Информатика, кибернетика и программирование

Хранение информации данных не является самостоятельной фазой в информационном процессе а входит в состав фазы обработки. Различают структурированные данные в которых отражаются отдельные факты предметной области это основная форма представления данных в СУБД и неструктурированные произвольные по форме включающие и тексты и графику и прочие данные. Эта форма представления данных широко используется например в Интернеттехнологиях а сами данные предоставляются пользователю в виде отклика поисковыми системами. Организация того или...

PAGE \* MERGEFORMAT 3

Вопрос 2 . Хранение информации.

Хранение информации (данных) не является самостоятельной фазой в информационном процессе, а входит в состав фазы обработки. Однако, в силу важности организации хранения, данный материал вынесен в отдельный раздел.

Различают структурированные данные, в которых отражаются отдельные факты предметной области (это основная форма представления данных в СУБД), и неструктурированные, произвольные по форме, включающие и тексты, и графику, и прочие данные. Эта форма представления данных широко используется, например, в Интернет-технологиях, а сами данные предоставляются пользователю в виде отклика поисковыми системами.

Организация того или иного вида хранения данных (структурированных или неструктурированных) связана с обеспечением доступа к самим данным. Под доступом понимается возможность выделения элемента данных (или множества элементов) среди других элементов по каким-либо признакам с целью выполнения некоторых действий над элементом. При этом под элементом понимается как запись файла (в случае структурированных данных), так и сам файл (в случае неструктурированных данных).

Для данных любого вида доступ осуществляется с помощью специальных данных, которые называются ключевыми (ключами ). Для структурированных данных такие ключи входят в состав записей файлов в качестве отдельных полей записей. Для неструктурированных поисковые слова или выражения входят, как правило, в искомый текст. С помощью ключей выполняется идентификация требуемых элементов в информационном массиве (массиве хранения данных).

Дальнейшее изложение фазы хранения информации относится к структурированным данным.

Модели структурированных данных и технологии их обработки основаны на одном из трех способов организации хранения данных: в виде линейного списка (или табличном), иерархическом (или древовидном), сетевом .

Хранение информации – это ее запись во вспомогательные запоминающие устройства на различных носителях для последующего использования.

Хранение является одной из основных операций, осуществляемых над информацией, и главным способом обеспечения ее доступности в течение определенного промежутка времени.

Основное содержание процесса хранения и накопления информации состоит в создании, записи, пополнении и поддержании информационных массивов и баз данных в активном состоянии.

В результате реализации такого алгоритма, документ, независимо от формы представления, поступивший в информационную систему, подвергается обработке и после этого отправляется в хранилище (базу данных), где он помещается на соответствующую "полку" в зависимости от принятой системы хранения. Результаты обработки передаются в каталог.

Этап хранения информации может быть представлен на следующих уровнях:

Внешнем;

Концептуальном, (логическом);

Внутреннем;

Физическом.

Внешний уровень отражает содержательность информации и представляет способы (виды) представления данных пользователю в ходе реализации их хранения.

Концептуальный уровень определяет порядок организации информационных массивов и способы хранения информации (файлы, массивы, распределенное хранение, сосредоточенное и др.).

Внутренний уровень представляет организацию хранения информационных массивов в системе ее обработки и определяется разработчиком.

Физический уровень хранения означает реализацию хранения информации на конкретных физических носителях.

Способы организации хранения информации связаны с ее поиском – операцией, предполагающей извлечение хранимой информации.

Хранение и поиск информации являются не только операциями над ней, но и предполагают использование методов осуществления этих операций. Информация запоминается так, чтобы ее можно было отыскать для дальнейшего использования. Возможность поиска закладывается во время организации процесса запоминания. Для этого используют методы маркирования запоминаемой информации, обеспечивающие поиск и последующий доступ к ней. Эти методы применяются для работы с файлами, графическими базами данных и т.д.

Рис. 1 Алгоритм процесса подготовки информации к хранению

Маркер – метка на носителе информации, обозначающая начало или конец данных либо их части (блока).

В современных носителях информации используются маркеры:

Адреса (адресный маркер) – код или физическая метка на дорожке диска, указывающие на начало адреса сектора;

Группы – маркер, указывающий начало или конец группы данных;

Дорожки (начала оборота) – отверстие на нижнем диске пакета магнитных дисков, указывающие физическое начало каждой дорожки пакета.

Защиты – прямоугольный вырез на носителе (картонном пакете, конверте, магнитном диске), разрешающий выполнение любых операций над данными: запись, чтение, обновление, удаление и др.;

Конца файла – метка, используемая для указания окончания считывания последней записи файла;

Ленты (ленточный маркер) – управляющая запись или физическая метка на магнитной ленте, обозначающая признак начала или конца блока данных или файла;

Сегмента – специальная метка, записываемая на магнитной ленте для отделения одного сегмента набора данных от другого сегмента.

Хранение информации в ЭВМ связано как с процессом ее арифметической обработки, так и с принципами организации информационных массивов, поиска, обновления, представления информации и др.

Важным этапом автоматизированного этапа хранения является организация информационных массивов.

Массив – упорядоченное множество данных.

Информационный массив – система хранения информации, включающая представление данных и связей между ними, т.е. принципы их организации.

Хранение информации осуществляется на специальных носителях. Исторически наиболее распространенным носителем информации была бумага, которая, однако, непригодна в обычных (не специальных) условиях для длительного хранения информации. Для ЭВТ по материалу изготовления различают следующие машинные носители: бумажные, металлические, пластмассовые, комбинированные и др.

По принципу воздействия и возможности изменения структуры выделяют магнитные, полупроводниковые, диэлектрические, перфорационные, оптические и др.

По методу считывания различают контактные, магнитные, электрические, оптические. Особое значение при построении информационного обеспечения имеют характеристики доступа к информации, записанной на носителе. Выделяют носители прямого и последовательного доступа. Пригодность носителя для хранения информации оценивается следующими параметрами: временем доступа, емкостью памяти и плотностью записи.

Таким образом можно заключить, что хранение информации представляет процесс передачи информации во времени, связанный с обеспечением неизменности состояния материального носителя.

Хранение информации

Информация, закодированная с помощью естественных и формальных языков, а также информация в форме зрительных и звуковых образов хранится в памяти человека. Однако для долговременного хранения информации, ее накопления и передачи из поколения в поколение используются носители информации .

Материальная природа носителей информации может быть различной: молекулы ДНК, которые хранят генетическую информацию; бумага, на которой хранятся тексты и изображения; магнитная лента, на которой хранится звуковая информация; фото- и кинопленки, на которых хранится графическая информация; микросхемы памяти, магнитные и лазерные диски, на которых хранятся программы и данные в компьютере, и так далее.

По оценкам специалистов, объем информации, фиксируемой на различных носителях, превышает один эксабайт в год (10 18 байт/год). Примерно 80% всей этой информации хранится в цифровой форме на магнитных и оптических носителях и только 20% - на аналоговых носителях (бумага, магнитные ленты, фото- и кинопленки). Если всю записанную в 2000 году информацию распределить на всех жителей планеты, то на каждого человека придется по 250 Мбайт, а для ее хранения потребуется 85 миллионов жестких магнитных дисков по 20 Гбайт.

Информационная емкость носителей информации. Носители информации характеризуются информационной емкостью, то есть количеством информации, которое они могут хранить. Наиболее информационно емкими являются молекулы ДНК, которые имеют очень малый размер и плотно упакованы. Это позволяет хранить огромное количество информации (до 10 21 битов в 1 см 3 ), что дает возможность организму развиваться из одной-единственной клетки, содержащей всю необходимую генетическую информацию.

Современные микросхемы памяти позволяют хранить в 1 см 3 до 10 10 битов информации, однако это в 100 миллиардов раз меньше, чем в ДНК. Можно сказать, что современные технологии пока существенно проигрывают биологической эволюции.

Однако если сравнивать информационную емкость традиционных носителей информации (книг) и современных компьютерных носителей, то прогресс очевиден. На каждом гибком магнитном диске может храниться книга объемом около 600 страниц, а на жестком магнитном диске или DVD - целая библиотека, включающая десятки тысяч книг.

Надежность и долговременность хранения информации. Большое значение имеет надежность и долговременность хранения информации. Большую устойчивость к возможным повреждениям имеют молекулы ДНК, так как существует механизм обнаружения повреждений их структуры (мутаций) и самовосстановления.

Надежность (устойчивость к повреждениям) достаточно высока у аналоговых носителей, повреждение которых приводит к потери информации только на поврежденном участке. Поврежденная часть фотографии не лишает возможности видеть оставшуюся часть, повреждение участка магнитной ленты приводит лишь к временному пропаданию звука и так далее.

Цифровые носители гораздо более чувствительны к повреждениям, даже утеря одного бита данных на магнитном или оптическом диске может привести к невозможности считать файл, то есть к потере большого объема данных. Именно поэтому необходимо соблюдать правила эксплуатации и хранения цифровых носителей информации.

Наиболее долговременным носителем информации является молекула ДНК, которая в течение десятков тысяч лет (человек) и миллионов лет (некоторые живые организмы), сохраняет генетическую информацию данного вида.

Аналоговые носители способны сохранять информацию в течение тысяч лет (египетские папирусы и шумерские глиняные таблички), сотен лет (бумага) и десятков лет (магнитные ленты, фото- и кинопленки).

Цифровые носители появились сравнительно недавно и поэтому об их долговременности можно судить только по оценкам специалистов. По экспертным оценкам, при правильном хранении оптические носители способны хранить информацию сотни лет, а магнитные - десятки лет.

Хранение и накопление являются одними из основных действий, осуществляемых над информацией и главным средством обеспечения ее доступности в течение некоторого промежутка времени. В настоящее время определяющим направлением реализации этой операции является концепция базы данных, склада (хранилища) данных.

База данных может быть определена как совокупность взаимосвязанных данных, используемых несколькими пользователями и хранящихся с регулируемой избыточностью. Хранимые данные не зависят от программ пользователей, для модификации и внесения изменений применяется общий управляющий метод.

Банк данных - система, представляющая определенные услуги по хранению и поиску данных определенной группе пользователей по определенной тематике.

Система баз данных - совокупность управляющей системы, прикладного программного обеспечения, базы данных, операционной системы и технических средств, обеспечивающих информационное обслуживание пользователей.

Хранилище данных (ХД - используют также термины Data Warehouse, «склад данных», «информационное хранилище») - это база, хранящая данные, агрегированные по многим измерениям. Основные отличия ХД от БД: агрегирование данных; данные из ХД никогда не удаляются; пополнение ХД происходит на периодической основе; формирование новых агрегатов данных, зависящих от старых - автоматическое; доступ к ХД осуществляется на основе многомерного куба или гиперкуба.

Альтернативой хранилищу данных является концепция витрин данных (Data Mart). Витрины данных - множество тематических БД, содержащих информацию, относящуюся к отдельным информационным аспектам предметной области.

Еще одним важным направлением развития баз данных являются репозитарии. Репозитарий, в упрощенном виде, можно рассматривать просто как базу данных, предназначенную для хранения не пользовательских, а системных данных. Технология репозитариев проистекает из словарей данных, которые по мере обогащения новыми функциями и возможностями приобретали черты инструмента для управления метаданными.

Каждый из участников действия (пользователь, группа пользователей, «физическая память») имеет свое представление об информации

По отношению к пользователям применяют трехуровневое представление для описания предметной области: концептуальное, логическое и внутреннее (физическое).

Концептуальный уровень связан с частным представлением данных группы пользователей в виде внешней схемы, объединяемых общностью используемой информации. Каждый конкретный пользователь работает с частью БД и представляет ее в виде внешней модели. Этот уровень характеризуется разнообразием используемых моделей (модель «сущность-связь», ER-модель, модель Чена), бинарные и инфологические модели, семантические сети).

Логический уровень является обобщенным представлением данных всех пользователей в абстрактной форме. Используются три вида моделей: иерархические, сетевые и реляционные.

Структура базовой информационной технологии.

Определим структуру и состав типовой ИТ. Мы будем называть типовую ИТ базовой , если она ориентирована на определенную область применения. Базовая ИТ создает модели, методы средства решения задач. Базовая ИТ создается на основе базовых (типовых) аппаратно-программных средств. Базовая ИТ подчинена основной цели - решению функциональных задач в своей предметной области (задачи управления, проектирования, научного эксперимента, испытания и т. д.).

На вход базовой ИТ как системы поступает комплекс решаемых задач, для которых должны быть найдены типовые решения с помощью методов и средств, присущих именно ИТ. Рассмотрим использование базовой ИТ на концептуальном, логическом и физическом уровнях.

Концептуальный уровень базовой ИТ - задается идеология автоматизированного решения задач. Типовая последовательность решения задач может быть представлена в виде алгоритма.

Рис. 2 . Концептуальная модель базовой ИТ.

Начальный этап - постановка задачи (ПЗ). Если эта задача автоматизированного управления, то она представляет собой совокупность взаимосвязанных алгоритмов, которые обеспечивают управление. ПЗ - содержательное описание задачи: целевое назначение задачи, экономико-математическая модель и метод ее решения, функциональная и информационная взаимосвязь с другими задачами. Оформляется документально в методических материалах «Постановка задачи и алгоритм решения». На этом этапе очень важна корректность описания с точки зрения критериев.

Следующий этап - формализация задачи (ФЗ). Разрабатывается математическая модель.

Если математическая модель установлена, следующий этап - алгоритмизация задачи (АЗ). Алгоритм - процесс преобразования исходных данных в искомое результат за конечное число шагов.

Реализация алгоритма на основе конкретных вычислительных средств осуществляется на этапе программирования задачи - ПРЗ. Это объемная задача, но она осуществляется как правило на типовых технологиях программирования.

При наличии программы осуществляется РЗ - решение задач - получение конкретных результатов для входных данных и принятых ограничений.

Этап АР - анализ решения. При анализе решения можно уточнить модель формализации задач.

Наиболее сложными, творческими и объемными являются этапы постановки задачи и ее формализации. Понятие первоначальной задачи - это глубокое понимание процессов в предметной области.

В условиях базовой ИТ глобальная задача - это разработка модели предметной области (МПО).

При реализации ИТ часто встречаются с плохо формализуемыми задачами. Тут приходят на помощь экспертные системы. В основу ЭС закладываются знания лучших экспертов в предметной области. Разработчик ЭС собирает все известные способы формализации данной задачи. Пользователь - разработчик данной ИТ - получает варианты решения задач. Это процесс автоматизирования проектирования ИТ.

Логический уровень создания ИТ. Модели базовой ИТ

На логическом уровне устанавливают модели решения задачи и организации информационных процессов. Если известна общая модель управления некой АСУ, в которую будет внедряться базовая ИТ, мы можем представить взаимосвязь моделей базовой ИТ.

Цель базовой ИТ на логическом уровне - построение модели решаемой задачи и ее реализация на основе организации информационных процессов.

Рассмотрим взаимосвязь моделей базовой ИТ на схеме.

Рис. 3 . Логический уровень базовой ИТ. Модель организации информационных процессов.

Модель решения задачи в условиях выбранной базовой ИТ согласуется с моделью организации информационных процессов (МОИП). МОИП включает в себя МОД (модель обработки данных), МО (модель обмена данными), МУПД (модель управления данными), МНД(модель накопления данных), МПЗ (модель представления знаний). Каждая из этих моделей отражает определенные информационные процессы и содержит базы построения частных матмоделей конкретного информационного процесса.

Модель обмена - оценивает вероятностно-временные характеристики процесса обмена с учетом маршрутизации (М), коммутации (К) и передачи (П) информации. В качестве воздействий в этом процессе участвуют: входные (потоки сообщений); мешающие (потоки ошибок), и управляющие (потоки управления). На основании этой модели синтезируют систему обмена данными, то есть выбирают технологию сети, метод оптимальной коммутации, маршрутизации.

Модель накопления данных МНД. Определяет схему информационной базы СИБ, устанавливает логическую организацию информационных массивов ОИМ, задает физическое размещение информационных массивов РИМ.

Информационный массив - основное понятие, основной элемент внутримашинного информационного обеспечения. ИМ - совокупность данных по группе однородных объектов, содержащих одинаковый набор сведений. ИМ могут включать информацию:

• программы ОС и тестовые программы (обеспечивают работу ЭВМ);
• прикладные программы (обеспечивают решение набора функциональных задач);
• библиотека стандартных программ.

Типы информационных массивов:

• постоянные (формируются до начала работы системы - директивные, справочные, нормативные данные - не изменяемые во времени);
• промежуточные (возникают как результат предыдущего расчета и основа для следующего);
• текущие (содержат рабочую информацию о состоянии управляемого объекта);
• служебные (обслуживают остальные массивы);
• вспомогательные (возникают при операциях над основными массивами).

По виду носителя ИМ делятся на массивы на машинных (внутренних и внешних) и немашинных носителях.

Особенность ИМ - его структура, способ упорядочивания данных по ключевым признакам. Записи могут упорядочиваться по возрастанию или убыванию значения ключевого признака. В качестве ключевого выбирается наиболее часто встречающийся признак.

Модель обработки данных МОД. Она определяет организацию вычислительных процессов ОВП для решения задач пользователя. Последовательность и процедуры решения вычислительных задач должны быть оптимизированы с точки зрения критериев: объем памяти, ресурсы, числа обращений и т. д. Организация процесса впрямую зависит от предметной области. При разработке базовой ИТ прежде всего следует правильно выбрать ОС. Именно ОС задает реальные возможности по управлению вычислительным процессом.

Структура вычислительного процесса задается числом задач. Очень важными являются требования к моменту запуска и выпуска (выхода результатов) задач. Эти моменты определяют динамику получения результатов, то есть динамику всего процесса управления производством.

Первые ОС были ориентированы на пакетную обработку информации. Этот режим в принципе не пригоден для задач управления большой размерности и оперативности. Переход к системам разделения времени позволил в условиях прерывания отдавать предпочтение приоритетным задачам. Оказалось возможным планировать вычислительный процесс.

Новые возможности для пользователя заложены в виртуальных ОС. Она позволила пользователю иметь неограниченный вычислительный ресурс, не замечая работы соседних пользователей. В условиях распределенной обработки данных возникают новые требования к вычислительному процессу. Требуется не только распределить вычислительный ресурс между пользователями и их вычислительными задачами, но и учесть топологию пользователей.

При создании моделей организации вычислительного процесса (ОВП) используют два возможных подхода: детерминированный и вероятностный. При детерминированном подходе применяется теория расписаний очередности задач при накладываемых ограничениях. К сожалению, в этот удобный метод вмешиваются случайные помехи. Могут возникнуть непредвиденные задачи, требующие срочного решения. Для них выделяются дополнительные интервалы времени. При вероятностном подходе устанавливает средний вычислительный ресурс, среднее время выполнения программы, усредненная производительность вычислительной системы. Усредненные параметры рассчитываются на основании статистических данных и постоянно корректируются.

Если мы склонны к типизации решаемых вычислительных задач для конкретной ИТ, то очень большое значение имеет разработка пакетов прикладных программ (ППП).

Среди моделей обработки данных следует еще упомянуть имитационные модели. С их помощью решаются задачи планирования организации вычислительного процесса.

Модель представления знаний МПЗ. Модели представления знаний являются основой автоматизированного решения задач управления. Модели представления знаний существуют в виде логического Л, алгоритмического А, семантического С, фреймового Ф и интегрального И представлений.

Модель управления данными МУПД. Управление данными - управление процессами накопления, обмена и обработки данных. Накопление данных сейчас происходит в условиях современных бах данных, при этом управляющее воздействие должны обеспечить ввод информации, обновление ее, размещение массивов в БД. Эти функции осуществляет современная СУБД.

С появлением ЭВМ данные накапливались в виде совокупности одинаково построенных записей - файлов. При решении каждой новой задачи создавались новые файлы. Логическая связь между файлами отсутствовала. Возникала проблема целостности данных. Для каждого обращения к файлам создавалась своя программа. Отдельные данные в файлах дублировались. Совершенствование вычислительной техники и одновременно рост объемов информации привели к появлению концепции баз данных. В БД записи взаимосвязаны, могут совместно использоваться для решения все новых задач.

В зависимости от решаемых задач выбираются модели баз данных.

Современное производство решает огромное количество рутинных информационных задач. Но и очень велико количество задач, требующих информацию для принятия решения. Для этого требуется новые подходы к формированию данных, вводу и выводу их, обработке. Эти новые подходы реализуются с помощью новых ИТ, реализующих их взаимную организацию. Этой организацией ведает модель управления данными. Модель базируется на том, что данные обладают относительной стабильностью. Стабильность структуры данных дает возможность строить базы со стабильной структурой. А получаемую информацию отображать в виде переменных значений данных в этой стабильной структуре.

В соответствии с моделью предметной области может быть сформирован класс данных для всех решаемых задач. На логическом уровне предметная БД включает в себя логические записи, их элементы и взаимосвязь между ними.

Сетевая модель является моделью объектов-связей, допускающей только бинарные связи «многие к одному» и использует для описания модель ориентированных графов.

Иерархическая модель является разновидностью сетевой, являющейся совокупностью деревьев (лесом).

Реляционная модель использует представление данных в виде таблиц (реляций), в ее основе лежит математическое понятие теоретико-множественного отношения, она базируется на реляционной алгебре и теории отношений.

Физический (внутренний) уровень связан со способом фактического хранения данных в физической памяти ЭВМ. Во многом определяется конкретным методом управления. Основными компонентами физического уровня являются хранимые записи, объединяемые в блоки; указатели, необходимые для поиска данных; данные переполнения; промежутки между блоками; служебная информация.

По наиболее характерным признакам БД можно классифицировать следующим образом:

по способу хранения информации:

• интегрированные;
• распределенные;

по типу пользователя:

• монопользовательские;
• многопользовательские;

по характеру использования данных:

• прикладные;
• предметные.

В настоящее время при проектировании БД используют два подхода. Первый из них основан на стабильности данных, что обеспечивает наибольшую гибкость и адаптируемость к используемым приложениям. Применение такого подхода целесообразно в тех случаях, когда не предъявляются жесткие требования к эффективности функционирования (объему памяти и продолжительности поиска), существует большое число разнообразных задач с изменяемыми и непредсказуемыми запросами.

Второй подход базируется на стабильности процедур запросов к БД и является предпочтительным при жестких требованиях к эффективности функционирования, особенно это касается быстродействия.

Другим важным аспектом проектирования БД является проблема интеграции и распределения данных. Господствовавшая до недавнего времени концепция интеграции данных при резком увеличении их объема, оказалась несостоятельной. Этот факт, а также увеличение объемов памяти внешних запоминающих устройств при их удешевлении, широкое внедрение сетей передачи данных способствовало внедрению распределенных БД. Распределение данных по месту их использования может осуществляться различными способами:

1. Копируемые данные. Одинаковые копии данных хранятся в различных местах использования, так как это дешевле передачи данных. Модификация данных контролируется централизованно;
2. Подмножество данных. Группы данных, совместимые с исходной базой данных, хранятся отдельно для местной обработки;
3. Реорганизованные данные. Данные в системе интегрируются при передаче на более высокий уровень;
4. Секционированные данные. На различных объектах используются одинаковые структуры, но хранятся разные данные;
5. Данные с отдельной подсхемой. На различных объектах используются различные структуры данных, объединяемые в интегрированную систему;
6. Несовместимые данные. Независимые базы данных, спроектированные без координации, требующие объединения.

Важное влияние на процесс создания БД оказывает внутреннее содержание информации. Существует два направления:

• прикладные БД, ориентированные на конкретные приложения, например, может быть создана БД для учета и контроля поступления материалов;
• предметные БД, ориентированные на конкретный класс данных, например, предметная БД «Материалы», которая может быть использована для различных приложений.

Конкретная реализация системы баз данных с одной стороны определяется спецификой данных предметной области, отраженной в концептуальной модели, а с другой стороны типом конкретной СУБД (МБД), устанавливающей логическую и физическую организацию.

Для работы с БД используется специальный обобщенный инструментарий в виде СУБД (МБД), предназначенный для управления БД и обеспечения интерфейса пользователя.

Основные стандарты СУБД:

• независимость данных на концептуальном, логическом, физическом уровнях;
• универсальность (по отношению к концептуальному и логическому уровням, типу ЭВМ);
• совместимость, неизбыточность;
• безопасность и целостность данных;
• актуальность и управляемость.

Существуют два основных направления реализации СУБД: программное и аппаратное.

Программная реализация (в дальнейшем СУБД) представляет собой набор программных модулей, работает под управлением конкретной ОС и выполняет следующие функции:

• описание данных на концептуальном и логическом уровнях;
• загрузку данных;
• хранение данных;
• поиск и ответ на запрос (транзакцию);
• внесение изменений;
• обеспечение безопасности и целостности.

Обеспечивает пользователя следующими языковыми средствами:

• языком описания данных (ЯОД);
• языком манипулирования данными (ЯМД);
• прикладным (встроенным) языком данных (ПЯД, ВЯД).

Аппаратная реализация предусматривает использование так называемых машин баз данных (МБД). Их появление вызвано возросшими объемами информации и требованиями к скорости доступа. Слово «машина» в термине МБД означает вспомогательный периферийный процессор. Термин «компьютер БД» - автономный процессор баз данных или процессор, поддерживающий СУБД.

Основные направления МБД:

• параллельная обработка;
• распределенная логика;
• ассоциативные ЗУ;
• конвейерные ЗУ;
• фильтры данных и др.

Совокупность процедур проектирования БД можно объединить в четыре этапа. На этапе формулирования и анализа требований устанавливаются цели организации, определяются требования к БД. Эти требования документируются в форме, доступной конечному пользователю и проектировщику БД. Обычно при этом используется методика интервьюирования персонала различных уровней управления.

Этап концептуального проектирования заключается в описании и синтезе информационных требований пользователей в первоначальный проект БД. Результатом этого этапа является высокоуровневое представление информационных требований пользователей на основе различных подходов.

В процессе логического проектирования высокоуровневое представление данных преобразуется в структуре используемой СУБД. Полученная логическая структура БД может быть оценена количественно с помощью различных характеристик (число обращений к логическим записям, объем данных в каждом приложении, общий объем данных и т.д.). На основе этих оценок логическая структура может быть усовершенствована с целью достижения большей эффективности.

На этапе физического проектирования решаются вопросы, связанные с производительностью системы, определяются структуры хранения данных и методы доступа.

Весь процесс проектирования БД является итеративным, при этом каждый этап рассматривается как совокупность итеративных процедур, в результате выполнения которых получают соответствующую модель.

Взаимодействие между этапами проектирования и словарной системой необходимо рассматривать отдельно. Процедуры проектирования могут использоваться независимо в случае отсутствия словарной системы. Сама словарная система может рассматриваться как элемент автоматизации проектирования.

Этап расчленения БД связан с разбиением ее на разделы и синтезом различных приложений на основе модели. Основными факторами, определяющими методику расчленения, являются: размер каждого раздела (допустимые размеры); модели и частоты использования приложений; структурная совместимость; факторы производительности БД. Связь между разделом БД и приложениями характеризуется идентификатором типа приложения, идентификатором узла сети, частотой использования приложения и его моделью.

Модели приложений могут быть классифицированы следующим образом:

1. Приложения, использующие единственный файл.
2. Приложения, использующие несколько файлов, в том числе:

Допускающие независимую параллельную обработку;

Допускающие синхронизированную обработку.

Сложность реализации этапа размещения БД определяется многовариантностью. Поэтому на практике рекомендуется в первую очередь рассмотреть возможность использования определенных допущений, упрощающих функции СУБД, например, допустимость временного рассогласования БД, осуществление процедуры обновления БД из одного узла и др. Такие допущения оказывают большое влияние на выбор СУБД и рассматриваемую фазу проектирования.

Средства проектирования и оценочные критерии используются на всех стадиях разработки. Любой метод проектирования (аналитический, эвристический, процедурный), реализованный в виде программы, становится инструментальным средством проектирования, практически не подверженным влиянию стиля проектирования.

В настоящее время неопределенность при выборе критериев является наиболее слабым местом в проектировании БД. Это связано с трудностью описания и идентификации бесконечного числа альтернативных решений. При этом следует иметь в виду, что существует много признаков оптимальности, являющихся неизмеримыми, им трудно дать количественную оценку или представить их в виде целевой функции. Поэтому оценочные критерии принято делить на количественные и качественные. Наиболее часто используемые критерии оценки БД, сгруппированные в такие категории, представлены ниже.

Количественные критерии: время, необходимое для ответа на вопрос, стоимость модификации, стоимость памяти, время на создание, стоимость на реорганизацию.

Качественные критерии: гибкость, адаптивность, доступность для новых пользователей, совместимость с другими системами, возможность конвертирования в другую вычислительную среду, возможность восстановления, возможность распределения и расширения.

Трудность в оценке проектных решений связана также с различной чувствительностью и временем действия критериев. Например, критерий эффективности обычно является краткосрочным и чрезвычайно чувствительным к проводимым изменениям, а такие понятия, как адаптируемость и конвертируемость, проявляются на длительных временных интервалах и менее чувствительны к воздействию внешней среды.

Предназначение склада данных - информационная поддержка принятия решений, а не оперативная обработка данных. Потому база данных и склад данных не являются одинаковыми понятиями.

Основные функции репозитариев:

• парадигма включения/выключения и некоторые формальные процедуры для объектов;
• поддержка множественных версий объектов и процедуры управления конфигурациями для объектов;
• оповещение инструментальных и рабочих систем об интересующих их событиях;
• управление контекстом и разные способы обзора объектов репозитария;
• определение потоков работ.

Рассмотрим кратко основные направления научных исследований в области баз данных:

• развитие теории реляционных баз данных;
• моделирование данных и разработка конкретных моделей разнообразного назначения;
• отображение моделей данных, направленных на создание методов их преобразования и конструирования коммутативных отображений, разработку архитектурных аспектов отображения моделей данных и спецификаций определения отображений для конкретных моделей данных;
• создание СУБД с мультимодельным внешним уровнем, обеспечивающих возможности отображения широко распространенных моделей;
• разработка, выбор и оценка методов доступа;
• создание самоописываемых баз данных, позволяющих применить единые методы доступа для данных и метаданных;
• управление конкурентным доступом;
• развитие системы программирования баз данных и знаний, которые обеспечивали бы единую эффективную среду как для разработки приложений, так и для управления данными;
• совершенствование машины баз данных;
• разработка дедуктивных баз данных, основанных на применении аппарата математической логики и средств логического программирования, а также пространственно-временных баз данных;
• интеграция неоднородных информационных ресурсов.

А также другие работы, которые могут Вас заинтересовать
22563.		Механізми, що лежать в основі формування довготривалої памяті	25 KB
	Механізми що лежать в основі формування довготривалої памяті Цей вид памяті не може базуватись лише на циркуляції імпульсів чи змінах електрофізичних характеристик окремих нейронів. Разом з тим велика кількість інформації при цьому зберігається в довготривалій памяті незмінню.Механізм памяті такоє пояснюють на основі складних морфологічних чи біохімічних змін синапсів. Молекулярна теорія памяті в основі якої лежить уявлення про те що виникаючий під дією зовнішнього подразника нервовий імпульс активує синтез РНК в нейроні.
22564.		Визначення та класифікація емоцій	24 KB
	Визначення та класифікація емоцій Емоції рефлекторна адаптаційна психофізіологічна реакція яка повязана з проявом субєктивного ставлення до значущої ситуації і забезпечує організацію доцільної поведінки. Емоції поділяють на вищі та нижчі. Нижчі емоції найбільш елементарні повязані з органічними потребами тварин і людей поділяються на 2 види: 1 гомеостатичні проявляються в вигляді неспокою пошуковорухової активності спраги голоду і ін. Вищі емоції виникаютьлишу у людини в звязку з задоволенням соціальних потреб інтелектуальних...
22565.		Функції емоцій	23 KB
	Сигнальна функція полягає в тому що емоції сигналізують про корисний чи негативний вплив даного організму чи успішність чи неуспішність виконання даної дії. Це призводить до моментальної мобілізації всіх систем організму для реакції відповіді характер якої залежить від того сигналом корисного чи негативного впливу на організм є даний подразник. Таким чином впливи що надходять з зовнішнього середовища і від самого організму призводять до виникнення емоційних переживань що дають загальну якісну характеристику фактору що впливають...
22566.		Основні фізіологічні теорії емоцій	25 KB
	Основні фізіологічні теорії емоцій В першій класичній теорії відомій як теорія Джеймся Ланге робили висновок про характеристику стенічних та астенічних емоційних станів.Пізніше Кеннон та Бард показали що емоції гніву та стаху під впливом таламічних розрядів супроводжуються повишеним поступанням адреналіну в кров що призводить до розвитку симпатікотонії яка відіграє позитивну роль в підготовці організму до діяльності і навіть боротьби внаслідок чого ця теорія отримала незву таламічної теорії емоцій. Кортикальні емоційні процеси...
22567.		Сон	42 KB
	Існує величезна кількість емпіричних даних і забобонів щодо значення сну і сновидінь але справжнє наукове вивчення сну почалося лише у другій половині ХІХ ст. Прибічники хімічної теорії сну спочатку пояснювали сон накопиченням в організмі гіпнотоксичних речовин молочна вугільна та карбонові кислоти холестерин а нині надають важливого значення особливим хімічним регуляторам сну таким як речовина сну фактор сну чи пептид дельтасну які являють низькомолекулярні поліпептиди 850 920 Да. Кортикальна теорія сну І. Нарешті...
22568.		будливий та гальмівний постсиниптичні потенціали	23.5 KB
	Постсинаптичне гальмування ГПСП обумовлене виділенням пресинаптичним закінченням аксона гальмівного медіатора який знижує або гальмує збудливість мембран соми і дендритів нерв клітини з якою він контактує. Прикладами гальмівних нейронів є клітини Реншоу в спинному мозку клітини Пуркіньє мозочку зірчасті клітини кіркової речовини великого мозку. Збудження нейрона супроводжуеться змінами метаболізму зокрема синтезу РНК та іншими зрушеннями в процесі білкового синтезу посиленням теплопродукції поглинанням кисню які відображають...
22569.		Постсинаптичне гальмування у ЦНС та його природа.Значення ггальмування у роботі	22.5 KB
	Значення ггальмування у роботі. Гальмування особливий нервовий процес який зумовлюється збудженням і зовнішньо проявляється пригніченням іншого збудження. Постсинаптичне гальмування ГПСП обумовлене виділенням пресинаптичним закінченням аксона гальмівного медіатора який знижує або гальмує збудливість мембран соми і дендритів нерв клітини з якою він контактує.
22570.		ЦНС	22.5 KB
	Особливе місце в цій складній організації займае місце ЦНС що повязує в функціональну єдність всі клітини тканини і органи людського організму. Дякуючи великій кількості різних рецепторів ЦНС сприймає багаточисельні зміни що виникають в зовн средовищі і всередині організму і відіграє велику роль в регуляції всіх сторін життєдіяльності огранізму в зовн середовищі. Процеси що відбуваються в ЦНС лежать в основі психічної діяльності та поведінки людини. Діяльність ЦНС найчастіше наз координаційною або узгоджувальною.
22571.		Спинний мозок	49.5 KB
	Він є сегментарним органом: у людини від спинного мозку відходять 31 пара спинномозкових корінців у жаби 10 які у кожному сегменті поділяються на дві частини: на передній вентральний і задній дорзальний корінці. Сіра речовина спинного мозку на поперечному перетині має вигляд метелика або літери Н. Є також дорзальні роги спинного мозку з"єднані з вентральними широкою перетинкою сірої речовинитак зване тіло сірої речовини. Крім вентральних і дорзальних рогів у грудному відділі спинного мозку є бокові роги сірої речовини рис.

Прежде чем определить для себя удобный способ хранения - нужно ответить на несколько простых вопросов, о которых, мы и поговорим чуть ниже.

Простые способы на каждый день

Самый простой вариант, который доступен в любое время каждому владельцу ПК - это хранить всю информацию на компьютере. Плюсы такого решения очевидны:

• Дёшево - не нужно тратиться на вспомогательные устройства.
• Скорость - сохранение информации на компьютере происходит очень быстро.
• Простота - во время работы на компьютере достаточно всего одной кнопки «Сохранить».

Этот способ удобен, когда нужно быстро создать копию принесённой информации для последующей сортировки. Впрочем, у такого решения есть и недостатки:

• Отсутствие мобильности - даже если у вас ноутбук, едва ли вы будете повсюду носить его с собой, а значит, информация теряет свою доступность. Вот вам и первый вопрос: будет ли нужна хранимая информация вне компьютера? У владельцев планшетов другие проблемы: батарея садится в самый неподходящий момент.
• Надёжность - жёсткий диск компьютера достаточно редко выходит из строя, но в этом случае восстановление хранимой информации обойдётся очень дорого. Кроме этого, существует возможность отформатировать диск.

Следующий достаточно распространённый способ - хранение информации на DVD или CD дисках. Такое решение вполне мобильно и надёжно (считается, что DVD диск способен хранить данные до 120 лет), да и случайно стереть информацию уже не получится. Хотя, в реальных условиях извлечь данные даже после 10 лет уже достаточно сложно. На этом плюсы заканчиваются и начинаются минусы:

• Простота - чтобы записать информацию, необходимо потратить гораздо больше усилий, а иногда и установить дополнительные программы.
• Компактность - со временем записанные диски станут занимать очень большую площадь, и потребуется организовать для них дополнительное пространство.
• Скорость - запись на «болванку» довольно длительный процесс, да и считывается информация с неё не сразу.
• Стоимость - цена 1 диска не так уж и высока, но на 1 диск все данные не поместятся. К тому же рекомендуется из соображений безопасности периодически перезаписывать диски с важными файлами.

Из неочевидных достоинств такого решения - удобство хранения определённых медиафайлов. Например, слайд-шоу с любимыми фотографиями, записи видео с различных мероприятий или подборки любимой музыки. Отсюда два следующих вопроса:

1. Нужно ли будет информацию менять?
2. Вид информации для сохранения.

Следующий способ хранения - самый распространённый. Это различные флеш-накопители, включая и SD-карточки. Плюсы:

К недостаткам же относятся:

• Надёжность - флешки не только сгорают, но и легко заражаются вирусами. Кроме того, они часто просто теряются и файлы с них легко удалить случайно.
• Цена - стоимость накопителей сравнительно невысока, но одной флешки может быть недостаточно.

Семейный архив или вариант длительного хранения

Следующий способ касается скорее долговременного хранения информации и отвечает на вопрос, где хранить информацию большого объёма. Это внешние жёсткие диски или сетевые хранилища. Бывают они разных размеров и в целом достаточно компактны, некоторые помещаются в корпусе обычной флешки. Скорость чтения/записи зависит от характеристик, но происходит быстрее, чем на DVD-диск. К тому же информации помещается очень много, благодаря большому объёму. Единственный недостаток - высокая цена, но с учётом долговечности и всех преимуществ, она вполне оправдана.

Сетевое хранилище - интересный вариант с возможностью организации доступа к информации для нескольких человек. Это достаточно компактный формат, да и при необходимости оттуда легко извлечь нужный жёсткий диск, так что проблем с мобильностью тоже не возникнет. А ещё в случае нехватки места всегда можно добавить дополнительный винчестер.

Следующий способ - для продвинутых пользователей, поскольку самостоятельно воплотить его в жизнь под силу не каждому. Речь идёт о сервере с функцией файлохранилища.

Физические накопители

Подведём итоги: какие бывают носители информации и их характеристики?

1. Жёсткий диск компьютера (объём от 80 Гб);
2. CD/DVD-диск (от 700 Мб);
3. внешний жёсткий диск (от 16 Гб);
4. Флеш-накопитель и карта памяти (от 1 Гб).

Помимо объёма при выборе устройств необходимо обратить внимание на скорость чтения/записи.

Хранение данных в интернете

А теперь поговорим немного про возможности, которые даёт нам Сеть. Где хранить информацию в интернете? Тут есть два варианта: облачные сервисы и файлообменники. И те и другие работают как бесплатно, так и за дополнительную плату, предоставляя больший объём или скорость.

Файлообменники появились достаточно давно. Хранить там информацию можно, но не всегда надёжно. Хотя данные хранятся на серверах, такие сервисы созданы больше для обмена файлами, а это накладывает ограничение на срок хранения. И, вернувшись через месяц, вы рискуете не найти по ссылке своих данных. Зато, очень удобно делиться небольшими файлами с друзьями и коллегами.

Другое дело - облачные хранилища. Сейчас практически все крупные сервисы работают по облачным технологиям: Dropbox, Яндекс-диск, Google-диск. Каждому пользователю предоставляют небольшое дисковое пространство, доступ к которому есть с любого компьютера. Работать с файлами очень удобно, потому что синхронизация чаще всего автоматическая, а некоторые сервисы позволяют вести работу над одним документом нескольким пользователям одновременно.

Вопрос с компактностью тоже не стоит, ведь физического накопителя у вас нет. Такой способ очень надёжен, а скорость зависит только от скорости вашего интернет-канала. Вот тут-то и кроется самый большой недостаток облачных технологий: нет интернета - нет данных. Или есть, но тогда они будут занимать место на жёстком диске, а это не всегда удобно.

Ещё один удобный способ хранения данных - Evernote. Он не подходит для хранения больших объёмов данных, но в нём очень удобно хранить заметки с интересными материалами из интернета. А ещё его можно использовать, как органайзер. Информация будет надёжно храниться в облаках, но доступна будет и без интернета, благодаря синхронизации с жёстким диском.

Итак, пришла пора ответить на главный вопрос: где лучше хранить информацию? Лучше всего сразу в нескольких местах. Например, на флешке и на компьютере, на внешнем винчестере и в облаках, на гибких дисках и в сетевом хранилище. А некоторые файлы дополнительно можно распечатать: например, важные документы или любимые фотографии.

Редакция Audio and Video познакомила вас с основными способами хранения информации надеемся, статья была для вас полезной. А теперь расскажите, пожалуйста, а как вы храните свои важные файлы?

11 января
17:36

Хранение информации – тема, актуальная со времен наскальной живописи. В эпоху бурного технического прогресса и разнообразия предложений становится еще сложнее найти однозначно лучшее решение. В зависимости от объемов информации (ЦОД или ПК рядового пользователя), диапазон решений кардинально различается. Про хранение данных на уровне архитектуры ЦОД уже впору писать учебники и научные трактаты, в то время как на пользовательском уровне еще можно ограничиться более-менее лаконичным ответом. Пользователю следует подходить к решению вопроса хранения информации уже с пониманием того, насколько часто она будет востребована и какова степень ее конфиденциальности.

Сразу стоит заметить, что полностью доверять какому-то одному из методов хранения на 100%, как и класть яйца в одну корзину, ни в коем случае нельзя. Следует использовать сразу несколько методов, среди которых стоит выделить бэкапы – без них никуда. Далее можно рассматривать определенные сценарии.

Если речь идет об очень важной информации, доступ к которой не требуется каждый день, то самым радикальным решением было бы использование оптического диска, хранящегося в несгораемом сейфе. Конечно, у этого метода есть и свои недостатки: распространенность оптических приводов сегодня падает, да и если понадобится передать данные, сейф далеко не унесешь.

В ситуациях, когда важна конфиденциальность, может выручить USB-накопитель с возможностью шифрования DataTraveler 2000 (DT2000). Его основным преимуществом является способность шифровать данные «на лету», после чего доступ к ним без пароля становится невозможен. Даже при утере носителя, после 10 попыток ввода пароля, накопитель автоматически стирается. Kingston предлагает большое количество подобных устройств, со списком которых можно ознакомиться на сайте производителя.

Иначе следует действовать, когда речь идет об информации повседневного использования. Обычно это набор рабочих программ, игр, аудио- и видеоконтента. Чаще всего подобная информация хранится на установленном в ПК пользователя HDD или SSD. Сегодня преимущества обычных жестких дисков перед SSD в плане цены за единицу объема уже не так ярко выражены, а по скорости записи/чтения и времени отклика HDD уступают в десятки раз. Следует упомянуть и надежность, которая у SSD на сегодня по многим показателям выше – их отказоустойчивость давно сравнялась с рядовыми жесткими дисками. Не стоит забывать про «облачные» решения, ведь часть важного контента можно доверить сетевым ресурсам. Для того чтобы минимизировать риски попадания информации третьим лицам, рекомендую шифровать контент, который содержится на ПК. Для этого в самой операционной системе уже имеются все необходимые инструменты: для Windows это BitLocker, для Mac OS – FileVault.

Информация на мобильных устройствах обычно хранится на картах форматов SD или microSD. Ассортимент такой продукции безграничен, но предпочтение лучше отдать уже зарекомендовавшим себя на этом рынке брендам. Большая популярность отдельных марок объясняется повышенным уровнем контроля качества, ведь небольшой производитель в угоду низкой цене может и забыть о надежности. У Kingston помимо карт с разной скоростью записи есть и весьма интересное решение – карты, отвечающие промышленным стандартам работы в экстремальных условиях. Они производятся на базе MLC-чипов и могут использоваться в широком температурном диапазоне. Актуальное решение для тех, кто заинтересован в повышенной надежности носителя информации.

Задачу резервного копирования информации на мобильных устройствах можно решить с помощью «облачных» сервисов или подключением к ПК. Но хочется отметить доступный в продаже инструментарий, который позволяет сделать бэкап еще проще. Самым, наверное, востребованным решением для гаджетов на базе ОС Android может стать флешка DataTraveler MicroDuo (DTDUO) с поддержкой функции OTG. Это накопитель с двумя коннекторами: на одном конце у них USB Type-A, на другом – microUSB или USB type-C. Очень удобное решение для полевых условий, когда требуется срочно скинуть информацию или памяти на смартфоне/планшете не хватает. Для гаджетов на базе iOS и прочих у Kingston есть и более радикальное решение – беспроводной кардридер MobileLite Wireless G3. Путем беспроводного соединения можно легко и просто перекинуть необходимые данные на любой USB-накопитель или карту SD. Такой же способ будет актуален для фото/видеотехники.

Пожаловаться

11 января
17:42

Начать нужно с того, что абсолютно надежного способа хранения данных не существует, любая система и любое устройство могут сломаться. Вопрос здесь скорее не в том, случится это или нет, а в том, когда это произойдет и будете ли вы к этому готовы. Наши коллеги из компании Backblaze собрали и опубликовали интересную статистику использования дисковых накопителей в своих серверах. Оказалось, что в зависимости от фирмы-производителя, от 2% до 8% дисковых накопителей ломаются за год работы.

Кроме того, потеря данных может произойти не только из-за сбоя программы или отказа устройства, есть множество других причин, таких, как взлом, атака программы-вымогателя или просто человеческий фактор, вроде удаления данных по ошибке. Например, 2016 год многие специалисты называют годом программ-вымогателей. Только в первую половину года было обнаружено более 7 миллионов различных программ-вымогателей, а годовой прирост пострадавших от этих программ пользователей составил 500%.

Облачные хранилища данных, как правило, имеют встроенную систему защиты данных, но даже они не могут гарантировать безопасность данных на 100%.

Регистрация и хранение информации берет свое начало от высеченных на камне изображений в эпоху неолита и бронзового века. Прошли века, пока к человеку пришли письменность, а затем книгопечатание.

Только в XIX в. была изобретена фотография (1839 г.) и кинематограф (1895 г.). Эти два замечательных изобретения позволили регистрировать и запоминать информацию в виде изображений и звука.

Интересный способ хранения дискретной информации предложил французский механик Ж. Вакансон, создавший в 1741 г. ткацкий станок с программным управлением. Для запоминания программы он использовал механический перфорированный барабан. Лишь 60 лет спустя барабан был заменен перфорированным картоном, явившимся прообразом перфокарт и перфолент.

Принципиально важным событием явилось изобретение записи электрических сигналов на магнитной ленте, положившее начало многим разновидностям устройств магнитной записи. Производство магнитной ленты началось сравнительно недавно с 1928 г., хотя принцип запись звука с помощью магнитного поля известен уже более ста лет.

Мы уже говорили о том, что память компьютера по характеру доступа к ней и объемам хранящейся в ней информации разделяется на оперативную и долговременную (постоянную). К оперативной памяти центральный процессор компьютера обращается в любой момент, считывание и запись информации в оперативной памяти происходят быстро, в темпе работы компьютера. В долговременную память компьютер записывает большие объемы информации и обращается к ней эпизодически.

Различие между оперативной и долговременной памятью состоит во времени доступа к памяти, поэтому часто вместо этих названий используют их физическую реализацию - полупроводниковую и магнитную память, однако уже сейчас есть предпосылки создания устройства памяти большой емкости и в то же время с быстрым доступом, малой ценой и размерами.

Компьютер оперирует двумя символами: "да" (1) и "нет" (0). Состояния "да" и "нет" физически реализуются в электрическом реле, имеющем два устойчивых состояния. На смену реле пришли в свое время электронная лампа, а затем транзистор. Устройство памяти на лампах или транзисторах реализуется в схеме "триггера", имеющего два устойчивых состояния, следовательно, способного запоминать значения 0 и 1. Для выполнения этой операции используют различные физические принципы. Триггер (trigger означает спусковой механизм, защелку) представляет собой "электронное реле", которое, как и электрическое реле, может находиться в одном из двух возможных состояний, выражаемых разным напряжением в выбранной точке схемы. Одно напряжение принимается условно за 0, другое за 1. Триггер сколь угодно долго сохраняет одно из двух устойчивых состояний и скачкообразно переключается из одного состояния в другое под действием внешнего сигнала.

Для запоминания одного бита информации необходим один триггер. Соединяя последовательно несколько триггеров, можно получить устройство для хранения больших двоичных чисел, причем каждый предыдущий триггер будет служить источником сигнала для последующего. Совокупность триггеров, рассчитанную на хранение двоичного числа определенной длины, называют регистром. Следует оговориться, что такое устройство памяти работает только при включенном электропитании.

Если доступ к ячейкам памяти (триггерам) организован так, что запись и считывание двоичной информации производится одновременно у всех ячеек, устройство памяти называется памятью с произвольным доступом. Если же регистр выполнен так, что информация в нем передается последовательно от предыдущей ячейки к после дующей, он называется регистром сдвига или устройством с последовательной памятью.

Оперативная память компьютера может состоять из множества триггерных элементов любой природы. В годы существования компьютеров разработаны и технически реализованы принципиально разные устройства оперативной памяти, правда некоторые из них в настоящее время можно встретить только в музеях. Они реализуются на простейших полупроводниковых структурах, на основе криогенных элементов, электронно-лучевых трубок, цилиндрических магнитных доменов, голографии, с помощью сложных молекулярных и биологических систем.

Ниже мы рассмотрим некоторые устройства оперативной и долговременной памяти, созданные на различных физических принципах и в различные периоды развития компьютерной техники.

Память на ферритовых сердечниках. Феррит представляет собой полупроводниковый магнитный материал, изготавливаемый из порошкообразных окислов. Феррит обладает сильно выраженными магнитными свойствами с почти прямоугольной петлей гистерезиса (зависимость магнитной индукции от напряженности магнитного поля).

Магнитный сердечник с прямоугольной петлей гистерезиса является хорошим элементом для запоминания информации в двоичном коде. Можно условиться, что намагниченное состояние сердечника соответствует 1, а размагниченное 0. Переход из одного состояния и другое происходит под воздействием тока в катушке. Кольцо из ферритового материала с обмотками ведет себя аналогично. Для управления магнитным состоянием на кольце должны быть соответствующие обмотки записи и считывания. Считывание информации основано на упомянутом выше эффекте: если сердечник под действием импульса остался в прежнем состоянии, то в нем была записана 1, если под действием импульса противоположной полярности сердечник перешел и другое состояние, в нем был записан 0.

Из множества ферритовых колец собирается матрица памяти, в которой каждый элемент находится в состоянии 0 или 1, и тем самым запоминается столько бит, сколько в матрице колец. Матрица образуется сеткой из горизонтальных и вертикальных проволочек (шин), на пересечении которых помещаются ферритовые кольца. С помощью шин происходит управление магнитным состоянием каждого кольца.

Для снижения габаритных размеров устройства памяти размеры ферритовых колец сведены к минимуму. Внешний диаметр колен составляет 0.45 мм, время переключения равно 30 нс. Миниатюризация запоминающего устройства на ферритах, к сожалению, имеет предел, обусловленный внутренним диаметром ферритового кольца. Так, и кольцо диаметром 0,3 мм весьма трудно продеть несколько проводников, не сломав его.

Серийные запоминающие устройства на ферритах имеют емкость до 20 Мбит.

Память на цилиндрических магнитных доменах. В основе этого типа устройств лежит следующий физический эффект: в некоторых магнитных материалах при воздействии внешнего магнитного поля могут возникать отдельные области, отличающиеся от остального материала направлением намагниченности. Эти области получили название "доменов" (domain управляемая область, район). Под действием слабого внешнего магнитного поля домены могут перемещаться в пластине ферромагнитного материала по заранее заданным направлениям с высокой скоростью. Это свойство перемещения доменов позволяет создавать запоминающие устройства. Хорошим доменообразующим материалом является пленка ферритграната.

Доменные структуры могут быть полосковыми, кольцевыми, цилиндрическими. Устройства на цилиндрических магнитных доменах (ЦМЛ) являются новой ступенью применения магнетизма в технике запоминающих устройств.

Носителями информации в таком устройстве служат изолированные намагниченные участки магнитных кристаллов. Размер домена составляет от 0,01 до 0,1 мм, поэтому на одном квадратном сантиметре материала можно разместить несколько миллионов доменов. Наблюдаемые под микроскопом домены имеют форму пузырьков, отсюда и английский вариант названия этого вида памяти - magnetic bubble memory (магнитная пузырьковая память).

Домены можно генерировать или уничтожать, их перемещение позволяет создавать логические операции, потому что наличие ил отсутствие домена в определенной точке магнитного кристалла можно считать за 1 или 0.

Очень важным является факт, что при отключении домены сохраняются.

На базе доменосодержащего кристалла выпускаются полупроводниковые модули - чипы (chip - тонкий кусочек дерева или камня). Для образования в чипе цилиндрических доменов, его помещают в постоянные и вращающиеся магнитные поля, образованные постоянным магнитом и электромагнитом.

Доменный регистр состоит из устройства ввода доменов (генератор доменов), вывода (резистивный датчик) и пермаллоевой пленки. Генерация доменов производится путем непосредственного зарождения доменов в той или иной точке кристалла. Генерация и ввод доменов в регистр сдвига производится токопроводящей петлей из пермаллоевой пленки. При появлении тока в генераторе создается локальное магнитное поле. Под действием этого поля в области, ограниченной контуром петли, зарождается домен, который затем под действием поля постоянного смещения принимает цилиндрическую форму. В таком сформированном виде домен поступает в сдвиговый регистр.

Один чип способен запомнить до 150 бит, а весь накопитель - 10 Мбит. Существовали накопители на 16 Мбит. Запоминающее устройство такой емкости имеет размеры небольшого чемодана.

Считывание информации в чипе на цилиндрических магнитных доменах происходит с помощью магниторезистивных пермаллоевых датчиков или датчиков Холла. Под действием магнитного поля домена в пермаллоевой пленке происходит изменение электрического сопротивления или же в полупроводниковом датчике под действием домена возникает электродвижущая сила.

Полупроводниковая память. Для запоминания электрических сигналов используют полупроводниковые структуры, на основе которых создаются биполярные транзисторы, МОП-транзисторы (металл-оксид полупроводники), МНОП-транзисторы (металл-нитрид-оксид полупроводники) и приборов с зарядовой связью (ПЗС).

Блоки памяти на транзисторах организованы аналогично блокам памяти на ферритовых сердечниках. Основным недостатком полупроводниковой памяти следует считать значительное потребление электроэнергии и потерю информации при отключении электропитания.

Биполярный транзистор представляет собой прибор с двумя p-n переходами. Под действием напряжения база - коллектор изменяется состояние транзистора: он может быть открыт или заперт. Эти состояния используются как 0 и 1.

Транзистор с металлоксидной стружкой является разновидностью полевого транзистора. Название этого транзистора происходит от трех составляющих: металлический затвор, слой изолирующего окисла и полупроводниковая подложка. Он представляет собой полупроводниковый прибор, у которого сопротивление между двумя его выводами управляется потенциалом, подаваемым на третий вывод (затвор). Под действием управляющего напряжения МОП-транзистор может находиться в закрытом или открытом состояниях.

На биполярных транзисторах, полевых МОП- и МНОП-транзисторах, ПЗС собирают интегральные запоминающие устройства.

Технология изготовления полупроводниковых структур позволяет создавать на их базе интегральные запоминающие устройства. Основу всех полупроводниковых элементов составляет кремниевая пластина, на которой собирается весь логический блок памяти. Так, один запоминающий блок на МОП-структуре представляет собой матрицу из 256 запоминающих элементов.

Из упомянутых нами устройств ПЗС считаются новой страницей в развитии микроэлектроники, им специалисты прочат будущее и полагают, что они могут быть лучше, чем запоминающие устройства на цилиндрических магнитных доменах и магнитных дисках средних размеров.

Память на электронно-лучевых трубках (ЭЛТ). Электронно-лучевая трубка без люминофорного покрытия может служить запоминающим устройством. Электронный луч, воздействуя на стекло колбы, оставляет на нем электрический заряд, и этот заряд сохраняется надолго, так как стекло является хорошим диэлектриком. Считывание зарядов производится также электронным лучом, движением которого управляют отклоняющие пластины. О наличии заряда на мишени судят по изменению тока луча.

Технология позволяла осуществлять высокоэффективную память на ЭЛТ. Так, вместо стекла применяется электростатическая кремниевая матрица, состоящая из множества микроконденсаторов, имеющих поперечный размер примерно 6 мкм.

Мишень трубки на МОП-структуре сохраняет информацию в виде потенциального рельефа, который формируется в слое окисла пластины. При записи в точке контакта луча с мишенью накапливается заряд, что соответствует 1. отсутствие заряда 0. Выполненная на этом принципе ЭЛТ имеет емкость 4,2 Мбит при площади мишени 1 см2.

Память на магнитной ленте. Запись информации на магнитную ленту основана на принципе сохранения ферромагнитными материалами остаточного
намагничивания, соответствующего напряженности магнитного поля при записи. Магнитная лента представляет собой носитель информации в виде гибкой пластмассовой ленты покрытой тонким (0,01-10 мкм) магнитным слоем. Лента движется с равномерной скоростью мимо магнитной головки, и ее поверхность намагничивается в зависимости от мгновенного значения напряженности магнитного поля, создаваемого головкой в соответствии с поступающим на нее сигналом.

При пропускании магнитной ленты мимо воспроизводящей головки в ее обмотке индуцируется электродвижущая сила, соответствующая степени намагниченности магнитного слоя ленты. Этот принцип записи и воспроизведения аналогичен для магнитных барабанов и дисков.

Современные запоминающие устройства большой емкости на магнитной ленте
сравнительно дешевы и компактны, способы хранить информацию в течение длительного времени. Они позволяют производить многократное считывание и введение новой информации, на место ранее записанной.

Цифровая информация может записываться на магнитную ленту на нескольких параллельных дорожках, при этом каждая дорожка имеет свою головку записи-воспроизведения или одна головка команде перемещается на нужную дорожку.

В запоминающих устройствах на магнитной ленте блоки информации помещают (записывают) с интервалами, достаточными для остановки лентопротяжного механизма. Каждый информационный блок имеет свой адрес в виде кодового слова. Выборка с ленты крупного блока информации производится путем сравнения адреса блока, хранящегося в регистре запоминающего устройства компьютера, со считанными с ленты; текущими номерами (адресами) блоков.

Основным недостатком памяти на магнитной ленте является значительное время
выборки информации. Но зато такая память обладает неплохим объемом хранимой информации - 40 Гбайт при очень компактных размерах.

Память на магнитных барабанах и дисках. Основным элементом устройства памяти на магнитном барабане является сам барабан, покрытый магнитным материалом. У поверхности барабана устанавливается ряд головок для бесконтактной записи и считывания. Например, барабан может иметь 278 дорожек, которые обслуживаются 24 головками. Вращение барабана происходит с частотой около 20 тыс. оборотов в минуту, вследствие чего скорость выборки информации может составлять несколько десятков миллисекунд.

Устройство памяти на магнитном барабане является исключительно точным в механическом отношении прибором. Для повышения его надежности головки герметизируют, создавая автоматическую систему плавающих головок, когда между поверхностью барабана и головкой сохраняется постоянный зазор примерно 5 мкм.

Конкурентом магнитному барабану является устройство памяти на магнитных
дисках, появившееся в начале 60-х годов после освоения производства плавающих магнитных головок на воздушной подушке. Увеличение поверхности, используемой для записи информации на магнитных дисках по сравнению с
магнитными барабанами, позволило при той же плотности записи разработать устройства с емкостью, превышающие емкость устройств на магнитных барабанах во много раз, поэтому магнитные барабаны били полностью вытеснены магнитными дисками.

Независимо от размеров диска накопитель состоит из трех физических узлов: кассеты с диском, привода диска и электронной части.

Жесткие диски изготавливаются из алюминия или латуни, они могут быть стационарно установленными и сменными; информация записывается на магнитный слой по концентрическим дорожкам; стандартные диаметры 88,9; 133,35 мм, толщина примерно 2 мм; обе поверхности являются рабочими. Диск устанавливается на вал, который приводится во вращение электромотором. Зазор между поверхностью диска и магнитной головкой составляет 2,5-5,0 мкм и должен сохраняться постоянным в процессе работы. С этой целью производят тщательную обработку поверхности диска и используют специальные головки аэростатического типа, плавающие над диском. Головки для записи и считывания перемещаются в зазоре между дисками с помощью суппорта, управляемого сервоприводом специальными командами.

Средняя емкость дорожки достаточно велика (примерно 40 Кбайт), поэтому каждая дорожка разбивается на секторы для более быстрого поиска. При аппаратном разделении диска на секторы на внутренней окружности имеются 32 отверстия, отмечающие начала секторов.

Емкость дисков может достигать сотен Гбит, а время доступа к информационному блоку от 1 до 10 мс.

Основное преимущество дисковой памяти - сравнительно быстрый поиск нужного информационного блока и возможность смены дисков, что позволяет считывать с дисков данные, записанные на другом компьютере.

Для мини- и микрокомпьютеров широко используются жесткие диски (Seagate , IBM , Quantum ). Особенность жестких дисков - герметизация носителя, что позволяет уменьшить зазоры между головками и диском, существенно увеличить плотность записи. Герметизация повышает также надежность устройства.

Хранение информации на микрофильме. Как это ни покажется странным,
но информацию можно хранить и на микрофильмах. При размере пленки А6 она способна хранить около 1 Мбайта информации.

В основе микрофильмирования лежит принцип фотографии. Создание первой микроформы относится к 1850 г. Длительное время для микрофильмирования использовалась 35- или 16-мм рулонная фотопленка. В отличие от обычного микрофильмирования микрофиширование представляет собой запись фотографическим способом информации на плоскую фотографическую пленку стандартного размера А6 105х148 мм. Изображение обычной страницы текста А4 (296х210 мм) уменьшается с помощью оптики в 24 раза и фиксируется на микрофише в виде небольшой ячейки.

Всего на микрофише 105х148 мм размещается 98 уменьшенных изображений обычных страниц текста.

Возможно применение системы с разрешающей способностью, позволяющей размещать на микрофише 208 или 270 изображений страниц. Наиболее широко используются кратности уменьшения 21, 22 и 24.

Идея микрофильмов получила широкое распространение, так как позволяет
осуществлять компактное безбумажное хранение любых документов. Особенно широко микрофильмирование используют патентные ведомства, научно-технические библиотеки, правительственные учреждения и банки. Так, в 1989 году в США до 30 % всех микрофиш использовали правительственные учреждения. А до начала 1984 г. объем хранящейся в архивах США информации составлял 21 млрд страниц текста, значительная часть которого зафиксирована на микрофишах.

Микрофиши хранятся в специальных кляссерах по 15 штук в каждом. Кляссеры помещаются в коробки. Для сравнения скажем, что собрание журнала Journal of American Chemical Society с 1879 по 1972 гг. хранится на полках длиной 18 м, и этот же журнал на микрофишах в коробках занимает полку длиной 1,65 м. Благодаря разработанной специальной порядковой систематике, поиск необходимой информации возможен обычными (ручными) методами и с помощью компьютера. Визуально читаемые обозначения порядкового номера и поля заголовка позволяют быстро отыскать необходимую микрофишу, а затем и нужные страницы текста.

В зависимости от типа и размеров хранилища микрофиш возможно применение различных средств поиска: карты краевой перфорации, суперпозиционные карты, перфокарты машинной сортировки или поиск с помощью компьютера.

Понятно, что в процессах микрофиширования и воспроизведения информации на бумагу принципиальную роль играет носитель - фотопленка. Первое электрографическое изображение с высокой разрешающей способностью на полимерной пленке было получено в 1962 г. фирмой Bell & Howell (США), затем технология была подхвачена другими и нашла широкое применение. Пленка Ektavolt фирмы Kodak имеет разрешающуб способность 800 линий/мм, что приводит к масштабу уменьшения оригинала в 100 раз. Оригинальной является пленка фирмы Eastman Kodak типа SO-101 и SO-102, позволяющая переносить изображение с экрана электронно-лучевой трубки на пленку с большим уменьшением.

Существует несколько методов получения изображений на пленке под управлением компьютера. Во-первых, это может быть копирование в уменьшенном виде изображений с экрана электроннолучевой трубки. Во-вторых, изображение на фотопленку можно наносить электронным или лазерным лучом, управляемым компьютером. Производительность такой системы исключительно высока - в одну минуту система может "печатать" около полумиллиона знаков.

Для восстановления информации с микрофиш существует два типа устройств: для чтения микрофиш с увеличением изображений от 16 до 26 раз, для чтения микрофиш и одновременно получения бумажных копий.

Первый тин прибора представляет собой фотоувеличитель настольного типа с проекцией изображений в проходном или отраженном свете. Увеличенный микрокадр проецируется на плоскость стола или на экран. Светлое и четкое изображение 275х390 мм, как это сделано в аппарате Pentakata Mikrofilmtechnik, допускает работу в помещениях с нормальным освещением.

Второй тип прибора кроме чтения информации позволяет получать по запросу увеличенный бумажный экземпляр.

Для характеристики аппаратуры записи и воспроизведения информации с помощью микрофиш приведем состав и данные аппаратуры швейцарской фирмы Messerly:

камера для съемки печатного текста на микрофишу с производительностью 1500 - 2000 документов в час (15 микрофиш);

проявочная машина AP-F-ЗО производительностью 900 м пленки в час;

устройство дублирования микрофиш, производящее 120 дубликатов в час;

проекционный увеличительный аппарат АМ 1830, фиксирующий изображения на нормальную бумагу, его производительность 900 копий в час;

автоматическое поисковое устройство для микрофиш, имеющее время поиска примерно 3 с;

устройство M-F-4A вывода изображений микрофиш на экран.

Применение подобной аппаратуры может дать значительную экономию пространстпа хранилища и персонала, но, в свою очередь, оно представляет собой дорогостоящее оборудование и требует квалифицированного обслужипппня.

Микросхемы оперативной памяти. Из микpосхем памяти (RAM - Random Access Memory, память с пpоизвольным доступом) используется два основных типа: статическая (SRAM - Static RAM) и динамическая (DRAM - Dynamic RAM).

В статической памяти элементы (ячейки) постpоены на pазличных ваpиантах тpиггеpов - схем с двумя устойчивыми состояниями. После записи бита в такую ячейку она может пpебывать в этом состоянии столь угодно долго - необходимо только наличие питания. Пpи обpащении к микpосхеме статической памяти на нее подается полный адpес, котоpый пpи помощи внутpеннего дешифpатоpа пpеобpазуется в сигналы выбоpки конкpетных ячеек. Ячейки статической памяти имеют малое вpемя сpабатывания (единицы-десятки наносекунд), однако микpосхемы на их основе имеют низкую удельную плотность данных (поpядка единиц Мбит на коpпус) и высокое энеpгопотpебление. Поэтому статическая память используется в основном в качестве буфеpной (кэш-память).

В динамической памяти ячейки постpоены на основе областей с накоплением заpядов, занимающих гоpаздо меньшую площадь, нежели тpиггеpы, и пpактически не потpебляющих энеpгии пpи хpанении. Пpи записи бита в такую ячейку в ней фоpмиpуется электpический заpяд, котоpый сохpаняется в течение нескольких миллисекунд; для постоянного сохpанения заpяда ячейки необходимо pегенеpиpовать - пеpезаписывать содеpжимое для восстановления заpядов. Ячейки микpосхем динамической памяти оpганизованы в виде пpямоугольной (обычно - квадpатной) матpицы; пpи обpащении к микpосхеме на ее входы вначале подается адpес стpоки матpицы, сопpовождаемый сигналом RAS (Row Address Strobe - стpоб адpеса стpоки), затем, чеpез некотоpое вpемя - адpес столбца, сопpовождаемый сигналом CAS (Column Address Strobe - стpоб адpеса столбца). Пpи каждом обpащении к ячейке pегенеpиpуют все ячейки выбpанной стpоки, поэтому для полной pегенеpации матpицы достаточно пеpебpать адpеса стpок. Ячейки динамической памяти имеют большее вpемя сpабатывания (десятки-сотни наносекунд), но большую удельную плотность (поpядка десятков Мбит на коpпус) и меньшее энеpгопотpебление. Динамическая память используется в качестве основной.

Обычные виды SRAM и DRAM называют также асинхpонными - потому, что установка адpеса, подача упpавляющих сигналов и чтение/запись данных могут выполняться в пpоизвольные моменты вpемени - необходимо только соблюдение вpеменнЫх соотношений между этими сигналами. В эти вpеменные соотношения включены так называемые охpанные интеpвалы, необходимые для стабилизации сигналов, котоpые не позволяют достичь теоpетически возможного быстpодействия памяти. Существуют также синхpонные виды памяти, получающие внешний синхpосигнал, к импульсам котоpого жестко пpивязаны моменты подачи адpесов и обмена данными; помимо экономии вpемени на охpанных интеpвалах, они позволяют более полно использовать внутpеннюю конвейеpизацию и блочный доступ.

FPM DRAM (Fast Page Mode DRAM - динамическая память с быстpым стpаничным доступом) активно используется в последние несколько лет. Память со стpаничным доступом отличается от обычной динамической памяти тем, что после выбоpа стpоки матpицы и удеpжании RAS допускает многокpатную установку адpеса столбца, стpобиpуемого CAS, а также быстpую pегенеpацию по схеме "CAS пpежде RAS". Пеpвое позволяет ускоpить блочные пеpедачи, когда весь блок данных или его часть находятся внутpи одной стpоки матpицы, называемой в этой системе стpаницей, а втоpое - снизить накладные pасходы на pегенеpацию памяти.

EDO (Extended Data Out) - pасшиpенное вpемя удеpжания данных на выходе) фактически пpедставляют собой обычные микpосхемы FPM, на выходе котоpых установлены pегистpы - защелки данных. Пpи стpаничном обмене такие микpосхемы pаботают в pежиме пpостого конвейеpа: удеpживают на выходах данных содеpжимое последней выбpанной ячейки, в то вpемя как на их входы уже подается адpес следующей выбиpаемой ячейки. Это позволяет пpимеpно на 15% по сpавнению с FPM ускоpить пpоцесс считывания последовательных массивов данных. Пpи случайной адpесации такая память ничем не отличается от обычной.

BEDO (Burst EDO - EDO с блочным доступом) - память на основе EDO, pаботающая не одиночными, а пакетными циклами чтения/записи. Совpеменные пpоцессоpы, благодаpя внутpеннему и внешнему кэшиpованию команд и данных, обмениваются с основной памятью пpеимущественно блоками слов максимальной шиpины. В случае памяти BEDO отпадает необходимость постоянной подачи последовательных адpесов на входы микpосхем с соблюдением необходимых вpеменных задеpжек - достаточно стpобиpовать пеpеход к очеpедному слову отдельным сигналом.

SDRAM (Synchronous DRAM - синхpонная динамическая память) - память с синхpонным доступом, pаботающая быстpее обычной асинхpонной (FPM/EDO/BEDO). Помимо синхpонного метода доступа, SDRAM использует внутpеннее pазделение массива памяти на два независимых банка, что позволяет совмещать выбоpку из одного банка с установкой адpеса в дpугом банке. SDRAM также поддеpживает блочный обмен. Ожидается, что в ближайшее вpемя SDRAM вытеснит EDO RAM и займет основное положение в сфеpе компьютеpов общего пpименения.

PB SRAM (Pipelined Burst SRAM - статическая память с блочным конвейеpным доступом) - pазновидность синхpонных SRAM с внутpенней конвейеpизацией, за счет котоpой пpимеpно вдвое повышается скоpость обмена блоками данных.

Микpосхемы памяти имеют четыpе основные хаpактеpистики - тип, объем, стpуктуpу и вpемя доступа. Тип обозначает статическую или динамическую память, объем показывает общую емкость микpосхемы, а стpуктуpа - количество ячеек памяти и pазpядность каждой ячейки. Hапpимеp, 28/32-выводные DIP-микpосхемы SRAM имеют восьмиpазpядную стpуктуpу (8k*8, 16k*8, 32k*8, 64k*8, 128k*8), и кэш для 486 объемом 256 кб будет состоять из восьми микpосхем 32k*8 или четыpех микpосхем 64k*8 (pечь идет об области данных - дополнительные микpосхемы для хpанения пpизнаков (tag) могут иметь дpугую стpуктуpу). Две микpосхемы по 128k*8 поставить уже нельзя, так как нужна 32-pазpядная шина данных, что могут дать только четыpе паpаллельных микpосхемы. Распpостpаненные PB SRAM в 100-выводных коpпусах PQFP имеют 32-pазpядную стpуктуpу 32k*32 или 64k*32 и используются по две или по четыpе в платах для Pentuim.

Аналогично, 30-контактные SIMM имеют 8-pазpядную стpуктуpу и ставятся с пpоцессоpами 286, 386SX и 486SLC по два, а с 386DX, 486DLC и обычными 486 - по четыpе. 72-контактные SIMM имеют 32-pазpядную стpуктуpу и могут ставиться с 486 по одному, а с Pentium и Pentium Pro - по два. 168-контактные DIMM имеют 64-pазpядную стpуктуpы и ставятся в Pentium и Pentium Pro по одному. Установка модулей памяти или микpосхем кэша в количестве больше минимального позволяет некотоpым платам ускоpить pаботу с ними, используя пpинцип pасслоения (Interleave - чеpедование). Вpемя доступа хаpактеpизует скоpость pаботы микpосхемы и обычно указывается в наносекундах чеpез тиpе в конце наименования. Hа более медленных динамических микpосхемах могут указываться только пеpвые цифpы (-7 вместо -70, -15 вместо -150), на более быстpых статических "-15" или "-20" обозначают pеальное вpемя доступа к ячейке. Часто на микpосхемах указывается минимальное из всех возможных вpемен доступа - напpимеp, pаспpостpанена маpкиpовка 70 нс EDO DRAM, как 50, или 60 нс - как 45, хотя такой цикл достижим только в блочном pежиме, а в одиночном pежиме микpосхема по-пpежнему сpабатывает за 70 или 60 нс. Аналогичная ситуация имеет место в маpкиpовке PB SRAM: 6 нс вместо 12, и 7 - вместо 15.

Hиже пpиведены пpимеpы типовых маpкиpовок микpосхем памяти; в обозначении обычно (но не всегда) пpисутствует объем в килобитах и/или стpуктуpа (pазpядность адpеса и данных).

Статические:

61256 32k*8 (256 кбит, 32 кб)

62512 64k*8 (512 кбит, 64 кб)

32C32 32k*32 (1 Мбит, 128 кб)

32C64 64k*32 (2 Мбит, 256 кб)

Динамические:

41256 256k*1 (256 кбит, 32 кб)

44256, 81C4256 256k*4 (1 Мбит, 128 кб)

411000, 81C1000 1M*1 (1 Мбит, 128 кб)

441000, 814400 1M*4 (4 Мбит, 512 кб)

41C4000 4M*4, (16 Мбит, 2 Мб)

MT4C16257 256k*16 (4 Мбит, 512 кб)

MT4LC16M4A7 16M*8 (128 Мбит, 16 Мб)

MT4LC2M8E7 2M*8 (16 Мбит, 2 Мб, EDO)

MT4C16270 256k*16 (4 Мбит, 512 кб, EDO)

Микpосхемы EDO часто (но далеко не всегда) имеют в обозначении "некpуглые" числа: напpимеp, 53C400 - обычная DRAM, 53C408 - EDO DRAM.

Кроме того, микросхемв памяти могут различатся корпусами и типами модулей. Бывают DIP, SIP, SIPP, SIMM, DIMM, CELP, COAST.

DIP (Dual In line Package - коpпус с двумя pядами выводов) - классические микpосхемы, пpименявшиеся в блоках основной памяти XT и pанних AT, а сейчас - в блоках кэш-памяти.

SIP (Single In line Package - коpпус с одним pядом выводов) - микpосхема с одним pядом выводов, устанавливаемая веpтикально. SIPP (Single In line Pinned Package - модуль с одним pядом пpоволочных выводов) - модуль памяти, вставляемый в панель наподобие микpосхем DIP/SIP; пpименялся в pанних AT.

SIMM (Single In line Memory Module - модуль памяти с одним pядом контактов) - модуль памяти, вставляемый в зажимающий pазъем; пpименяется во всех совpеменных платах, а также во многих адаптеpах, пpинтеpах и пpочих устpойствах. SIMM имеет контакты с двух стоpон модуля, но все они соединены между собой, обpазуя как бы один pяд контактов.

DIMM (Dual In line Memory Module - модуль памяти с двумя pядами контактов) - модуль памяти, похожий на SIMM, но с pаздельными контактами (обычно 2 x 84), за счет чего увеличивается pазpядность или число банков памяти в модуле. Пpименяется в основном в компьютеpах Apple и новых платах P5 и P6.

Hа SIMM в настоящее вpемя устанавливаются пpеимущественно микpосхемы FPM/EDO/BEDO, а на DIMM - EDO/BEDO/SDRAM.

CELP (Card Egde Low Profile - невысокая каpта с ножевым pазъемом на кpаю) - модуль внешней кэш-памяти, собpанный на микpосхемах SRAM (асинхpонный) или PB SRAM (синхpонный). По внешнему виду похож на 72-контактный SIMM, имеет емкость 256 или 512 кб. Дpугое название - COAST (Cache On A STick - буквально "кэш на палочке").

Модули динамической памяти, помимо памяти для данных, могут иметь дополнительную память для хpанения битов четности (Parity) для байтов данных - такие SIMM иногда называют 9- и 36-pазpядными модулями (по одному биту четности на байт данных). Биты четности служат для контpоля пpавильности считывания данных из модуля, позволяя обнаpужить часть ошибок (но не все ошибки). Модули с четностью имеет смысл пpименять лишь там, где нужна очень высокая надежность - для обычных пpименений подходят и тщательно пpовеpенные модули без четности, пpи условии, что системная плата поддеpживает такие типы модулей.

Пpоще всего опpеделить тип модуля по маpкиpовке и количеству микpосхем памяти на нем: напpимеp, если на 30-контактном SIMM две микpосхемы одного типа и одна - дpугого, то две пеpвых содеpжат данные (каждая - по четыpе pазpяда), а тpетья - биты четности (она одноpазpядная). В 72-контактном SIMM с двенадцатью микpосхемами восемь из них хpанят данные, а четыpе - биты четности. Модули с количеством микpосхем 2, 4 или 8 не имеют памяти под четность.

Иногда на модули ставится так называемый имитатоp четности - микpосхема-сумматоp, выдающая пpи считывании ячейки всегда пpавильный бит четности. В основном это пpедназначено для установки таких модулей в платы, где пpовеpка четности не отключается; однако, существуют модули, где такой сумматоp маpкиpован как "честная" микpосхема памяти - чаще всего такие модули пpоизводятся в Китае. В основном SIMM производят Acorp , Hunday .

Сравнение устройств памяти. Мы кратко рассмотрели практически все существующие устройства памяти, используемые в настоящее время в компьютерах в качестве оперативной и долговременной памяти.

Длительное время между устройствами оперативной и постоянной памяти по таким основным параметрам, как время доступа в память и емкость памяти, существовал заметный разрыв (по времени доступа от 5·10 -3 до 10 -3 с, т.е. почти на три порядка). Так, традиционная оперативная память на регистрах сдвига существенно отличалась по времени доступа от памяти на магнитных дисках или барабанах.

Еще более заметные успехи произошли в решении проблемы увеличения емкости памяти. Особого внимания заслуживает память на оптических дисках, где емкость может измеряться величинами до 6·10 3 Мбит, а максимальное время доступа в память составляет 10 -5 с. Заметим, кстати, что 104 Мбит - это примерно 3 тыс. Книг среднего формата по 200 страниц каждая.

По-видимому, недалеко то время, когда в компьютере можно будет создать один вид памяти, не разделяя его на оперативную и постоянную.

Гибкий диск (дискета или флоппи-диск ) – может длительно хранить информацию. Емкость дискеты 3,5’’ (диаметр диска) – 1 Мбайт. Имеют форму диска и помещаются в пластмассовый корпус. Считывается с дискеты и записывается на дискету информация с помощью дисковода.

[ Лазерный диск содержит большую информацию (CD-диск – 700 Мб и более DVD-диск – от 4,7 Гб до 17 Гб). Лазерные диски имеют форму диска, выполненного из специального материала, воспринимающего выжигание лазером. Информация с лазерных дисков считывается специальными дисководами (CD-ROM , CD-RW-приводами, DVD-ROM, DVD-RW-приводами). RW-приводы предназначены не только для чтения, но и для записи компакт-дисков.

[ Flash-память – непостоянное запоминающее устройство, состоящее из электронной микросхемы. Применяется для хранения изменяемой информации. Flash заменяет несколько десятков дискет, компактна и надежна. Flash-память реализована в устройствах малых размеров (Flash-брелки). Для работы c флешками используются USB-порты.

: Жесткий диск (винчестер ) может длительно хранить информацию. Представляют собой несколько десятков дисков заключенных в металлический корпус. Наибольшая информация, которая хранится на винчестере, определяется его типом и колеблется от 1 Мегабайта до нескольких Гигабайт. Жесткий диск находится в системном блоке.

[ Сменные кассеты с магнитной лентой емкостью от 20 Мб до 2 Гб. Для работы с кассетами используются стриммеры.

1 Оперативное запоминающее устройство (ОЗУ ) или ОП хранит информацию только во время работы компьютера, при ее обработке. Емкость ОП от 1 Кб до 512 Кб.

1 Буфер (буфер обмена) кратковременно хранит ограниченную информацию, которую надо переместить или скопировать с одной части носителя информации на другую или из одного файла в другой.

Для хранения информации на диске, диск должен быть отформатирован . Магнитная головка дисковода расставляет метки дорожек и секторов. Форматирование – создание логической и физической структуры диска, т.е. разметка диска на дорожки (треки) с помощью концентрических окружностей и сектора с помощью радиусов.

Флешку форматировать не обязательно, но иногда есть необходимость отформатировать флэшку! Например, если Вы пользователь операционной системы ниже Windows 2000 *. Как правило, флешки больших объемов отформатированы в формате NTFS, что может являться проблемой для определения usb-накопителя старыми операционными системами. Для исправления данной проблемы Вы можете попробовать отформатировать флешку в формате FAT32.

Параметры гибкого диска формата 3.5":

· информационный объем сектора - 512 байт

· количество секторов на дорожке - 18

· дорожек на одной стороне - 80

· сторон - 2.

Количество секторов: N=18*80*2 = 2 880

Информационная емкость диска: 512 байт * N = 1 474 560 байт = 1 440 Кбайт = 1,40625 Мбайт