Биты Байты Информационная структура внутренней памяти - битово-байтовая

Свойства внутренней памяти 1. Дискретность (лат. discretus)- прерывистый, состоящий из отдельных чаcтей) Ячейка памяти, хранящая один двоичный знак, называется БИТ. БИТ 0 или 1 Двоичная кодировка 2. Адресуемость Байт памяти – наименьшая адресуемая часть внутренней памяти Процессор обращается к внутренней памяти по адресам Структура внутренней памяти БайтыБиты Порядковый номер байта называется его АДРЕСОМ

Файл – именнованное пространство на диске для хранения информации Информация на внешних носителях имеет файловую организацию Информационная структура внешней памяти информационная структура внешней памяти – файловая Виды информации: текстовая, числовая, графическая, звуковая

Накопители на магнитной ленте НМЛ (стриммеры) Кассетные накопители Накопители на магнитных дисках НМД (дисководы) Накопитель на компакт дисках Оптические (лазерные) дисководы Накопители на гибких дисках (дискеты) Накопители на жестком диске (винчестеры) Накопители CD-R, CD-RW DVD-ROM

Устройством для записи-считывания информации с гибких магнитных дисков является дисковод (FDD – Floppy Disk Drive). Информационная ёмкость дискеты невелика и составляет всего 1.44 Мбайт. Скорость записи и считывания информации также мала (около 50 Кбайт/с) из-за медленного вращения диска (360 об./мин). Гибкие магнитные диски (дискета, флоппи-диск)

Для того чтобы на диске можно было хранить информацию, диск должен быть отформатирован, т.е. должна быть создана физическая и логическая структура диска. В процессе форматирования на диске формируются концентрические дорожки, которые, в свою очередь, делятся на сектора, для этого магнитная головка дисковода расставляет в определенных местах диска метки дорожек и секторов.

После форматирования гибкого диска формата 3.5", его параметры будут следующие:

Первый жесткий диск был разработан фирмой IBM в 1973 г. и имел емкость 16 Кбайт. Жесткие магнитные диски представляют собой несколько дисков, размещенных на одной оси, заключенных в металлический корпус и вращающихся с высокой угловой скоростью. За счет множества дорожек на каждой стороне и большого количества дисков информационная емкость жестких дисков может в десятки тысяч раз превышать информационную емкость дискет и достигать сотен Гбайт. Скорость записи и считывания информации с жестких дисков достаточно велика (около 133 Мбайт/с) за счет быстрого вращения дисков (7200 об./мин).

Магнитные ленты Устройства для записи- считывания информации с гибких магнитных лент называется стримером. Магнитные ленты бывают: Кассетными Катушечными предназначена для создания архивов данных, резервного копирования; представляет собой гибкую пластмассовую ленту, покрытую тонким магнитным слоем; информация фиксируется посредством магнитной записи; ёмкость магнитной ленты может достигать нескольких гигабайт.

Используются для хранения большого объема информации на небольшой площади; диск изготовлен из поликарбоната, который покрыт с одной стороны отражающим слоем; информация фиксируется посредством оптической записи; ёмкость оптического диска - от 640 Мбайт и выше Лазерные (оптические) диски

МАГНИТООПТИЧЕСКИЙ ДИСК используется при построении оптических библиотек; представляет собой поликарбонатную подложку толщиной 1,2 мм, на которую нанесено несколько тонкопленочных слоев; информация фиксируется как посредством магнитной так и оптической записи; ёмкость магнитооптического оптического диска до 9,1 Гбайт.

Flash – диски (карты) Flash-память - это энергонезависимый тип памяти, позволяющий записывать и хранить данные в микросхемах. Устройства на основе flash-памяти не имеют в своём составе движущихся частей, что обеспечивает высокую сохранность данных при их использовании в мобильных устройствах. Flash-память представляет собой микросхему, помещенную в миниатюрный корпус. Для записи или считывания информации накопители подключаются к компьютеру через USB-порт. Информационная емкость карт памяти от 256 Мбайт – 4 Гбайт. Устройства для чтения – Картридер.

Первые образцы флэш-памяти были разработаны компанией Toshiba еще в 1984 году, однако массовое ее использование началось только несколько лет назад с появлением цифровых фотокамер. Флэш-память все активнее применяется для хранения и переноса данных. Сегодня производители выпускают несколько типов карт и USB-накопители, которые впервые появились в 2001 году.

Урок 6. Назначение и устройство компьютера. Принципы организации внутренней и внешней памяти.

Изучаемые вопросы:

Компьютер как модель человека, работающего с информацией.

Схема информационного обмена в компьютере.

Отличие программы и данных.

Отличие внутренней и внешней памяти компьютера.

Принцип двоичной кодировки информации.

Структура внутренней памяти компьютера, её свойства.

Носители и устройства внешней памяти.

Аналогия между человеком и компьютером.

По своему назначению компьютер – универсальное техническое средство для работы человека с информацией. В памяти компьютера хранятся данные и программы.

Принципы Фон Неймана

• Состав устройств ЭВМ

  Данные и программы хранятся в общей памяти ЭВМ

  Данные и программы хранятся в памяти ЭВМ в виде двоичного кода

  Запись информации в память, а также чтение ее из памяти производится по адресам

Внутренняя память компьютера.

Внутренняя память состоит из частиц – битов. В одном бите памяти хранится один бит информации.

Байт памяти – наименьшая адресуемая часть внутренней памяти (1 байт = 8 бит)

Все байты пронумерованы, начиная от 0

Номер байта – адрес байта памяти

Процессор обращается к памяти по адресам

Носители и устройства внешней памяти

Магнитная память - стримеры и дисководы;

Оптическая память – CD, DVD (ROM, R, RW);

Электронная память – карты памяти, flash накопители.

Проверочная работа.

1. Какие из перечисленных ниже характеристик относятся к оперативной , а какие – к внешней памяти?

а) Является энергозависимой.

б) Её объём измеряется десятками и сотнями гигабайт.

в) Используется для долговременного хранения информации.

г) Её объём измеряется сотнями мегабайт или несколькими гигабайтами.

д) Более быстрый доступ.

е) Используется для временного хранения информации.

ж) Более медленный доступ.

Какой объём памяти в байтах будет занимать следующий двоичный код: ? Поясните свой ответ.

Текст объёмом 1024 бита располагается в оперативной памяти , начиная с байта с номером 10 . Каков будет адрес последнего байта , который занят данным текстом?

Перечислите не менее пяти известных вам устройств внешней памяти.

В чём отличие дисков CD - ROM , CD - RW и CD - R ?

Домашнее задание. П. 5,6

Описание презентации по отдельным слайдам:

1 слайд

Описание слайда:

Назначение и устройство компьютера. Принципы организации внутренней и внешней памяти.

2 слайд

Описание слайда:

3 слайд

Описание слайда:

ХАРАКТЕРИСТИКИ ПАМЯТИ: Емкость – максимальный объем информации, «вмещающийся» в различные устройства памяти; Скорость обращения к информации; Способ доступа к информации – прямой или последовательный; Принцип записи-чтения- магнитный или оптический

4 слайд

Описание слайда:

ВИДЫ ПАМЯТИ Внешняя Внутренняя ВЗУ (внешние запоминающие устройства) предназначена для долговременного хранения информации пользователя. Ее можно обновлять, удалять ненужную. Этот вид памяти не предназначен для хранения информации пользователя. Она используется самой системой и обеспечивает ее функционирование Гибкие диски Жесткие диски Компакт-диски Устройства на основе flash-памяти Оперативная память (ОЗУ) Кэш-память Постоянная память

5 слайд

Описание слайда:

ВНЕШНЯЯ ПАМЯТЬ Основной функцией внешней памяти компьютера является способность долговременно хранить большой объем информации (программы, документы, аудио- и видеоклипы и т. д.). Устройство, которое обеспечивает запись/считывание информации, называется накопителем или дисководом, а хранится информация на носителях (например, дискетах). Информация на внешних носителях имеет файловую организацию. Файлом называется информация, хранящаяся на внешнем носителе и имеющее собственное имя.

6 слайд

Описание слайда:

ГИБКИЕ МАГНИТНЫЕ ДИСКИ Гибкий диск (floppy disk) – его называют еще флоппи диском или дискетой – это круглая гибкая пластина с намагниченным слоем, вставленная в пластмассовый корпус. Гибкий диск вращается в пластиковом футляре, защищённый двумя прокладками для уменьшения трения. Принцип записи на дискетах – магнитный. Доступ к информации – прямой. В дискетах (3,5 дюйма) существует режим защиты информации от стирания и записи, которые осуществляется путём переключения соответствующего переключателя на пластиковом конверте. На стандартной дискете находится 1,44 Мб информации. Дискеты нуждаются в очень тщательном хранении. Их нельзя мочить, бить, обращаться небрежно.

7 слайд

Описание слайда:

ЖЕСТКИЕ МАГНИТНЫЕ ДИСКИ Жесткий диск (HDD - Hard Disk Drive) относится к несменным дисковым магнитным накопителям. Жесткие магнитные диски представляют собой несколько десятков дисков, размещенных на одной оси, заключенных в металлический корпус и вращающихся с высокой угловой скоростью. Скорость записи и считывания информации с жестких дисков достаточно велика (около 133 Мбайт/с) за счет быстрого вращения дисков (7200 об./мин). В жестких дисках используются достаточно хрупкие и миниатюрные элементы. Чтобы сохранить информацию и работоспособность жестких дисков, необходимо оберегать их от ударов и резких изменений пространственной ориентации в процессе работы.

8 слайд

Описание слайда:

ЛАЗЕРНЫЕ ДИСКОВОДЫ И ДИСКИ Лазерные дисководы используют оптический принцип чтения информации. На лазерных дисках CD (CD - Compact Disk, компакт диск) и DVD (DVD - Digital Video Disk, цифровой видеодиск) информация записана на одну спира-левидную дорожку (как на грампластинке), содержащую чередующиеся участки с различной отражающей способностью. Лазерный луч падает на поверхность вращающегося диска, а интенсивность отраженного луча зависит от отражающей способности участка дорожки и приобретает значения 0 или 1.

9 слайд

Описание слайда:

УСТРОЙСТВА НА ОСНОВЕ FLASH -ПАМЯТИ Flash-память- это энергонезависимый тип памяти, позволяющий записывать и хранить данные в микросхемах. Устройства на основе flash-памяти не имеют в своём составе движущихся частей, что обеспечивает высокую сохранность данных при их использовании в мобильных устройствах. Flash-память представляет собой микросхему, помещенную в миниатюрный корпус. Для записи или считывания информации накопители подключаются к компьютеру через USB-порт. Информационная емкость карт памяти достигает 16 Гбайт. Карты памяти

10 слайд

Описание слайда:

ВНУТРЕННЯЯ ПАМЯТЬ Устройства, составляющие внутреннюю память расположены на «материнской» плате в системном блоке. Этот вид памяти не предназначен для хранения информации пользователя. Она используется компьютерной системой. Свойства внутренней памяти: Дискретность; Дискретные объекты состоят из отдельных частиц. Память состоит из отдельных ячеек – битов. Адресуемость. Занесение информации в память, а также извлечение ее из памяти, проводится по адресам.

11 слайд

Описание слайда:

ОПЕРАТИВНАЯ ПАМЯТЬ Оперативная память (ОЗУ, англ. RAM, Random Access Memory - память с произвольным доступом) - это быстрое запоминающее устройство не очень большого объёма, непосредственно связанное с процессором и предназначенное для записи, считывания и хранения выполняемых программ и данных, обрабатываемых этими программами.

| Назначение и устройство компьютера. Компьютерная память

Урок 6
Назначение и устройство компьютера. Принципы организации внутренней и внешней памяти

§5. Назначение и устройство компьютера
§6. Компьютерная память

Назначение и устройство компьютера

Основные темы, параграфа:

Что общего между компьютером и человеком;
- какие устройства входят в состав компьютера;
- что такое данные и программа;
- принципы фон Неймана.

Изучаемые вопросы:

Что общего между компьютером и человеком

С этого урока мы начинаем знакомство с компьютером. Для информатики компьютер - это не только инструмент для работы с информацией, но и объект изучения. Вы узнаете, как компьютер устроен, какую работу с его помощью можно выполнять, какие для этого существуют программные средства.

С давних времен люди стремились облегчить свой труд. С этой целью создавались различные машины и механизмы, усиливающие физические возможности человека. Электронная вычислительная машина (в современной терминологии - компьютер) (рис. 2.1) была изобретена в середине XX века для усиления возможностей умственной работы человека, т. е. работы с информацией.

Из истории науки и техники известно, что идеи многих своих изобретений человек «подглядел» в природе.

Например, еще в XV веке великий итальянский ученый и художник Леонардо да Винчи изучал строение тел птиц и использовал эти знания для конструирования летательных аппаратов.

Русский ученый Н. Е. Жуковский, основоположник аэродинамики, также исследовал механизм полета птиц. Результаты этих исследований используются при расчетах конструкций самолетов.

А есть ли в природе прототип у компьютера? Да! Таким прототипом является сам человек. Только изобретатели стремились передать компьютеру не физические, а интеллектуальные возможности человека.

По своему назначению компьютер - универсальное техническое средство для работы человека с информацией.

По принципам устройства компьютер - это модель человека, работающего с информацией .

Какие устройства входят в состав компьютера

Информационная деятельность человека делится на составляющие:

Прием (ввод) информации;
запоминание информации (сохранение в памяти);
процесс мышления (обработка информации);
передача (вывод) информации.

В состав компьютера входят устройства, выполняющие аналогичные функции:

Устройства ввода;
устройства запоминания - память;
устройство обработки - процессор;
устройства вывода.

В ходе работы компьютера информация через устройства ввода попадает в память; процессор извлекает из памяти обрабатываемую информацию, работает с ней и помещает в память результаты обработки; полученные результаты через устройства вывода сообщаются человеку.

Чаще всего в качестве устройства ввода используется клавиатура, а устройства вывода - монитор или принтер (устройство печати).

Что такое данные и программа

И все-таки нельзя отождествлять «ум компьютера» с умом человека. Важнейшее отличие состоит в том, что работа компьютера строго подчинена заложенной в него программе, человек же сам управляет своими действиями.

В памяти компьютера хранятся данные и программы .

Данные - это обрабатываемая информация, представленная в памяти компьютера в специальной форме.

Программа - это описание последовательности действий, которые должен выполнить компьютер для решения поставленной задачи обработки данных.

Если информация для человека - это знания, которыми он обладает, то информация для компьютера - это данные и программы, хранящиеся в памяти. Данные - это «декларативные знания», программы - «процедурные знания» компьютера.

Принципы фон Неймана

В 1946 году американский ученый Джон фон Нейман сформулировал основные принципы устройства и работы ЭВМ. Описанный выше состав устройств ЭВМ и взаимодействие между ними называют архитектурой фон Неймана. Для неймановской архитектуры характерно наличие одного процессора, который управляет работой всех остальных устройств. С другими принципами фон Неймана вам еще предстоит познакомиться.

Коротко о главном

Компьютер - это программно управляемое устройство для выполнения любых видов работы с информацией.

В состав компьютера входят: процессор, память, устройства ввода, устройства вывода .

В памяти компьютера хранятся данные и программы .

Компьютер работает по программам , созданным человеком.

Вопросы и задания

1. Какие возможности человека воспроизводит компьютер?

2. Перечислите основные устройства, входящие в состав компьютера. Какое назначение каждого из них?

3. Опишите процесс обмена информацией между устройствами компьютера.

4. Что такое компьютерная программа?

5. Чем отличаются данные от программы?

6. Подготовьте доклад о принципах, сформулированных фон Нейманом.

Компьютерная память

Основные темы, параграфа:

Внутренняя и внешняя память;
- структура внутренней памяти компьютера;
- программа в памяти компьютера;
- носители и устройства внешней памяти.

Изучаемые вопросы:

Компьютер как модель человека, работающего с информацией.
- Схема информационного обмена в компьютере.
- Отличие программы и данных.
- Отличие внутренней и внешней памяти компьютера.
- Принцип двоичной кодировки информации.
- Структура внутренней памяти компьютера, её свойства.
- Носители и устройства внешней памяти.

Внутренняя и внешняя память

Работая с информацией, человек пользуется не только своими знаниями, но и книгами, справочниками и другими внешними источниками. В главе I «Человек и информация» было отмечено, что информацию можно хранить в памяти человека и на внешних носителях. Заученную информацию человек может забыть, а записи сохраняются надежнее.

У компьютера тоже есть два вида памяти: внутренняя (оперативная) и внешняя (долговременная) память.

Внутренняя память - это электронное устройство, которое хранит информацию пока питается электроэнергией. При отключении компьютера от сети информация из оперативной памяти исчезает. Программа во время ее выполнения хранится во внутренней памяти компьютера.

Сформулированное правило относится к принципам Неймана. Это правило называют принципом хранимой программы.

Внешняя память - это различные магнитные носители (ленты, диски), оптические диски, флеш-карты памяти. Сохранение информации на внешних носителях не требует постоянного электропитания.

В современных компьютерах имеется еще один вид внутренней памяти, который называется постоянным запоминающим устройством - ПЗУ . Это энергонезависимая память, информация из которой может только читаться.

На рисунке 2.2 показан состав устройств компьютера. Стрелки указывают направления информационного обмена.

Структура внутренней памяти компьютера

Устройства компьютера производят определенную работу с информацией (данными и программами). А как же представляется в компьютере сама информация? Для ответа на этот вопрос «заглянем» внутрь машинной памяти. Структуру внутренней памяти компьютера можно условно изобразить так, как показано на рис. 2.3.

Наименьший элемент памяти компьютера называется битом памяти. На рисунке 2.3 каждая клетка изображает бит. Вы видите, что у слова «бит» есть два значения: единица измерения количества информации и частица памяти компьютера. Покажем, как связаны между собой эти понятия.

В каждом бите памяти может храниться в данный момент одно из двух значений: нуль или единица. Использование двух знаков для представления информации называется двоичной кодировкой.

Данные и программы в памяти компьютера хранятся в виде двоичного кода.

Один символ двухсимвольного алфавита несет 1 бит информации.

В одном бите памяти содержится один бит информации.

Битовая структура определяет первое свойство внутренней памяти компьютера - дискретность . Дискретные объекты составлены из отдельных частиц. Например, песок дискретен, так как состоит из песчинок. «Песчинками» компьютерной памяти являются биты.

Второе свойство внутренней памяти компьютера - адресуемость . Восемь расположенных подряд битов памяти образуют байт. Вы знаете, что это слово также обозначает единицу количества информации, равную восьми битам. Следовательно, в одном байте памяти хранится один байт информации.

Во внутренней памяти компьютера все байты пронумерованы. Нумерация начинается с нуля.

Порядковый номер байта называется его адресом.

Принцип адресуемости означает, что:

Запись информации в память, а также чтение ее из памяти производится по адресам.

Программа в памяти компьютера

Несколько последовательно расположенных байтов памяти образуют ячейку памяти, адресом которой является адрес младшего байта, т. е. байта с наименьшим номером. На рисунке 2.4 показан принцип адресации на примере 4-байтовых ячеек памяти.

Одна ячейка памяти может хранить одну команду программы или элемент данных, обрабатываемых программой (например, число). Машинная программа - это множество команд, расположенных в последовательных ячейках памяти (рис. 2.5).

Команда программы состоит из операционной части - кода операции и адресной части - адресов размещения в памяти обрабатываемых данных. Код операции определяет действие, выполняемое процессором по команде. Работа процессора заключается в автоматическом выполнении последовательности команд программы до ее завершения (команды остановки).

Носители и устройства внешней памяти

Устройства внешней памяти - это устройства чтения и записи информации на внешние носители. Информация на внешних носителях хранится в виде файлов. Что такое файлы, вы подробнее узнаете позже.

Важнейшими устройствами внешней памяти в современных компьютерах являются накопители на магнитных дисках (НМД), или дисководы.

Принцип магнитной записи был изобретен в 20-х годах прошлого столетия. Тогда появились акустические магнитофоны, которые позволяли записывать на магнитную ленту речь, музыку, а затем воспроизводить записанные звуки. Первым видом устройств внешней памяти на ЭВМ были накопители на магнитной ленте - аналоги акустических магнитофонов.

Современный НМД работает аналогично магнитофону. На поверхности диска, покрытой тонким ферромагнитным слоем, записывается двоичный код: намагниченный участок - единица, ненамагни- ченный - нуль. При чтении с диска эта запись превращается в нули и единицы в битах внутренней памяти.

К магнитной поверхности диска подводится записывающая головка (рис. 2.6), которая может перемещаться по радиусу. Во время работы НМД диск вращается. В каждом фиксированном положении головка взаимодействует с круговой дорожкой. На эти концентрические дорожки и производится запись двоичной информации.

Другим видом внешних носителей являются оптические диски (другое их название - лазерные диски). На них используется не магнитный, а оптико-механический способ записи и чтения информации.

Сначала появились лазерные диски, на которые информация записывается только один раз. Стереть или перезаписать ее невозможно. Такие диски называются CD-ROM - Compact Disk-Read Only Memory, что в переводе означает «компактный диск - только для чтения». Позже были изобретены перезаписываемые лазерные диски - CD-RW. На них, как и на магнитных носителях, хранимую информацию можно стирать и записывать заново.

Носители, которые пользователь может извлекать из дисковода, называют сменными.

Наибольшей информационной емкостью из сменных носителей обладают лазерные диски типа DVD (Digital Versatile Disk - универсальный цифровой диск). Иногда их называют видеодисками. Объем информации, хранящейся на DVD, измеряется в гигабайтах. Видеофильмы, записанные на DVD, можно просматривать с помощью компьютера, как по телевизору.

Сравнительно новым видом устройств внешней памяти является флеш-память. Устройство флеш-памяти подключается к компьютеру через универсальный разъем USB.

Коротко о главном

В состав компьютера входят внутренняя и внешняя память.

Исполняемая программа хранится во внутренней памяти (принцип хранимой программы).

Информация в памяти компьютера имеет двоичную форму.

Наименьшим элементом внутренней памяти компьютера является бит. Один бит памяти хранит один бит информации: значение О или 1.

Восемь подряд расположенных битов образуют байт памяти. Байты пронумерованы, начиная с нуля. Порядковый номер байта называется его адресом.

Во внутренней памяти запись и чтение информации производятся по адресам.

Машинная программа - множество команд, расположенных в последовательных ячейках памяти.

Внешняя память: магнитные диски; оптические (лазерные) диски - CD, DVD; флеш-память.

Вопросы и задания

1. Постарайтесь объяснить, зачем компьютеру нужны два вида памяти: внутренняя и внешняя. Подготовьте сообщение.

2. Что такое принцип хранимой программы?

3. В чем заключается свойство дискретности внутренней памяти компьютера?

4. Какие два значения имеет слово «бит»? Как они связаны между собой?

5. В чем заключается свойство адресуемости внутренней памяти компьютера?

6. Что представляет собой машинная программа? Какая информация содержится в команде программы?

7. Назовите устройства внешней памяти компьютера и сделайте их фотографии.

8. Какие типы оптических дисков вы знаете?

Электронное приложение к уроку

Cкачать материалы урока