется для хранения программных кодов, например BIOS. NAND-память используется сейчас в картах памяти , флэшках, SSD-накопителях и гибридных жестких дисках.
Технология NAND позволяет создавать чипы с высокой плотностью записи, она компактна, менее энергозатратна в использовании и имеет более высокую скорость работы (в сравнении с жесткими дисками). Основным минусом на данный момент является достаточно высокая стоимость.
С развитием всемирной сети, увеличением скоростей и мобильного интернета появились многочисленные облачные хранилища, в которых данные хранятся на многочисленных распределенных в сети серверах. Данные хранятся и обрабатываются в так называемом виртуальном облаке и пользователь имеет к ним доступ при наличии доступа в интернет. Физически серверы могут находиться удаленно друг от друга. Есть как специализированные сервисы типа Dropbox, так и варианты компаний-производителей ПО или устройств. У Microsoft - OneDrive (ранее SkyDrive), iCloud у Apple, Google Диск и так далее.
Внутреннюю память компьютера составляют постоянное запоминающее устройство (ПЗУ), оперативное запоминаю- щее устройство (ОЗУ) и сверхоперативная память.
(в современной терминологии - ROM: Read Only Memory) предназначено для чтения хранящейся в нём информации. В ПЗУ находят-ся программы, которые записываются туда на заводе-изгото-вителе. Они автоматически запускаются при включении компьютера. Эти программы предназначены для первона-чальной загрузки операционной системы. После выключе-ния питания компьютера информация в ПЗУ сохраняется - это энергонезависимое устройство.
оперативную память (в современной термино-логии - RAM: Random Access Memory). Процессор может мгновенно обращаться к информации, находящейся в опера-тивной памяти, поэтому она называется «быстрой». Элект-рические импульсы, в форме которых информация сохраня-ется в оперативной памяти, существуют только тогда, когда компьютер включен. После выключения источника питания вся информация, содержащаяся в оперативной памяти, раз-рушается - оперативная память энергозависима.
объёма оперативной памяти: чем больше объём памяти, тем боль-шими возможностями по работе с информацией обладает компьютер. Оперативная память компьютера состоит из большого количества ячеек, в каждой из которых может храниться определенный объем информации, например, один текстовый символ. В наиболее распространённых пер-сональных компьютерах ёмкость ОЗУ 128-256 Мб.
быстродействие, то есть период време-ни, за который происходит операция записи или считыва-ния информации из ячеек памяти. Современные модули па-мяти обеспечивают скорость доступа к информации свыше 10 наносекунд (10~ 9 с).
Внешняя память предназначена для долговременного хранения программ и данных, не используемых в данный момент. Внешняя память, в отличие от оперативной, явля-ется энергонезависимой.
Для работы с внешней памятью необходимо наличие:
1) накопителя, или дисковода, - устройства, обеспечива-ющего запись/считывание информации;
2) носителя - устройства хранения информации.
Основные виды накопителей и соответствующих им носи-телей приведены в следующей таблице:
Основные характеристики накопителей и носителей:
информационная ёмкость;
скорость обмена информацией;
надёжность хранения информации;
стоимость.
Носители внешней памяти обеспечивают транспортиров-ку данных в тех случаях, когда компьютеры не объедине-ны в сети (локальные или глобальные).
Магнитные диски - это круглые пластмассовые или ме-таллические пластины, имеющие магнитное покрытие. Дан-ные, которые поступают в оперативную память (импульсы или их отсутствие), хранятся на таких дисках в виде намаг-ниченных или ненамагниченных областей. Информация на магнитные носители может записываться многократно.
Дискета (флоппи-диск) представляет собой тонкий и гиб- кий пластмассовый диск, покрытый с двух сторон специаль-ным веществом и помещенный в жесткий пластмассовый конверт. Такие диски пользователь сам помещает в диско-вод и вынимает из него. Большинство применяемых сейчас дискет имеют размер 3,5 дюйма. Информационная емкость дискеты - 1,44 Мб. На ней может быть, например, записа-на книга объемом около 600 страниц или несколько качест-венных графических изображений.
Дискеты требуют аккуратного обращения: не следует сги-бать дискету, дотрагиваться до записывающей поверхности. В целях сохранения информации гибкие магнитные диски необходимо предохранять от воздействия сильных магнит-ных полей и нагревания, так как такие физические воздей-ствия могут привести к размагничиванию носителя и потере информации.
Жесткие диски (винчестеры) сделаны из стекла или ме-талла; они представляют собой несколько десятков дисков, размещенных на одной оси, заключенных в металлический корпус и вращающихся с большой угловой скоростью. Же-сткие диски чаще всего постоянно находятся внутри компь-ютера (хотя существуют и внешние жесткие диски). Они вы-полняют точно такие же функции, что и гибкие диски; однако, жесткие диски способны хранить значительно боль-шее количество информации (винчестеры современных компьютеров способны вместить информацию, хранящуюся на десятках тысяч гибких дисков), быстрее вращаются и, в отличие от гибких дисков, их нельзя потерять, они защище-ны от грязи, пыли, влаги, температуры и других внешних воздействий. Наиболее популярны сегодня диски ёмкостью 10-80Гб.
В целях сохранения информации и работоспособности же-сткие диски необходимо оберегать от ударов и резких изме-нений пространственной ориентации в процессе работы.
В настоящее время широкое распространение получили CD-ROM (от англ. Read Only Memory - память только для чтения), или лазерные диски. Запись и считывание инфор-мации в лазерных дисководах происходит с помощью света. Поэтому лазерные диски иначе называют оптическими.
По своей структуре лазерный диск напоминает слоеный пирог. Первый слой - основной - изготавливается из пластмассы, второй - отражающий - выполнен из металла (алюминия, золота, серебра), третий - защитный - сделан из прозрачного лака, поверх которого наносится декоратив-ное оформление. Основной слой содержит полезную инфор-мацию, закодированную в нанесённых на него микроскопи-ческих углублениях, называемых питами (от англ. pit - ямка, впадина). Информация на лазерном диске записана на одну спиралевидную дорожку (как на грампластинке), со-держащую чередующиеся участки с различной отражающей способностью. Лазерный луч падает на поверхность вращаю-щегося диска, интенсивность отраженного луча зависит от отражающей способности участка дорожки и интерпрети-руется как 0 или 1. В целях сохранности информации лазер-ные диски необходимо предохранять от механических по-вреждений (царапин), а также от загрязнения.
Для работы с CD важными характеристиками являются время доступа, показывающее, как быстро происходит поиск нужной информации на диске, и скорость чтения данных после того, как файл найден. Последнюю обычно измеряют в единицах, равных скорости считывания информации с аудио СD (около 150 Кб в секунду). На сегодняшний день наиболее распространены 52-скоростные накопители CD-ROM (скорость считывания - 7500 Кб/с).
CD-ROM удобен для хранения неизменяемой информации (словарей, справочников, энциклопедий).
Первое время главным недостатком компакт-диска была невозможность записи на него в домашних условиях. Этот недостаток был устранен с появлением сначала однократно записываемых дисков CD-R (CD-Recordable), а затем дисков для многократной перезаписи CD-RW (CD-ReWritable).
Пластиковая основа для CD-R не несёт полезной инфор-мации - вместо питов на ней отпечатаны пустые дорожки. Сверху нанесена тонкая плёнка органических молекул, спо-собных необратимо менять свои оптические свойства при на-гревании, а затем диск покрывается слоем отражающего ме-талла. В процессе записи лазерный луч нагревает выбранные точки поверхности, они перестают пропускать свет к отражающему слою, образуя участки, аналогичные питам.
В многократно перезаписываемых дисках применяется иная технология. Вместо слоя органических молекул ис-пользуется плёнка сплава редкоземельных металлов, спо-собных обратимо менять своё состояние в зависимости от температуры нагрева лазерным лучом.
Диски, сочетающие в себе достоинства магнитного и опти-ческого носителей и позволяющие многократно перезаписы-вать информацию, хранящуюся на диске, получили название магнитооптических дисков. Их важнейшие достоинства: бо-льшая информационная емкость, компактность, мобиль-ность, возможность перезаписи хранящейся информации.
В последнее время на рынке появились цифровые универса- льные диски DVD. По внешнему виду и внутреннему устройст-ву они сильно похожи на CD: используется аналогичные тех-нологии нанесения на пластиковую основу углублений-питов; регистрации отраженного от металлического покрытия сигна-ла и его интерпретации в виде нулей и единиц. Принципиаль-ное отличие состоит в увеличении плотности записи за счет использования полупроводникового лазера с меньшей длиной волны. В итоге, на самый простой DVD можно записать до 4,7 Гб данных. Диски DVD могут быть двухслойными и двух-сторонними. Это породило несколько типов DVD:
DVD-5 - односторонние однослойные;
DVD-9 - односторонние двухслойные;
DVD-10 - двусторонние однослойные;
DVD-18 - двухсторонние двухслойные.
Основными характеристиками носителей информации яв-ляются скорость доступа к данным и ёмкость - количество информации, которое может храниться на диске. Ёмкость дисков измеряется в мегабайтах и гигабайтах. Ниже приве-дена ёмкость основных машинных носителей информации:
ФАЙЛОВАЯ СИСТЕМА. ПАПКИ И ФАЙЛЫ. ИМЯ, ТИП, ПУТЬ ДОСТУПА К ФАЙЛУ
Все программы и данные хранятся в долговременной (внешней) памяти компьютера в виде файлов. Файл - это информация, хранящаяся во внешней памяти как единое целое и обозначенная одним именем.
Файл характеризуется набором параметров (имя, расши-рение, размер, дата создания, дата последней модификации) и атрибутами, используемыми операционной системой для его обработки (архивный, системный, скрытый, только для чтения и др.).
Размер файла выражается в байтах.
Имя файла состоит из двух частей, разделенных точкой: собственно имя файла и расширение, обозначающее его тип (программа, текст, рисунок и так далее). Собственно имя файлу дает пользователь, а расширение обычно задается программой автоматически при создании файла.
В операционных системах семейства DOS имя файла мо-жет содержать от 1 до 8 символов, можно использовать символы латинского алфавита, арабские цифры и некоторые другие символы. В операционной системе Windows имя фай-ла может иметь до 255 символов, причем можно использо-вать буквы национальных алфавитов и пробелы.
Расширение имени файла записывается после точки и мо-жет содержать от 1 до 3 символов в MS DOS и больше 3 - в Windows. Чаще всего в расширение вкладывается опреде-ленный смысл (хотя пользователь может задавать и бес-смысленные расширения) - оно указывает на содержимое файла или на то, какой программой был создан данный файл.
В таблице приведены наиболее распространенные типы файлов и их расширений:
Файловая система - это функциональная часть операци-онной системы, обеспечивающая выполнение операций над файлами.
На каждом носителе информации (гибком, жестком или лазерном диске) может храниться большое количество фай-лов. Для удобства поиска информации файлы, по принад-лежности к какому-либо одному разделу, объединяют в группы, называемые каталогами (DOS) или папками (Win-dows).
Каталог, так же, как и файлы, находится на диске. Ка-талог содержит названия файлов и указание на их место размещения на диске. Каталог также получает собственное имя. Он сам может входить в состав другого, внешнего по отношению к нему каталога. Каждый каталог может содер-жать внутри себя множество файлов и вложенных катало-гов. Таким образом, каталог - это поименованная совокуп-ность файлов и подкаталогов (вложенных каталогов). Каталог самого верхнего уровня называется корневым ка-талогом. Его имеет изначально любой носитель; корневой каталог создается операционной системой без нашего учас-тия.
Файловая структура диска - это совокупность файлов на диске и взаимосвязей между ними. Файловые структуры бывают простыми и многоуровневыми (иерархическими).
Простые файловые структуры могут использоваться для дисков с небольшим (до нескольких десятков) количеством файлов. В этом случае оглавление диска представляет собой линейную последовательность имен файлов.
Многоуровневые файловые структуры используются для хранения большого (сотни и тысячи) количества файлов. Начальный, корневой, каталог содержит файлы и вложен-ные каталоги 1-го уровня. Каждый из каталогов 1-го уров-ня может содержать не только файлы, но и вложенные ката-логи второго уровня и так далее.
Графическое изображение иерархической файловой структуры называется деревом.
Чтобы найти нужный файл в файловой системе, имеющей иерархическую структуру, необходимо указать путь к фай-лу. В путь к файлу входит последовательность имен катало-гов от корневого до того, в котором непосредственно нахо-дится файл, разделяющихся при записи обратной косой чертой (\).
Полное имя файла состоит из пути к файлу (начиная с имени диска) и имени самого файла.
Все файлы можно разделить на исполнимые (программы) и неисполнимые (файлы данных и документов). Исполни-мые файлы могут запускаться операционной системой на выполнение, а неисполнимые файлы могут только изменять свое содержимое в процессе выполнения программы.
Можно разделить файлы на:
основные - их наличие необходимо для работы опера-ционной системы и программных продуктов;
служебные - хранящие конфигурацию и настройки основных файлов;
рабочие - их содержимое изменяется в результате ра-боты основных программных файлов; именно ради них и создаются все остальные файлы;
временные - создающиеся в момент работы основных файлов и хранящие промежуточные результаты.
В зависимости от значений атрибутов файлов операцион-ная система разрешает или запрещает те или иные действия над файлами.
В процессе работы на компьютере над файлами наиболее часто проводятся следующие операции:
копирование (создается копия в другом каталоге или на другом носителе);
перемещение (производится копирование файла в дру-гой каталог или на другой носитель, в исходном ката-логе объект уничтожается);
удаление (в исходном каталоге объект уничтожается);
переименование (изменяется имя файла).
Компьютер состоит из устройств, выполняющих ряд функций мыслящего человека. В нем есть: устройства ввода информации; память; процессор; устройства вывода инфор-мации; устройства приема/передачи информации.
Функциональную схему компьютера можно представить следующим образом:
Процессор - мозг компьютера. Он состоит из арифмети- ко-логического устройства (АЛУ) и устройства управле- ния (УУ). АЛУ обеспечивает обработку всех видов информа-ции, поступающей в компьютер; функцией УУ является согласование действий всех узлов, входящих в состав компьютера. Каждый процессор способен выполнять неко-торый набор универсальных инструкций - машинных команд. Процессор организует считывание очередной команды, её анализ и выполнение, а также прием данных или отправку результатов работы на требуемое устройство. В процессоре имеются специальные ячейки (регистры) для оперативного хранения обрабатываемых данных и некото-рой служебной информации.
Аппаратно процессор реализуется в виде сверхбольшой интегральной схемы (СБИС), которая на самом деле не яв-ляется «большой» по размеру, а представляет собой, наобо-рот, небольшую плоскую полупроводниковую пластину. Большой она называется потому, что современные техноло-гии позволяют разместить на ней огромное количество (до 10 миллионов) функциональных элементов. Эти элементы образуют сложную структуру, что позволяет процессору производить обработку информации (например, складывать числа) с очень высокой скоростью. Основными характери-стиками процессора являются:
тактовая частота;
разрядность;
адресное пространство.
Рассмотрим эти характеристики более подробно.
Любая операция процессора (машинная команда) состоит из отдельных элементарных действий - тактов. Очередной такт инициируется импульсом, поступающим от генератора тактовой частоты. Очевидно, что чем чаще следуют импуль-сы от генератора, тем быстрее будет выполнена операция, состоящая из фиксированного числа тактов. Количество им-пульсов в секунду определяет тактовую частоту процессора. Тактовая частота измеряется в мегагерцах - миллионах импульсов в секунду. Тактовая частота современных про-цессоров уже превышает 1000 МГц или 1 ГГц (гигагерц).
Разрядность - это максимальное количество разрядов двоичного кода, которые могут обрабатываться или переда-ваться одновременно. Характеристика «разрядность» для процессора включает в себя:
разрядность (количество двоичных разрядов) внутрен-них регистров процессора - для современных моделей она равна 32;
разрядность шины данных - от неё зависит скорость передачи информации между процессором и другими устройствами;
разрядность шины адреса, определяющую максималь-ный объем памяти, который способен поддерживать компьютер.
Количество ячеек оперативной памяти, к которым мо-жет адресоваться центральный процессор, называют вели-чиной адресного пространства. При n-разрядной адресной шине адресное пространство равно 2 n . Действительно, п двоичных разрядов позволяют получить именно такое количество неповторяющихся чисел - в данном случае адре-сов памяти.
Для хранения данных и программ их обработки предназ-начена память. Исторически компьютерную память делят на внутреннюю и внешнюю.
Внутреннюю память компьютера составляют постоянное запоминающее устройство (ПЗУ), оперативное запоминаю- щее устройство (ОЗУ) и сверхоперативная память.
Постоянное запоминающее устройство (в современной терминологии - ROM: Read Only Memory) предназначено для чтения хранящейся в нём информации. В ПЗУ находят-ся программы, которые записываются туда на заводе изгото-вителе. Они автоматически запускаются при включении компьютера. Эти программы предназначены для первона-чальной загрузки операционной системы. После выключе-ния питания компьютера информация в ПЗУ сохраняется - это энергонезависимое устройство.
Вся информация, необходимая для работы компьютера, помещается в оперативную память (в современной термино-логии - RAM: Random Access Memory). Процессор может мгновенно обращаться к информации, находящейся в опе-ративной памяти, поэтому она называется «быстрой». Элек-трические импульсы, в форме которых информация сохра-няется в оперативной памяти, существуют только тогда, когда компьютер включён. После выключения источника питания вся информация, содержащаяся в оперативной па-мяти, разрушается - оперативная память энергозависима.
Возможности компьютера во многом зависят от объема оперативной памяти: чем больше объем памяти, тем боль-шими возможностями по работе с информацией обладает компьютер. Оперативная память компьютера состоит из большого количества ячеек, в каждой из которых может хра-ниться определенный объем информации, например, один текстовый символ. В наиболее распространённых персональ-ных компьютерах ёмкость ОЗУ 128-256 Мб.
Для ускорения вычислений информация из наиболее час-то используемых участков ОЗУ помещается в сверхбыстро-действующие микросхемы памяти - кэш-память. Отсутст-вие кэш-памяти может на 20-30% снизить общую произ-водительность компьютера. В настоящее время широко распространена кэш-память ёмкостью 64-512 Кб.
Второй важной характеристикой модулей оперативной памяти является их быстродействие, то есть период време-ни, за который происходит операция записи или считыва-ния информации из ячеек памяти. Современные модули па-мяти обеспечивают скорость доступа к информации свыше 10 наносекунд (10~ 9 с).
Для долговременного хранения информации используется внешняя память. В качестве устройств внешней памяти ис-пользуются накопители на гибких магнитных дисках (НГМД), накопители на жестких магнитных дисках (НЖМД) и оптические накопители (CD-ROM и DVD-ROM). В конструкциях устройств внешней памяти имеются механи-чески движущиеся части, поэтому скорость их работы ниже, чем у полностью электронной внутренней памяти. Внешняя память позволяет сохранять огромные объемы информации.
Современные программные системы объединяют внут-реннюю и внешнюю память в единое целое, причем так, что та информация, которая используется реже, попадает в более медленно работающую внешнюю память. Это позво-ляет существенно расширить объем обрабатываемой с по-мощью компьютера информации и увеличить скорость её обработки.
Для ввода числовой и текстовой информации использует-ся клавиатура. Широкое распространение программ с гра-фическим интерфейсом способствовало росту популярности других устройств ввода - манипулятора типа мышь (для настольных персональных компьютеров) и трекбол или тачпад (для портативных компьютеров).
Для ввода в компьютер фотографии или рисунка исполь-зуется специальное устройство - сканер. В настоящее время получают распространение цифровые камеры (фотоаппараты и видеокамеры), которые формируют изображения уже в компьютерном формате.
Для ввода звуковой информации используется микрофон, подключенный к входу специальной звуковой платы, уста-новленной в компьютере.
Для управления компьютерными играми удобнее исполь-зовать специальные устройства - игровые манипуляторы (джойстики).
Наиболее универсальным устройством вывода является монитор, на экране которого высвечивается числовая, тек-стовая, графическая и видеоинформация.
Для сохранения числовой, текстовой и графической ин-формации в виде «твердой копии» на бумаге используется принтер.
Для вывода на бумагу сложных чертежей, рисунков и схем большого формата используется плоттер (графопост-роитель).
Вывод звуковой информации осуществляется с помощью акустических колонок или наушников, подключенных к выходу звуковой платы.
Обмен информацией между отдельными устройствами компьютера производится по магистрали (системной ши- не), соединяющей все устройства компьютера. Магистраль состоит из трех частей:
шина адреса, по которой передаётся адрес требуемой ячейки памяти или устройства, с которым будет проис-ходить обмен информацией;
шина данных, по которой передается необходимая ин-формация;
шина управления, регулирующая процесс передачи ин-формации.
Магистральная структура позволяет легко подсоединять к компьютеру именно те внешние устройства, которые нуж-ны для данного пользователя. Благодаря ей удается скомпо-новать из стандартных блоков любую необходимую конфи-гурацию компьютера.
Человек постоянно обменивается информацией с окру-жающими его людьми. Компьютер может обмениваться ин-формацией (передавать и получать) с другими компьютера-ми с помощью локальных и глобальных компьютерных сетей. Для этого в его состав включают сетевую плату и модем.
Важнейшей характеристикой компьютера в целом явля-ется его производительность, то есть возможность компь-ютера быстро обрабатывать большие объемы информации. Производительность компьютера во многом определяется быстродействием процессора, быстродействием и объемом памяти.
Ниже приведены основные характеристики современного персонального компьютера:
процессор типа Pentium IV с тактовой частотой не менее 2 ГГц;
оперативная память объемом не менее 256 Мб;
жесткий диск объемом не менее 120 Гб;
дисковод для гибких дисков 3,5", 1,44 Мб;
дисковод DVD±RW/CD-R/RW (запись, пе-резапись, чтение);
монитор 17".
Электронная коммерция (e-commerce) - это ускорение большинства бизнес-процессов за счет их проведения электронным образом. Начиная с середины 1990-х гг. во всем мире начала резко расти активность в области электронной торговли. Вслед за крупными компаниями, производящими компьютерное оборудование, в Интернете появились многочисленные продавцы традиционных товаров.
Термин «электронная коммерция» объединяет в себе множество различных технологий:
1) EDI (протокол электронного обмена данными);
2) электронная почта;
3) Интернет;
4) Интранет (обмен информацией внутри компании);
5) Экстранет (обмен информацией с внешним миром).
Наиболее развитой информационной технологией, на которой может базироваться электронная коммерция, считается протокол электронного обмена данными - EDI (Electronic Data Interchange). Данный метод кодировки последовательных транзакций и их обработки в on-line режиме используется уже 25 лет. Преимущество технологии EDI заключается в том, что она устраняет необходимость обработки, почтовой пересылки и повторного ввода в компьютеры бумажных документов. Любая коммерция, в том числе и электронная коммерция в Интернете, подразделяется на две большие категории: business-to-consumer (В2С - «компания-потребитель») и business-to-business (В2В - «компания-компания»). На начальном этапе развития электронной коммерции Web-узлы розничной торговли типа В2С (business-to-consumer) пользовались повышенным вниманием. Основная модель данного типа торговли -это розничные Интернет-магазины.
Во всем мире система business-to-consumer является развитой структурой удовлетворения потребительского спроса, однако в России ее развитие затруднено рядом объективных причин:
1) небольшое количество пользователей и низкая покупательная способность;
2) недостаточный уровень развития систем оплаты продукции и услуг;
3) отсутствие недорогой и надежной системы доставки.
В последние несколько лет электронная коммерция типа В2С в рамках Интернета вошла в новый этап своего развития. Происходит слияние мелких компаний, дублирующих друг друга по ассортименту предлагаемых товаров, или их поглощение более крупными конкурентами. Главная проблема данного этапа - это обеспечение надежности функционирования всей схемы электронной коммерции.
Рынок В2В (business-to-business) был создан специально для организаций с целью поддержки взаимодействия между компаниями и их поставщиками, производителями и дистрибьюторами. Этот рынок открывает намного более широкие возможности, чем сектор В2С-торговли.
Основной моделью В2С (business-to-consumer) типа торговли являются розничные Интернет-магазины. Технически любой Интернет-магазин можно рассматривать как совокупность электронной витрины и торговой системы. Для того чтобы купить какой-либо товар в Интернет-магазине, покупатель должен при помощи браузера зайти в Сети на Web-сайт Интернет-, магазина. Web-сайт представляет собой электронную витрину, на которой представлены каталог товаров (с возможностью поиска), а также необходимые интерфейсные элементы для ввода регистрационной информации, формирования заказа, проведения платежей через Интернет, оформления доставки, получения информации о компании-продавце и on-line помощи. Регистрация покупателя в Интернет-магазинах осуществляется или при оформлении заказа, или при входе в магазин. Витрина электронного магазина находится на Интернет-сервере и представляет собой Web-сайт с активным содержанием. В ее основе лежит каталог товаров с указанием цен, который может быть структурирован различными способами (по категориям товаров, по производителям). Такие электронные каталоги содержат полную информацию о каждом товаре.
Электронная витрина выполняет следующие функции:
1) предоставление интерфейса к базе данных продаваемых товаров (в виде каталога, прайс-листа);
2) работа с электронной «корзиной» или «тележкой» покупателя;
3) регистрация покупателей;
4) оформление заказов с выбором метода оплаты и доставки;
5) предоставление on-line помощи покупателю;
6) сбор маркетинговой информации;
7) обеспечение безопасности личной информации покупателей;
8) автоматическая передача информации в торговую систему.
После выбора товара покупателю необходимо заполнить специальную форму, в которой указывается способ оплаты и доставки товара. После того как заказ сформирован, вся собранная информация о покупателе поступает из электронной витрины в торговую систему Интернет-магазина. В торговой системе проверяется наличие необходимого товара. Если товар отсутствует в данный момент, то магазин направляет запрос поставщику, а покупателю сообщается о времени задержки. При оплате товара при передаче покупателю (курьером или наложенным платежом) требуется подтверждение факта заказа. Чаще всего это происходит с помощью электронной почты. Если покупатель может оплатить товар через Интернет, то используется платежная система.
Среди покупок, пользующихся наибольшей популярностью в Интернет-магазинах, можно выделить:
2) компьютеры и комплектующие;
3) туристическое обслуживание;
4) финансовые услуги;
5) книги, видеокассеты, диски и т.п.
Существует несколько точек зрения на этапы развития информационных технологий с использованием компьютеров.
Этапизация осуществляется на основе различных признаков деления:
1) выделения этапов по проблемам процесса информатизации общества:
а) 1-й этап (до конца 1960-х гг.) - проблема обработки больших объемов информации в условиях ограниченных возможностей аппаратных средств;
б) 2-й этап (до конца 1970-х гг.) - проблема отставания программного обеспечения от уровня развития аппаратных средств;
в) 3-й этап (с начала 1980-х гг.) - проблемы максимального удовлетворения потребностей пользователя и создания соответствующего интерфейса работы в компьютерной среде;
г) 4-й этап (с начала 1990-х гг.) - проблемы выработки соглашений и установления стандартов, протоколов для компьютерной связи, организации доступа к стратегической информации и др.;
2) выделения этапов по преимуществу, приносимому компьютерной технологией:
а) 1-й этап (с начала 1960-х гг.) - эффективная обработка информации при выполнении рутинных операций с ориентацией на централизованное коллективное использование ресурсов вычислительных центров;
б) 2-й этап (с середины 1970-х гг.) - появление ПК. Изменился подход к созданию информационных систем-ориентация смещается в сторону индивидуального пользователя для поддержки принимаемых им решений. Используется как централизованная, так и децентрализованная обработка данных;
в) 3-й этап (с начала 1990-х гг.) - развитие телекоммуникационной технологии распределенной обработки информации. Информационные системы предназначены для помощи организации в борьбе с конкурентами;
3) выделения этапов по видам инструментария технологии:
а) 1-й этап (до второй половины XIX в.) - «ручная» информационная технология, инструментарий которой составляли перо, чернильница, бумага;
б) 2-й этап (с конца XIX в.) - «механическая» технология, инструментарий которой составляли пишущая машинка, телефон, диктофон, почта;
в) 3-й этап (1940-60-е гг.) - «электрическая» технология, инструментарий которой составляли большие ЭВМ и соответствующее программное обеспечение, электрические пишущие машинки, ксероксы, портативные диктофоны;
г) 4-й этап (с начала 1970-х гг.) - «электронная» технология, основной инструментарий - большие ЭВМ и создаваемые на их базе автоматизированные системы управления (АСУ) и информационно-поисковые системы (ИПС), оснащенные широким спектром программных комплексов;
д) 5-й этап (с середины 1980-х гг.) - «компьютерная» технология, основной инструментарий - ПК с широким спектром стандартных программных продуктов разного назначения.
В связи с быстрым ростом количества информации, попа-дающей в компьютер, особенно отчетливо проступают этиче-ские и правовые нормы работы с информацией. Концентра-ция большого количества информации о людях в одной или в связанных сетью базах порождает потенциальную опасность несанкционированного доступа к информации и использова-ния её неподобающим образом. Информация о доходах людей с высоким достатком всегда является объектом внимания криминальных элементов. Медицинские записи, составляю-щие предмет врачебной тайны, могут интересовать работода-телей и служить причиной необоснованных отказов при при-еме на работу. Техническую информацию из компьютеров фирм и предприятий стремятся любой ценой заполучить кон-куренты. Списки e-mail, собранные законным способом (на-пример, при заказе товаров по Интернету), могут попасть в руки нечистоплотных бизнесменов и использоваться для рас-сылки массовой раздражающей людей рекламы. Таким обра-зом, каждый, кто работает с компьютерной информацией, должен отчетливо осознавать свою ответственность за сохра-нение необходимой степени ее конфиденциальности.
При работе в компьютерных сетях необходимо также при-держиваться правовых и этических норм работы с информа-цией и помнить, что рассылка информации осуществляется самими авторами сайтов (это быстро, но, зачастую, имеет место намеренная или ненамеренная необъективность оцен-ки качества информации).
Перечисленные выше проблемы характерны для всех развитых в информационном отношении стран, в том числе и для нашей страны. Кроме того, в России существуют и свои собственные, достаточно специфические нарушения этиче-ских и правовых норм работы с информацией. К сожалению, Россия одна из немногих стран, где в массовом порядке нару-шаются имеющиеся международные и российские законы об охране авторских прав на программное обеспечение. Многие даже не подозревают, что, покупая свободно продаваемые пи-ратские «сборники» ПО, они нарушают закон. Компьютер-ные пираты, нелегально тиражируя программное обеспече-ние, обесценивают труд программистов, делают разработку программ экономически невыгодной. Кроме того, компьютерные пираты зачастую предлагают пользователям недорабо-танные программы или их демоверсии.
Программы по их юридическому статусу можно разде-лить на три большие группы:
лицензионные;
условно бесплатные;
свободно распространяемые.
Лицензионные программы продаются. В соответствии с лицензионным соглашением разработчики программы га-рантируют её нормальное функционирование и несут за это ответственность.
Условно бесплатные программы (shareware ) предлагаются разработчиками бесплатно в целях их рекламы и продвиже-ния на рынок. Эти программы имеют ограниченный срок дей-ствия или ограниченные функциональные возможности. Если пользователь в установленный срок производит оплату, то ему сообщается код, включающий все функции программы.
К свободно распространяемым программам (freeware ) от-носятся: новые еще не доработанные версии программных продуктов; программы, являющиеся частью принципиально новых технологий; дополнения к ранее выпущенным про-граммам; устаревшие версии программ; драйверы к новым устройствам.
Правовая охрана программ для компьютеров и баз данных введена в Российской федерации соответствующим законом с 1992 года. Авторское право на программы для компьютеров возникает автоматически при их создании. Знак охраны ав-торского права состоит из следующих элементов:
буквы С в окружности или круглых скобках;
имени правообладателя;
года первого выпуска программы в свет.
Пользователи, нарушающие авторские права, могут быть
привлечены к уголовной ответственности с выплатой ком-пенсации, размер которой по усмотрению суда определяется в сумме от 5000-кратного до 50 000-кратного размера мини-мальной заработной платы.
Для предотвращения нелегального копирования программ и данных, хранящихся на дискетах и компакт-дисках, может использоваться программная и аппаратная защита.
Программная защита состоит в том, что на оригиналь-ном носителе размещается закодированный программный ключ, без которого программа не может функционировать и который теряется при копировании.
Аппаратная защита может быть реализована с помощью аппаратного ключа, который продается вместе с програм-мным обеспечением и присоединяется обычно к параллель-ному порту компьютера.
Для защиты от несанкционированного доступа к данным, хранящимся в компьютере, используются пароли. При этом компьютер разрешает доступ к своим ресурсам только тем пользователям, которые зарегистрировали и ввели правиль-ный пароль. Каждому конкретному пользователю может быть разрешен доступ только к определенным информаци-онным ресурсам.
Вход по паролю может быть установлен в программе BIOS Setup. При этом компьютер не начнет загрузку опера-ционной системы, если не введен пароль.
Существуют специальные способы защиты информации в Интернете. Для того, чтобы посторонние пользователи не могли случайно или намеренно изменить содержимое чужо-го сайта, доступ к информационным ресурсам сервера (его администрирование) производится по паролю.
Во избежание несанкционированного доступа из Интерне-та в Интранет (локальную сеть) применяют специальные ап-паратные и программные барьеры.
World Wide Web переводится на русский язык как «Всемирная Паутина». WWW является одним из самых совершенных инструментов для работы в Интернете. WWW отличается от остальных инструментов для работы с Интернет тем, что позволяет работать практически со всеми доступными на компьютере форматами данных (текстовые файлы, графика, звуковая и видеоинформация и т.д.). Проект WWW можно охарактеризовать как попытку представления всей информации в Интернете, а также любой локальной информации по выбору пользователя, как набор гипертекстовых документов. Как проект WWW начал разрабатываться в лаборатории CERN в начале 1990-х гг. Несколько позже в другой лаборатории NCSA также стартовал проект разработки интерфейса в WWW.
Ученый Г. Бернерс-Ли выделил три первостепенных компонента технологии WWW:
1) HTML (Hypertext Markup Language) - язык гипертекстовой разметки документов;
2) URL (Universal Resource Locator) - универсальный способ адресации ресурсов в Сети;
3) HTTP (Hypertext Transfer Protocol) - протокол обмена гипертекстовой информацией.
Позже к этим трем компонентам был добавлен четвертый - CGI (Common Gateway Interface).
Язык гипертекстовой разметки HTML был предложен Т. Бернерсом-Ли в 1989 г. в качестве одного из компонентов технологии разработки распределенной гипертекстовой системы World Wide Web. Суть гипертекстовой информационной системы состоит в том, что у пользователя появляется возможность просматривать документы в том порядке, в котором ему это больше нравится, а не последовательно. Поэтому Т. Нельсон, предложивший термин «гипертекст», определил его как нелинейный текст.
URL-адрес - это универсальный адрес, который применяется для обозначения имени каждого объекта хранения в Интернете. Данный адрес имеет определенную структуру: протокол передачи данных: //имя_компьюте-ра/каталог/подкаталог/.. ,/имя_файла, например /doc.html
6.13. Что такое базовая система ввода -вывода (BIOS Автоматизированное рабочее место (АРМ , рабочая станция) - место
структуры . 6.13. Что такое базовая система ввода -вывода (BIOS ), и в каком... приборов с вычислительными блоками. Автоматизированное рабочее место (АРМ , рабочая станция) - место оператора, которое оборудовано всеми...
Приведите пример иерархической файловой структуры . 6.13. Что такое базовая система ввода -вывода (BIOS ), и в каком... приборов с вычислительными блоками. Автоматизированное рабочее место (АРМ , рабочая станция) - место оператора, которое оборудовано всеми...
Снова вернёмся к официальной терминологии и разберёмся с тем, что такое “носитель информации”.
Ну вообще носителем информации может быть не только что угодно , но и кто угодно . Например, носителем информации может быть человек.
Однако мы ведём речь о компьютерах, поэтому будем говорить о компьютерных носителях информации.
Итак, носитель информации - это некое устройство, которое способно хранить информацию в каком-либо формате . Формат данных - это способ хранения данных. Каждый формат имеет какой-то свой набор правил, с помощью которых информация упаковывается в файл. Соответственно, файлы также могут иметь различные форматы (типы).
ВАЖНО!
Оперативная память (ОЗУ) не является носителем информации, так как в ОЗУ данные хранятся только во время работы компьютера. Если после выключения компьютера снять с него ОЗУ, то там будет пусто, так как все данные пропадут сразу после выключения питания.
Если говорить по простому, то носитель информации - это устройство для хранения данных, которое можно носить . То есть устройство, которое можно спокойно снять с компьютера (отключить от компьютера), и никакие данные при этом не потеряются.
ВАЖНО!
В компьютере есть также постоянная память (ПЗУ) - специальные микросхемы, которые сохраняют данные и после выключения питания. Но эта память тоже не является носителем информации, потому что её нельзя просто так снять с компьютера, так как ПЗУ - это специальные микросхемы, которые впаяны в материнскую плату.
А теперь основные виды носителей информации:
Жёсткий диск компьютера (диск вашего компьютера, где хранятся все ваши файлы), его ещё называют “винчестер” или НЖМД - накопитель на жёстких магнитных дисках
CD/DVD-диск
Дискета (их уже практически не используют), они же НГМД - накопитель на гибких магнитных дисках
Флешка
Все перечисленные виды носителей информации представляют собой некие предметы. Некоторые из них, такие как жёсткие диски и флешки - это довольно сложные электронные устройства.
CD/DVD-диски и дискеты - это просто диски, на которые определённым способом записывается информация (на дискеты - путём намагничивания/размагничивания магнитного диска, на CD/DVD-диски - путём прожигания пластикового диска лазерным лучом).
Думаю, что всем понятна простая истина: поскольку все эти предметы материальны, то они могут быть повреждены. Причин может быть много. Например, Вы прольёте кофе на компьютер и жидкость попадёт в винчестер. Или положите дискету рядом с магнитом и её часть размагнитится. Или неправильно отключите флешку от компьютера и она “глюканёт”.
Академия
По дисциплине электроника
По теме: «Альтернативные носители информации»
Введение
Современный человек не в состоянии жить без информации. Но информации имеет такую особенность - ее надо где–то хранить. Систем хранения информации сейчас довольно много. Ее можно хранить на магнитных носителях, можно хранить на оптических и магнитооптических носителях. Но перед человеком в наше время также стоит довольно важная проблема - перенос информации из одного места в другое, а также не менее важная проблема хранения информации, и как следствие, надежность носителей. Именно поэтому так быстро развивались технологии, связанные с хранением информации.
Но именно здесь встает несколько проблем. Первая - это энергопотребление. Современная техника, такая как карманные компьютеры или MP3-плееры, обладает довольно ограниченными энергетическими ресурсами. Память, обычно используемая в ОЗУ компьютеров, требует постоянной подачи напряжения. Дисковые накопители могут сохранять информацию и без непрерывной подачи электричества, зато при записи и считывании данных тратят его за троих. Поэтому требовался носитель, который будет энергонезависимым при хранении и малопотребляющим энергию при записи и считывании информации. И тут хорошим выходом стала флэш–память. Носители на ее основе называются твердотельными, поскольку не имеют движущихся частей. И это еще одно преимущество данного типа памяти.
Сегодня флэш-память можно найти в самых разных цифровых устройствах. Её используют в качестве носителя микропрограмм для микроконтроллеров HDD и CD-ROM, для хранения BIOS в ПК. Флэш-память используют в принтерах, КПК, видеоплатах, роутерах, брандмауэрах, сотовых телефонах, электронных часах, записных книжках, телевизорах, кондиционерах, микроволновых печах и стиральных машинах... список можно продолжать бесконечно. А в последние годы флэш становится основным типом сменной памяти, используемой в цифровых мультимедийных устройствах, таких как mp3-плееры и игровые приставки. А все это стало возможным благодаря созданию компактных и мощных процессоров.
Так что же такое Flash память, каковы ее преимущества и недостатки?
Типы электронной памяти
Компьютерные программы или данные - это совокупность битов информации, представленных в виде последовательности логических нулей и единиц. Для организации хотя бы кратковременного хранения информации необходимо устройство, которое запоминало бы некие состояния, распознаваемые системами компьютера (или любого портативного цифрового устройства, которое, по сути, тоже компьютер), как логические нули и единицы. Понятно, что это должны быть электрические сигналы, раз уж современный компьютер является электронным, а не механическим устройством.
Самый быстродействующий тип электронной памяти - энергозависимая динамическая память. Именно она применяется в компьютерах и других цифровых устройствах в качестве оперативной памяти - ОЗУ. Или RAM - память с прямым доступом.
Информационная ячейка такой памяти представляет собой миниатюрный конденсатор - пару проводников, отстоящих друг от друга на небольшом расстоянии и способных накапливать и удерживать в течение некоторого времени электрический заряд. Наличие заряда в ячейке памяти интерпретируется компьютером, как логическая единица, отсутствие заряда - как логический нуль.
Время удержания заряда невелико и исчисляется миллисекундами. Даже современные материалы, из которых изготавливают разделяющие проводники изоляторы, не увеличивают времени саморазряда микроконденсаторов. Слишком уж невелики физические размеры ячеек и слишком невелики электрические заряды между парами проводников.
Для поддержания уровня зарядов и, соответственно, сохранения информации в ячейках микросхемы контроллер памяти постоянно подзаряжает конденсаторы. При обновлении содержимого памяти одни пары проводников разряжаются, другие, наоборот, получают заряд. Процесс происходит непрерывно, динамически и до тех пор, пока не отключено питание компьютера. Соответственно, и информация в микросхемах оперативной памяти сохраняется только пока компьютер не обесточен.
Остается добавить, что каждая ячейка электронной памяти, независимо от ее типа, имеет строго фиксированный системный адрес. Но доступ к любой ячейке - прямой, компьютеру не приходится последовательно проверять состояние всех ячеек, чтобы считать нужный бит информации.
От ROM к Flash
Флэш-память исторически произошла от полупроводникового ROM, однако ROM-памятью не является, а всего лишь имеет похожую на ROM организацию. Множество источников (как отечественных, так и зарубежных) зачастую ошибочно относят флэш-память к ROM. Флэш никак не может быть ROM хотя бы потому, что ROM (Read Only Memory) переводится как "память только для чтения". Ни о какой возможности перезаписи в ROM речи быть не может!
Небольшая, по началу, неточность не обращала на себя внимания, однако с развитием технологий, когда флэш-память стала выдерживать до 1 миллиона циклов перезаписи, и стала использоваться как накопитель общего назначения, этот недочет в классификации начал бросаться в глаза.
Среди полупроводниковой памяти только два типа относятся к "чистому" ROM - это Mask-ROM и PROM. В отличие от них EPROM, EEPROM и Flash относятся к классу энергонезависимой перезаписываемой памяти (английский эквивалент - nonvolatile read-write memory или NVRWM).
· ROM (Read Only Memory) - память только для чтения. Русский эквивалент - ПЗУ (Постоянно Запоминающее Устройство). Если быть совсем точным, данный вид памяти называется Mask-ROM (Масочные ПЗУ). Память устроена в виде адресуемого массива ячеек (матрицы), каждая ячейка которого может кодировать единицу информации. Данные на ROM записывались во время производства путём нанесения по маске (отсюда и название) алюминиевых соединительных дорожек литографическим способом. Наличие или отсутствие в соответствующем месте такой дорожки кодировало "0" или "1". Mask-ROM отличается сложностью модификации содержимого (только путем изготовления новых микросхем), а также длительностью производственного цикла (4-8 недель). Поэтому, а также в связи с тем, что современное программное обеспечение зачастую имеет много недоработок и часто требует обновления, данный тип памяти не получил широкого распространения.
Преимущества:
1. Низкая стоимость готовой запрограммированной микросхемы (при больших объёмах производства).
2. Высокая скорость доступа к ячейке памяти.
3. Высокая надёжность готовой микросхемы и устойчивость к электромагнитным полям.
Недостатки:
1. Невозможность записывать и модифицировать данные после изготовления.
2. Сложный производственный цикл.
PROM - (Programmable ROM), или однократно Программируемые ПЗУ. В качестве ячеек памяти в данном типе памяти использовались плавкие перемычки. В отличие от Mask-ROM, в PROM появилась возможность кодировать ("пережигать") ячейки при наличии специального устройства для записи (программатора). Программирование ячейки в PROM осуществляется разрушением ("прожигом") плавкой перемычки путём подачи тока высокого напряжения. Возможность самостоятельной записи информации в них сделало их пригодными для штучного и мелкосерийного производства. PROM практически полностью вышел из употребления в конце 80-х годов.
Преимущества:
1. Высокая надёжность готовой микросхемы и устойчивость к электромагнитным полям.
2. Возможность программировать готовую микросхему, что удобно для штучного и мелкосерийного производства.
3. Высокая скорость доступа к ячейке памяти.
Недостатки:
1. Невозможность перезаписи
2. Большой процент брака
3. Необходимость специальной длительной термической тренировки, без которой надежность хранения данных была невысокой
Различные источники по-разному расшифровывают аббревиатуру EPROM - как Erasable Programmable ROM или как Electrically Programmable ROM (стираемые программируемые ПЗУ или электрически программируемые ПЗУ). В EPROM перед записью необходимо произвести стирание (соответственно появилась возможность перезаписывать содержимое памяти). Стирание ячеек EPROM выполняется сразу для всей микросхемы посредством облучения чипа ультрафиолетовыми или рентгеновскими лучами в течение нескольких минут. Микросхемы, стирание которых производится путем засвечивания ультрафиолетом, были разработаны Intel в 1971 году, и носят название UV-EPROM (приставка UV (Ultraviolet) - ультрафиолет). Они содержат окошки из кварцевого стекла, которые по окончании процесса стирания заклеивают.
EPROM от Intel была основана на МОП-транзисторах с лавинной инжекцией заряда (FAMOS - Floating Gate Avalanche injection Metal Oxide Semiconductor, русский эквивалент - ЛИЗМОП). В первом приближении такой транзистор представляет собой конденсатор с очень малой утечкой заряда. Позднее, в 1973 году, компания Toshiba разработала ячейки на основе SAMOS (Stacked gate Avalanche injection MOS, по другой версии - Silicon and Aluminum MOS) для EPROM памяти, а в 1977 году Intel разработала свой вариант SAMOS.
В EPROM стирание приводит все биты стираемой области в одно состояние (обычно во все единицы, реже - во все нули). Запись на EPROM, как и в PROM, также осуществляется на программаторах (однако отличающихся от программаторов для PROM). В настоящее время EPROM практически полностью вытеснена с рынка EEPROM и Flash.
Достоинство: Возможность перезаписывать содержимое микросхемы.