Для чего служит постоянное запоминающее устройство
Постоянное запоминающее устройство служит для хранения информации
Информация, которая представлена в данной статье, на первый взгляд многим может показаться бесполезной. Однако это не так. Существуют пользователи, которые задают вопрос: «Для чего необходимо постоянное запоминающее устройство?». Стоит ответить, что такие вопросы не являются редкостью.
Что представляет собой постоянное запоминающее устройство?
ПЗУ предназначается для хранения данных, которые представлены в электронном варианте. Стоит отметить, что существует и другое определение, которое будет более понятно обычному пользователю. Итак, постоянное запоминающее оборудование необходимо для хранения объектов, использующихся на электронных устройствах. Очень часто оно производится в форме прямоугольника, во внутренней части которого существует необходимое аппаратное обеспечение, способное обеспечить хранение большого количества информации в таких условиях, когда отсутствует возможность подачи постоянного электрического напряжения. Таким образом, постоянное запоминающее устройство обладает энергетической независимой памятью, где и хранятся требуемые данные.
Читатели этой статьи уже наверняка являются обладателями постоянного запоминающего устройства. Именно такой напрашивается вывод. В случае желания посмотреть на устройство воочию, это вполне осуществимо. Если к нему относится компьютер, нужно изъять защитную панель с системного блока и ознакомиться с передней частью компьютера. На ней можно увидеть достаточно небольшое устройство, размеры которого достигают 20х10х4 сантиметра или приблизительно такое значение. Не нужно путать, в настоящий момент речь идет о системном блоке именно компьютера, а не ноутбука. Постоянное запоминающее устройство представлено в виде куска черной пластмассы, который имеет по бокам железные пластины. Таким образом, можно сказать, что ПЗУ предназначено для хранения ответов на различные вопросы, поскольку именно там находятся все данные, которые пользователь хранит на собственном компьютере.
Какими они бывают?
Учитывая особенности использования, существует два вида постоянных запоминающих устройств:
1. Переносные. К ним принадлежит оборудование, которые можно с удобством использовать при транспортировке от одного компьютера к другому. Это электронные накопительные книги, флеш-носители и прочее.
2. Стационарные. Такие устройства предназначены для того, чтобы их один раз установить и использовать годами. Постоянное запоминающее устройство, установленное на компьютере, относится именно к такому виду.
Чем различаются постоянные запоминающие устройства?
Еще совсем недавно главное и самое существенное различие между ними состояло в количестве данных, используемых для записи. Таким образом, в число основных носителей входили магнитные ленты, а также их производные. Это дискеты, имеющие памяти намного меньше, нежели жесткие диски компьютеров.
Однако с течением времени и вплоть до сегодняшнего дня переносные постоянные запоминающие устройства по объему памяти перестали уступать стационарным, в некоторых случаях являясь модифицированными под транспортировку жесткими дисками компьютера. Но и сейчас существует ощутимое различие:
• размер (обычно переносные запоминающие устройства предназначены для меньшего объема памяти, поэтому закономерным является то, что они меньше по размеру);
• типы и места подключения к компьютеру (внешние и внутренние, с внешней части снаружи системного блока и внутри него).
• скорость взаимодействия (как известно, для передачи файлов между папками на компьютере достаточно несколько секунд, а для переброски с внешнего устройства на компьютер требуются минуты).
Переносные запоминающие устройства К ПЗУ относится следующая электроника:
• электронные накопительные книги (представляют собой постоянные запоминающие устройства, которые предназначены для хранения огромных массивов информации) − по размеру не отличаются от обычных книг, сделанных из бумаги, однако число данных, размещенное на них, составляет до 10 Терабайт;
• диски, созданные на основе лазерной технологии (CD, DVD и другие) − вероятно, у большинства людей находятся коллекции подобных носителей, на которых записаны игры или фильмы, а иногда их и сейчас покупают для пополнения домашней коллекции);
• устройства на магнитной ленте (к ним принадлежат дискеты, которые сейчас потеряли популярность и почти не используются);
• многоразовые электронные носители информации, которые созданные с задействованием технологии «флеш» (в народе их называют флешками) – это постоянное запоминающее устройство небольших размеров предназначено для хранения информации объемом до нескольких единиц или даже десятков гигабайт.
Стационарные запоминающие устройства
К такой электронике принадлежат:
• жесткие диски, устанавливаемые в компьютеры;
• целые информационные системы накопления данных (их легко найти в больших центрах накопления данных).
Рекомендации при выборе ПЗУ
На сегодняшний день, прекрасно понимая, для чего служат постоянные запоминающие устройства, стоит все равно затронуть вопрос его выбора. Во избежание неприятного разочарования, необходимо сначала более подробно разобраться в системе подсчета данных. Стоит отметить, что подобные устройства функционируют на двоичной системе, для которой немаловажное значение имеет число 1024. Получается, что 1 гигабайт обладает 1024 мегабайтами, 1 мегабайт составляет 1024 килобайта и так далее.
Не стоит углубляться в детали, так это уже тема совсем другого обзора. Что касается производителей, выпускающих носители, они иногда не совсем честно поступают по отношению к пользователям и берут в качестве основы число 1000. Таким образом, значение округляется. То есть, можно приобрести флеш-носитель на 16 000 мегабайт, и в магазине скажут, что это 16 гигабайт. Но на самом деле все обстоит несколько иначе. В реальности там будет только 14,9 Гб.
Далее стоит перейти к самим рекомендациям. Первое, на что следует обратить внимание при покупке, так это на то, отвечает ли определенный номинал на накопителе настоящему положению дел. Стоит попросить продавца проверить это на компьютере, который установлен в магазине. Там, где ценят собственных клиентов, подобная процедура не вызовет препятствий, она уже предусмотрена.
Поэтому можно не беспокоиться и смело обращаться с таким вопросом. Необходимо осмотреть постоянное устройство хранения данных на присутствие внешних повреждений. Что касается проверки на работоспособность, она тоже будет не лишней. Также рекомендуется осмотреть гнезда. Если будут выявлены повреждения, от этого товара лучше отказаться, выбрав другой. Главное, что следует запомнить, это про права покупателя на случай, если попадется некачественная продукция.
Таким образом, из этой статьи становится понятно, что постоянное запоминающее устройство предназначено для хранения данных, представленных в электронном виде. Таким образом, после получения такой информации каждый сможет ответить на подобный вопрос без задержки.
Постоянные запоминающие устройства (ПЗУ): принцип работы, классификация, характеристики
Группы ПЗУ
Все постоянные запоминающие устройства (ПЗУ) можно разделить на следующие группы:
Для обеспечения возможности объединения по выходу при наращивании памяти все ПЗУ имеют выходы с тремя состояниями или открытые коллекторные выходы.
Виды ПЗУ
В ППЗУ накопитель построен на запоминающих ячейках с плавкими перемычками, изготовленными из нихрома или других тугоплавких материалов. Процесс записи состоит в избирательном пережигании плавких перемычек.
В РПЗУ запоминающие ячейки строятся на основе МОП-технологий. Используются различные физические явления хранения заряда на границе между двумя различными диэлектрическими средами или проводящей и диэлектрической средой.
Во втором случае основой запоминающей ячейки является лавинно-инжекционный МОП-транзистор с плавающим затвором (ЛИПЗ МОП). Упрощенная структура такого транзистора приведена на рис. 3.77. 
В лавинно-инжекционном транзисторе с плавающим затвором при достаточно большом напряжении на стоке происходит обратимый лавинный пробой диэлектрика, и в область плавающего затвора инжектируются носители заряда. Поскольку плавающий затвор окружен диэлектриком, то ток утечки мал и хранение информации обеспечивается в течение длительного промежутка времени (десятки лет). При подаче напряжения на основной затвор происходит рассасывание заряда за счет туннельного эффекта, т.е. стирание информации.
Характеристики ПЗУ
Приведем некоторые характеристики ПЗУ (табл. 3.1). 
Схемы ПЗУ
Промышленность выпускает большое количество микросхем ПЗУ. Приведем в качестве примера две микросхемы ПЗУ (рис. 3.78).
На схемах использованы следующие обозначения: Ai — адресные входы; Di — информационные выходы; CS — выбор микросхемы; СЕ — разрешение выхода.
Для чего служит постоянное запоминающее устройство
Для реализации функции хранения информации в компьютере используются следующие основные типы памяти: кэш память, ПЗУ, оперативная память (ОЗУ), долговременная (внешняя) память. Первые три типа памяти образуют внутреннюю (системную) память компьютера. Основными характеристиками любого типа памяти являются объем, время доступа и плотность записи информации.
Кэш-память является элементом микропроцессора. Физически кэш-память основана на микросхемах статической памяти SRAM (Static Random Access Memory). Для создания ячейки статической памяти используется от 4 до 8 транзисторов, которые в совокупности образуют триггер.
Постоянное запоминающее устройство (ПЗУ) — энергонезависимая память, используемая только для чтения. Данный вид памяти используется для хранения только такой информации, которая обычно не меняется в ходе эксплуатации компьютера. Типичным примером использования ПЗУ является хранение в нем базового программного обеспечения, используемого при загрузке компьютера (BIOS). Микросхемы ПЗУ располагаются на материнской плате.
Оперативное запоминающее устройство (ОЗУ) — энергозависимая память, применяемая для временного хранения команд и данных, необходимых процессору для выполнения текущих операций.
Наименьшей частицей памяти является бит, в котором хранится либо 0, либо 1. Отдельные биты объединяются в ячейки, каждая из которых имеет свой адрес, поэтому процессор при необходимости может обратиться к любой ячейке за одну операцию. Минимальной адресуемой ячейкой оперативной памяти является байт. Для выбора нужной ячейки используется ее адрес, передаваемый по адресной шине. Адресация байтов начинается с нуля.
Несмотря на то, что минимальной адресуемой ячейкой оперативной памяти является байт, физически по шине передаются не отдельные байты, а машинные слова. Размер машинного слова зависит от разрядности процессора. То есть размер машинного слова определяется количеством битов, к которым процессор имеет одновременный доступ. Например, для 16-разрядного процессора размер машинного слова будет равен 2 байтам. Адрес машинного слова равен адресу младшего байта, входящего в состав это слова.
Физически ОЗУ строится на микросхемах динамической памяти DRAM (Dynamic Random Access Memory). В динамической памяти ячейки построены на основе областей с накоплением зарядов (конденсаторов), занимающих гораздо меньшую площадь, чем триггеры, и практически не потребляющих энергии при хранении. При записи бита в такую ячейку в ней формируется электрический заряд, сохраняющийся в течение 2-4 миллисекунд. Но для сохранения заряда ячейки необходимо постоянно регенерировать (перезаписывать) ее содержимое. В связи с этим скорость доступа к ячейкам ОЗУ ниже, чем к статической памяти. Для создания ячейки динамической памяти достаточно всего одного транзистора и одного конденсатора, поэтому она дешевле статической памяти и имеет большую плотность упаковки.
Оперативная память изготавливается в виде небольших печатных плат с рядами контактов, на которых размещаются интегральные схемы памяти (модули памяти, рисунок 1).
Модули памяти различаются по размеру и количеству контактов (в зависимости от типа используемой памяти), а также по быстродействию и объему. Объемы оперативной памяти современных компьютеров могут измеряться несколькими гигабайтами (в среднем от 1 до 4 Гбайт).
Постоянное запоминающее устройство (ПЗУ или ROM)
В ПЗУ находятся:
— тестовые программы, проверяющие при каждом включении компьютера правильность работы его блоков;
— информация о том, где на диске расположена операционная система.
Типы ПЗУ:
ПЗУ с масочным программированием это память, в которую информация записана раз и навсегда в процессе изготовления полупроводниковых интегральных схем. Постоянные запоминающие устройства применяются только в тех случаях, когда речь идет о массовом производстве, т.к. изготовление масок для интегральных схем частного применения обходится весьма недешево.
Программирование ПЗУ – это однократно выполняемая операция, т.е. информация, когда-то записанная в ППЗУ, впоследствии изменена быть не может.
СППЗУ (стираемое программируемое постоянное запоминающее устройство). При работе с ним, пользователь может запрограммировать его, а затем стереть записанную информацию.
ЭИПЗУ (электрически изменяемое постоянное запоминающее устройство). Его программирование и изменение осуществляются с помощью электрических средств. В отличии от СППЗУ для стирания информации, хранимой в ЭИПЗУ, не требуется специальных внешних устройств.
Наглядно ОЗУ и ПЗУ можно представить себе в виде массива ячеек, в которые записаны отдельные байты информации. Каждая ячейка имеет свой номер, причем нумерация начинается с нуля. Номер ячейки является адресом байта.
Центральный процессор при работе с ОЗУ должен указать адрес байта, который он желает прочитать из памяти или записать в память. Разумеется, из ПЗУ можно только читать данные. Прочитанные из ОЗУ или ПЗУ данные процессор записывает в свою внутреннюю память, устроенную аналогично ОЗУ, но работающую значительно быстрее и имеющую емкость не более десятков байт.
Процессор может обрабатывать только те данные, которые находятся в его внутренней памяти, в ОЗУ или в ПЗУ. Все эти виды устройства памяти называются устройствами внутренней памяти, они обычно располагаются непосредственно на материнской плате компьютера (внутренняя память процессора находится в самом процессоре).
Кэш-память. Обмен данными внутри процессора происходит намного быстрее, чем обмен данными между процессором и оперативной памятью. Поэтому, для того чтобы уменьшить количество обращений к оперативной памяти, внутри процессора создают так называемую сверхоперативную или кэш-память. Когда процессору нужны данные, он сначала обращается к кэш-памяти, и только тогда, когда там отсутствуют нужные данные, происходит обращение к оперативной памяти. Чем больше размер кэш-памяти, тем большая вероятность, что необходимые данные находятся там. Поэтому высокопроизводительные процессоры имеют повышенные объемы кэш-памяти.
Различают кэш-память первого уровня (выполняется на одном кристалле с процессором и имеет объем порядка несколько десятков Кбайт), второго уровня (выполняется на отдельном кристалле, но в границах процессора, с объемом в сто и более Кбайт) и третьего уровня (выполняется на отдельных быстродействующих микросхемах с расположением на материнской плате и имеет объем один и больше Мбайт).
ЦП Автоматизированные системы управления и промышленная безопасность
БК Автоматизированные системы управления и кибернетика
10. Запоминающие устройства: классификация, принцип работы, основные характеристики
Классификация запоминающих устройств
По устойчивости записи и возможности перезаписи ЗУ делятся на:
· оперативные ЗУ ( ОЗУ ) обеспечивает режим записи, хранения и считывания информации в процессе её обработки.
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:
· барабанные ( магнитные барабаны );
· печатные платы (карты DRAM ).
По физическому принципу:
· перфорационные ( перфокарта ; перфолента );
· использующие эффекты в полупроводниках ( флэш-память ) и другие.
По форме записанной информации выделяют аналоговые и цифровые запоминающие устройства.
ПЗУ предназначено для хранения постоянной программной и справочной информации. Данные в ПЗУ заносятся при изготовлении. Информацию, хранящуюся в ПЗУ, можно только считывать, но не изменять.
· программа управления работой процессора;
· программа запуска и останова компьютера;
· программы тестирования устройств, проверяющие при каждом включении компьютера правильность работы его блоков;
· программы управления дисплеем, клавиатурой, принтером, внешней памятью;
· информация о том, где на диске находится операционная система.
ПЗУ является энергонезависимой памятью, при отключении питания информация в нем сохраняется.
На сегодня наибольшее распространение имеют два вида ОЗУ: SRAM (Static RAM) и DRAM (Dynamic RAM).
Таким образом, DRAM дешевле SRAM и её плотность выше, что позволяет на том же пространстве кремниевой подложки размещать больше битов, но при этом её быстродействие ниже. SRAM, наоборот, более быстрая память, но зато и дороже. В связи с этим обычную память строят на модулях DRAM, а SRAM используется для построения, например, кэш-памяти в микропроцессорах.
Жесткий магнитный диск
Основные характеристики жестких дисков:
Скорость передачи данных ( англ. Transfer Rate) при последовательном доступе:
— внутренняя зона диска: от 44,2 до 74,5 Мб/с;
— внешняя зона диска: от 60,0 до 111,4 Мб/с.
Жёсткий диск состоит из гермозоны и блока электроники.
Интерфейсный блок обеспечивает сопряжение электроники жёсткого диска с остальной системой.
Блок ПЗУ хранит управляющие программы для блоков управления и цифровой обработки сигнала, а также служебную информацию винчестера.
Буферная память сглаживает разницу скоростей интерфейсной части и накопителя (используется быстродействующая статическая память ). Увеличение размера буферной памяти в некоторых случаях позволяет увеличить скорость работы накопителя.
При способе адресации LBA адрес блоков данных на носителе задаётся с помощью логического линейного адреса.
Оптические диски
Существует несколько видов оптических дисков: CD, DVD, Blu-Ray и др. (рисунок 23).
Рисунок 23 – Дисковод для чтения оптических дисков
Накопители NAND SSD, построенные на использовании энергонезависимой памяти появились относительно недавно, но в связи с гораздо более низкой стоимостью начали уверенное завоевание рынка. До недавнего времени существенно уступали традиционным накопителям в чтении и записи, но компенсировали это (особенно при чтении) высокой скоростью поиска информации (сопоставимой со скоростью оперативной памяти). Сейчас уже выпускаются твердотельные накопители Flash со скоростью чтения и записи, сопоставимой с традиционными, и разработаны модели, существенно их превосходящие. Характеризуются относительно небольшими размерами и низким энергопотреблением. Уже практически полностью завоевали рынок ускорителей баз данных среднего уровня и начинают теснить традиционные диски в мобильных приложениях.
Преимущества по сравнению с жёсткими дисками :
· меньше время загрузки системы;
· отсутствие движущихся частей;
· производительность: скорость чтения и записи до 270 МБ/с;
· низкая потребляемая мощность;
· полное отсутствие шума от движущихся частей и охлаждающих вентиляторов;
· высокая механическая стойкость;
· широкий диапазон рабочих температур;
· практически устойчивое время считывания файлов вне зависимости от их расположения или фрагментации;
· малый размер и вес.
Благодаря своей компактности, дешевизне и низкому энергопотреблению флеш-память широко используется в цифровых портативных устройствах (рисунок 24).
Рисунок 24 – Разновидности флеш-накопителей
В основе типа флеш-памяти NOR лежит ИЛИ-НЕ элемент ( англ. NOR), потому что в транзисторе с плавающим затвором низкое напряжение на затворе обозначает единицу.
Программирование и чтение ячеек сильно различаются в энергопотреблении: устройства флеш-памяти потребляют достаточно большой ток при записи, тогда как при чтении затраты энергии малы.
Для стирания информации на управляющий затвор подаётся высокое отрицательное напряжение, и электроны с плавающего затвора переходят (туннелируют) на исток.
В NOR-архитектуре к каждому транзистору необходимо подвести индивидуальный контакт, что увеличивает размеры схемы. Эта проблема решается с помощью NAND-архитектуры.
В основе NAND-типа лежит И-НЕ элемент ( англ. NAND). Принцип работы такой же, от NOR-типа отличается только размещением ячеек и их контактами. В результате уже не требуется подводить индивидуальный контакт к каждой ячейке, так что размер и стоимость NAND-чипа может быть существенно меньше. Также запись и стирание происходит быстрее. Однако эта архитектура не позволяет обращаться к произвольной ячейке.
NAND и NOR-архитектуры сейчас существуют параллельно и не конкурируют друг с другом, поскольку находят применение в разных областях хранения данных.
Существуют несколько типов карт памяти, используемых в портативных устройствах:
SDHC (SD High Capacity): Старые карты SD (SD 1.0, SD 1.1) и новые SDHC (SD 2.0) (SD High Capacity) и устройства их чтения различаются ограничением на максимальную ёмкость носителя, 4 Гб для SD и 32 Гб для SD High Capacity (Высокой Ёмкости). Устройства чтения SDHC обратно совместимы с SD, то есть SD-карта будет без проблем прочитана в устройстве чтения SDHC, но в устройстве SD карта SDHC не будет читаться вовсе. Оба варианта могут быть представлены в любом из трёх форматов физических размеров (стандартный, mini и micro).
M iniSD (Mini Secure Digital Card): От стандартных карт Secure Digital отличаются меньшими размерами 21,5×20×1,4 мм. Для обеспечения работы карты в устройствах, оснащённых обычным SD-слотом, используется адаптер.
M icroSD (Micro Secure Digital Card): являются на настоящий момент самыми компактными съёмными устройствами флеш-памяти (11×15×1 мм). Используются, в первую очередь, в мобильных телефонах, коммуникаторах, и т. п., так как, благодаря своей компактности, позволяют существенно расширить память устройства, не увеличивая при этом его размеры.
Memory Stick Micro (M2): Данный формат является конкурентом формата microSD (по аналогичному размеру), сохраняя преимущества карт памяти Sony.