Назначение и основные характеристики памяти. Внутренняя память

На уроке учащиеся определяются с назначением и основными характеристиками памяти, выделяют типы памяти, а так же рассматривают особенности внутренней памяти, принцип ее организации.

Оглавление

Цели урока:
Оборудование:
План урока:
Домашнее задание

предыдущие:

Цели урока:

познакомить учащихся с различными устройствами памяти компьютера, дать основные понятия, необходимые для начала работы на компьютере.
воспитание информационной культуры учащихся, внимательности, аккуратности, дисциплинированности, усидчивости.
развитие познавательных интересов, навыков работы с мышью и клавиатурой, самоконтроля, умения конспектировать.

Оборудование:

доска;
компьютер;
компьютерная презентация.

План урока:

1. Орг. момент

Приветствие учащихся, проверка отсутствующих.

2. Объяснение нового материала

В процессе работы компьютера программы, исходные данные, а также промежуточные и окончательные результаты необходимо где-то хранить и иметь возможность обращаться к ним. Для этого в составе компьютера имеются различные запоминающие устройства, которые называют памятью.

Информация при сохранении должна быть закодирована. Какой способ кодирования используется в компьютере? (Двоичный код. Этот способ характеризуется простотой технологической реализации — есть сигнал, нет сигнала)

Информация, хранящаяся в запоминающем устройстве, представляет собой закодированные с помощью цифр 0 и 1 различные символы (цифры, буквы, знаки), звуки, изображения.

Память компьютера — совокупность устройств для хранения информации.

В процессе развития вычислительной техники люди вольно или невольно пытались по образу и подобию собственной памяти проектировать и создавать различные технические устройства хранения информации. Чтобы лучше понять назначение и возможности различных запоминающих устройств компьютера, можно провести аналогию с тем, как хранится информация в памяти человека.

Может ли человек хранить всю информацию об окружающем мире в своей памяти и нужно ли это ему? Зачем, например, помнить названия всех поселков и деревень нашей области, когда при необходимости вы можете воспользоваться картой местности и найти все, что вас интересует? Нет необходимости помнить и цены железнодорожных билетов на разных направлениях, так как для этого есть справочные службы. А сколько существует невозможных математических таблиц, где рассчитаны значения некоторых сложных функций! В поисках ответа вы всегда можете обратиться к соответствующему справочнику.

Информация, которую человек постоянно хранит в своей внутренней памяти, характеризуется гораздо меньшим объемом по сравнению с информацией, сосредоточенной в книгах, кино-лептах, на видеокассетах, дисках и других материальных носителях. Можно сказать, что материальные носители, используемые для хранения информации, составляют внешнюю память человека. Для того чтобы воспользоваться информацией, хранящейся в этой внешней памяти, человек должен затратить гораздо больше времени, чем если бы она хранилась в его собственной памяти. Этот недостаток компенсируется тем, что внешняя память позволяет сохранять информацию сколь угодно длительное время и использовать ее может множество людей.

Существует еще один способ хранения информации человеком. Только что появившийся на свет малыш уже несет в себе внешние черты и, частично, характер, унаследованный от родителей. Это так называемая генетическая память. Новорожденный многое умеет: дышит, спит, ест… Знаток биологии попомнит о безусловных рефлексах. эту разновидность внутренней памяти человека можно назвать постоянной, неизменной.

Подобный принцип разделения памяти использован и в компьютере. Вся компьютерная память поделена на внутреннюю и внешнюю. Аналогично памяти человека, внутренняя память компьютера является быстродействующей, но имеет ограниченный объем. Работа же с внешней памятью требует гораздо большего времени, но она позволяет хранить практически неограниченное количество информации.

Внутренняя память состоит из нескольких частей: оперативной, постоянной и кэш-памяти. Это связано с тем, что используемые процессором программы можно условно разделить на две группы: временного (текущего) и постоянного использования. Программы и данные временного пользования хранятся в оперативной памяти и кэш-памяти только до тех пор, пока включено электропитание компьютера. После его выключения выделенная для них часть внутренней памяти полностью очищается. Другая часть внутренней памяти, называемая постоянной, является энергонезависимой, то есть записанные в нее программы и данные хранятся всегда, независимо от включения или выключения компьютера.

Внешняя память компьютера по аналогии с тем, как человек обычно хранит информацию в книгах, газетах, журналах, на магнитных лентах и пр., тоже может быть организована на различных материальных носителях: на дискетах, на жестких дисках, на магнитных лентах, на лазерных дисках (компакт-дисках).

Рассмотрим общие для всех видов памяти характеристики и понятия.

Существует две распространенные операции с памятью — считывание (чтение) информации из памяти и запись ее в память для хранения. Для обращения к областям памяти используются адреса.

При считывании порции информации из памяти осуществляется передача ее копии в другое устройство, где с ней производятся определенные действия: числа участвуют в вычислениях, слова используются при создании текста, из звуков создается мелодия и т. д. После считывания информация не исчезает и хранится в той же области памяти до тех пор, пока на ее место не будет записана другая информация.

При записи (сохранении) порции информации предыдущие данные, хранящиеся на этом месте, стираются. Вновь записанная информация хранится до тех пор, пока на ее место не будет записана другая.

Операции чтения и записи можно сравнить с известными вам в быту процедурами воспроизведения и записи, выполняемыми с обычным кассетным магнитофоном. Когда вы прослушиваете музыку, то считываете информацию, хранящуюся на ленте. При этом информация на ленте не исчезает. Но после записи нового альбома любимой рок-группы ранее хранившаяся на ленте информация будет затерта и утрачена навсегда.

Чтение (считывание) информации из памяти — процесс получения информации из области памяти по заданному адресу. Запись (сохранение) информации в памяти — процесс размещения информации в памяти по заданному адресу для хранения.

Попробуйте выделить характеристики памяти, имеющие существенное значение при работе с памятью. (Так как основной процедурой при работе с памятью является доступ к памяти, то важным будет время, необходимое для записи или считывания информации)

Способ обращения к устройству памяти для чтения или записи информации получил название доступа. С этим понятием связан такой параметр памяти, как время доступа, или быстродействие памяти — время, необходимое для чтения из памяти либо записи в нее минимальной порции информации. Очевидно, что для числового выражения этого параметра используются единицы измерения времени: миллисекунда, микросекунда, наносекунда.

Время доступа, или быстродействие, памяти — время, необходимое для чтения из памяти либо записи в нее минимальной порции информации. (Записать определение)

Какая еще характеристика памяти может быть существенной, с учетом того, что назначение памяти — хранение информации? (Характеристика, которая определяет возможный максимальный объем хранимой информации)

Важной характеристикой памяти любого вида является ее объем, называемый также емкостью. Этот параметр показывает, какой максимальный объем информации можно хранить в памяти. Для измерения объема памяти используются следующие единицы: байты, килобайты (Кбайт), мегабайты (Мбайт), гигабайты (Гбайт).

Объем (емкость) памяти — максимальное количество хранимой в ней информации. (Записать определение)

Если объем памяти определяется количеством информации, то какие единицы измерения можно использовать для определения этого объема? (Единицами измерения памяти могут быть единицы измерения информации, то есть бит, байт, Кбайт, Мбайт, Гбайт)

Каковы должны быть значения характеристик памяти? Выразите требования к характеристикам памяти не в количественном выражении, а качественно. (Желательно, чтобы объем памяти был как можно больше, а время доступа меньше)

Характерными особенностями внутренней памяти по сравнению с внешней являются высокое быстродействие и ограниченный объем. Физически внутренняя память компьютера представляет собой интегральные микросхемы (чипы), которые размещаются в специальных подставках (гнездах) на плате. Чем больше размер внутренней памяти, тем более сложную задачу и с большей скоростью может решить компьютер.

Как вы думаете, какого рода информация необходима компьютеру всегда, не требует изменений и, следовательно, должна быть размещена в постоянной памяти? (Каждый раз при включении компьютера происходит автоматическая проверка устройств компьютера, значит, в постоянной памяти должна храниться программа, которая выполняет все эти действия при его включении)

Это работает программа автотестирования POST. А какие еще программы желательно хранить в постоянной памяти? (Программы для управления таких устройств как клавиатура, монитор, такие программы, которых нет необходимости менять)

Эту программу, записанную в память, называют BIOS. Какие еще программы желательно хранить в постоянной памяти (Программа, осуществляющая запуск операционной системы)

Постоянная память хранит очень важную для нормальной работы компьютера информацию. В частности, в ней содержатся программы, необходимые для проверки основных устройств компьютера, а также для загрузки операционной системы. Очевидно, что изменять эти программы нельзя, так как при любом вмешательстве сразу станет невозможным последующее использование компьютера. Поэтому разрешено только чтение хранимой там постоянно информации. Это свойство постоянной памяти объясняет часто используемое ее английское название Read Only Memory (ROM) — память только для чтения.

Вся записанная в постоянную память информация сохраняется и после выключения компьютера, так как микросхемы являются энергонезависимыми. Запись информации в постоянную память происходит обычно только один раз — при производстве соответствующих чипов фирмой-изготовителем.

Постоянная память — устройство для долговременного хранения программ и данных.

Существует две основные разновидности микросхем постоянной памяти: однократно программируемые (после записи содержимое памяти не может быть изменено) и многократно программируемые. Изменение содержимого многократно программируемой памяти производится путем электронного воздействия.

Оперативная память хранит информацию, необходимую для выполнения программ в текущем сеансе работы: исходные данные, команды, промежуточные и конечные результаты. Эта память работает только при включенном электропитании компьютера. После его выключения содержимое оперативной памяти стирается, так как микросхемы являются энергозависимыми устройствами.

Оперативная память — устройство для хранения программ и данных, которые обрабатываются процессором в текущем сеансе работы.

Устройство оперативной памяти обеспечивает режимы записи, считывания и хранения информации, причем в любой момент времени возможен доступ к любой ячейке памяти. Часто оперативную память называют RAM (англ. Random Access Memory)

Если необходимо хранить результаты обработки длительное время, то следует воспользоваться каким-нибудь внешним запоминающим устройством.

При выключении компьютера вся находящаяся в оперативной памяти информация стирается.

Оперативная память характеризуется высоким быстродействием и относительно малой емкостью.

Микросхемы оперативной памяти монтируются на печатной плате. Каждая такая плата снабжена контактами, расположенными вдоль нижнего края, число которых может быть 30, 72 или 168. Для подключения к другим устройствам компьютера такая плата вставляется своими контактами в специальный разъем (слот) на системной плате, расположенной внутри системного блока. Системная плата имеет несколько разъемов для модулей памяти, суммарный объем которых может принимать ряд фиксированных значений, например 64, 128, 256 Мбайт и более.

Давайте представим ситуацию знакомую всем. Вы выполняете рисунок в графическом редакторе. В какой памяти хранятся все текущие изменения, которые вы вносите в рисунок? (В оперативной памяти)

Если неожиданно выключить напряжение в сети, то что произойдет с рисунком? (Он будет потерян)

Кэш-память заслуживает отдельного рассмотрения. Этот вид памяти появился относительно недавно. Кэш-память (англ. cache — тайник, склад) служит для увеличения производительности компьютера. «Секретность» кэша заключается в том, что он невидим для пользователя, и данные, хранящиеся там, недоступны для прикладного программного обеспечения.

Кэш-память используется при обмене данными между микропроцессором и оперативной памятью. Алгоритм ее работы позволяет сократить частоту обращений микропроцессора к оперативной памяти и, следовательно, повысить производительность компьютера.

Существует два типа кэш-памяти: внутренняя (8-512 Кбайт), которая размещается в процессоре, и внешняя (от 256 Кбайт до 1 Мбайт), устанавливаемая на системной плате.

3. Проверка усвоения материала

Микропроцессор обрабатывает данные, хранящиеся в памяти компьютера, по программе, считываемой из памяти компьютера. К микропроцессору предъявляется требование высокой производительности. Какие требования следует предъявить к устройствам памяти, работающим с процессором? (Память хранящая данные и программы для работы процессора, должна обладать высоким быстродействием)
Во время выполнения программы на компьютере необходимо запоминать исходные данные, промежуточные результаты, конечные результаты. Какой вид памяти позволяет записать эти данные? (Оперативная память)

Домашнее задание

Ответить письменно на вопросы:

Какую информацию сдедует заносить в ПЗУ?
Как кэш-память ускорят работу процессора?