Накопители на оптических дисках. Флэш-память

Флэш-память - особый вид энергонезависимой перезаписываемой полупроводниковой памяти:

• Энергонезависимая - не требующая дополнительной энергии для хранения данных (энергия требуется только для записи).

• Перезаписываемая - допускающая изменение (перезапись) хранимых в ней данных.

• Полупроводниковая - не содержащая механически движущихся частей, построенная на основе интегральных микросхем.

• Устройство flash-памяти

• По устройству чип флэш-памяти отдаленно напоминает микросхему динамической энергозависимой памяти, только вместо конденсаторов в ячейках памяти установлены полупроводниковые приборы – транзисторы. При подаче напряжения на выводы транзистора он принимает одно из фиксированных положений – закрытое или открытое. И остается в этом положении до тех пор, пока на выводы транзистора не будет подан электрический заряд, изменяющий его состояние. Таким образом, последовательность логических нулей и единиц формируется в этом типе памяти подобно ПЗУ – закрытые для прохождения электрического тока ячейки распознаются как логические единицы, открытые – как логические нули.

• Ячейки флэш-памяти бывают как на одном, так и на двух транзисторах.

• В простейшем случае каждая ячейка хранит один бит информации и состоит из одного полевого транзистора со специальной электрически изолированной областью ("плавающим" затвором - floating gate), способной хранить заряд многие годы. Этот термин возник из-за того, что потенциал этой области не является стабильным, что позволяет накапливать в ней электроны. Выше плавающего находится управляющий затвор, который является неотъемлемой частью при процессе записи/стирания данных памяти.

• Наличие или отсутствие заряда кодирует один бит информации.

• При записи заряд помещается на плавающий затвор одним из двух способов (зависит от типа ячейки): методом инжекции "горячих" электронов или методом туннелирования электронов. Стирание содержимого ячейки (снятие заряда с "плавающего" затвора) производится методом тунеллирования.

• Как правило, наличие заряда на транзисторе понимается как логический "0", а его отсутствие - как логическая "1".

• Flash-память имеет ограничение на количество циклов перезаписи (от 10 тыс. до 1млн. раз для разных типов памяти).

Накопители на оптических дисках(НОД).

Накопители на оптических дисках (НОД), в последние годы все интенсивнее используемы для класса ПК. НОД напоминает звуковой компакт-диск, но отличается избыточностью информации. По режиму использования НОД делятся на:

CD-ROM - компакт-диск, на который невозможно что-либо дописать или что-либо с него стереть, его предназначение - ``вечное'' хранение единожды записанной на него информации;

CD-RW - компакт-диск многократной перезаписи, ресурс перезаписи одного диска для CD-RW составляет примерно несколько тысяч циклов. Диски однократной и многократной записи в обиходе называют "болванками" и внешне они ничем не отличаются от обычных компакт-дисков, но устройство у них разное. 3.DVD-ROM и DVD-RW. Снаружи, диски DVD выглядят также как и CD-диски. Однако возможностей у DVD гораздо больше. Диски DVD могут хранить в 26 раз больше данных, по сравнению с обычным CD-ROM. Имея физические размеры и внешний вид, как у обычного компакт-диска или CD-ROM, диски DVD стали огромным скачком в области емкости для хранения информации. По сравнению со своим предком, вмещающим 700 MB данных, стандартный однослойный, односторонний диск DVD может хранить 4.7GB данных. Но это не предел - DVD могут изготавливаться по двухслойному стандарту, который позволяет увеличить емкость хранимых на одной стороне данных до 8.5GB. Кроме этого, диски DVD могут быть двухсторонними, что увеличивает емкость одного диска до 17GB. Преимущества нового стандарта максимально проявляются как раз при просмотре видеофильмов: по качеству изображения DVD-диск на голову превосходит все предыдущие видеоформаты, поскольку обеспечивает воспроизведение примерно в два раза большего количества элементов -- как по горизонтали, так и по вертикали, а значительное повышение качества звука обеспечивается применением новых цифровых систем многоканального звука. Наряду с повышением качества добавляется ряд абсолютно новых, не свойственных другим форматам, интерактивных возможностей: выбор языка озвучивания, включение и выбор языка субтитров, выбор ракурса просмотра сцены, выбор варианта развития событий, быстрое переключение между сценами.

По причине большой емкости и способа использования НОД представляют интерес для архивирования информации и в качестве удобного средства ее транспортировки; в настоящее время широко распространена продажа нелицензионного ПО именно на томах CD-ROM. В настоящее время массовая память используется на ЭВМ всех классов.

Режимы работы ЭВМ.

Операционные системы предоставляют пользователям достаточно широкий спектр вычислительных услуг, упрощая процесс использования ЭВМ. Прежде всего это касается разнообразия режимов работы машин, обеспечиваемых ОС. Под режимом работы понимают принципы структурной и функциональной организации аппаратных и программных средств. В общем случае режимы использования ЭВМ подразделяют на однопрограммные и многопрограммные.

Исторически однопрограммные режимы появились первыми. При их реализации все основные ресурсы ЭВМ (время работы процессора, оперативная память и др.) полностью отдаются в монопольное владение пользователя. Однопрограммный режим может иметь модификации: однопрограм-ный режим непосредственного доступа и однопрограммный режим косвенного доступа.

Многопрограммный режим работы ЭВМ позволяет одновременно обслуживать несколько программ пользователей. Реализация режима требует соблюдения следующих непременных условий:

• независимости подготовки заданий пользователями;

• разделения ресурсов ЭВМ в пространстве и времени;

• автоматического управления вычислениями.

Независимость подготовки заданий пользователями обеспечивается развитыми средствами САП. Используя имеющиеся языки программирования, пользователи не должны учитывать ситуации, в которых может произойти одновременное их обращение к одним и тем же ресурсам ЭВМ. Они могут использовать даже одинаковые идентификаторы, обращаться к одним и тем же библиотекам программ и массивам данных, задействовать одни и те же устройства и т.д. Очереди к общим ресурсам должны обслуживаться средствами ОС, не создавая взаимных помех пользователям.

Разделение ресурсов ЭВМ между программами пользователей обеспечивается аппаратно-программными средствами системы. Программы управления заданиями ОС определяют виды требуемых ресурсов в заданиях пользователей и регламентируют их использование. Перспективное планирование при этом отсутствует, так как заранее определить динамику последующих вычислений практически невозможно. Отдельные виды ресурсов, например области оперативной и внешней памяти, допускают одновременное их использование программами пользователей. В этом случае пространство адресов памяти разбивается на непересекающиеся зоны или разделы. "Охрану границ" этих зон обеспечивают схемы защиты памяти - аппаратурные и программные средства ЭВМ

Однопрограммные режимы работы ЭВМ.Режим непосредственного доступа.

Операционные системы предоставляют пользователям достаточно широкий спектр вычислительных услуг, упрощая процесс использования ЭВМ. Прежде всего это касается разнообразия режимов работы машин, обеспечиваемых ОС. Под режимом работы понимают принципы структурной и функциональной организации аппаратных и программных средств. В общем случае режимы использования ЭВМ подразделяют на однопрограммные и многопрограммные. Исторически однопрограммные режимы появились первыми. При их реализации все основные ресурсы ЭВМ (время работы процессора, оперативная память и др.) полностью отдаются в монопольное владение пользователя. Однопрограммный режим может иметь модификации: однопрограм-ный режим непосредственного доступа и однопрограммный режим косвенного доступа. В режиме непосредственного доступа пользователь получает ЭВМ в полное распоряжение: он сам готовит ЭВМ к работе, загружает задания, инициирует их, наблюдает за ходом решения и выводом результатов. По окончании работ одного пользователя все ресурсы ЭВМ передаются в распоряжение другого (рис.9.5, а). Этот тип режима характеризуется весьма низкой полезной загрузкой технических средств. К снижению производительности ЭВМ из-за простоев процессора приводят затраты времени на подготовку ЭВМ к работе (включение, проверка, загрузка ОС, ввод заданий и т.д.) и большое время реакции пользователя. По этим причинам режим практически не используется в универсальных ЭВМ. Напротив, в ПЭВМ этот режим используется как основной, поскольку в этих типах ЭВМ главным критерием эффективной работы считается обеспечение максимальных удобств пользователю.

Однопрограммные режимы работы ЭВМ. Режим косвенного доступа.

Операционные системы предоставляют пользователям достаточно широкий спектр вычислительных услуг, упрощая процесс использования ЭВМ. Прежде всего это касается разнообразия режимов работы машин, обеспечиваемых ОС. Под режимом работы понимают принципы структурной и функциональной организации аппаратных и программных средств. В общем случае режимы использования ЭВМ подразделяют на однопрограммные и многопрограммные. Исторически однопрограммные режимы появились первыми. При их реализации все основные ресурсы ЭВМ (время работы процессора, оперативная память и др.) полностью отдаются в монопольное владение пользователя. Однопрограммный режим может иметь модификации: однопрограм-ный режим непосредственного доступа и однопрограммный режим косвенного доступа. В режиме косвенного доступа пользователь не имеет прямого контакта с ЭВМ. Этот режим был предшественником многопрограммных режимов в ЭВМ высокой и средней производительности, он имел целью обеспечить более полную загрузку процессора за счет сокращения непроизводительных его простоев. В настоящее время он практически не используется, так как время работы процессоров в современных ЭВМ не является главным ресурсом системы, но принципы построения этого режима позволяют лучше уяснить сущность многопрограммной обработки. Суть режима состоит в следующем. Из подготовленных заданий пользователей составляется пакет заданий. Процессор обслуживает программы пользователей строго в порядке их следования в пакете. Процесс выполнения очередной программы не прерывается до полного ее завершения. Только после этого процессор как ресурс отдается в монопольное владение следующей очередной программе. Как видно, доступ пользователя к ресурсам ЭВМ осуществляется косвенно средствами ОС, организующими автоматический переход от обслуживания одного задания пользователя к другому. Благодаря этому режим часто называют последовательной пакетной обработкой. При нем обеспечивается параллельная работа устройств ввода-вывода и процессора (рис.9.5,6). Это позволяет значительно повысить производительность ЭВМ за счет сокращения простоев. Режим косвенного доступа имеет существенный недостаток. Он не позволяет полностью исключить случаи простоя процессора или непроизводительного его использования. Всякий раз, когда очередная программа, вызванная в процессор, предварительно не обеспечена данными, процессор вынужден простаивать. При этом резко снижается эффективность использования ЭВМ. Этот случай отражен на рис.9.5, б на примере выполнения задания В. Неэффективно работает ЭВМ и тогда, когда обрабатываемые программы захватывают процессор на длительное время. В этих случаях остальные программы пакета остаются без обслуживания. Особо опасны ситуации, в которых текущая программа не выходит на завершение (например, "испортилась" после сбоя во время решения или некорректно сформирована пользователем). В этом режиме у ЭВМ отсутствуют средства разрешения подобных конфликтов, и требуется вмешательство оператора.

Многопрограммные режимы работы ЭВМ. Режим разделения времени.

Режим разделения времени является более развитой формой многопрограммной работы ЭВМ. В этом режиме, обычно совмещенном с фоновым режимом классического мультипрограммирования, отдельные наиболее приоритетные программы пользователей выделяются в одну или несколько групп. Для каждой такой группы устанавливается круговое циклическое обслуживание, при котором каждая программа группы периодически получает для обслуживания достаточно короткий интервал времени - время кванта-т .

После завершения очередного цикла процесс выделения квантов повторяется. Это создает у пользователей впечатление кажущейся одновременности выполнения их программ. Если пользователю к тому же предоставляются средства прямого доступа для вывода результатов решения, то это впечатление еще более усиливается, так как результаты выдаются в ходе вычислений по программе, не ожидая завершения обслуживания всех программ группы или пакета в целом. Условием прерывания текущей программы является либо истечение выделенного кванта времени, либо естественное завершение (окончание) решения, либо прерывание по вводу-выводу, как при классическом мультипрограммировании. Для реализации режима разделения времени необходимо, чтобы ЭВМ имела в своем составе развитую систему измерения времени: интервальный таймер, таймер процессора, электронные часы и т.д. Это позволяет формировать группы программ с постоянным или переменным кванта времени - т . Разделение времени находит широкое применение при обслуживании ЭВМ сети абонентских пунктов.

Многопрограммные режимы работы ЭВМ. Режим реального времени.

Более сложной формой разделения времени является режим реального времени. Этот режим имеет специфические особенности: o поток заявок от абонентов носит, как правило, случайный, непредсказуемый характер; o потери поступающих на вход ЭВМ заявок и данных к ним не допускаются, поскольку их не всегда можно восстановить;

Специфические особенности режима реального времени требуют наиболее сложных операционных систем. Именно на базе этого режима строятся так называемые диалоговые системы, обеспечивающие многопользовательский режим: одновременную работу нескольких пользователей с ЭВМ. Диалоговые системы могут иметь различное содержание: системы, обслуживающие наборы данных; системы разработки документов, программ, схем, чертежей; системы выполнения программ в комплексе "человек - машина" и др. Диалоговый режим обслуживания предполагает использование дисплеев - устройств оперативного взаимодействия с ЭВМ. Они получили широкое распространение в различных информационных и автоматизированных системах управления.

Поиск по сайту: