Полная версия

Главная arrow Информатика

  • Увеличить шрифт
  • Уменьшить шрифт


<<   СОДЕРЖАНИЕ ПОСМОТРЕТЬ ОРИГИНАЛ   >>

Классификация запоминающих устройств

Любые ЗУ состоят из элементов (ячеек) памяти (ЭП) - минимальных частей устройства памяти, используемых для запоминания (хранения) наименьшей единицы данных (бита или байта).

Для более четкого распределения памяти устройств вычислительной техники каждому из видов предписывается своя совокупность выполняемых функций. Исходя из этого ЗУ можно классифицировать по различным признакам (рис. 6.2).

По использованию ЗУ делят на внутренние, буферные и внешние.

По назначению внутренние ЗУ делят на сверхоперативные (СОЗУ), оперативные (ОЗУ) и постоянные (ПЗУ).

СОЗУ имеют быстродействие, соизмеримое с быстродействием процессора ЭВМ. Емкость СОЗУ обычно составляет от нескольких десятков до нескольких миллионов килобайт, а период обращения - единицы наносекунд. Они предназначаются для хранения чисел, используемых некоторой текущей последовательностью команд программы. При отключении питания информация в СОЗУ теряется.

ОЗУ предназначены для хранения данных и программ текущих вычислений, а также программ, к которым следует быстро перейти, если в ходе вычислительного процесса возникло прерывание. К оперативным относятся ЗУ, выполняющие операции записи и считывания информации примерно за одинаковое время. Емкости современных ОЗУ составляют от нескольких сотен мегабайт до единиц гигабайт для персональных ЭВМ. При отключении питания информация в ОЗУ, также, как и в СОЗУ, теряется, так как оперативные ЗУ являются энергозависимыми.

ПЗУ предназначены только для хранения и считывания информации, которая нс изменяется в процессе вычислений. Обычно в ПЗУ информация записывается один раз при изготовлении, а в процессе работы только считывается, однако существуют отдельные типы ПЗУ, позволяющие многократную перезапись информации (например, флэш-память). Для ПЗУ характерно, что длительность записи может превышать время считывания в несколько раз или на несколько порядков. Постоянные ЗУ являются энергонезависимыми.

Внешние ЗУ (ВЗУ) предназначены для хранения больших массивов информации. Объем данных, которые могут храниться в таких ЗУ, превышает сотни гигабайт, однако время доступа к ним составляет от нескольких миллисекунд (для накопителей на жестких магнитных дисках, НЖМД) до нескольких минут (для накопителей на магнитных лентах, НМЛ). В качестве внешних ЗУ чаще всего используют накопители информации на гибких магнитных дисках (НГМД), НЖМД, НМЛ, накопители на оптических и магнитооптических дисках (МОД).

Буферные ЗУ (БЗУ) используются для промежуточного хранения данных и согласования разницы в быстродействии при обмене между устройствами с разным быстродействием, например, между ОЗУ и ВЗУ. По емкости и быстродействию БЗУ занимают промежуточное место между ОЗУ и ВЗУ.

Буферная память часто является резервом для хранения информации от ВЗУ или от устройств ЭВМ, работающих в режиме ввода-вывода. БЗУ могут быть построены на полупроводниковых элементах, ферритовых сердечниках и магнитных дисках.

По способу доступа разделяют ЗУ с прямым, последовательным, циклическим и произвольным доступом.

При прямом доступе механизм записи-чтения напрямую обращается к зоне носителя, в которой находится адресуемая запись, и далее последовательно просматривает записи внутри этой зоны до совмещения с искомой записью. Такой тип доступа характерен для НГМД и НЖМД.

При последовательном доступе хранимая информация поделена на элементы - записи (records). Для перемещения механизма записи-чтения к нужной записи от текущего положения необходимо пройти все промежуточные. Такой доступ характерен, например, для НМЛ.

Циклический доступ обеспечивает обращение к памяти только в соответствующем рабочем цикле ЗУ.

При произвольном доступе возможен непосредственный доступ к ячейке памяти в произвольном порядке (по любому адресу для записи-чтения) с минимальными потерями времени. Этот метод используется в ОЗУ.

Классификация запоминающих устройств

Рис. 6.2 Классификация запоминающих устройств

По способу поиска информации различают ЗУ адресные, безадресные и ассоциативные.

В адресном ЗУ каждая ячейка памяти отыскивается по соответствующему номеру (коду), который и является адресом. Адресные ЗУ бывают с произвольным обращением, где допустим любой порядок чередования адресов, и с последовательным обращением, где выборка ячеек памяти возможна только в порядке убывания или возрастания адресов.

Безадресный поиск предусматривает доступ к ячейкам памяти в порядке установленной очереди.

Если поиск ячейки памяти ведется по некоторым признакам (маскам), заданным в содержании слова, то такое ЗУ считается ассоциативным. При ассоциативном доступе нужная ячейка памяти выбирается, в первую очередь, по ее содержимому, а не по физическому адресу. Запоминающее устройство содержит встроенный механизм сравнения определенных бит в каждой ячейке с заданным образцом, причем сравнение выполняется по всем ячейкам одновременно. Такой метод доступа реализуется в основном в кэш-памяти.

По способу хранения информации ЗУ классифицируют как статические и динамические.

В статических ЗУ элементы памяти представляют собой бистабильные триггерные элементы, что определяет потенциальный характер управляющих сигналов и возможность считывания информации без ее разрушения.

В динамических ЗУ для хранения информации используются запоминающие конденсаторы, что требует периодического восстановления (регенерации) состояния ЭП в процессе хранения информации. В современных ЗУ регенерация совмещается, как правило, с обращением к ЭП или группе элементов.

По элементной базе, на которой строятся накопители, ЗУ подразделяются:

  • - на биполярных транзисторах (ЭСЛ, ТТЛ и др.): хранение информации производится в электронных элементах с двумя устойчивыми состояниями;
  • - на униполярных транзисторах (технологии МОП, КМОП): хранение информации производится в запоминающих полупроводниковых емкостях;
  • - на основе магниточувствительных материалов: для хранения информации применяется эффект намагничивания локальной области (домена) магнитного поверхностного слоя носителя;
  • - на оптических дисках: применяется лазерный луч для чтения или записи-чтения информации с дисков со специальным покрытием и отражающим слоем.
 
<<   СОДЕРЖАНИЕ ПОСМОТРЕТЬ ОРИГИНАЛ   >>