Электроника:Цифровая электроника/Цифровое хранилище (память)/Понятия и концепции цифровой памяти

Материал из Онлайн справочника
Перейти к навигацииПерейти к поиску

Перевод: Макаров В. (valemak) Контакты:</br>* Habr: @vakemak</br>* Сайт: www.valemak.com</br>Перевёл статей: 648.
Проверка/Оформление/Редактирование: Мякишев Е.А.


Понятия и концепции цифровой памяти[1]

Когда мы храним информацию в какой-либо схеме или устройстве, речь не только о том, чтобы обеспечить её хранение и извлечение, но также требуется определять точное местонахождение в устройстве, где она (память) находится.

Большинство (если не все) запоминающих устройств можно рассматривать как совокупность почтовых ящиков, папок в картотеке или какую-то другую метафору, где информация распределена в различных местах.

Когда мы говорим о фактической информации, хранящейся в запоминающем устройстве, мы обычно называем её данными. Расположение этих данных в устройстве хранения обычно называется адресом, что концептуально напоминает почтовую службу.

В некоторых типах запоминающих устройств доступ к адресу, по которому хранятся определённые данные, может быть получен с помощью параллельных линий данных в цифровой схеме (мы обсудим это более подробно позже в этой главе).

В других типах устройств данные адресуются с точки зрения фактического физического расположения на поверхности некоторого типа носителя (например, дорожек и секторов круглых компьютерных дисков).

Однако некоторые запоминающие устройства, такие как магнитные ленты, имеют одномерный тип адресации: если вы хотите воспроизвести свою любимую песню в середине альбома на кассете, вам нужно перемотать вперёд к этому месту на ленте, найдя нужное место методом проб и ошибок (отматывая то вперёд, то назад), приблизительно оценивая длину перемотки по индикатору счётчика, который отслеживает положение ленты, и/или по количеству времени, которое требуется, чтобы попасть туда с начала ленты (откуда начинается временной отсчёт).

Доступ к данным с устройства хранения можно разделить примерно на две категории: «произвольный доступ» и «последовательный доступ». Произвольный доступ к памяти означает, что вы можете быстро и точно обратиться к определённому местоположению данных на устройстве, а непроизвольный доступ к памяти просто означает, что не можете.

Виниловая пластинка – пример устройства с произвольным доступом: чтобы перейти к любой песне, вы просто устанавливаете иглу на любое место на пластинке (компактные аудиодиски устроены аналогично, просто они делают это автоматически, перемещать указатель вручную не требуется).

С другой стороны, кассетная лента - устройство последовательного доступа. Приходится ожидать (хоть в режиме прослушивания, хоть в режиме перемотки) окончания текущей композиции, чтобы последовательно перейти к следующему треку.

Процесс сохранения фрагмента данных в запоминающем устройстве называется записью, а процесс извлечения данных называется чтением.

Устройства памяти, допускающие как чтение, так и запись, оснащены способом различения этих двух задач, чтобы пользователь не наделал ошибок (не записал чего на устройство, хотя изначально требовалось только посмотреть, что там хранится).

Некоторые устройства не позволяют записывать новые данные и приобретаются «предварительно записанными» у производителя.

Так обстоит дело с виниловыми пластинками и компакт-аудиодисками, которые в цифровом мире обычно называют постоянным запоминающим устройством или ПЗУ.

Кассетная аудио- и видеолента, с другой стороны, может быть перезаписана (поверх имеющихся данных) или куплена пустой и записана пользователем заново. Это так называемые устройства с чтением-записи памяти.

Ещё одно различие, которое необходимо сделать для любой конкретной технологии памяти, - является ли хранения данных без питания нестабильным или постоянным.

Многие электронные устройства памяти хранят двоичные данные с помощью цепей, которые фиксируются либо в «высоком», либо в «низком» состоянии, и этот эффект фиксации сохраняется только до тех пор, пока в эти цепи подаётся электропитание.

Такую память будет правильно называть энергозависимой. Носители данных, такие как намагниченный диск или лента, являются энергонезависимыми, поскольку для пассивного хранения данных не требуется источник питания.

Это часто сбивает с толку первокурсников, изучающих компьютерные технологии, потому что энергозависимая электронная память, обычно используемая при создании компьютерных устройств, обычно и недвусмысленно называется оперативной памятью (т.е. памятью с произвольным доступом).

В то время как оперативная память обычно имеет произвольный доступ, но ведь это можно сказать и практически о всех прочих типах запоминающих устройств в компьютере! На самом деле термин «ОЗУ» относится к энергозависимости памяти, а не к её режиму доступа.

Интегральные схемы энергонезависимой памяти в персональных компьютерах обычно (и правильно) называются ПЗУ (память только для чтения), но доступ к их содержимому данных осуществляется произвольным образом, как и к схемам энергозависимой памяти.

Наконец, должен быть способ указать, сколько данных может быть сохранено в любом конкретном устройстве памяти.

Это, к счастью для нас, очень просто и понятно: достаточно подсчитать количество битов (или байтов, 1 байт = 8 бит) общего пространства для хранения данных.

Из-за большой ёмкости современных устройств хранения данных метрические префиксы обычно добавляются к единице байтов для представления объёма памяти: 1,6 гигабайта равны 1,6 миллиарда байт или 12,8 миллиарда бит ёмкости хранилища данных.

Единственное предостережение здесь — помнить об округлённых числах. Поскольку механизмы хранения многих устройств памяти с произвольным доступом обычно устроены так, что количество «ячеек», в которых могут храниться биты данных, следует двоичной прогрессии (степеням двойки), устройство памяти «один килобайт», скорее всего, содержит 1024 (210) ячеек для байтов данных, а не ровно 1000 (на что якобы указывает приставка «кило-»). Устройство памяти на «64 кбайт» фактически содержит 65 536 байтов данных (216) и, вероятно, должно называться «66-килобайтным» устройством, это уж если скрупулёзно уточнять.

Когда мы округляем числа в нашей системе счисления с основанием 10, мы отстаём от эквивалентов округления в системе счисления с основанием 2.

См.также

Внешние ссылки