Оперативтік жады Ақпаратты жадыныға сақтау принципі

Сабақтың тақырыбы:Оперативтік жады. Ақпаратты жадыныға сақтау принципі

Жоспар:

1. Оперативтік жады

2. Қатты диск

3. Иілгіш дискілердің 

Жады үлкен көлемді сандарды сақтай алатын физикалық құрылғы. Жады көлемі байттармен өлшене алады. (1 байт = 8 бит). 1 байтқа екілік код жазылады, бір әріппен немесе екі ондық цифрмен. Бір сан немесе нұсқау бір сөзді береді. Бір сөз сақталатын жады элементі ұяшық деп аталады. Жады ұяшықтары нөмірленеді. Ұяшық нөмерін оның адресі деп атайды.

Ақпаратты сақтау принципі бойынша жадыны үш түрге бөледі: оперативті жады, тұрақты жады және ұзақ уақыт сақтайтын жады.

Оперативтік жады – компьютерде қосулы тұрған мәліметтерді уақытша сақтауға арналған. Бұл, процессорға мәліметтерді беріп және өңдеу нәтижелерін алып, сол процессормен тікелей жұмыс жасайтын жады. Оперативті жадыда ағымдағы моментте компьютер жұмыс жасайтын мәліметтер қалай сақталса, программалар да солай сақталады. әрбір ұяшықтың санмен көрсетілетін өзінің адресі болады. Оперативті жады, көлемі бойынша салыстырмалы түрде үлкен болмаса да, жоғары жылдам орындағыш қасиетке ие. Әдетте, оперативті жады, микросхема терімі ретінде орындалған. Компьютерді сөндіргенде, оперативті жадыда орналасқан ақпарат өшіріледі. Қазіргі уақытта оперативті жады көлемі 200 Мбайттан асады.

Ұзақ уақыт сақтайтын жады үлкен көлемді мәліметтер мен программаларды ұзақ уақыт сақтауға арналған құрылғыларға жатады. Оның амалдарды орындау шапшадығы жоғары  емес, бірақ симдылығы өте үлкен және оған сақталған ақпарат компьютерді сөндіргенде өшірілмейде. Ұзақ уақыт сақтайтын жады көбінесе дискілерде магнитті немесе оптикалық жазбалары  бар электрохимиялық құрылығаларда жүзеге асады. Оның дисководтары, сәйкесінше ауысымды иілгіш дискілерде ақпаратты тасымалдаушылары, қатты  магниттік дискілері және компакт – дискілер үшін дисководтары бар.

Қатты диск – жұмыс жасауда тұрақты  қолданылатын программалар мен мәліметтерді сақтауға арналған, ұзақ уақыт сақтайтын жадының негізгі құрылғысы. Металл немесе керамикалық жазық беттен жасалған диск, жоғары жылдамдықпен айналады. Ақпаратты жазу және оқу, магниттік головканың көмегімен жүзеге асырылады. Қатты дискілердің негізгі параметрлеріне сиымдылық және өнімділік жатады (кіруге қолайлы орташа уақыт). Қазіргі уақытта осындай дисководтар сиымдылығы бірнеше ондаған гигабайтқа (мындаған мегабайт) жетеді, ал файлға қол жеткізу орташа уақыты 10 мкс- тан аз.

Иілгіш дискілердің  дисководтарын иілгіш магниттік  дискілер қолданады, иілгіш магниттік дискілер машинадан машинаға шағын көлемді программалар мен мәліметтерді шапшаң тасымалдау және оларды сақтау үшін пайдаланылады.

Көптеген компьютерлер 3,5 дюймдік (89 мм) дисководтар мен сиымдылығы 1,44 Мбайт-қа тең дискеталарды қолданады. Иілгіш дискілер ақпаратты тасымалдауда сенімділігі төмен деп есептелінеді, сондықтан да ақпаратты сақтаудың жалғыз немесе негізгі құралы ретінде қолдануға болмайды.

CD – ROM компакт – дискілерінің дисководы – компакт – дискіге негізделген тұрақты есте сақтау құрылғысы. Жазбаларды оқу оптикалық тәсілмен жүзеге асырылады. Стандартты компакт – дискінің сиымдылығы 650 Мбайт айналасында болады. CD – ROM стандартты дисководының негізгі кемшілігі – мәліметтерді жазу мүмкін емес. Дисководтың маңызды сипаттамасы болып еселі үлеспен өлшенетін мәліметтерді оқу жылдамдығы табылады. Қазіргі уақытта өнімділігі 50 жылдамдықты дисководтар қолданылады, мұндағы 1 жылдамдық деп музыкалық компакт – дискінің (150 Кбайт/с) айналуының жылдамдығы қабылданған.

Перифериялық құрылғылар каналдан нұсқауларды қабылдайтын арнайы блоктар – контроллерлер арқылы каналдарға жалғанады, олардың шифрын ашады және сәйкес ПҚ- ды іске қосады.

Перифериялық құрылғыларға негізінен сыртқы есте сақтау құрылғылары (СЕҚ) және ақпаратты енгізу – шығару құрылғылары жатады.

Сыртқы есте сақтау құрылғылары (кейде оны «сыртқы жады» деп  атайды) ақпартты сақтап және жинақтау үшін қызмет етеді. Жинақтағыш түрлерімен ажыратылатың СЕҚ – ның үш класы  бар: қағаздағы жинағыштар, магниттік  және оптикалық дискілерде жинағыштар.

Қағазда тасымалдаушы жинағыштардағы кодталған ақпарат тесілген және тесілген саңылаулар жиынтығы түрінде  беріледі. Арнайы оқитын құрылғы, саңылаулардың  қандай позицияда тесілгенін анықтайды  және сәйкесінше сигнал береді, алынған  сигналдар тізбегін ЭЕМ- ге түсінікті цифрлық кодтарға түрлендіреді және оларды ОЕСҚ – на жібереді. Қағазға тасымалданушылардың көптеген кемшіліктері бар: қателіктерді  жөндеуге қиын, мысалы дұрыс емес тесілген саңылауды желімдеу; ылғалдануға байланысты қағаздың тегістігі мен оқитын жазық бетке оның тығыздалып жатуы бұзылуы мүмкін – сөйтіп дұрыс емес ақпарат жіберіледі; ал қағаз тез жыртылады!  Перфокардаларды қазіргі уақытта іс жүзінде қолданбайды; перфоленталар қолданылады, олар, ереже бойынша, ЭЕМ құрылғылары жұмысының дұрыстығын тексеретін бақылау тесттерін сақтауға арналған.

Бұқаралық таралған магниттік тасымалдағыштардағы  жинағыштар – магниттік ленталарда, магниттік дискілер, иілгіш магниттік  дискілерде, магниттік барабандарда және т.б. Магниттік тасмалдағыштарда жинақтағыштардың жұмыс жасау принципі кәдімгі магнитофон жұмысының принципіне өте ұқсас. Ақпарат, оқитын – жазатын бөлігінің айналасында қозғалатын магниттік тасмалдаушыға жазылады. Егер ол магниттік лента болса, онда ол өңделетін ақпаратты беріп немесе жаза отырып, оқитын – жазатын қозғалмайтын бөлігін бойлай созылып жатыр. Магниттік лентада жинақтағыштар алдағы уақытта қолдануға болатын құрылғылар болып табылады. Осылай атауды олар мысалы, лентаның аяғында орналасқан ақпаратты оқу қажеттігінен барлық алдыңғы жазбаларды тізбектей көріп шығу керектігінен алды.

Жазбаларды көруге және пленкаларды  айналдыруға жіберілетін уақыт, қолайлы уақыт немесе күту уақыты деп атайды. Мұндай жинағыштар жадының  баяу құрылысына жатады, қолайлы уақыт  минутпен өлшенеді.

Ұзындығы 720 м, ені 13 мм МЛ жазба тығыздығы 640 бит/см болғанда, 5 Мбайт айналасында ақпарат жазуға болады. Магниттік дискілерде жинақтағыштар магнитофон мен грампластинка жұмыстарының принциптерін біріктірді.

Перифириялық құрылғы ЭЕМ – ді сыртқы әлеммен байланыстыратын әртүрлі құрылғылар жиынтығын береді. Кәдімгі енгізу – шығару құрылғысына келешекте ЭЕМ-мен жұмыс жасауға қолдануға қажет болатын перфокартадан оқу құрылғысы, шапшаң орындайтын баспа құрылғылары, ЭЕМ және адам – оператор арасындағы қарым – қатынаспен қамтамасыз ететін терминалдар және машиналық жадының сыртқы жалғастырушын беретін магниттік барабандар, дискілер немесе ленталар жүйесі жатады. Машиналық жадыда ұзақ уақыт аралығында үлкен көлемді мәліметтер сақталынады. Дискілер мен ленталардағы бұл кітапханалар оперативті есептерді орындау үшін ЭЕМ – дағы негізгі жадыны босатып, тым үлкен көлемді мәліметтерді сақтауға мүмкіндік береді. ЭЕМ-ларының қазіргі моделдерінің магниттік дискіде жинақтағыштарының сиымдылығы жүздеген және мыңдаған миллион битке дейін, ал жазатын – оқитын жылдамдығы 1 млн.бит/с-ке жетеді.

ПҚ – дардың екінші тобын енгізу – шығару құрылғылары құрайды. Олардың негізгі міндеті – ЭЕМ-сымен тұтынушы арасындағы диалогты ұйымдастыру. Ақпаратты машинаға әртүрлі тәсілдермен енгізуге болады, мысалы, мәліметтер жазылған дискетаны алып, оқитын – жазатын құрылғыға салып, оларды ОП-ге жүктейді (ақпаратты магниттік лентадан, магниттік дискіден, перфолентадан енгізу үшін де дәл осындай процедура жүргізіледі, тек әрбір тасымалдаушыға өзінің оқитын – жазатын құрылғысы болуы керек). Сонымен, сыртқы есте сақтау құрылғыларын МЛЖ, МДЖ, ИМДЖ және т.б. ақпаратта енгізу – шығару құрылғыларына жатқызуға болады.

Енгізу құрылғысы дербес компьютердің перифериялық құрылысына жатады және компьютерге ақпаратты енгізуге арналған. Ақпаратты енгізу құрылғысы сандық мәліметтер мен программаларды оперативті есте сақтау құрылғысына тасымалдауды қамтамасыз етеді. Алғашқы ақпаратты тасымалдаушыларға байланысты келесідей енгізу құрылғыларын бөліп айтуға болады: машинадан тасымалдаушылар (перфокарттардан, перфолентадан, магниттік картадан, магниттік лентадан, магниттік дискілерден), адамның тікелей терминалдық пернелер тақтасын және зерттеу объектісінен тікелей енгізу құрылғысын. Мұндай типті енгізу құрылғысы «он – лайн» тәртібіндегі өңдеу жүйелерінде қолданылады.

Кэш жады – бұл «тым жылдам орындаушы» жады, ол айтарлықтай баяу оперативті жадыға процессордың сұранысының санын  азайтуға мүмкіндік беретін процессордың ішінде орналасатын жады. Қазіргі  компьютердің кэш – жадының бірнеше ондаған Кбайт к-лемі бар.

ДК – де қондырылған процессор  оның типін анықтайды. Жаңа ДК –  лердің Intel Pentium III, Intel Pentium IV модельді процессорлары бар.

Автоматты есте сақтау құрылғысы  тек ЭЕМ – лары үшін тән. Алдыңғы  ұрпақтағы бір де бір есептеу машинасы осындай құрылғыға ие болған емес.

 Не істеу керектігі  , қандай мәліметтерді қолданып  және шыққан нәтижемен не қылатыны  туралы ақпаратты еске ұстап,  оны сақтауға және алуға мүмкіндік  беретін автоматты жады, бұрын  тек адам қол жеткізе алған  есептің электронды механизмін шешуге мүмкіндік береді.

Оперативті есте сақтау құрылғысы  – бұл АЛҚ мен БҚ арналып  дайындалған ақпаратты өте үлкен  жылдамдықпен жазуға және оқуға мүмкіндік  беретін жады.

АЛҚ жұмыс жасау жылдамдығы қазіргі уақытта өте жылдам, сондықтан  да, әрине ОЕСҚ – на мейлінше көп  ақпаратты дайындап және оны салуға, АЛҚ мен БҚ жүктеуге құштарлық  пайда болады. Сөйтіп, жылдам орындағыштық және көлем ОЕСҚ – ның негізгі  сипаттамалары болып табылады, осындай қасиеттері бойынша оны, кітаптар, магнитофондар, жазба кітапшалары және т.б.-нан гөрі біздің мидың есте сақтау ортасымен салыстырады. Бірақ ОЕСҚ – ның көлемі шектеулі, адам жадының көлемі сияқты. Есте сақтау құрылғысын өңдеушілер кітаптар, магнитофондар, жазба кітапшалары және т.б.-на ұқсас келеді. Есте сақтау құрылғысын өңдеушілер, ЕСҚ-ның көлемі мен шапшаң орындағыштығы арасындағы қарама – қайшылықпен жақсы таныс. Қазіргі ЭЕМ – рының ОЕСҚ айтарлықтай үлкен көлемді болғанымен де, кейбір күрделі есептердің шешілуіне әруақытта осы көлем жетіспей қалып жатады. Есептеу жүйесінің жады көлемі қалай және қандай бірлікпен өлшенеді? Бұл сұрақтын жауабын дайындау үшін барлық ақпарат ЭЕМ-ге кодталған түрде келіп түсетінін білу қажет. Барлық түрлендірулер, ақпаратты тасымалдау сандық кодтардың көмегімен жүзеге асады. Кез келген ақпаратты сандық, әріптік және арнайы (=, және т.б.) символдар терімі түрінде беруге болатыны белгілі. әрбір символға қайсыбір сан, оның коды сәйкес келеді, оны кодталған жол бойынша алғашқы ақпаратты қалпына келтіруге әр уақытта мүмкін болатындай етіп таңдайды. ЕСҚ – да кодталған ақпаратты есте ұстау үшін ұяшық деп аталатын жадының белгілі бір аймақтары беріледі. Барлық ұяшықтар бірдей және олар 0 немесе 1 сандарының біреуін сақтай алатын разрядтар саны бірдей.

Ұяшықтың немесе машиналық  сөздің ұзындығы деп ұяшықтағы разрядтар  саның атайды. Бір разрядқа орналастыруға  болатын ақпараттар саның бит деп атайды. ЕСҚ – на жазуға болатын ақпарат битінің саны оның көлемін құрайды.Әрмен қарай, әрбір ұяшықтын ұзындығы 8-ге бөлінеді және әрбір 8 разряд 1 байтқа біріктіріледі деп есептейміз. Бұл ЕСҚ көлемінің бірлігі ретінде 1 байтты таңдауға және жады көлемін байттармен, килобайттармен, мегабайттармен, гигабайттармен өлеуге мүмкіндік береді:

1 байт = 8 бит; 1 Кбайт = 1024 байт.

Қазіргі ЭЕМ-дердің оперативті жады көлемдері машиналар класына  байланысты. ОЕСҚ көлемі 16 Кбайтқа тең  микро ЭЕМ-лар бар, сонымен қатар  ОЕСҚ көлемі 2 Мбайтқа және одан да жоғары болатын ЭЕМ-лары да болады.Басқару  құрылғысы ОП-дың маңызды түйіндерінің бірі болып табылады. ОЕСҚ мен АЛҚ-ларынан ақпарат ала отырып, ол қандай амалды және қандай мәліметтермен орындау қажет, нәтижені қайда апарып және келесі қадамда не істеу керек екендігін анықтай отырып, ОП жұмысын ұйымдастырады.

Осылайша, БҚ және АЛҚ, ОЕСҚ-нан  өңдеуге дайын ақпаратты ала  отырып, оны түрлендіреді және ОЕСҚ-на қайта жібереді. ОЕСҚ – ның көлемі қанша жерден үлкен болса да, кіретін  және қайта алынатын ақпараттын жиналып  қалуы жадының толып кетуіне  әкеліп соқтырады. ОП жұмысының жылдамдығы мәліметтерді енгізу, шығару құрылғылары жұмысының жылдамдығынан және есептеу жүйесінің әртүрлі құрылғыларының арасында мәліметтермен алмасу жылдамдығынан мың есе асады. Перифериялық құрылғылар мамандандырылған есептеу машиналары – каналдары арқылы ОП-мен байланысқан. Олар ОП жұмысына салмақ салмай – ақ келіп түскен ақпаратты жинақтайды, сақтайды және береді. Ақпаратпен алмасу тек ОЕСҚ арқылы жүзеге асырылады.

Машинаның жады келесі үш негізгі функцияларды жүзеге асыру  үшін қызмет етеді: машинаның амалдар орындайтын мәліметтерді сақтау; жұмыс барысында есептеуге қажетті аралық нәтижелерді жазу; ЭЕМ жұмысын қамтамасыз ететін программаларды сақтау.

 Жады – мәліметтерді, программаларды сақтауға арналған  құрлғы.

Ол Ішкі және Сыртқы болып екіге бөлінеді:

Сыртқы жады – магниттік  дискідегі жинақтауыштар - үлкен  көлемді мәліметтерді ұзақ уақыт  сақтау үшін қажет. Оның 2 түрі бар: қатты  диск және иілгіш диск. (Винчестер жүйелік  блоктың ішінде орналасқан. Оның сиымдылығы 20-80 Гб, CD дисктің – 600 Мб,  3,5 дюймдік дискетаның – 1,44Мб.)

Жедел есте сақтау құрылғысы (ЖЕСҚ) және Тұрақты есте сақтау құрылғысы (ТЕСҚ) компьютердің ішкі жадысын құрайды.

- Компьютердің жедел  жадысында осы мезетте дереу  өңделуге тиіс мәліметтер мен  программалар ғана сақталады. Жедел жадыдағы ақпарат компьютерді өшіргеннен кейін жоғалады. Компьютердің жедел жадының көлемі өскен сайын оның есептеу жылдамдығы да артады. Қазіргі кезде көлемі 256 Мб, 512 Мб болатын жедел жады микросхемаларын көп қолданады.

Физикалық принциптен қарағанда жедел жады динамикалық (DRAM) және статикалық (SRAM) болып бөлінеді. Динамикалық жадының микросхемасын к/ң негізгі жедел жады ретінде қолданады, ал статикалық ж/ң микросхемасын көмекші жады (кэш жады) ретінде қолданады.

Үй тапсырмасы:

1. Оперативтік жады дегеніміз не?

2. Қатты диск дегеніміз не?

3. Иілгіш дискілердің дегеніміз не?