Pamięć operacyjna i pamięci masowe

1. Pamięć operacyjna i pamięci masowe mgr inż. Sylwia Glińska

2. Pamięć komputerowa • Pamięć komputerowa to różnego rodzaju urządzenia i bloki funkcjonalne komputera, służące do przechowywania danych i programów (systemu operacyjnego oraz aplikacji). • Rodzaje pamięci: • § Pamięć operacyjna • § Pamięć podręczna • § Pamięć masowa

3. Pamięć operacyjna Pamięć operacyjna jest pamięcią adresowaną i dostępną bezpośrednio przez procesor (RAM, ROM)

4. Pamięć operacyjna • ROM ( ang. Read Only Memory - pamięć tylko do odczytu) rodzaj pamięci urządzenia elektronicznego, w szczególności komputera. Zawiera ona stałe dane potrzebne w pracy urządzenia - na przykład procedury startowe komputera. • Rodzaje pamięci ROM: • § ROM - pamięci tylko do odczytu. Ten typ pamięci programowany jest przez producenta w trakcie procesu produkcyjnego. • § PROM (ang. Programmable ROM - programowalna pamięć tylko do odczytu). Jest to pamięć jednokrotnego zapisu. W programowaniu pamięci PROM można doszukać się analogi do zapisu danych na płytach CD-R.

5. § EPROM (ang. Erasable Programmable ROM - kasowalna pamięć tylko do odczytu). Odmiana pamięci PROM, którą można wykasować za pomocą światła ultrafioletowego. • § EEPROM (ang. Electrically Erasable Programmable ROM - pamięć kasowalna i programowalna elektrycznie). Jest to odmiana pamięci PROM z możliwością kasowania za pomocą elektryczności.

6. Pamięć operacyjna • RAM (ang. Random Access Memory) – pamięć o dostępie swobodnym (w przeciwieństwie do pamięci o dostępie sekwencyjnym) • RAM – przestrzeń roboczą mikroprocesora przechowująca otwarte pliki systemu operacyjnego, uruchomione programy oraz efekty ich działania. • RAM ma zdolność przechowywania informacji tylko wtedy, gdy podłączone jest zasilanie (pamięć ulotna). • W zależności od budowy można wyróżnić dwa rodzaje pamięci RAM: • § DRAM • § SRAM

7. Pamięć DRAM DRAM (ang. Dynamic RAM – statyczna pamięć RAM) Główną wadą pamięci DRAM jest potrzeba odświeżania jej zawartości spowodowana zjawiskiem upływności kondensatorów, czyli uciekania ładunków. W efekcie kondensatory co jakiś czas trzeba doładować (stąd nazwa „pamięć dynamiczna”). Podczas procesu odświeżania nie można dokonywać zapisu ani odczytu danych, co powoduje ogólne spowolnienie pracy pamięci.

8. Pamięć SRAM SRAM (ang. Static RAM – statyczna pamięć RAM) W przeciwieństwie do DRAM pamięć SRAM nie wymaga odświeżania, dzięki czemu pozwala na znacznie szybszy dostęp do danych. Większa złożoność budowy (przerzutniki i tranzystory, w DRAM – kondensatory i tranzystory) przekłada się na wyższe koszty produkcji i nie pozwala na budowanie pamięci o dużych pojemnościach, a to wyklucza zastosowanie SRAM jako pamięci operacyjnej komputera. Pamięci SRAM wykorzystuje się najczęściej jako pamięci podręczne Cache, gdzie istotniejsza jest wydajność niż pojemność.

9. Typy pamięci DRAM: • § EFP DRAM • § EDO/BEDO DRAM • § SDRAM (ang. Synchronous DRAM) • § DDR, DDR II, DDR III SDRAM (ang. Double Date Rate SDRAM) • § RDRAM

10. Moduły pamięci RAM • Pamięć RAM fizycznie przyjmuje postać układu scalonego. Pierwsze pamięci RAM montowane były bezpośrednio na płycie głównej bez możliwości rozbudowy. • Moduły, czyli drukowane płytki z przylutowanymi na stałe chipami pamięci RAM, które montowane są w specjalnych gniazdach na płycie głównej. • Opracowano trzy odmiany modułów: • § SIMM • § DIMM • § RIMM

11. Moduły SIMM SIMM (ang. Single Inline Memory Module) powstały dla pamięci asynchronicznych: FPM i EDO DRAM. Opracowano dwie odmiany modułów SIMM: § SIMM 30 – końcówkowy § SIMM 72 – końcówkowy

12. Moduły DIMM • DIMM (ang. Dual Inline Memory Module) • Opracowano następujące typy modułów DIMM: • § SO – DIMM – przeznaczone dla komputerów przenośnych • § SO – DIMM 72 – końcówkowy • § SO – DIMM 144 – końcówkowy • § SO – DIMM 200 – końcówkowy • § SO – DIMM 204 - końcówkowy • § DIMM – przeznaczone dla komputerów stacjonarnych • § DIMM 168 – końcówkowy • § DIMM 184 – końcówkowy • § DIMM 240 - końcówkowy

13. Moduły RIMM • RIMM (ang. Rambus Inline Memory Module) – opracowane przez firmę Rambus dla produkowanych przez siebie kości pamięci RDRAM. • Opracowane trzy następujące moduły RIMM: • § RIMM 184 – końcówkowy • § RIMM 232 – końcówkowy • § RIMM 326 – końcówkowy

14. Pamięć podręczna Cache (pamięć podręczna) to mechanizm, w którym ostatnio pobierane dane dostępne ze źródła o wysokiej latencji (czas między wysłaniem żądania a otrzymaniem odpowiedzi ) i niższej przepustowości są przechowywane w pamięci o lepszych parametrach. Współczesny procesor ma 2 albo 3 poziomy pamięci podręcznej oddzielającej go od pamięci RAM

15. Pamięć masowa Pamięć masowa (ang. mass memory, mass storage) – pamięć trwała, przeznaczona do długotrwałego przechowywania dużej ilości danych, w przeciwieństwie do pamięci operacyjnej.

16. Pamięć masowa • § Nośniki magnetyczne: • § dyski twarde - pamięć o dostępie sekwencyjnym • § taśmy magnetyczne - pamięć o dostępie sekwencyjnym, zapisywana i odczytywana w napędzie taśmowym • § Napędy optyczne: • §CD-ROM • §płyty DVD • §płyty Blu-ray Disc • §płyty HD DVD • § Pamięci półprzewodnikowe (pozbawione części mechanicznych), współpracujące z różnymi złączami komunikacyjnymi: • §pamięci USB • §karty pamięci • §SSD

17. Interfejsy dysków twardych i napędów optycznych: • Interfejs — w informatyce i elektronice urządzenie pozwalające na połączenie ze sobą dwóch innych urządzeń, które bez niego nie mogą ze sobą współpracować. • § Interfejs ATA • § Interfejs SATA • § Interfejs SCSI • § Interfejs ATAPI

18. Interfejs ATA (zwany również interfejsem IDE) Standard ATA nie jest już rozwijany w kierunku zwiększania szybkości transmisji. Początkowo stosowano oznaczenia ATA-1, ATA-2 itd., obecnie używa się określeń związanych z przepustowością interfejsu (ATA/33, ATA/66, ATA/100, ATA/133).

19. Interfejs SATA SATA (ang. Serial Advanced Technology Attachment, Serial ATA) – szeregowa magistrala komputerowa) SATA jest bezpośrednim następcą równoległej magistrali ATA. Przewody SATA są węższe i bardziej elastyczne od przewodów ATA, co ułatwia układanie oraz poprawia warunki chłodzenia wnętrza komputera.

20. Interfejs SCSI SCSI (ang. Small Computer Systems Interface) – równoległa magistrala danych przeznaczona do przesyłania danych między urządzeniami. System SCSI do niedawna był powszechnie wykorzystywany głównie w wysokiej klasy serwerach i stacjach roboczych.

21. Interfejs ATAPI ATAPI (ang. Advanced Technology Attachment Packet Interface) – interfejs systemowy w komputerach klasy PC przeznaczony do komunikacji z urządzeniami pamięci masowych. ATAPI to de facto rozszerzona wersja standardu ATA

22. Macierz RAID • RAID (ang. Redundant Array of Independent Disks, Nadmiarowa macierz niezależnych dysków) - polega na współpracy dwóch lub więcej dysków twardych w taki sposób, aby zapewnić dodatkowe możliwości, nieosiągalne przy użyciu jednego dysku. • RAID używa się w następujących celach: • § zwiększenie niezawodności (odporność na awarie), • § przyspieszenie transmisji danych, • § powiększenie przestrzeni dostępnej jako jedna całość.

23. RAID poziom 0 – dane zapisywane są równolegle na kilku dyskach działających jako jedno urządzenie. Zwiększ się wydajność, niezawodność pozostaje bez zmian. RAID poziom 1 – dane zapisywane są na zduplikowanych dyskach, które przechowują te same dane. Rozwiązanie wpływa na niezawodność zapisu (po uszkodzeniu jednego dysku odzyskujemy dane z drugiego), ale nie wpływa wyraźnie na zwiększenie wydajności. RAID poziom 2 – RAID poziom 6

24. Dysk twardy Dysk twardy – jeden z typów urządzeń pamięci masowej, wykorzystujących nośnik magnetyczny do przechowywania danych. Nazwa "dysk twardy" (hard disk drive) powstała w celu odróżnienia tego typu urządzeń od tzw. "dysków miękkich", czyli dyskietek (floppy disk), w których nośnik magnetyczny naniesiono na elastyczne podłoże, a nie jak w dysku twardym na sztywne.

26. Cechy charakteryzujący dyski: • § pojemność (GB, TB) • § prędkość przesyłu (MB/s) • § średni czas dostępu (ms, ns) • § prędkość obrotowa (obr./min) • § wielkość bufora (MB) • § interfejs

27. Pamięci optyczne • Układ optyczny stanowi istotę napędu CD/DVD. Składa się z kilku podzespołów: • § dioda laserowa – emituję wiązkę świtała laserowego • § półprzezroczyste lustro i pryzmat – przepuszczają światło tylko w jedną stronę a wracającą wiązkę kierują na fotodetektor • § soczewki – skupiają wiązkę na powierzchni płyty CD i fotodetektorze • § fotodetektor – zamienia fale świetlne na impulsy elektryczne

28. Dyskietki - FDD (ang. Floppy Disk Drive) • Pamięci EEPROM/Flash • § karty pamięci Flash • § pendrive • § dyski Flash