Как выглядит оперативная память компьютера: Оперативная память — урок. Информатика, 7 класс.

Греется оперативная память компьютера

Компьютерная помощь » Статьи » Греется оперативная память компьютера

Вы можете получить услуги:

• Бесплатно вызвав на дом компьютерного мастера
• Бесплатно вызвав на дом курьера для доставки техники
• Приехав в наш сервисный центр

Я принимаю Соглашение об обработке персональных данных

Перегрев оперативной памяти может быть вызван целым рядом факторов. Какая бы не была причина, требуется провести её устранение. Если этого не сделать, могут последовать самые неблагоприятные последствия.

Способы измерения температуры ОЗУ

Измерение температуры оперативной памяти нельзя провести путем использования программных средств, как это делается при измерении нагрева процессора или видеокарты. Она не имеет термодатчиков, а значит, измерить температуру ОЗУ можно лишь с помощью отдельных устройств. Идеальным решением станет применение бесконтактного цифрового термометра, хотя и контактные способны вполне успешно справиться с поставленной задачей.

В случае отсутствия каких-либо средств измерения температуры, можно попытаться определить степень нагрева наощупь. Температуры до 50 градусов Цельсия не вызывают при контакте никакого дискомфорта. Если ОЗУ нагрелось в пределах 50-60 градусов, держать руку на нем будет довольно проблематично. Более высокие температуры уже не позволят длительно соприкасаться с планкой.

Рабочие температуры

В нормальном режиме оперативная память нагревается до 50-60 градусов Цельсия. Перегрев даже на 10 градусов крайне нежелателен: это существенно сократит срок её службы, хотя работоспособность оперативки полностью сохранится. Преодоление температурной отметки в 85-90 градусов нарушит стабильность работы. Более серьёзный перегрев приведет к отказу оборудования, а на экране гарантировано появление синего «экрана смерти».

Указанные параметры являются приблизительными. Величина критических значений температуры изделий разных производителей может существенно отличаться. Для получения более точной информации об этом необходимо обратиться к инструкции к конкретному модулю.

В ситуациях, когда нагрев оперативной памяти выше 60 градусов, требуется незамедлительно находить причины такого поведения оперативной памяти и проводить их устранение.

Причины перегрева

Главными причинами перегрева ОЗУ являются:

— Засорение вентиляционных отверстий большим количеством мусора. Решить эту проблему можно просто удалив пыль;

— Близкое расположение нагревающихся компонентов к планке памяти. Для их охлаждения необходима установка дополнительных кулеров или, в случае ноутбуков, применение специальных охлаждающих подставок;

— Наличие окислов на контактах. Планки, у которых окислились контакты, требуется обработать спиртом. Поможет и очистка их контактной зоны с помощью ластика;

— Повышенное напряжение, поступающее на модуль. Часто к перегреву памяти приводит желание пользователей повысить её производительность за счет «разгона». Использовать подобные методы нужно крайне осторожно, а если уж без «разгона» не обойтись, крайне желательно использование специальных радиаторов;

— Производственный брак самого ОЗУ или разъема материнской платы. Устранить данную проблему возможно только путем замены испорченной детали.

Во время проведения диагностики следует помнить, что работать с внутренними компонентами компьютера допускается только в электростатических перчатках.

Как правильно проверить корректность работы оперативки?

В ситуациях, когда провести измерение температуры нагрева модуля невозможно, рекомендовано использование специальных стресс-тестов. Они позволят подать на устройство максимальную нагрузку, одновременно выводя на экран параметры его работы.

Одной из самых распространенных программ для этого является AIDA64. Для запуска в ней стресс-теста нужно выбрать параметр «Тест стабильности системы». Чтобы выявить изъяны в работе ОЗУ потребуется от 20 минут до получаса. Если при использовании такого режима не произошло зависаний компьютера и не случилось появления синего «экрана смерти», значит оперативка функционирует стабильно.

Проверка путем запуска стресс-теста может проводиться не только по отношению к оперативной памяти. С помощью него можно провести диагностику и других элементов – мостов, видеочипов и т.п. Это поможет выявить системные блоки и ноутбуки, у которых проводилось прогревание микросхем. При полной нагрузке они вызовут появление в системе фатальных ошибок.

Оперативная память компьютера

  Итак, оперативная память компьютера, которая еще называется энергозависимой. Она же — DRAM (Dynamic Random Access Memory) —  динамическая память с произвольным доступом или оперативное запоминающее устройство, сокращенно — ОЗУ.

  Давайте разберемся почему же она именно так называется? Во время работы компьютера в оперативной памяти хранятся все данные и программы, запущенные во время работы пользователем. Слово «энергозависимая» в отношении памяти означает лишь то, что при выключении питания системного блока (завершения работы) оперативная память компьютера обнуляется. Исчезает все ее содержимое.

  Есть еще энергонезависимая память — это жесткий диск Вашего компьютера, ведь данные на нем сохраняются даже после выключения питания.

  «Динамическая память с произвольным доступом«: доступ (обращение) к разным ее ячейкам происходит в произвольном порядке и в разные моменты времени, отсюда и определение. А вот со словом «динамическая» ситуация более сложная. Давайте разбираться!

  Наименьшей единицей структуры оперативной памяти компьютера является ячейка. Массив близко расположенных ячеек объединяется в условные прямоугольные таблицы, которые называются матрицами. Горизонтальные линейки такой матрицы называют строками, а вертикальные столбцами. Весь прямоугольник матрицы носит название «страница», а совокупность страниц называется банком. Все эти вещи немного виртуальны, в том смысле, что, к примеру, «банком» может называться как целый модуль DIMM, так и отдельная его часть (микросхемы памяти, расположенные с одной его стороны).

  В любом случае, схему строения оперативной памяти компьютера (ее фрагмента) можно видеть на картинке ниже (нажмите для увеличения):

  Как мы уже говорили, наименьшей единицей на физическом уровне является ячейка. Ячейка состоит из одного микро-конденсатора (на схеме выше обозначен как С) и трех транзисторов (VT). Конденсатор хранит небольшой заряд, а транзисторы выступают в роли «ключей», которые, с одной стороны, не дают заряду конденсатора самопроизвольно стечь, а с другой, — разрешают/запрещают доступ к конденсатору на чтение или изменение.

  Каждый конденсатор может хранить наименьшую единицу информации — один бит данных. Если конденсатор заряжен, то, согласно двоичной системе счисления, применяющейся в компьютерах, — это логическая «единица», если заряда нет — логический «ноль» и данных нет.

  В теории схема организации работы оперативной памяти выглядит красиво, но идеальных решений нет и на практике разработчикам приходится сталкиваться с тем, что заряд из конденсатора достаточно быстро уходит или происходит его частичная самопроизвольная разрядка (не спасают положение и «ключи»), поэтому не остается иного выхода, как периодически подзаряжать его. Насколько часто? Несколько десятков раз в секунду! И это при том, что таких конденсаторов в одном чипе памяти — несколько миллионов!

  В итоге, состояние всей памяти должно постоянно считываться и за небольшой промежуток времени снова обновляться (в противном случае все ее данные просто исчезнут). Вот именно поэтому она получила название «динамическая», имелось в виду ее динамическое автоматическое обновление или регенерация. На фото выше мы можем видеть специальные ее блоки, которые отвечают за эту функцию.

  Также нужно учитывать то, что процесс считывания в DRAM деструктивен: после обращения к любой ячейке ее конденсатор разряжается и чтобы не потерять содержащиеся в ней данные конденсатор нужно снова зарядить. Второй «сюрприз» состоит в том, что, в силу конструктивных особенностей, дешифратор адреса строки/столбца отдает команду на считывание не одной конкретной ячейки, а сразу всей строки (или столбца). Считанные данные полностью сохраняются в буфере данных и потом из них уже отбираются запрашиваемые приложением. После этого сразу же нужно перезарядить целый ряд ячеек!

  Хоть и может показаться, что процесс регенерации (обновления) носит несколько хаотичный характер, но это не так. Контроллер оперативной памяти через равные промежутки времени берет строго регламентированную технологическую паузу и в это время проводит полный цикл регенерации всех данных.

  Когда-то я прочитал хорошую фразу: «Динамическую память можно сравнить с дырявым ведром. Если его постоянно не пополнять, то вся вода вытечет!» Что-то условно похожее и происходит в ситуации с DRAM. Естественно, все эти дополнительные команды и циклы зарядки-разрядки приводят к дополнительным задержкам в работе и не являются признаком высокого КПД конечного изделия. Так почему нельзя придумать что-то более эффективное? Можно! И оно уже придумано — статическая память с произвольным доступом (SRAM — Static Random Access Memory).

  Статическая память работает намного быстрее динамической посредством переключения триггеров и не нуждается в регенерации. Она с успехом применяется при построении кешей центрального процессора и в кадровых буферах дискретных видеокарт. Можно ли организовать на базе SRAM основную системную память компьютера? Можно, но из-за усложнения конструкции она будет стоить намного дороже и производителям это просто не выгодно 🙂

  Думаю, логично, если рассматривать мы будем оперативную память типа DIMM. Аббревиатура расшифровывается как «Dual In-Line Memory Module» (двухсторонний модуль памяти), а именно такие платы до сегодняшнего дня и используются в персональных компьютерах.

  Память стандарта DIMM в конце 90-х годов прошлого века пришла на смену предыдущему стандарту SIMM (Single In-Line Memory Module — односторонний модуль памяти). Фактически, модуль DIMM представляет собой печатную плату с нанесенными на нее контактными площадками. Это — своеобразная основа: чипы памяти и прочая электрическая «обвязка» производителем добавляются уже потом.

  Принципиальное отличие DIMM от SIMM, кроме размеров, состоит в том, что в новом стандарте электрически контакты на модуле расположены с двух сторон и являются независимыми, а в SIMM они расположены только с одной его стороны (встречаются и с двух, но там они просто закольцованы и передают, по сути, один и тот же сигнал). Стандарт DIMM способен также реализовывать такую функцию, как обнаружение и исправление ошибок с контролем четности (ECC), но об этом ниже.

  Оперативная память компьютера это то место, где центральный процессор сохраняет все промежуточные результаты своих вычислений и работы, забирая их обратно по необходимости для дальнейшей обработки. Можно сказать, что RAM — это рабочая область для центрального процессора компьютера.

  Услугами оперативной памяти также с удовольствием пользуются и видеокарты (если им не хватает для размещения данных объема своей). Встроенное видео собственной вообще не имеет и без зазрения пользуется оперативной. 

  Давайте посмотрим на то, как выглядят обычные модули DIMM:

  Оперативная память компьютера — многослойная пластина текстолита (на фото — зеленая и красная соответственно). Печатная плата (PCB — printed circuit board) — это основа с нанесенными на ней печатным способом элементами. Впаянное в нее определенное количество микросхем памяти (на фото — по четыре с каждой стороны) и разъем подключения, который вставляется в соответствующий слот на материнской плате.  

  Разъем модуля, фактически, определяет тип нашей DRAM (SDRAM, DDR, DDR2, DDR3 и т.д.). Присмотритесь повнимательней и Вы увидите, что на фотографии разъем разделен пополам небольшим разрезом (его называют «ключ»). Именно этот «ключ» не позволяет вставить модуль памяти в несовместимый с ней разъем на материнской плате. Важно: «ключи» на модуле и на плате должны совпадать идеально. Это защита от неправильной установки в плату.

  На схеме ниже представлено расположение «ключей» для разных типов модулей:

  Как видите, длина у всех модулей одинаковая. Внешне разница только в количестве контактных площадок на разъеме и расположении «ключей».

  Теперь коротко рассмотрим самые распространенные типы оперативной памяти. Разные ее поколения: 

• SDRAM — (Synchronous Dynamic Random Access Memory — синхронная динамическая память с произвольным доступом). Модуль с 168-мю пинами (контактами), питающийся от напряжения 3,3 Вольта (V).
• DDR — (Double Data Rate — удвоенная скорость передачи данных). Позволяет (в отличие от SDRAM) делать выборку (или передавать данные) дважды за один такт шины памяти. Модуль имеет 184 контакта, его питающее напряжение — 2,6 V. С появлением памяти стандарта DDR предыдущее поколение памяти стали называть SDR SDRAM (Single Data Rate DRAM).
• DDR2 — следующее поколение чипов. Она позволяет за один такт передавать уже 4 бита информации (два набора данных) из ячеек микросхем памяти в буферы ввода-вывода. Печатная плата с 240-ка контактами (по 120 с каждой стороны). Ее напряжение питания — 1,8 В.
• DDR3 — следующее поколение, способное за один такт делать выборку 8-ми бит данных, 240 контактов и питающее напряжение в 1,5 Вольта. При этом энергопотребление памяти DDR3 на 40% меньше, чем у DDR2, что достаточно важно при ее использовании с мобильных устройствах (ноутбуках). Снижение энергопотребления достигается за счет перехода на более «тонкий» техпроцесс (90-65-50-40 нанометров).
• DDR4 — появилась на рынке в 2014-ом году. Эволюция DDR3 (пониженное напряжение (1.2V), чуть больше контактов — 288, чуть выше модуль, скорость передачи удвоена за счет двойного количества самих чипов памяти). Скорость передачи данных до 3.2 Гигабита в секунду. Максимальная частота работы памяти данного типа — 4 266 МГц
   

  Итак, признаками, которые характеризуют оперативную память компьютера можно считать следующие:

1. Тип ОЗУ (SDRam, DDR и т.д.)
2. Объем модулей
3. Тактовая частота их работы
4. Тайминги (задержки при доступе и выборке данных из чипов — латентность)

  Пункт первый мы рассматривали выше, а вот по остальным давайте пройдемся. Объем микросхем памяти сейчас постоянно увеличивается и сейчас модулем в 1 Gb (гигабайт) уже никого не удивишь. А раньше я хорошо помню, какой благоговейный трепет вызывала во мне фраза: «У меня на работе на компьютере установлено 128 мегабайт RAM!» Причем знакомый на тот момент работал с трехмерной графикой в программе моделирования «3DMax» 🙂 Сейчас есть модули по 16 гигабайт каждый и я уверен, что это не предел.

  Идем дальше: тактовая частота. Измеряется в мегагерцах (МГц — MHz) и общим правилом является то, что чем она больше, тем память работает быстрее. Например, память DDR4 работает на частоте 4266 Мегагерц. При более высокой частоте возрастает и пропускная способность оперативной памяти (то, сколько данных она может «прокачать» через себя за единицу времени).

  Вот небольшая сводная таблица, наглядно показывающая этот момент:

  Тайминги (латентность) — это показатель временной задержки между поступлением в память команды и временем ее выполнения. Латентность определяется таймингами, измеряемыми в количестве тактов между отдельными командами. Настройка таймингов происходит в биосе и изменением их значений можно добиться определенного прироста производительности работы компьютера.

  Пользуясь случаем, хотелось бы добавить небольшую ремарку по поводу всех этих «новых» типов памяти: DDR2, 3, 4 и т.д. Грубо говоря, это все тот же старый добрый SDRAM модуль, но немного переделанный. Поскольку увеличивать частоту работы самой памяти накладно (никто не любит заниматься этим из-за неизбежного нагрева, возникающего после этого), производители пошли на хитрость.

  Вместо существенного увеличения тактовой частоты самой памяти, они увеличили разрядность внутренней шины данных (от ячеек матриц памяти до буферов ввода-вывода) и сделали ее в два раза большей, чем разрядность внешней шины (от контроллера до микросхем памяти). Получилось, что за один такт считывается столько данных, сколько раньше считывалось по внешней шине только за два такта. При этом, ширина внешней шины данных составляет, как и раньше, 64 бита, а внутренней — 128/256/512 и т.д. бит.

  Еще одной «уловкой», позволяющей поднять быстродействие без увеличения частоты является параллельная установка модулей для включения двух и трехканального режимов работы (double и triple-channel соответственно). Это еще немного увеличивает быстродействие подсистемы памяти (5-10 процентов). Для работы в таком режиме предпочтительно использовать Kit-ы. «KIT» — это набор модулей, состоящий из нескольких «планок», которые уже протестированы для кооперативной работы друг с другом. 

  На современных материнских платах слоты (разъемы) для памяти через один выделены разными цветами. Это сделано именно для облегчения установки в них похожих (в идеале — одинаковых) модулей. Если установка прошла успешно, режим мультиканальности включится автоматически. На фото ниже представлены платы с возможностью работы оперативной памяти в трех и четырехканальном режимах.

  А вот так могут выглядеть на плате четыре канала оперативной памяти (quad-channel) :

  Сейчас мультиканальные режимы памяти используются достаточно широко. Идея состоит в следующем: двухканальный контроллер памяти может обращаться одновременно (параллельно) к каждому четному и нечетному модулю. Например: первый и третий модуль передают и принимают данные одновременно со вторым и четвертым. При традиционном подходе (одноканальный режим) все установленные модули обслуживались одним контроллером (каналом), которому приходилось быстро переключаться между ними.

  Общая скорость каждого канала определяется самым медленным модулем DIMM, который в нем установлен. Также старайтесь придерживаться рекомендации, гласящей: в каждый из каналов нужно устанавливать планки одинакового объема.

  Сейчас несколько слов о микросхемах оперативной памяти (чипах). Как и любой элемент компьютера на который подается напряжение, память греется. Как мы помним, комплектующие внутри системного блока подпитываются определенным количеством постоянного тока, которое им отдает блок питания — 12V, 5V или 3 Вольта.

  Греются непосредственно сами микросхемы. И некоторые производители плат ставят на свои изделия небольшие радиаторы для отвода тепла. Радиаторы, как правило, просто приклеиваются с помощью специального состава или держатся на термопасте.

  Радиатор также может защелкиваться сверху:

  Вот, к примеру, какой образец оперативной памяти компьютера от брендовой компании «OCZ»  находится в моей домашней коллекции:

  Вещь! Двойной радиатор, плата приятно тяжелит ладонь и вообще производит впечатление предмета, сделанного на совесть. Плюс — пониженные тайминги работы 🙂

  Помню в 2008-ом году я некоторое время работал на одной крупной фирме. Компьютеризировано там было все достаточно серьезно. В IT отделе там работали, в хорошем смысле этого слова, настоящие «маньяки» своего дела 🙂 Когда я впервые посмотрел на вкладку свойств тамошнего терминального сервера, который работал под управлением 64-х разрядной ОС Windows Server 2003, я мягко говоря, очень удивился. Я увидел цифру в 128 (сто двадцать восемь) гигабайт оперативной памяти! Понимая, что выгляжу глупо, я все таки решил переспросить, так ли это? Оказалось, что так оно и есть на самом деле (128 гигабайт DRAM). Жаль, что мне тогда не удалось взглянуть на ту материнскую плату 🙂

  Продолжаем! Чипы памяти могут быль расположены как с одной стороны печатной платы текстолита, так и с обеих и быть разной формы (прямоугольные или квадратные), установленные как планарные SMD или же BGA компоненты. Высота самого модуля также может быть разной. Каждый из чипов оперативной памяти имеет определенную емкость, измеряемую в мегабайтах (сейчас — в гигабайтах).

  Например, если у нас планка имеет объем в 256 мегабайт и состоит из 8-ми чипов то (делим 256 на 8) и получаем, что в каждой микросхеме содержится по 32 мегабайта.

  Не могу обойти вниманием особый класс памяти — серверную DRAM. На фото ниже представлены несколько модулей: первый и третий — серверные варианты (можете нажать на фото для увеличения).

  Чем же серверная память отличается от обычной? Даже визуально на фото выше видно, что решения для серверов имеют дополнительные чипы на плате, которые обеспечивают ей дополнительный функционал. Какой? Давайте посмотрим! Прежде всего, выясним, какие дополнительные компоненты на печатной плате оперативной памяти (кроме самих чипов ОЗУ) являются стандартными? Это ряд твердотельных танталовых SMD конденсаторов, расположенных непосредственно над контактными площадками модуля. Это — компоненты «обвязки» платы памяти.

  Вторым обязательным элементом (на фото выше отмечен зеленым) можно назвать микросхему SPD. Аббревиатура расшифровывается как «Serial Presence Detect» — интерфейс последовательного детектирования или последовательное определение наличия. Как-то так 🙂 По сути, — это программируемое ПЗУ, в котором «зашиты» настройки каждого модуля памяти: все параметры, частоты, тайминги, режимы работы и т.д. Именно оттуда при старте компьютера они считываются микросхемой биоса.

  Дополнительным микросхемы на серверных платах (обведены красным) обеспечивают возможность выявления и исправления ошибок чтения/записи (технология ECC) и частичной буферизации (регистровость памяти).

  Примечание: ECC — (error-correcting code — код коррекции ошибок) Алгоритм выявления и исправления случайных ошибок при передаче данных (не более одного-двух битов в байте).

  Для реализации этих возможностей на модуль устанавливается дополнительная микросхема памяти и он становится не 64-х разрядным, как обычные DIMM, а 72-ти двух. Поэтому далеко не все материнские платы могут работать с подобной памятью. Некоторые, надо отдать им должное, — работают! 🙂

  Нажмите на фото выше и Вы сможете увидеть дополнительные обозначения на стикере (выделены красным), которых нет для обычной памяти. Я имею в виду такие сокращения, как: «SYNCH», «CL3 (2.5)», «ECC» и «REG». Остановимся на них отдельно. Поскольку первый из приведенных на фото модулей относится к периоду распространения персональных компьютеров под общим брендом «Pentium», то на нем отдельно присутствует обозначение «SYNCH».

  Помните как расшифровывается первая буква аббревиатуры памяти типа SDRAM? Synchronous (синхронная) DRAM. Тип DRAM, работающий настолько быстро, что его можно было синхронизировать по частоте с работой контроллера оперативной памяти. На тот момент это был прорыв! Предыдущие поколения ОЗУ работали в асинхронном режиме передачи данных. Теперь же, команды могли поступать в контроллер непрерывным потоком, не дожидаясь выполнения предыдущих. С одной стороны, это сокращало общее время на их передачу, но с другой (поскольку команды не могли выполняться со скоростью их поступления) появлялось такое понятие, как латентность — задержка выполнения.

  Именно о величине латентности модуля серверной памяти говорит нам второй показатель на стикере «CL3». Расшифровывается как «Cas Latency» — минимальное время, измеряемое в тактах системной шины, между командой на чтение (CAS, по факту — передачей в память нужного адреса строки или столбца) и началом передачи данных.

  Другое дело, что маркетологи даже здесь пытаются нас надурить и указывают только одну (наименьшую) из всех возможных задержек. На самом деле, разновидностей таймингов существует достаточно много и это — логично: организация работы по передаче, выборке и записи данных в таком большом массиве настолько сложна, что было бы странно, если бы задержек в работе памяти не было совсем или дело ограничивалось одной!

  Для примера, некоторые (далеко не все) задержки представлены в таблице ниже:

  Таким образом, указывая значение латентности только для одного параметра (CL) с наименьшим показателем и не давая представления о задержках памяти при других операциях, нам пытаются это дело втюхать! Не буду утверждать, что так и происходит, но ощущение возникает именно такое 🙂

  Обозначение ECC мы уже рассматривали выше, не будем повторяться. А вот с указателем «REG» давайте разберемся! Как правило, так обозначаются регистровые (Registered) модули оперативной памяти. Что это значит? Между чипами ОЗУ и шиной устанавливается дополнительная микросхема, которая выполняет роль своеобразного буфера. Поэтому подобный тип регистровой памяти часто называют буферизованной (Buffered) или с частичной буферизацией.

  Наличие на модуле памяти специальных регистров (буфера) снижает нагрузку на систему синхронизации (электрической регенерации), разгружая ее контроллер. Регистры относительно быстро сохраняют поступающие в них данные, которые часто требуются приложению. Наличие буфера между контроллером и чипами памяти приводит к образованию дополнительной задержки в один такт, но для серверных систем это нормально. Получаем более высокую надежность за счет небольшого падения производительности.

  Оперативная память для ноутбуков называется SO-Dimm и имеет, в силу понятных причин, укороченный дизайн. Выглядит она следующим образом:

  Она гораздо более компактна, чем ее десктопные визави, но также имеет уникальный «ключ». Запомните: по положению «ключа» можно определить тип микросхемы. Ну, еще — по надписи на стикере (наклейке) 🙂

  И совсем уж напоследок: приобретайте оперативную память зарекомендовавших себя производителей: «Samsung», «Corsair», «Kingston», «Patriot», «Hynix», «OCZ» и тогда проблемы оперативной памяти будут обходить Вас стороной.

  Ниже можете совершить небольшую прогулку по заводу одного из крупных производителей микросхем DRAM — «Kingston».

Как работает память компьютера?

Как работает память компьютера? — Объясните этот материал

Вы здесь:
Домашняя страница >
Компьютеры >
Память компьютера

• Дом
• индекс А-Я
• Случайная статья
• Хронология
• Учебное пособие
• О нас
• Конфиденциальность и файлы cookie

Реклама

Криса Вудфорда. Последнее обновление: 22 августа 2022 г.

Ваша память как у слона… или больше похожа на решето? Вы часто слышите, как люди сравнивают себя с одной из этих вещей, но вы почти
никогда не слышал, чтобы кто-то сказал, что их память подобна компьютеру. Это
отчасти потому, что человеческий мозг и память компьютера имеют очень разные
целей и действуют совершенно по-разному. Но это также отражает
тот факт, что там, где мы, люди, часто с трудом запоминаем имена,
лица, и даже день недели, компьютерные воспоминания
самое близкое, что у нас есть к совершенству памяти. Как именно эти «замечательные
запоминающие устройства» действительно работают? Давайте посмотрим поближе!

Фото: Подобная микросхема компьютерной памяти является примером
Интегральная схема.
Это означает, что это миниатюрная коллекция из тысяч электронных деталей (обычно
компоненты), созданные на крошечном кремниевом чипе размером с ноготь на мизинце. Это 1-гигабитный
Микросхема флэш-памяти NAND от USB-накопителя.

Содержание

1. Что такое память?
2. Два типа памяти
3. Внутренняя память
   • ОЗУ и ПЗУ
4. Прирост оперативной памяти
   • Произвольный и последовательный доступ
   • DRAM и SRAM
   • ПЗУ
5. Вспомогательная память
6. Как память хранит информацию в двоичном виде
7. Краткая история компьютерной памяти
8. Узнать больше

Что такое память?

Основная цель памяти — человеческой или машинной — вести учет
информация за определенный период времени. Одна из действительно заметных вещей в
человеческая память заключается в том, что она очень хорошо умеет забывать. Это звучит
как крупный дефект, пока вы не считаете, что мы можем только заплатить
внимание ко многим вещам одновременно. Другими словами, забывание, скорее всего, является умным
выработанная людьми тактика, которая помогает нам сосредоточиться на вещах, которые
актуально и важно в бесконечном беспорядке нашего
повседневной жизни — способ сосредоточиться на том, что действительно важно. забывание
это все равно, что выкинуть старый хлам из шкафа, чтобы освободить место для новых вещей.
[1]

Компьютеры не запоминают и не забывают так, как это делает человеческий мозг.
Компьютеры работают в бинарном коде (более подробно поясняется во вставке).
ниже): либо они что-то знают, либо
не надо — и как только они узнают, за исключением каких-то катастрофических
провал, они вообще не забывают. Люди разные.
Мы можем распознать вещей («Где-то я уже видел это лицо»)
или уверены, что мы что-то знаем («Я помню, как учил
немецкое слово, обозначающее вишню, когда я учился в школе»), не обязательно имея возможность
вспомнить их. В отличие от компьютеров люди могут
забыть… вспомнить… забыть… вспомнить… сделать так, чтобы память казалась больше
как искусство или магия, чем наука или технология. Когда умные люди
освоить приемы, которые позволяют им запоминать тысячи кусочков
информацию, их прославляют как великих магов, хотя
то, чего они достигли, гораздо менее впечатляюще, чем что-либо
пятидолларовая флэш-память USB могла бы сделать!

Иллюстрация: Компьютеры запоминают вещи совершенно иначе, чем человеческий мозг, хотя это
можно запрограммировать компьютер, чтобы он запоминал вещи и распознавал закономерности мозговым способом
с помощью так называемых нейронных сетей.
Историческая иллюстрация анатомии мозга около 1543 года, сделанная Яном Стефаном ван Калькаром, который тесно сотрудничал
с пионером анатомии Андреасом Везалием.

Рекламные ссылки

Два типа памяти

Единственное, что объединяет человеческий мозг и компьютер, — это разные типы памяти.
Память. Человеческая память фактически разбита на кратковременные «рабочие»
память (о вещах, которые мы недавно видели, слышали или обрабатывали с помощью нашего
мозга) и долговременной памяти (фактов, которые мы узнали, событий, которые мы
опыт, вещи, которые мы умеем делать, и т. д., которые мы обычно
нужно помнить намного дольше). Типичный компьютер также имеет два разных типа памяти.

Имеется встроенная основная память (иногда называемая внутренней памятью), выполненная
кремниевых микросхем (интегральных схем). Он может хранить и извлекать
данные (компьютеризированная информация) очень быстро, поэтому они используются, чтобы помочь компьютеру обрабатывать то, над чем он сейчас работает. Как правило, внутренняя память volatile , что означает, что она забывает свое содержимое, как только отключается питание.
выключен. Вот почему компьютеры также имеют так называемые вспомогательные устройства .
память (или хранилище), которое запоминает данные даже при отключении питания.
В типичном ПК или ноутбуке вспомогательная память обычно обеспечивается жестким диском или
флэш-память. Вспомогательный
память также называется , внешняя память , потому что в более старых, больших
компьютеров, он обычно располагался на совершенно отдельной машине
подключен к основному компьютеру кабелем. Аналогичным образом современные
ПК часто имеют подключаемое дополнительное хранилище в виде флэш-памяти USB.
карты памяти, карты памяти SD (которые подключаются к таким вещам, как цифровые
камеры), подключайте жесткие диски, CD/DVD-диски, записывающие устройства и так далее.

Фото: Эти два жестких диска являются примерами дополнительной памяти компьютера. Слева у нас есть жесткий диск PCMCIA емкостью 20 ГБ от iPod. Справа есть жесткий диск на 30 Гб от ноутбука. Жесткий диск емкостью 30 ГБ может хранить примерно в 120 раз больше информации, чем микросхема флэш-памяти емкостью 256 МБ на нашей верхней фотографии. Больше таких фото смотрите в нашем
Основная статья о жестких дисках.

На практике различие между основной и вспомогательной памятью может быть немного размыто.
Компьютеры имеют ограниченный объем основной памяти (обычно от 512 МБ до 4 ГБ на современном компьютере). Чем больше у них есть, тем быстрее они могут обрабатывать информацию и тем быстрее они выполняют свои задачи. Если компьютеру нужно хранить больше места, чем есть в его основной памяти, он может временно переместить менее важные вещи из основной памяти на свой жесткий диск в так называемом режиме 9.0033 виртуальной памяти , чтобы освободить место. Когда это произойдет, вы услышите, как жесткий диск щелкает на очень высокой скорости, когда компьютер считывает и записывает данные между виртуальной и реальной (основной) памятью. Поскольку для доступа к жестким дискам требуется больше времени, чем к микросхемам памяти, использование виртуальной памяти — гораздо более медленный процесс, чем использование основной памяти, и это действительно замедляет работу вашего компьютера. Именно поэтому компьютеры с большим объемом памяти работают быстрее.

Внутренняя память

RAM и ROM

Микросхемы, из которых состоит внутренняя память компьютера, бывают двух видов.
известная как RAM (оперативная память) и
ПЗУ (постоянная память) .
Чипы оперативной памяти запоминают только вещи
когда компьютер включен, поэтому они используются для хранения любых
компьютер работает в очень краткосрочной перспективе. микросхемы ПЗУ, на
С другой стороны, помните вещи независимо от того, включено питание или нет. Они
предварительно запрограммирована с информацией на заводе и используется для хранения
такие вещи, как BIOS компьютера (базовая система ввода/вывода,
управляет основными вещами, такими как экран компьютера и клавиатура).
RAM и ROM — не самые полезные названия в мире, как мы скоро узнаем,
так что не волнуйтесь, если они звучат непонятно. Просто помни
этот ключевой момент: основная память внутри компьютера основана на двух видах
чипа: временный, изменчивый тип, который помнит только во время
питание включено (ОЗУ) и постоянный энергонезависимый вид, который
запоминает, включено или выключено питание (ПЗУ).

Рост оперативной памяти

Современные машины имеют гораздо больше оперативной памяти, чем первые домашние компьютеры. В этой таблице показаны типичные объемы оперативной памяти для компьютеров Apple, от оригинального Apple I (выпущенного в 1976 году) до смартфона iPhone 12 (выпущенного более четырех десятилетий спустя) с примерно
в полмиллиона раз больше оперативной памяти на борту! Это грубые сравнения, основанные на идее, что КБ означает примерно 1000 байт,
МБ означает около миллиона байтов, а ГБ означает около миллиарда. На самом деле, КБ, МБ и ГБ могут быть немного неоднозначными,
поскольку в информатике 1 КБ на самом деле составляет 1024 байта. Не беспокойтесь об этом: на самом деле это не сильно меняет эти сравнения.)

Фото: У Apple ][ была базовая память 4 КБ с возможностью расширения до 48 КБ. В то время это казалось огромным объемом, но современный смартфон имеет примерно в 60 000 раз больше оперативной памяти, чем его 48-килобайтный предшественник.
В 1977 году обновление 4K RAM для Apple ][ стоило колоссальные 100 долларов, что составляет 1 доллар за 41 байт; сегодня легко найти 1 ГБ менее чем за 10 долларов, поэтому за 1 доллар вы покупаете более 100 МБ — примерно в 25 миллионов раз больше памяти за ваши деньги!

Произвольный и последовательный доступ

Здесь все может немного запутаться. Оперативная память имеет имя random
получить доступ к , потому что (теоретически) компьютер так же быстро
считывать или записывать информацию из любой части микросхемы оперативной памяти, как и из любой
другой. (Кстати, это относится и к большинству микросхем ПЗУ, которые
можно сказать, это примеры энергонезависимых чипов оперативной памяти!) Жесткие диски
также, вообще говоря, устройства с произвольным доступом, потому что это занимает
примерно одинаковое время чтения информации с любой точки диска.

Рисунок: 1) Произвольный доступ: Жесткий диск может читать или записывать любую часть информации за более или менее одинаковое время, просто сканируя головку чтения-записи вперед и назад по вращающейся пластине.
2) Последовательный доступ: ленточный накопитель должен перематывать ленту вперед или назад, пока она не окажется в нужном положении, прежде чем он сможет читать или записывать информацию.

Однако не все виды компьютерной памяти имеют произвольный доступ. Раньше это было обычным
для компьютеров хранить информацию на отдельных машинах, известных как ленточные накопители, с использованием длинных
катушки с магнитной лентой (например, гигантские версии музыкальных
кассеты в старомодных кассетных плеерах Sony Walkman). Если
компьютер хотел получить доступ к информации, он должен был вернуться назад
или вперед по ленте, пока она не достигнет точно той точки, в которой
хотели — точно так же, как вам приходилось перематывать ленту туда-сюда, чтобы
лет, чтобы найти трек, который вы хотели воспроизвести. Если лента была прямо в
начало, но нужная компьютеру информация находилась в самом конце,
была довольно задержка в ожидании перемотки ленты вперед вправо
точка. Если лента просто оказалась в нужном месте, компьютер
мог получить доступ к информации, которую он хотел, практически мгновенно.
Ленты являются примером последовательный доступ : информация
хранится в последовательности и сколько времени требуется для чтения или записи
часть информации зависит от того, где лента находится по отношению к
к головке чтения-записи (магнит, который считывает и записывает информацию
с ленты) в любой момент.

Фото: Последовательный доступ в действии: Это операторский терминал мейнфрейма IBM System/370, выпущенный в 1981 году. сохраненные ленты. Если компьютеру нужно было прочитать какие-то действительно старые данные (скажем, платежные ведомости за прошлый год или резервную копию данных, сделанную несколько дней назад), человеку-оператору приходилось искать нужную ленту в шкафу, а затем «монтировать ее» (загружать). его в привод) до того, как машина смогла его прочитать! Мы до сих пор говорим о «монтировании» дисков и дисководов, даже когда все, что мы имеем в виду, — это заставить компьютер распознавать часть своей памяти, которая в данный момент не активна. Фото предоставлено Исследовательским центром Гленна НАСА (NASA-GRC).

Фото: Маленькая часть гигантской библиотеки магнитных лент! Ленточные библиотеки были обычным явлением вплоть до 1980-х годов. Хотя сейчас мы слышим об этом намного меньше, лента по-прежнему широко используется сегодня. Фото предоставлено архивом Кэрол М. Хайсмит, Библиотека Конгресса, Отдел эстампов и фотографий.

DRAM и SRAM

RAM поставляется в двух основных вариантах: DRAM (динамическая RAM) и
SRAM (статическая RAM) . DRAM менее дорогая из двух и имеет более высокую плотность
(упаковывает больше данных в меньшее пространство), чем SRAM, поэтому используется для
большую часть внутренней памяти вы найдете в ПК, игровых консолях и так далее.
SRAM быстрее и потребляет меньше энергии, чем DRAM, и, учитывая ее большую
стоимость и меньшая плотность, скорее всего, будет использоваться в небольших,
временные «рабочие воспоминания» (кэши), которые являются частью
внутренней или внешней памяти компьютера. Он также широко используется в портативных гаджетах, таких как
как мобильные телефоны, где минимизация энергопотребления (и максимизация
время автономной работы) чрезвычайно важно.

Различия между DRAM и SRAM связаны с тем, как они построены
из основных электронных компонентов. Оба типа оперативной памяти энергозависимы,
но DRAM также , динамический (требуется питание для отключения
через него время от времени, чтобы сохранить его память свежей), где SRAM
статический (так же не требует «обновления»). DRAM это
более плотный (хранит больше информации в меньшем объеме), потому что использует
всего один конденсатор и один транзистор для хранения каждого бита (двоичный
разряд) информации, где SRAM требуется несколько транзисторов для каждого
кусочек.

Фото: Большинство микросхем памяти двумерны, а транзисторы (электронные переключатели), которые хранят информацию, расположены в плоской сетке. Напротив, в этой трехмерной стековой памяти транзисторы расположены вертикально, а также горизонтально, поэтому больше информации может быть упаковано в меньшее пространство. Фото предоставлено Исследовательским центром НАСА в Лэнгли (NASA-LaRC) и
Интернет-архив.

ПЗУ

Как и ОЗУ, ПЗУ также бывает разных видов — и, чтобы запутать, не все из них строго
только для чтения. Флэш-память, которую вы найдете на USB-накопителях и
Карты памяти цифровых камер на самом деле являются своего рода ПЗУ, которые сохраняют
информация почти бесконечно, даже при выключенном питании (во многом как в обычном ПЗУ), но
при необходимости можно относительно легко перепрограммировать (подробнее
как обычная оперативная память). С технической точки зрения флэш-память относится к типу EEPROM (электрически
стираемое программируемое ПЗУ), что означает, что информация может быть сохранена или стерта
относительно легко, просто пропуская электрический ток через память.
Хммм, вы можете подумать, а не вся ли память работает таким образом… пропуская через нее электричество? Да!
Но название на самом деле является исторической ссылкой на тот факт, что стираемые
и перепрограммируемое ПЗУ раньше работало по-другому. Еще в 1970-х годах наиболее распространенной формой
стираемое и перезаписываемое ПЗУ было EPROM (стираемое программируемое ПЗУ).
Чипы EPROM приходилось стирать относительно трудоемким и неудобным методом предварительного удаления их из схемы.
а затем облучая их мощным ультрафиолетовым светом.
Представьте, если бы вам приходилось проходить этот долгий процесс каждый раз, когда вы хотите сохранить новый набор фотографий.
на карту памяти вашего цифрового фотоаппарата.

Фото: старомодный чип EPROM на 32 КБ, выпущенный в 1986 году. Их можно было стереть и перепрограммировать, только пропуская ультрафиолетовый свет через маленькое круглое окошко!

Устройства, такие как сотовые телефоны, модемы и беспроводные маршрутизаторы, часто хранят свое программное обеспечение не в ПЗУ (как можно было ожидать), а в
флэш-память. Это означает, что вы можете легко обновить их новой прошивкой .
(относительно постоянное программное обеспечение, хранящееся в ПЗУ), всякий раз при обновлении
происходит в результате процесса, называемого «миганием». Как у вас может быть
заметил, если вы когда-либо копировали большие объемы информации на флэш-память
памяти или обновите прошивку маршрутизатора, флэш-память и
перепрограммируемая ПЗУ работает медленнее, чем обычная оперативная память и
запись занимает больше времени, чем чтение.

Вспомогательная память

Наиболее популярными видами дополнительной памяти, используемой в современных ПК, являются жесткие диски,
CD/DVD-ROM и твердотельные накопители (SSD) , которые аналогичны только жестким дискам.
они хранят информацию на больших объемах флэш-памяти вместо вращающихся магнитных дисков.

Фото: 3,5-дюймовая дискета была самой популярной формой дополнительной памяти.
в 1980-х и 1990-х — это были флешки своего времени! Внутри жесткого пластикового защитного футляра находится хрупкий вращающийся круг из магнитного материала — это дискета. Вы можете увидеть это, если аккуратно сдвинете шторку вверху.

Но в долгой и увлекательной истории вычислительной техники люди использовали всевозможные другие устройства памяти, большинство из которых хранило информацию, намагничивая вещи.
Флоппи-дисководы (популярные примерно с конца 1970-х до середины 1990-х годов) хранятся
информация на дискетах. Это были маленькие тонкие круги из пластика, покрытые магнитным материалом, вращающиеся внутри прочных пластиковых корпусов, которые постепенно уменьшались в размерах с 8 дюймов до 5,25 дюймов, вплоть до окончательного популярного размера около 3,5 дюймов.
Zip-диски были похожи, но хранили гораздо больше информации в сильно сжатом формате.
формируются внутри коренастых картриджей. В 1970-х и 1980-х годах микрокомпьютеры
(предшественники современных ПК) часто хранили информацию, используя
кассеты , точно такие же, как те, которые люди использовали в то время для
играть музыку. Вы можете быть удивлены, узнав, что крупные компьютерные отделы до сих пор широко используют ленты для резервного копирования.
данные сегодня, в основном потому, что этот метод настолько прост и недорог. Это не имеет значения, что
ленты работают медленно и последовательно, когда вы используете их для резервного копирования, потому что обычно вы хотите
копировать и восстанавливать ваши данные очень систематическим образом, и время не обязательно так важно.

Фото: Память, какой она была в 1954 году. Этот блок памяти на магнитном сердечнике размером со шкаф (слева),
высотой с взрослого, состоял из отдельных цепей (в центре), содержащих крошечные кольца из магнитного материала (феррита), известные как сердечники (справа), которые можно было намагничивать или размагничивать для хранения или стирания информации. Поскольку любое ядро ​​можно было читать или записывать так же легко, как и любое другое, это была форма оперативной памяти. Фотографии предоставлены Исследовательским центром Гленна НАСА (NASA-GRC).

Возвращаясь еще дальше во времени, компьютеры 1950-х и 1960-х годов записывали информацию о
магнитопроводы (маленькие кольца из ферромагнитных
и керамический материал), в то время как даже более ранние машины хранили информацию, используя
реле (переключатели, подобные тем, которые используются в телефонных цепях) и
вакуумные трубки (немного похожие на миниатюрные версии электронно-лучевых трубок
используется в старых телевизорах).

Как память хранит информацию в двоичном виде

Фотографии, видео, текстовые файлы или звук, компьютеры хранят и обрабатывают все виды информации
в виде чисел или цифр. Вот почему их иногда называют цифровыми компьютерами.
Людям нравится работать с числами в десятичной (с основанием 10) системе (с десятью различными цифрами от 0 до 9).).
Компьютеры, с другой стороны, работают, используя совершенно другую систему счисления.
называется двоичным кодом , основанным всего на двух числах: ноль (0) и единица (1). В десятичной системе столбцы чисел соответствуют единицам, десяткам, сотням, тысячам и т. д., как вы
шаг влево, но в двоичном формате те же столбцы представляют степени двойки
(два, четыре, восемь, шестнадцать, тридцать два, шестьдесят четыре и так далее). Итак
десятичное число 55 становится 110111 в двоичном виде, что равно 32+16+4+2+1. Вам нужно намного больше
б inary копирует его (также называемое бит ) для хранения числа. С восемью битами (также называемыми байтами ) вы можете хранить любое десятичное число от 0 до 255 (00000000–11111111 в двоичном формате).

Одна из причин, по которой людям нравятся десятичные числа, заключается в том, что у нас есть 10
пальцы. У компьютеров нет 10 пальцев. Вместо этого у них есть
тысячи, миллионы или даже миллиарды электронных переключателей, называемых
транзисторы. Транзисторы хранят двоичные числа, когда электрические токи
прохождение через них включает и выключает их. Включение транзистора сохраняет единицу; выключить это
хранит ноль. Компьютер может хранить десятичные числа в своей памяти, выключив
целая серия транзисторов в двоичной схеме, как будто кто-то держит
вверх ряд флагов. Число 55 похоже на поднятие пяти флагов и
удерживая один из них в этом шаблоне:

Иллюстрация: 55 в десятичной системе равно (1×32) +
(1×16) + (0×8) + (1×4) + (1×2) + (1×1) =
110111 в двоичном формате. Внутри компьютера нет никаких флагов, но он может хранить
номер 55 с шестью транзисторами, включенными или выключенными по той же схеме.

Так что хранить числа легко. Но как добавить,
вычитать, умножать и делить, используя только электрические токи? Ты
должны использовать умные схемы, называемые логическими вентилями, которые вы можете прочитать все
в нашей статье о логических воротах.

Краткая история компьютерной памяти

Вот лишь несколько избранных вех в развитии компьютерной памяти; для более полной картины, пожалуйста, ознакомьтесь с нашей подробной статьей об истории компьютеров.

• 1804: Жозеф Мари Жаккард использует карты с пробитыми в них отверстиями для управления текстильными ткацкими станками. Перфокарты, как их называют, сохранились как важная форма компьютерной памяти до начала 1970-х годов.
• 1835: Джозеф Генри изобретает реле, электромагнитный переключатель, использовавшийся в качестве памяти во многих первых компьютерах до того, как в середине 20-го века были разработаны транзисторы.

  Фото: Современное электромагнитное реле. Подобные устройства относительно велики, требуют времени для переключения и потребляют довольно много энергии, что является одной из причин, по которой компьютеры середины 20-х годов на их основе были намного больше и медленнее, чем современные машины.

• XIX век: Чарльз Бэббидж набрасывает чертежи сложных компьютеров с шестеренчатым приводом и встроенной механической памятью.
• 1947: Три американских физика, Джон Бардин, Уолтер Браттейн и Уильям Шокли, разрабатывают транзистор — крошечное переключающее устройство, составляющее основу большинства современных компьютерных запоминающих устройств.

  Фото: Современный транзистор.

• 1949: Ван подает патент на память на магнитных сердечниках.
• 1950-е годы: Рейнольд Б. Джонсон из IBM изобретает жесткий диск, о чем было объявлено публике 4 сентября 1956 года.

  Artwork: оригинальный жесткий диск IBM из патента 1954/1964. Вы можете увидеть несколько вращающихся дисков, выделенных красным, в большом блоке памяти справа. Изображение из патента США 3 134 097: Машина для хранения данных Луиса Д. Стивенса и др., IBM, любезно предоставлено Управлением по патентам и товарным знакам США.

• 1967: Уоррен Далзил из IBM разрабатывает дисковод для гибких дисков.
• 1960-е: Джеймс Т. Рассел изобретает оптический компакт-диск, работая в Battelle Memorial Institute.
• 1968: Роберт Деннард из IBM получает патент на память DRAM.
• 1981: Инженеры Toshiba Фудзио Масуока и Хисакадзу Иидзука подают патент на флэш-память.

Узнайте больше

На этом сайте

Вам могут понравиться эти другие статьи на нашем сайте, посвященные похожим темам:

• Компьютеры
• Флэш-память
• Жесткие диски
• Транзисторы

Книги

Общие сведения

• Основы компьютерной организации и архитектуры, Линда Нулл и др. Jones & Bartlett, 2014. Всестороннее базовое введение в информатику. Глава 6 посвящена памяти, включая виртуальную память и подкачку.

Модернизация памяти вашего ПК

• PC Mods for the Evil Genius by Jim Aspinwall. McGraw-Hill Professional, 2006. Простое введение в превращение обычного ПК в нечто более интересное.
• «Собери свой собственный компьютер» Гэри Маршалла. Haynes, 2012. Простое иллюстрированное руководство по сборке ПК, написанное в привычном для Haynes стиле автомобильных инструкций.

Статьи

• Почему будущее хранения данных (по-прежнему) за магнитными лентами Марк Ланц. IEEE Spectrum, 28 августа 2018 г. Надежная магнитная лента гораздо более актуальна для хранения «больших данных», чем вы думаете.
• Программное обеспечение как аппаратное обеспечение: веревочная память Аполлона Дэвида С. Брока. IEEE Spectrum, 29 сентября., 2017. Увлекательный взгляд на память магнитных сердечников, используемую в космических кораблях «Аполлон».

Патенты

Ниже приведены более подробные технические описания работы памяти:

• Патент США 2,708,722: Устройство управления передачей импульсов, разработанное Ан Ван. 17 мая 1955 г. Оригинальный ЗУ на магнитном сердечнике.
• Патент США 3 134 097: Машина для хранения данных Луи Д. Стивенса, Уильяма А. Годдарда и Джона Дж. Лайнотта. 19 мая 1964 г. Оригинальный патент IBM на жесткий диск, первоначально поданный десятью годами ранее (24 декабря 1964 г.).54).
• Патент США 3 503 060: Устройство хранения данных на магнитных дисках с прямым доступом, авторы Уильям А. Годдард и Джон Дж. Лайнотт, IBM. 24 марта 1970 г. Один из более поздних патентов IBM на жесткие диски («DASD»), включающий немало частей из более раннего патента США 3 134 097. Этот очень подробный — вы могли бы почти построить жесткий диск, внимательно следуя ему!
• Патент США 3 387 286: Память на полевых транзисторах Роберта Деннарда, IBM. 4 июня 1968 г. Ключевыми компонентами памяти DRAM являются ячейки памяти для хранения отдельных битов информации, каждая из которых состоит из одного полевого транзистора и одного конденсатора, как объясняется здесь в исходном патенте.

Каталожные номера

1. ↑   Дополнительную информацию о стратегиях человеческой памяти см. в книге Дэниела Шактера «Семь грехов памяти: как разум забывает и вспоминает», Houghton Mifflin Harcourt, 2002.
   О конкретной идее о том, что забывание является полезным свойством памяти, см. Scott A. Small’s Forgetting: The Benefits of Not Remembering, Crown, 2021.

.

Пожалуйста, НЕ копируйте наши статьи в блоги и другие веб-сайты.

Статьи с этого веб-сайта зарегистрированы в Бюро регистрации авторских прав США. Копирование или иное использование зарегистрированных произведений без разрешения, удаление этого или других уведомлений об авторских правах и/или нарушение смежных прав может повлечь за собой серьезные гражданские или уголовные санкции.

Авторские права на текст © Chris Woodford 2010, 2021. Все права защищены. Полное уведомление об авторских правах и условия использования.

Подпишитесь на нас

Оцените эту страницу

Пожалуйста, оцените эту страницу или оставьте отзыв, и я сделаю пожертвование WaterAid.

Сохранить или поделиться этой страницей

Нажмите CTRL + D, чтобы добавить эту страницу в закладки на будущее или рассказать о ней друзьям:

Цитировать эту страницу

Вудфорд, Крис. (2010/2020) Компьютерная память. Получено с https://www.explainthatstuff.com/how-computer-memory-works.html. [Доступ (вставьте дату здесь)]

Подробнее на нашем веб-сайте…

• Связь
• Компьютеры
• Электричество и электроника
• Энергия
• Машиностроение
• Окружающая среда
• Гаджеты
• Домашняя жизнь
• Материалы
• Наука
• Инструменты и инструменты
• Транспорт

↑ Вернуться к началу

Как работает память компьютера?

Как работает память компьютера? — Объясните этот материал

Вы здесь:
Домашняя страница >
Компьютеры >
Память компьютера

• Дом
• индекс А-Я
• Случайная статья
• Хронология
• Учебное пособие
• О нас
• Конфиденциальность и файлы cookie

Реклама

org/Person»> Криса Вудфорда. Последнее обновление: 22 августа 2022 г.

Ваша память как у слона… или больше похожа на решето? Вы часто слышите, как люди сравнивают себя с одной из этих вещей, но вы почти
никогда не слышал, чтобы кто-то сказал, что их память подобна компьютеру. Это
отчасти потому, что человеческий мозг и память компьютера имеют очень разные
целей и действуют совершенно по-разному. Но это также отражает
тот факт, что там, где мы, люди, часто с трудом запоминаем имена,
лица, и даже день недели, компьютерные воспоминания
самое близкое, что у нас есть к совершенству памяти. Как именно эти «замечательные
запоминающие устройства» действительно работают? Давайте посмотрим поближе!

Фото: Подобная микросхема компьютерной памяти является примером
Интегральная схема.
Это означает, что это миниатюрная коллекция из тысяч электронных деталей (обычно
компоненты), созданные на крошечном кремниевом чипе размером с ноготь на мизинце. Это 1-гигабитный
Микросхема флэш-памяти NAND от USB-накопителя.

Содержание

1. Что такое память?
2. Два типа памяти
3. Внутренняя память
   • ОЗУ и ПЗУ
4. Прирост оперативной памяти
   • Произвольный и последовательный доступ
   • DRAM и SRAM
   • ПЗУ
5. Вспомогательная память
6. Как память хранит информацию в двоичном виде
7. Краткая история компьютерной памяти
8. Узнать больше

Что такое память?

Основная цель памяти — человеческой или машинной — вести учет
информация за определенный период времени. Одна из действительно заметных вещей в
человеческая память заключается в том, что она очень хорошо умеет забывать. Это звучит
как крупный дефект, пока вы не считаете, что мы можем только заплатить
внимание ко многим вещам одновременно. Другими словами, забывание, скорее всего, является умным
выработанная людьми тактика, которая помогает нам сосредоточиться на вещах, которые
актуально и важно в бесконечном беспорядке нашего
повседневной жизни — способ сосредоточиться на том, что действительно важно. забывание
это все равно, что выкинуть старый хлам из шкафа, чтобы освободить место для новых вещей.
[1]

Компьютеры не запоминают и не забывают так, как это делает человеческий мозг.
Компьютеры работают в бинарном коде (более подробно поясняется во вставке).
ниже): либо они что-то знают, либо
не надо — и как только они узнают, за исключением каких-то катастрофических
провал, они вообще не забывают. Люди разные.
Мы можем распознать вещей («Где-то я уже видел это лицо»)
или уверены, что мы что-то знаем («Я помню, как учил
немецкое слово, обозначающее вишню, когда я учился в школе»), не обязательно имея возможность
вспомнить их. В отличие от компьютеров люди могут
забыть… вспомнить… забыть… вспомнить… сделать так, чтобы память казалась больше
как искусство или магия, чем наука или технология. Когда умные люди
освоить приемы, которые позволяют им запоминать тысячи кусочков
информацию, их прославляют как великих магов, хотя
то, чего они достигли, гораздо менее впечатляюще, чем что-либо
пятидолларовая флэш-память USB могла бы сделать!

Иллюстрация: Компьютеры запоминают вещи совершенно иначе, чем человеческий мозг, хотя это
можно запрограммировать компьютер, чтобы он запоминал вещи и распознавал закономерности мозговым способом
с помощью так называемых нейронных сетей.
Историческая иллюстрация анатомии мозга около 1543 года, сделанная Яном Стефаном ван Калькаром, который тесно сотрудничал
с пионером анатомии Андреасом Везалием.

Рекламные ссылки

Два типа памяти

Единственное, что объединяет человеческий мозг и компьютер, — это разные типы памяти.
Память. Человеческая память фактически разбита на кратковременные «рабочие»
память (о вещах, которые мы недавно видели, слышали или обрабатывали с помощью нашего
мозга) и долговременной памяти (фактов, которые мы узнали, событий, которые мы
опыт, вещи, которые мы умеем делать, и т. д., которые мы обычно
нужно помнить намного дольше). Типичный компьютер также имеет два разных типа памяти.

Имеется встроенная основная память (иногда называемая внутренней памятью), выполненная
кремниевых микросхем (интегральных схем). Он может хранить и извлекать
данные (компьютеризированная информация) очень быстро, поэтому они используются, чтобы помочь компьютеру обрабатывать то, над чем он сейчас работает. Как правило, внутренняя память volatile , что означает, что она забывает свое содержимое, как только отключается питание.
выключен. Вот почему компьютеры также имеют так называемые вспомогательные устройства .
память (или хранилище), которое запоминает данные даже при отключении питания.
В типичном ПК или ноутбуке вспомогательная память обычно обеспечивается жестким диском или
флэш-память. Вспомогательный
память также называется , внешняя память , потому что в более старых, больших
компьютеров, он обычно располагался на совершенно отдельной машине
подключен к основному компьютеру кабелем. Аналогичным образом современные
ПК часто имеют подключаемое дополнительное хранилище в виде флэш-памяти USB.
карты памяти, карты памяти SD (которые подключаются к таким вещам, как цифровые
камеры), подключайте жесткие диски, CD/DVD-диски, записывающие устройства и так далее.

Фото: Эти два жестких диска являются примерами дополнительной памяти компьютера. Слева у нас есть жесткий диск PCMCIA емкостью 20 ГБ от iPod. Справа есть жесткий диск на 30 Гб от ноутбука. Жесткий диск емкостью 30 ГБ может хранить примерно в 120 раз больше информации, чем микросхема флэш-памяти емкостью 256 МБ на нашей верхней фотографии. Больше таких фото смотрите в нашем
Основная статья о жестких дисках.

На практике различие между основной и вспомогательной памятью может быть немного размыто.
Компьютеры имеют ограниченный объем основной памяти (обычно от 512 МБ до 4 ГБ на современном компьютере). Чем больше у них есть, тем быстрее они могут обрабатывать информацию и тем быстрее они выполняют свои задачи. Если компьютеру нужно хранить больше места, чем есть в его основной памяти, он может временно переместить менее важные вещи из основной памяти на свой жесткий диск в так называемом режиме 9.0033 виртуальной памяти , чтобы освободить место. Когда это произойдет, вы услышите, как жесткий диск щелкает на очень высокой скорости, когда компьютер считывает и записывает данные между виртуальной и реальной (основной) памятью. Поскольку для доступа к жестким дискам требуется больше времени, чем к микросхемам памяти, использование виртуальной памяти — гораздо более медленный процесс, чем использование основной памяти, и это действительно замедляет работу вашего компьютера. Именно поэтому компьютеры с большим объемом памяти работают быстрее.

Внутренняя память

RAM и ROM

Микросхемы, из которых состоит внутренняя память компьютера, бывают двух видов.
известная как RAM (оперативная память) и
ПЗУ (постоянная память) .
Чипы оперативной памяти запоминают только вещи
когда компьютер включен, поэтому они используются для хранения любых
компьютер работает в очень краткосрочной перспективе. микросхемы ПЗУ, на
С другой стороны, помните вещи независимо от того, включено питание или нет. Они
предварительно запрограммирована с информацией на заводе и используется для хранения
такие вещи, как BIOS компьютера (базовая система ввода/вывода,
управляет основными вещами, такими как экран компьютера и клавиатура).
RAM и ROM — не самые полезные названия в мире, как мы скоро узнаем,
так что не волнуйтесь, если они звучат непонятно. Просто помни
этот ключевой момент: основная память внутри компьютера основана на двух видах
чипа: временный, изменчивый тип, который помнит только во время
питание включено (ОЗУ) и постоянный энергонезависимый вид, который
запоминает, включено или выключено питание (ПЗУ).

Рост оперативной памяти

Современные машины имеют гораздо больше оперативной памяти, чем первые домашние компьютеры. В этой таблице показаны типичные объемы оперативной памяти для компьютеров Apple, от оригинального Apple I (выпущенного в 1976 году) до смартфона iPhone 12 (выпущенного более четырех десятилетий спустя) с примерно
в полмиллиона раз больше оперативной памяти на борту! Это грубые сравнения, основанные на идее, что КБ означает примерно 1000 байт,
МБ означает около миллиона байтов, а ГБ означает около миллиарда. На самом деле, КБ, МБ и ГБ могут быть немного неоднозначными,
поскольку в информатике 1 КБ на самом деле составляет 1024 байта. Не беспокойтесь об этом: на самом деле это не сильно меняет эти сравнения.)

Фото: У Apple ][ была базовая память 4 КБ с возможностью расширения до 48 КБ. В то время это казалось огромным объемом, но современный смартфон имеет примерно в 60 000 раз больше оперативной памяти, чем его 48-килобайтный предшественник.
В 1977 году обновление 4K RAM для Apple ][ стоило колоссальные 100 долларов, что составляет 1 доллар за 41 байт; сегодня легко найти 1 ГБ менее чем за 10 долларов, поэтому за 1 доллар вы покупаете более 100 МБ — примерно в 25 миллионов раз больше памяти за ваши деньги!

Произвольный и последовательный доступ

Здесь все может немного запутаться. Оперативная память имеет имя random
получить доступ к , потому что (теоретически) компьютер так же быстро
считывать или записывать информацию из любой части микросхемы оперативной памяти, как и из любой
другой. (Кстати, это относится и к большинству микросхем ПЗУ, которые
можно сказать, это примеры энергонезависимых чипов оперативной памяти!) Жесткие диски
также, вообще говоря, устройства с произвольным доступом, потому что это занимает
примерно одинаковое время чтения информации с любой точки диска.

Рисунок: 1) Произвольный доступ: Жесткий диск может читать или записывать любую часть информации за более или менее одинаковое время, просто сканируя головку чтения-записи вперед и назад по вращающейся пластине.
2) Последовательный доступ: ленточный накопитель должен перематывать ленту вперед или назад, пока она не окажется в нужном положении, прежде чем он сможет читать или записывать информацию.

Однако не все виды компьютерной памяти имеют произвольный доступ. Раньше это было обычным
для компьютеров хранить информацию на отдельных машинах, известных как ленточные накопители, с использованием длинных
катушки с магнитной лентой (например, гигантские версии музыкальных
кассеты в старомодных кассетных плеерах Sony Walkman). Если
компьютер хотел получить доступ к информации, он должен был вернуться назад
или вперед по ленте, пока она не достигнет точно той точки, в которой
хотели — точно так же, как вам приходилось перематывать ленту туда-сюда, чтобы
лет, чтобы найти трек, который вы хотели воспроизвести. Если лента была прямо в
начало, но нужная компьютеру информация находилась в самом конце,
была довольно задержка в ожидании перемотки ленты вперед вправо
точка. Если лента просто оказалась в нужном месте, компьютер
мог получить доступ к информации, которую он хотел, практически мгновенно.
Ленты являются примером последовательный доступ : информация
хранится в последовательности и сколько времени требуется для чтения или записи
часть информации зависит от того, где лента находится по отношению к
к головке чтения-записи (магнит, который считывает и записывает информацию
с ленты) в любой момент.

Фото: Последовательный доступ в действии: Это операторский терминал мейнфрейма IBM System/370, выпущенный в 1981 году. сохраненные ленты. Если компьютеру нужно было прочитать какие-то действительно старые данные (скажем, платежные ведомости за прошлый год или резервную копию данных, сделанную несколько дней назад), человеку-оператору приходилось искать нужную ленту в шкафу, а затем «монтировать ее» (загружать). его в привод) до того, как машина смогла его прочитать! Мы до сих пор говорим о «монтировании» дисков и дисководов, даже когда все, что мы имеем в виду, — это заставить компьютер распознавать часть своей памяти, которая в данный момент не активна. Фото предоставлено Исследовательским центром Гленна НАСА (NASA-GRC).

Фото: Маленькая часть гигантской библиотеки магнитных лент! Ленточные библиотеки были обычным явлением вплоть до 1980-х годов. Хотя сейчас мы слышим об этом намного меньше, лента по-прежнему широко используется сегодня. Фото предоставлено архивом Кэрол М. Хайсмит, Библиотека Конгресса, Отдел эстампов и фотографий.

DRAM и SRAM

RAM поставляется в двух основных вариантах: DRAM (динамическая RAM) и
SRAM (статическая RAM) . DRAM менее дорогая из двух и имеет более высокую плотность
(упаковывает больше данных в меньшее пространство), чем SRAM, поэтому используется для
большую часть внутренней памяти вы найдете в ПК, игровых консолях и так далее.
SRAM быстрее и потребляет меньше энергии, чем DRAM, и, учитывая ее большую
стоимость и меньшая плотность, скорее всего, будет использоваться в небольших,
временные «рабочие воспоминания» (кэши), которые являются частью
внутренней или внешней памяти компьютера. Он также широко используется в портативных гаджетах, таких как
как мобильные телефоны, где минимизация энергопотребления (и максимизация
время автономной работы) чрезвычайно важно.

Различия между DRAM и SRAM связаны с тем, как они построены
из основных электронных компонентов. Оба типа оперативной памяти энергозависимы,
но DRAM также , динамический (требуется питание для отключения
через него время от времени, чтобы сохранить его память свежей), где SRAM
статический (так же не требует «обновления»). DRAM это
более плотный (хранит больше информации в меньшем объеме), потому что использует
всего один конденсатор и один транзистор для хранения каждого бита (двоичный
разряд) информации, где SRAM требуется несколько транзисторов для каждого
кусочек.

Фото: Большинство микросхем памяти двумерны, а транзисторы (электронные переключатели), которые хранят информацию, расположены в плоской сетке. Напротив, в этой трехмерной стековой памяти транзисторы расположены вертикально, а также горизонтально, поэтому больше информации может быть упаковано в меньшее пространство. Фото предоставлено Исследовательским центром НАСА в Лэнгли (NASA-LaRC) и
Интернет-архив.

ПЗУ

Как и ОЗУ, ПЗУ также бывает разных видов — и, чтобы запутать, не все из них строго
только для чтения. Флэш-память, которую вы найдете на USB-накопителях и
Карты памяти цифровых камер на самом деле являются своего рода ПЗУ, которые сохраняют
информация почти бесконечно, даже при выключенном питании (во многом как в обычном ПЗУ), но
при необходимости можно относительно легко перепрограммировать (подробнее
как обычная оперативная память). С технической точки зрения флэш-память относится к типу EEPROM (электрически
стираемое программируемое ПЗУ), что означает, что информация может быть сохранена или стерта
относительно легко, просто пропуская электрический ток через память.
Хммм, вы можете подумать, а не вся ли память работает таким образом… пропуская через нее электричество? Да!
Но название на самом деле является исторической ссылкой на тот факт, что стираемые
и перепрограммируемое ПЗУ раньше работало по-другому. Еще в 1970-х годах наиболее распространенной формой
стираемое и перезаписываемое ПЗУ было EPROM (стираемое программируемое ПЗУ).
Чипы EPROM приходилось стирать относительно трудоемким и неудобным методом предварительного удаления их из схемы.
а затем облучая их мощным ультрафиолетовым светом.
Представьте, если бы вам приходилось проходить этот долгий процесс каждый раз, когда вы хотите сохранить новый набор фотографий.
на карту памяти вашего цифрового фотоаппарата.

Фото: старомодный чип EPROM на 32 КБ, выпущенный в 1986 году. Их можно было стереть и перепрограммировать, только пропуская ультрафиолетовый свет через маленькое круглое окошко!

Устройства, такие как сотовые телефоны, модемы и беспроводные маршрутизаторы, часто хранят свое программное обеспечение не в ПЗУ (как можно было ожидать), а в
флэш-память. Это означает, что вы можете легко обновить их новой прошивкой .
(относительно постоянное программное обеспечение, хранящееся в ПЗУ), всякий раз при обновлении
происходит в результате процесса, называемого «миганием». Как у вас может быть
заметил, если вы когда-либо копировали большие объемы информации на флэш-память
памяти или обновите прошивку маршрутизатора, флэш-память и
перепрограммируемая ПЗУ работает медленнее, чем обычная оперативная память и
запись занимает больше времени, чем чтение.

Вспомогательная память

Наиболее популярными видами дополнительной памяти, используемой в современных ПК, являются жесткие диски,
CD/DVD-ROM и твердотельные накопители (SSD) , которые аналогичны только жестким дискам.
они хранят информацию на больших объемах флэш-памяти вместо вращающихся магнитных дисков.

Фото: 3,5-дюймовая дискета была самой популярной формой дополнительной памяти.
в 1980-х и 1990-х — это были флешки своего времени! Внутри жесткого пластикового защитного футляра находится хрупкий вращающийся круг из магнитного материала — это дискета. Вы можете увидеть это, если аккуратно сдвинете шторку вверху.

Но в долгой и увлекательной истории вычислительной техники люди использовали всевозможные другие устройства памяти, большинство из которых хранило информацию, намагничивая вещи.
Флоппи-дисководы (популярные примерно с конца 1970-х до середины 1990-х годов) хранятся
информация на дискетах. Это были маленькие тонкие круги из пластика, покрытые магнитным материалом, вращающиеся внутри прочных пластиковых корпусов, которые постепенно уменьшались в размерах с 8 дюймов до 5,25 дюймов, вплоть до окончательного популярного размера около 3,5 дюймов.
Zip-диски были похожи, но хранили гораздо больше информации в сильно сжатом формате.
формируются внутри коренастых картриджей. В 1970-х и 1980-х годах микрокомпьютеры
(предшественники современных ПК) часто хранили информацию, используя
кассеты , точно такие же, как те, которые люди использовали в то время для
играть музыку. Вы можете быть удивлены, узнав, что крупные компьютерные отделы до сих пор широко используют ленты для резервного копирования.
данные сегодня, в основном потому, что этот метод настолько прост и недорог. Это не имеет значения, что
ленты работают медленно и последовательно, когда вы используете их для резервного копирования, потому что обычно вы хотите
копировать и восстанавливать ваши данные очень систематическим образом, и время не обязательно так важно.

Фото: Память, какой она была в 1954 году. Этот блок памяти на магнитном сердечнике размером со шкаф (слева),
высотой с взрослого, состоял из отдельных цепей (в центре), содержащих крошечные кольца из магнитного материала (феррита), известные как сердечники (справа), которые можно было намагничивать или размагничивать для хранения или стирания информации. Поскольку любое ядро ​​можно было читать или записывать так же легко, как и любое другое, это была форма оперативной памяти. Фотографии предоставлены Исследовательским центром Гленна НАСА (NASA-GRC).

Возвращаясь еще дальше во времени, компьютеры 1950-х и 1960-х годов записывали информацию о
магнитопроводы (маленькие кольца из ферромагнитных
и керамический материал), в то время как даже более ранние машины хранили информацию, используя
реле (переключатели, подобные тем, которые используются в телефонных цепях) и
вакуумные трубки (немного похожие на миниатюрные версии электронно-лучевых трубок
используется в старых телевизорах).

Как память хранит информацию в двоичном виде

Фотографии, видео, текстовые файлы или звук, компьютеры хранят и обрабатывают все виды информации
в виде чисел или цифр. Вот почему их иногда называют цифровыми компьютерами.
Людям нравится работать с числами в десятичной (с основанием 10) системе (с десятью различными цифрами от 0 до 9).).
Компьютеры, с другой стороны, работают, используя совершенно другую систему счисления.
называется двоичным кодом , основанным всего на двух числах: ноль (0) и единица (1). В десятичной системе столбцы чисел соответствуют единицам, десяткам, сотням, тысячам и т. д., как вы
шаг влево, но в двоичном формате те же столбцы представляют степени двойки
(два, четыре, восемь, шестнадцать, тридцать два, шестьдесят четыре и так далее). Итак
десятичное число 55 становится 110111 в двоичном виде, что равно 32+16+4+2+1. Вам нужно намного больше
б inary копирует его (также называемое бит ) для хранения числа. С восемью битами (также называемыми байтами ) вы можете хранить любое десятичное число от 0 до 255 (00000000–11111111 в двоичном формате).

Одна из причин, по которой людям нравятся десятичные числа, заключается в том, что у нас есть 10
пальцы. У компьютеров нет 10 пальцев. Вместо этого у них есть
тысячи, миллионы или даже миллиарды электронных переключателей, называемых
транзисторы. Транзисторы хранят двоичные числа, когда электрические токи
прохождение через них включает и выключает их. Включение транзистора сохраняет единицу; выключить это
хранит ноль. Компьютер может хранить десятичные числа в своей памяти, выключив
целая серия транзисторов в двоичной схеме, как будто кто-то держит
вверх ряд флагов. Число 55 похоже на поднятие пяти флагов и
удерживая один из них в этом шаблоне:

Иллюстрация: 55 в десятичной системе равно (1×32) +
(1×16) + (0×8) + (1×4) + (1×2) + (1×1) =
110111 в двоичном формате. Внутри компьютера нет никаких флагов, но он может хранить
номер 55 с шестью транзисторами, включенными или выключенными по той же схеме.

Так что хранить числа легко. Но как добавить,
вычитать, умножать и делить, используя только электрические токи? Ты
должны использовать умные схемы, называемые логическими вентилями, которые вы можете прочитать все
в нашей статье о логических воротах.

Краткая история компьютерной памяти

Вот лишь несколько избранных вех в развитии компьютерной памяти; для более полной картины, пожалуйста, ознакомьтесь с нашей подробной статьей об истории компьютеров.

• 1804: Жозеф Мари Жаккард использует карты с пробитыми в них отверстиями для управления текстильными ткацкими станками. Перфокарты, как их называют, сохранились как важная форма компьютерной памяти до начала 1970-х годов.
• 1835: Джозеф Генри изобретает реле, электромагнитный переключатель, использовавшийся в качестве памяти во многих первых компьютерах до того, как в середине 20-го века были разработаны транзисторы.

  Фото: Современное электромагнитное реле. Подобные устройства относительно велики, требуют времени для переключения и потребляют довольно много энергии, что является одной из причин, по которой компьютеры середины 20-х годов на их основе были намного больше и медленнее, чем современные машины.

• XIX век: Чарльз Бэббидж набрасывает чертежи сложных компьютеров с шестеренчатым приводом и встроенной механической памятью.
• 1947: Три американских физика, Джон Бардин, Уолтер Браттейн и Уильям Шокли, разрабатывают транзистор — крошечное переключающее устройство, составляющее основу большинства современных компьютерных запоминающих устройств.

  Фото: Современный транзистор.

• 1949: Ван подает патент на память на магнитных сердечниках.
• 1950-е годы: Рейнольд Б. Джонсон из IBM изобретает жесткий диск, о чем было объявлено публике 4 сентября 1956 года.

  Artwork: оригинальный жесткий диск IBM из патента 1954/1964. Вы можете увидеть несколько вращающихся дисков, выделенных красным, в большом блоке памяти справа. Изображение из патента США 3 134 097: Машина для хранения данных Луиса Д. Стивенса и др., IBM, любезно предоставлено Управлением по патентам и товарным знакам США.

• 1967: Уоррен Далзил из IBM разрабатывает дисковод для гибких дисков.
• 1960-е: Джеймс Т. Рассел изобретает оптический компакт-диск, работая в Battelle Memorial Institute.
• 1968: Роберт Деннард из IBM получает патент на память DRAM.
• 1981: Инженеры Toshiba Фудзио Масуока и Хисакадзу Иидзука подают патент на флэш-память.

Узнайте больше

На этом сайте

Вам могут понравиться эти другие статьи на нашем сайте, посвященные похожим темам:

• Компьютеры
• Флэш-память
• Жесткие диски
• Транзисторы

Книги

Общие сведения

• Основы компьютерной организации и архитектуры, Линда Нулл и др. Jones & Bartlett, 2014. Всестороннее базовое введение в информатику. Глава 6 посвящена памяти, включая виртуальную память и подкачку.

Модернизация памяти вашего ПК

• PC Mods for the Evil Genius by Jim Aspinwall. McGraw-Hill Professional, 2006. Простое введение в превращение обычного ПК в нечто более интересное.
• «Собери свой собственный компьютер» Гэри Маршалла. Haynes, 2012. Простое иллюстрированное руководство по сборке ПК, написанное в привычном для Haynes стиле автомобильных инструкций.

Статьи

• Почему будущее хранения данных (по-прежнему) за магнитными лентами Марк Ланц. IEEE Spectrum, 28 августа 2018 г. Надежная магнитная лента гораздо более актуальна для хранения «больших данных», чем вы думаете.
• Программное обеспечение как аппаратное обеспечение: веревочная память Аполлона Дэвида С. Брока. IEEE Spectrum, 29 сентября., 2017. Увлекательный взгляд на память магнитных сердечников, используемую в космических кораблях «Аполлон».

Патенты

Ниже приведены более подробные технические описания работы памяти:

• Патент США 2,708,722: Устройство управления передачей импульсов, разработанное Ан Ван. 17 мая 1955 г. Оригинальный ЗУ на магнитном сердечнике.
• Патент США 3 134 097: Машина для хранения данных Луи Д. Стивенса, Уильяма А. Годдарда и Джона Дж. Лайнотта. 19 мая 1964 г. Оригинальный патент IBM на жесткий диск, первоначально поданный десятью годами ранее (24 декабря 1964 г.).54).
• Патент США 3 503 060: Устройство хранения данных на магнитных дисках с прямым доступом, авторы Уильям А. Годдард и Джон Дж. Лайнотт, IBM. 24 марта 1970 г. Один из более поздних патентов IBM на жесткие диски («DASD»), включающий немало частей из более раннего патента США 3 134 097. Этот очень подробный — вы могли бы почти построить жесткий диск, внимательно следуя ему!
• Патент США 3 387 286: Память на полевых транзисторах Роберта Деннарда, IBM. 4 июня 1968 г. Ключевыми компонентами памяти DRAM являются ячейки памяти для хранения отдельных битов информации, каждая из которых состоит из одного полевого транзистора и одного конденсатора, как объясняется здесь в исходном патенте.

Каталожные номера

1. ↑   Дополнительную информацию о стратегиях человеческой памяти см. в книге Дэниела Шактера «Семь грехов памяти: как разум забывает и вспоминает», Houghton Mifflin Harcourt, 2002.
   О конкретной идее о том, что забывание является полезным свойством памяти, см. Scott A. Small’s Forgetting: The Benefits of Not Remembering, Crown, 2021.

.

Пожалуйста, НЕ копируйте наши статьи в блоги и другие веб-сайты.

Статьи с этого веб-сайта зарегистрированы в Бюро регистрации авторских прав США. Копирование или иное использование зарегистрированных произведений без разрешения, удаление этого или других уведомлений об авторских правах и/или нарушение смежных прав может повлечь за собой серьезные гражданские или уголовные санкции.

Авторские права на текст © Chris Woodford 2010, 2021. Все права защищены. Полное уведомление об авторских правах и условия использования.

Подпишитесь на нас

Оцените эту страницу

Пожалуйста, оцените эту страницу или оставьте отзыв, и я сделаю пожертвование WaterAid.

Сохранить или поделиться этой страницей

Нажмите CTRL + D, чтобы добавить эту страницу в закладки на будущее или рассказать о ней друзьям:

Цитировать эту страницу

Вудфорд, Крис.