Микропроцессоры и основные понятия (стр. 6 из 17)

9.Запоминающие устройства. Основные параметры и классификация.

Запоминающее устройство — носитель информации, предназначенный для записи и хранения данных. В основе работы запоминающего устройства может лежать любой физический эффект, обеспечивающий приведение системы к двум или более устойчивым состояниям.

По устойчивости записи и возможности перезаписи ЗУ делятся на:

• Постоянные ЗУ (ПЗУ), содержание которых не может быть изменено конечным пользователем (например, BIOS). ПЗУ в рабочем режиме допускает только считывание информации.
• Записываемые ЗУ (ППЗУ), в которые конечный пользователь может записать информацию только один раз (например, CD-R).
• Многократно перезаписываемые ЗУ (ПППЗУ) (например, CD-RW).
• Оперативные ЗУ (ОЗУ) обеспечивает режим записи, хранения и считывания информации в процессе её обработки. Быстрые, но дорогие ОЗУ (SRAM) строят на триггерах, более медленные, но дешёвые разновидности ОЗУ — динамические ЗУ (DRAM) строят на конденсаторах. В обоих видах ЗУ информация исчезает после отключения от источника тока.

По типу доступа ЗУ делятся на:

• Устройства с последовательным доступом (например, магнитные ленты).
• Устройства с произвольным доступом (RAM) (например, оперативная память).
• Устройства с прямым доступом (например, жесткие магнитные диски).
• Устройства с ассоциативным доступом (специальные устройства, для повышения производительности БД)

По геометрическому исполнению:

• дисковые (магнитные диски, оптические, магнитооптические);
• ленточные (магнитные ленты, перфоленты);
• барабанные (магнитные барабаны);
• карточные (магнитные карты, перфокарты, флэш-карты, и др.)
• печатные платы (карты DRAM, картриджи).

По физическому принципу:

• перфорационные (с отверстиями или вырезами)
• перфокарта
• перфолента
• с магнитной записью
• ферритовые сердечники
• магнитные диски
• Жёсткий магнитный диск
• Гибкий магнитный диск
• магнитные ленты
• магнитные карты
• оптические
• CD
• DVD
• HD-DVD
• Blu-ray Disc
• магнитооптические:
• CD-MO
• использующие накопление электростатического заряда в диэлектриках (конденсаторные ЗУ, запоминающие электроннолучевые трубки);
• использующие эффекты в полупроводниках (EEPROM, флэш-память)
• звуковые и ультразвуковые (линии задержки);
• использующие сверхпроводимость (криогенные элементы);
• другие.

По форме записанной информации выделяют аналоговые и цифровые запоминающие устройства.

Цифровые запоминающие устройства — устройства, предназначенные для записи, хранения и считывания информации, представленной в цифровом коде.

К основным параметрам ЗУ относятся информационная ёмкость (бит), потребляемая мощность, время хранения информации, быстродействие.

Самое большое распространение запоминающие устройства приобрели в компьютерах (компьютерная память). Кроме того, они применяются в устройствах автоматики и телемеханики, в приборах для проведения экспериментов, в бытовых устройствах (телефонах, фотоаппаратах, холодильниках, стиральных машинах и т. д.), в пластиковых карточках, замках

• Магнитные ЗУ в пластиковых картах
• Флеш-память: USB-накопители, карты памяти в телефонах и фотоаппаратах, SSD
• Оптические диски: CD, DVD, Blu-Ray и др.
• Жёсткие диски (НЖМД)
• Микросхемы SDRAM (DDR и XDR)

Некоторые типы запоминающих устройств оформлены как компактные, носимые человеком устройства, приспособленные для переноса информации. В частности:

• Флеш-память
• Переносной жёсткий диск:
• Mobile Rack
• Контейнеры для жёстких дисков
• ZIV

10. Адресная, стековая и ассоциативная память. Стековая память. Полупроводниковая память.

Память - совокупность отдельных устройств, которые запоминают, хранят, выдают информацию. Отдельные устройства памяти называют запоминающими устройствами. Производительность вычислительных систем в значительной мере определяется составом и характеристиками отдельных запоминающих устройств, которые различают по принципу действия, техническим характеристикам, назначениям. Основные операции с памятью - процедура записи, процедура чтения (выборки). Процедуры записи и чтения также называют обращением к памяти. За одно обращение к памяти "обрабатывается" для различных устройств различные единицы данных (байт, слово, двойное слово, блок).

Основные технические характеристики памяти

Одними из основных характеристик памяти является емкость и быстродействие (время обращения к запоминающему устройству).

Время обращения к устройству зависит от типа памяти.

В некоторых запоминающих устройствах считывание данных сопровождается их разрушением. В этом случае цикл обращения к памяти всегда должен содержать регенерацию данных (ЗУ динамического типа). Этот цикл состоит из трех шагов:

1. время от начала операции обращения до того момента, как данные станут доступны (время доступа);
2. считывание;
3. регенерация.

Основные технические характеристики процедуры записи:

• время доступа;
• время подготовки (приведение в исходное состояние поверхности магнитного диска при записи);
• запись.

Максимальная длительность чтения-записи называется временем обращения к памяти.

По физическим основам все запоминающие устройства разделяются: полупроводниковые, магнитно-оптические и т.д.

Организация полупроводниковой памяти

С точки зрения функционального построения, любое запоминающее устройство такого типа представляет собой некоторый массив элементов памяти. Структурные элементы памяти образуют ячейки памяти. Ширина ячеек - ширина выборки из памяти. Структура модуля памяти определяется способом организации памяти (способ адресации).

Существует 3 разновидности организации памяти:

1. адресная память
2. память со стековой организацией
3. ассоциативная память

Random Access Memory - запоминающие устройства с произвольной выборкой

В адресной памяти, размещение и поиск информации в массиве запоминания, базируется на основе номера (адреса). Массив запоминания элементов содержит N n-разрядных слов, которые пронумерованы (0...N-1). Электронное обрамление включает в себя регистры для хранения адреса памяти, регистр информации (само слово), схемы адресной выборки (адресации), разрядные усилители для чтения и записи.