Transcript Pamięć operacyjna i pamięci masowe
Slide 1
Pamięć operacyjna i pamięci masowe
mgr inż. Sylwia Glińska
Slide 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
Slide 3
Pamięć operacyjna
Pamięć operacyjna jest pamięcią adresowaną i dostępną bezpośrednio przez
procesor (RAM, ROM)
Slide 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.
Slide 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.
Slide 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
Slide 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.
Slide 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.
Slide 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
Slide 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
Slide 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
Slide 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
Slide 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
Slide 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
Slide 15
Pamięć masowa
Pamięć masowa (ang. mass memory, mass storage) – pamięć trwała, przeznaczona do
długotrwałego przechowywania dużej ilości danych, w przeciwieństwie do pamięci
operacyjnej.
Slide 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
Slide 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
Slide 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).
Slide 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.
Slide 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.
Slide 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
Slide 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.
Slide 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
Slide 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.
Slide 25
Slide 26
Cechy charakteryzujący dyski:
§ pojemność (GB, TB)
§ prędkość przesyłu (MB/s)
§ średni czas dostępu (ms, ns)
§ prędkość obrotowa (obr./min)
§ wielkość bufora (MB)
§ interfejs
Slide 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
Slide 28
Dyskietki - FDD (ang. Floppy Disk Drive)
Pamięci EEPROM/Flash
§ karty pamięci Flash
§ pendrive
§ dyski Flash
Pamięć operacyjna i pamięci masowe
mgr inż. Sylwia Glińska
Slide 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
Slide 3
Pamięć operacyjna
Pamięć operacyjna jest pamięcią adresowaną i dostępną bezpośrednio przez
procesor (RAM, ROM)
Slide 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.
Slide 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.
Slide 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
Slide 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.
Slide 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.
Slide 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
Slide 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
Slide 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
Slide 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
Slide 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
Slide 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
Slide 15
Pamięć masowa
Pamięć masowa (ang. mass memory, mass storage) – pamięć trwała, przeznaczona do
długotrwałego przechowywania dużej ilości danych, w przeciwieństwie do pamięci
operacyjnej.
Slide 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
Slide 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
Slide 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).
Slide 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.
Slide 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.
Slide 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
Slide 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.
Slide 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
Slide 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.
Slide 25
Slide 26
Cechy charakteryzujący dyski:
§ pojemność (GB, TB)
§ prędkość przesyłu (MB/s)
§ średni czas dostępu (ms, ns)
§ prędkość obrotowa (obr./min)
§ wielkość bufora (MB)
§ interfejs
Slide 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
Slide 28
Dyskietki - FDD (ang. Floppy Disk Drive)
Pamięci EEPROM/Flash
§ karty pamięci Flash
§ pendrive
§ dyski Flash