Подсистемы памяти и хранения данных

Память компьютера предназначена для кратковременного и долговременного хранения информации — кодов команд и данных. В памяти информация хра­нится в массиве ячеек. Минимальной адресуемой единицей является байт — каж­дый байт памяти имеет свой уникальный адрес. Память можно рассматривать как иерархическую систему, простирающуюся от кэш-памяти процессора до ленточных архивов.

Со времени появления больших (по размерам) компьютеров сложилось деле­ние памяти на внутреннюю и внешнюю. Под внутренней подразумевалась па­мять, расположенная внутри процессорного «шкафа» (или плотно к нему при­мыкающая). Сюда входили и электронная и магнитная память (на магнитных сердечниках). Внешняя память представляла собой отдельные устройства с под­вижными носителями — накопители на магнитных дисках (а сначала — на ба­рабанах) и ленте. Со временем все устройства компьютера удалось «поселить» в один небольшой корпус, и прежнюю классификацию памяти применительно к PC можно переформулировать так:

♦ внутренняя память — электронная (полупроводниковая) память, устанав­
ливаемая на системной плате или на платах расширения;

♦ внешняя память — память, реализованная в виде устройств с различными
принципами хранения информации, чаще всего с подвижными носителями;
в настоящее время сюда входят устройства магнитной (дисковой и ленточ­
ной) памяти, оптической и магнитооптической памяти; устройства внешней
памяти могут размещаться как в системном блоке компьютера, так и в от­
дельных корпусах, достигающих иногда размеров небольшого шкафа.

Для процессора непосредственно доступной является внутренняя память, до­ступ к которой осуществляется по адресу, заданному программой. Для внутрен­ней памяти характерен одномерный (линейный) адрес, который представляет собой одно двоичное число определенной разрядности. Внутренняя память подразделяется на оперативную, информация в которой может изменяться про­цессором в любой момент времени, и постоянную, информацию в которой про­цессор может только считывать. Обращение к ячейкам оперативной памяти мо­жет происходить в любом порядке, причем как по чтению, так и по записи, поэтому оперативную память называют памятью с произвольным доступом (Random Access Memory, RAM) — в отличие от постоянной памяти (Read Only Memory, ROM).

Внешняя память адресуется более сложным образом — каждая ее ячейка имеет свой адрес внутри некоторого блока, который, в свою очередь, имеет многомер­ный адрес. В ходе физических операций обмена данными блок может быть счи­тан или записан только целиком. В случае одиночного дискового накопителя физический адрес блока является трехмерным — он состоит из номера поверх­ности (головки), номера цилиндра и номера сектора. В современных накопите­лях этот трехмерный адрес часто заменяют линейным номером — логическим адресом блока, а его преобразованием в физический адрес занимается внутрен­ний контроллер накопителя. Поскольку дисковых накопителей в компьютере может быть множество, в адресации дисковой памяти участвуют также номер накопителя и номер канала интерфейса. С такой сложной системой адресации процессор справляется только с помощью программного драйвера, в задачу ко­торого в общем случае входит копирование некоторого блока данных из опера­тивной памяти в дисковую и обратно. Название «дисковая память» широко применяется для внешней памяти с прямым доступом; словосочетание «прямой доступ» подразумевает возможность обращения к блокам (но не к его ячей­кам!) с чередованием операций чтения и записи в произвольном порядке. Па­мять с последовательным доступом накладывает ограничения на свободу: в ней невозможны произвольное чередование операций чтения/записи и произволь­ность адресов. Ряд устройств запись вообще не выполняют (например, CD-ROM). Последовательный метод доступа используется в ленточных устройст­вах, а также в большинстве оптических дисков (CD, DVD). С такими неудобст­вами обращения мирятся только из-за того, что устройства последовательного доступа обеспечивают самое дешевое хранение больших объемов информации, к которой не требуется оперативного доступа:

Ниже перечислены наиболее важные параметры подсистемы памяти.

♦ Объем хранимой информации. Нет необходимости объяснять, что чем он боль­
ше, тем лучше. Максимальный (в принципе — неограниченный) объем ин­
формации хранят ленточные и дисковые устройства со сменными носителя­
ми, за ними идут дисковые накопители, и завершает этот ряд оперативная
память.

♦ Время доступа — усредненная задержка начала обмена полезной информа­
цией относительно появления запроса на данные. Минимальное время досту­
па имеет оперативная память, за ней идет дисковая, после нее — ленточная.

♦ Скорость обмена при передаче потока данных (после задержки на время до­
ступа). Максимальную скорость обмена имеет оперативная память, за ней
идет дисковая, после нее — ленточная.

♦ Удельная стоимость хранения единицы данных — цена накопителя (с носи­
телями), отнесенная к единице хранения (байту или мегабайту). Минималь­
ную стоимость хранения имеют ленточные устройства со сменными носите­
лями, их догоняют дисковые накопители, а самая дорогая — оперативная па­
мять.

Помимо этих имеется и ряд других характеристик — энергонезависимость (спо­собность сохранения информации при отключении внешнего питания), устой­чивость к внешним воздействиям, время хранения, конструктивные особенно­сти (размер, вес) и т. п. У каждого типа памяти есть различные реализации со своими достоинствами и недостатками.

Поиск по сайту: