Понятие памяти, виды компьютерной памяти (ROM, RAM, CMOS, FLASH, CACH-память). Типы памяти андроид смартфонов

Аппаратное обеспечение компьютера.

Под аппаратным обеспечением компьютера мы понимаем все его "внутренности", т.н. "железо".

В аппаратное обеспечение можно включить:

1)Материнскую плату.

Материнская плата включает в себя (устанавливаются на нее):

1. CPU - Центральный процессор

2. ОЗУ (Оперативное запоминающее устройство она же RAM - Random Access Memory) - Оперативная память.

3. ПЗУ (она же ROM - Read Only Memory)

4. Компьютерные шины - грубо говоря, вход под какое либо устройство. Наиболее часто встречающаяся нам шина - USB. Шина управляется драйвером.

5. Блок питания - предназначается для(основные функции):

а) Питания компьютера

б) Преобразования напряжения - повышение и понижение величины напряжения.

в) Стабилизация напряжения и тока - напряжение, ток и другие параметры на выходе источника питания должны лежать в определённых пределах, в зависимости от его назначения. Чаще всего необходима стабилизация напряжения на нагрузке, однако иногда (например, для зарядки аккумуляторов) необходима стабилизация тока.

6. Звуковая плата - встроена в большинство современных материнских плат.

7. Сетевая плата - встроена в большинство современных материнских плат.

8. Устройства хранения информации (в частности - жесткий диск).

9. Видеокарта

10. Устройства ввода - мышь, клавиатура и т.д.

11. Устройства вывода - монитор, колонки, наушники, принтер, монитор и т.д.

Системный блок: назначение и устройство.

Системный блок это не что иное, как корпус компьютера, предназначенный для защиты его аппаратного обеспечения. Изготовляется в основном и стали, алюминия и пластика.

К самому блоку крепится лишь несколько устройств:

1. Материнская память.

2. Фронтальная панель, содержащая кнопки включения и перезагрузки и иногда гнезда для наушников, микрофона, а так же USB входы.

3. Блок питания.

4. Жесткие диски и оптические приводы (дисководы) обычно крепятся на передней части корпуса под фронтальной панелью.

Процессор: назначение и устройство.

Процессор (CPU - Central Process Unit) - Главная, самая маленькая и при этом зачастую самая дорогая часть компьютера. Процессор устанавливается в специальный слот на материнской памяти, после чего обычно на него устанавливается кулер, служащий для охлаждения процессора.

Внешне представляет собой кремневую пластинку с миллионами и миллиардами (на сегодняшний день) транзисторов и каналов для прохождения сигналов. Назначение процессора – это автоматическое выполнение программы. Другими словами, он является основным компонентом любого компьютера.

Процессор состоит из:

1. Арифметико-логического устройства (АЛУ)- выполняет все основные математические и логические операции. Все операции вычисления проходят в двоичной системе счисления.

2. Устройство управления - от него зависит согласованность работы процессора с другими устройствами.

3. Регистры - в них временно хранится текущая команда, промежуточные и конечные данные (результат вычислений АЛУ).

4. Кэш - хранит часто используемые данные и команды. Обращение в кэш происходит намного быстрее, чем в оперативную память, поэтому, чем он больше, тем лучше.

RAM и ROM: назначение и устройство.

RAM (Read Access Memory), оно же ОЗУ (Оперативное запоминающее устройство).

Оперативная память компьютера, которая вставляется в соответствующий разъем на материнской плате. ОЗУ представляет собой запоминающее устройство с произвольным доступом. Это означает, что прочитать/записать данные можно из любой ячейки ОЗУ в любой момент времени. В ОЗУ временно(!) хранятся данные и команды необходимые процессору для выполнения операций. Данные в ОЗУ доступны лишь когда компьютер включен. Даже кратковременное пропадание питания приводит к искажению или пропаданию данных.

Назначение ОЗУ:

а) Хранение данных и команд для дальнейшей передачи процессору.

б) Хранение (временное!) результатов вычислений процессора.

в) Считывание или запись содержимого ячеек.

Оперативная память состоит их ячеек, каждая из которых имеет свой собственный адрес и хранит один бит информации. Ячейка памяти хранит в себе один бит информации, для того чтобы динамическая память хранила бы в себе мегабайты, а сейчас уже и гигабайты данных, необходимо чтобы все эти элементарные по объёму ячейки памяти объединялись между собой в большие массивы, накопители или матрицы памяти.

ROM (Read Only Memory), оно же ПЗУ (Постоянное запоминающее устройство).

Постоянное запоминающее устройство. Это "встроенная" память компьютера где хранятся данные, которые можно считывать, но обычно нельзя изменить. Именно в ROM размещается программный код обеспечивающий загрузку компьютера. При выключении компьютера данные с ROM не пропадают, в отличии данных с RAM. Несмотря на то, что термин Read Only Memory подразумевает невозможность изменения данных, к ROM так же относят жесткие диски и CD-ROM. Одним из видов микропрограмм записанных на ROM является BIOS (Basic Input/Output System).

Все смартфоны имеют определенный объем памяти, и это один из ключевых моментов, который вы должны учитывать при покупке нового телефона. Существует два вида памяти: RAM (оперативная) и ROM (постоянная, внутренняя) . RAM-память, как правило, имеет меньший объем, а назначение ее состоит в том, чтобы хранить информацию, обрабатываемую процессором.

ROM-память относится к категории долговременной памяти, и в ней можно установить всю операционную систему, а также приложения и различные файлы.

Итак, давайте рассмотрим подробнее эти два вида памяти.

Чтобы понять, что такое оперативная память, вам нужно узнать, что обозначает аббревиатура «RAM» . В переводе с английского это значит «Память с произвольным доступом» , или также «Оперативное запоминающее устройство» (ОЗУ). Говоря иначе, информация в такой памяти может быть прочитана и записана в любой момент, без необходимости ожидания выполнения ряда процессов.

Это значительно ускоряет поиск тех или иных данных, так как, в отличие от ROM-памяти или памяти формата microSD, можно быстро получить доступ к физическому местоположению, где хранится данные.

Особенности RAM-памяти

Оперативная память – это то место, которое любое устройство использует для заполнения какими-либо данными, например, операционная система, приложения, используемые по прямому назначению и те, которые работают в фоновом режиме. RAM – это хранилище, откуда процессор получает всю необходимую информацию напрямую.

Вот поэтому ОЗУ и процессор располагаются на единой платформе-модуле, которая припаяна к материнской плате. На изображении ниже вы можете увидеть материнскую плату Nexus 5X. Этот девайс имеет оперативную память на 2 гигабайта, процессор, отмеченный красным цветом, и внутреннюю память с оранжевой отметкой.

Чем больший объем RAM-памяти присутствует в вашем телефоне, тем лучше производительность и скорость работы девайса в целом, хотя это также зависит от типа памяти и качества сборки телефона.

Важный момент: оперативная память работает только тогда, когда устройство включено – то есть, такой тип памяти не способен хранить информацию после выключения девайса. Вот поэтому имеется небольшая задержка при включении смартфона, во время которой оперативная память подготавливается для работы с ОС устройства.

Виды оперативной памяти

На сегодняшний день существует множество видов RAM-памяти, которые различаются между собой по скорости чтения и потребляемой мощности. Самые первые сообщения об оперативной памяти появились в 60-х годах прошлого столетия, и с тех пор каждое новое поколение ОЗУ характеризовалось большей емкостью, скоростью и энергоэффективностью.

В наши дни в смартфонах используется особый вид RAM-памяти, называемый LPDDR . Такая память расходует очень мало энергии, с одной стороны, но с другой, она недешева. Наиболее распространены такие виды ОЗУ: LPDDR2, LPDDR3 и LPDDR4 – это последние три поколения оперативной памяти для мобильных устройств. Главное различие между ними состоит в том, что у каждого последующего поколения наблюдается удвоение скорости передачи данных.

Что такое ROM?

Если RAM – это память уровня «чтение-запись», то ROM является памятью, рассчитанной лишь для сохранения информации. Аббревиатура «ROM» переводится на русский как «Память, доступная лишь для чтения» (отечественный вариант – «Постоянное запоминающее устройство» (ПЗУ). Данные, хранящиеся в такой памяти, не могут быть изменены – по крайней мере, сделать это не так легко или быстро.

В более новых поколениях ПЗУ, таких как EPROM или Flash EEPROM (флеш-память), содержимое может быть удалено и перезаписано большое количество раз, но такая память по-прежнему считается «только для чтения». Основная причина этого заключается в том, что процесс стирания и записи относительно медленный, и он может быть использован лишь для мест, подвергнувшихся процессу форматирования.

Сегодня ROM-память в смартфонах намного быстрее, чем жесткие диски обычных ПК, а модули с данным видом памяти также монтируются непосредественно на материнской плате. В этом виде памяти хранится особная программа-загрузчик, которая запускает устройство и загружает операционную систему, а также сама ОС, все приложения и пользовательские данные.

Как правило, модифицированные версии операционной системы также относятся к ROM-памяти (такие версии еще называют «пользовательские прошивки ОС»). Быстрый поиск онлайн скажет вам, что существует множество вариантов пользовательских прошивок. Такие прошивки именуются «ROM» потому, что каждая из них представляет собой образ системы, подобный тому, который записан в ROM-память заводом-изготовителем.

Была ли наша статья полезной для вас? Что вам было бы еще интересно узнать на эту тему? Поделитесь с нами вашими мыслями в комментариях.

Используется для хранения массива неизменяемых данных. В английской терминологии Read Only Memory - это память, работающая только на считывание. Информация, находящаяся в такой памяти, заранее закладывается при ее изготовлении («зашивается») и при отключении питания не разрушается.

Исторический прообраз

Постоянные запоминающие устройства стали находить применение в технике задолго до появления ЭВМ и электронных приборов. В частности, одним из первых типов ПЗУ был кулачковый валик, применявшийся в шарманках, музыкальных шкатулках, часах с боем.

С развитием электронной техники и ЭВМ возникла необходимость в быстродействующих ПЗУ. В эпоху вакуумной электроники находили применение ПЗУ на основе потенциалоскопов, моноскопов, лучевых ламп. В ЭВМ на базе транзисторов в качестве ПЗУ небольшой ёмкости широко использовались штепсельные матрицы. При необходимости хранения больших объёмов данных (для ЭВМ первых поколений - несколько десятков килобайт) применялись ПЗУ на базе ферритовых колец (не следует путать их с похожими типами ОЗУ).

Именно от этих типов ПЗУ и берёт своё начало термин «прошивка» - логическое состояние ячейки задавалось направлением навивки провода, охватывающего кольцо. Поскольку тонкий провод требовалось протягивать через цепочку ферритовых колец для выполнения этой операции применялись металлические иглы, аналогичные швейным. Да и сама операция наполнения ПЗУ информацией напоминала процесс шитья.

Виды памяти

Упрощенная структура ПЗУ

По своему функциональному назначению запоминающие устройства можно разделить на классы:

• регистровые внутренние запоминающие устройства;
• основная память;
• внешние запоминающие устройства (ВЗУ).

Запоминающие устройства, входящие в состав основной памяти, составляют важнейший модуль любого компьютера, в них хранятся программы и данные, обрабатываемые центральным процессором. В составе основной памяти выделим оперативное запоминающее устройство (ОЗУ) и постоянное запоминающее устройство (ПЗУ).

Применение

В постоянной памяти хранятся программы, обеспечивающие работу технического устройства (телевизор, сотовый телефон, различные контроллеры и компьютеры) после его включения в сеть (Basic Input Output System, BIOS) или OpenBoot на машинах SPARC . Здесь же хранятся данные, которые не изменяются в процессе эксплуатации. Постоянная память используется только в режиме чтения информации. Система BIOS связана с аббревиатурой CMOS. Это название дано постоянной перепрограммируемой памяти по лежащей в основе ее изготовления технологии CMOS - Complementary Metal-Oxide-Semiconductor . В системе BIOS имеется программа Setup, которая может изменять содержимое CMOS памяти в зависимости от конфигурации компьютера. В микросхеме CMOS реализованы также часы реального времени RTS (Rial Time Clock). Они работают и при выключенном из сети компьютере от специальной батарейки. Часы позволяют следить за текущим временем, пользователь компьютера всегда может узнать время, число, месяц, год, воспользоваться программами, которые ограничат время использования компьютера для игр детьми. Компьютер может напомнить его хозяину о необходимости предпринять заранее запланированные на определенное время действия, включить в определенное время электронную технику, или выключить ее и т.д.

BootROM - прошивка, такая, что если её записать в подходящую микросхему ПЗУ, установленную в сетевой карте, то становится возможна загрузка операционной системы на компьютер с удалённого узла локальной сети. Для встроенных в ЭВМ сетевых плат BootROM можно активировать через BIOS. ПЗУ в IBM PC-совместимых ЭВМ располагается в адресном пространстве с F600:0000 по FD00:0FFF.

Классификация

Часто используется английский термин ROM (Read-Only Memory). Но в английской терминологии термин применяют в более широком смысле - как ПЗУ, т.е. ROM можно переписать. В этом смысле ROM можно классифицировать следующим образом:

• По типу исполнения ПЗУ

1. ПЗУ, в которых массив данных (в обиходе называемый «прошивкой») совмещён с устройством выборки (считывающим устройством):

микросхема ПЗУ; один из внутренних ресурсов однокристальной микро ЭВМ (микроконтроллера), как правило, FlashROM;

1. ПЗУ, в которых массив данных существует самостоятельно (компакт-диск; гибкая грампластинка с цифровой записью (с 1975 года); перфокарта; перфолента; штрих-коды; монтажные «1» и монтажные «0»).

• По разновидностям микросхем выделяют ПЗУ:

Технология изготовления кристалла

ROM

ROM - (англ. read-only memory, постоянное запоминающее устройство) - масочное ПЗУ, изготавливаемое фабричным методом. Данный вид памяти называется Mask-ROM (Масочные ПЗУ). Память устроена в виде адресуемого массива ячеек (матрицы), каждая ячейка которого может кодировать единицу информации. Данные на ROM записывались во время производства путём нанесения по маске (отсюда и название) алюминиевых соединительных дорожек литографическим способом. Наличие или отсутствие в соответствующем месте такой дорожки кодировало "0" или "1". Mask-ROM отличается сложностью модификации содержимого (только путем изготовления новых микросхем), а также длительностью производственного цикла (4-8 недель). Поэтому, а также в связи с тем, что современное программное обеспечение зачастую имеет много недоработок и часто требует обновления, данный тип памяти не получил широкого распространения.

Преимущества:

1. Низкая стоимость готовой запрограммированной микросхемы (при больших объёмах производства).
2. Высокая надёжность готовой микросхемы и устойчивость к электромагнитным полям.

Недостатки:

1. Невозможность записывать и модифицировать данные после изготовления.
2. Сложный производственный цикл.

PROM

PROM - (англ. programmable read-only memory, программируемое ПЗУ (ППЗУ)) - ПЗУ, однократно «прошиваемое» пользователем. В качестве ячеек памяти в данном типе памяти использовались плавкие перемычки. В отличие от Mask-ROM, в PROM появилась возможность кодировать ("пережигать") ячейки при наличии специального устройства для записи (программатора). Программирование ячейки в PROM осуществляется разрушением ("прожигом") плавкой перемычки путём подачи тока высокого напряжения. Возможность самостоятельной записи информации в них сделало их пригодными для штучного и мелкосерийного производства. PROM практически полностью вышел из употребления в конце 80-х годов.

Преимущества:

1. Высокая надёжность готовой микросхемы и устойчивость к электромагнитным полям и радиации.
2. Возможность программировать готовую микросхему, что удобно для штучного и мелкосерийного производства.
3. Высокая скорость доступа к ячейке памяти.

Недостатки:

1. Невозможность перезаписи
2. Большой процент брака
3. Необходимость специальной длительной термической тренировки, без которой надежность хранения данных была невысокой

Микросхема EPROM AMD AM2716, выпущенная в 1979 году

EPROM

EPROM - (англ. erasable programmable read-only memory, перепрограммируемое/репрограммируемое ПЗУ (ПППЗУ/РПЗУ)). Различные источники по-разному расшифровывают аббревиатуру EPROM - как Erasable Programmable ROM или как Electrically Programmable ROM (стираемые программируемые ПЗУ или электрически программируемые ПЗУ). В EPROM перед записью необходимо произвести стирание (соответственно появилась возможность перезаписывать содержимое памяти). Стирание ячеек EPROM выполняется сразу для всей микросхемы посредством облучения чипа ультрафиолетовыми (UV-EPROM) или рентгеновскими лучами в течение нескольких минут. Микросхемы, стирание которых производится путем засвечивания ультрафиолетом, были разработаны Intel в 1971 году, и носят название UV-EPROM (приставка UV (Ultraviolet) - ультрафиолет). Они содержат окошки из кварцевого стекла, которые по окончании процесса стирания заклеивают.

EPROM от Intel была основана на МОП-транзисторах с лавинной инжекцией заряда (FAMOS - Floating Gate Avalanche injection Metal Oxide Semiconductor, русский эквивалент - ЛИЗМОП). В первом приближении такой транзистор представляет собой конденсатор с очень малой утечкой заряда. Позднее, в 1973 году, компания Toshiba разработала ячейки на основе SAMOS (Stacked gate Avalanche injection MOS, по другой версии - Silicon and Aluminum MOS) для EPROM памяти, а в 1977 году Intel разработала свой вариант SAMOS.

В EPROM стирание приводит все биты стираемой области в одно состояние (обычно во все единицы, реже - во все нули). Запись на EPROM, как и в PROM, также осуществляется на программаторах (однако отличающихся от программаторов для PROM). В настоящее время EPROM практически полностью вытеснена с рынка EEPROM и Flash.

Достоинство: Возможность перезаписывать содержимое микросхемы

Недостатки:

1. Небольшое количество циклов перезаписи.
2. Невозможность модификации части хранимых данных.
3. Высокая вероятность "недотереть" (что в конечном итоге приведет к сбоям) или передержать микросхему под УФ-светом (т.н. overerase - эффект избыточного удаления, "пережигание"), что может уменьшить срок службы микросхемы и даже привести к её полной негодности.

EEPROM

EEPROM - (англ. electrically erasable programmable read-only memory, электрически стираемое перепрограммируемое ПЗУ) - электрически стираемые ППЗУ были разработаны в 1979 году в той же Intel. В 1983 году вышел первый 16Кбит образец, изготовленный на основе FLOTOX-транзисторов (Floating Gate Tunnel-OXide - "плавающий" затвор с туннелированием в окисле).

Главной отличительной особенностью EEPROM (в т.ч. Flash) от ранее рассмотренных нами типов энергонезависимой памяти является возможность перепрограммирования при подключении к стандартной системной шине микропроцессорного устройства. В EEPROM появилась возможность производить стирание отдельной ячейки при помощи электрического тока. Для EEPROM стирание каждой ячейки выполняется автоматически при записи в нее новой информации, т.е. можно изменить данные в любой ячейке, не затрагивая остальные. Процедура стирания обычно существенно длительнее процедуры записи.

Преимущества: (по сравнению с EPROM)

1. Увеличенный ресурс работы.
2. Проще в обращении.

Недостатки:

1. Высокая стоимость

Одной из разновидностей EEPROM является флеш-память (англ. flash memory) - разновидность твердотельной полупроводниковой энергонезависимой перезаписываемой памяти.

• ПЗУ на магнитных доменах . Например, К1602РЦ5, которое имело сложное устройство выборки и хранило довольно большой объём данных в виде намагниченных областей кристалла, при этом не имея движущихся частей (см. Компьютерная память). Обеспечивает неограниченное количество циклов перезаписи;
• NVRAM - (англ. non-volatile memory, «неразрушающаяся» память) - ПЗУ, которое, строго говоря, не является ПЗУ. Это ОЗУ небольшого объёма, конструктивно совмещённое с батарейкой. В СССР такие устройства часто назывались «Dallas» по имени фирмы (англ.), выпустившей их на рынок. В NVRAM современных ЭВМ батарейка уже конструктивно не связана с ОЗУ и может быть заменена;

Доступ к памяти

• ПЗУ с параллельным доступом (parallel mode или random access) - ПЗУ, которое в системе может быть доступно в адресном пространстве ОЗУ.
• ПЗУ с последовательным доступом - ПЗУ, часто используемые для однократной загрузки констант или «прошивки» в процессор или ПЛИС, используемые для хранения, например, настроек каналов телевизора и других данных.

Способ программирования

• непрограммируемые ПЗУ;
• ПЗУ, программируемые только с помощью специального устройства - программатора ПЗУ (как однократно, так и многократно прошиваемые). Использование программатора необходимо, в частности, для подачи нестандартных и относительно высоких напряжений (до +/- 27 В) на специальные выводы;
• внутрисхемно (пере)программируемые ПЗУ (ISP - англ. in-system programming) - микросхемы, имеющие внутри генератор всех необходимых высоких напряжений. Могут быть перепрошиты программным способом, то есть, без программатора и без выпайки из печатной платы.

ОЗУ (Оперативное Запоминающее Устройство) или RAM (Random Access Memory) — два термина, которые означают одно и то же, при этом часто интересуют пользователей различной техники, в том числе сенсорных устройств, то бишь смартфонов. Что же такое ОЗУ или RAM (используется в английском языке)?

ОЗУ или RAM — это один из видов памяти устройства, в данном случае оперативная, в которой хранятся выполняемый машинный код, а также входные, выходные и промежуточные данные, обрабатываемые процессором.

Отчасти скорость работы современных устройств, в том числе смартфонов, напрямую зависит от объема оперативной памяти. Получается, что чем больший объем оперативной памяти используется в устройстве, тем выше скорость его работы, но на деле это не всегда применимо, что доказывает iPhone и iOS. Большой объем оперативной памяти необходим при работе с несколькими энергозатратными приложениями.

Объем оперативной памяти может быть различным. Если ранние смартфоны довольствовались 128 Мб и 256 Мб, то на момент написания статьи один из серийных смартфонов обладает аж 10 Гб ОЗУ — больше, чем у многих компьютеров! Объем памяти действительно огромен и насколько он оправдан, каждый решает сам. Но, согласитесь, здорово, когда у тебя в руке находится смартфон, готовый дать фору многим компьютерам по части мощности и скорости работы.

Как узнать объем ОЗУ своего смартфона?

Вы можете узнать как общий объем ОЗУ, так и доступной памяти. В первом случае обратитесь к спецификации своего устройства. Так, в нашем примере общий объем ОЗУ составляет 3 Гб. Доступной, ясное дело, куда меньше, поскольку устройство и программы потребляют ресурсы.

Заходим в настройки.

Открываем раздел «Память».

Здесь видим общий объем памяти 2,7 Гб, объем свободной памяти — 1,9 Гб.

Можно воспользоваться сторонним приложением, например, CPU-Z.

Устанавливаете, открываете вкладку Device и видите объем общей памяти, а также доступной.

Чем больше работает приложений, тем больший объем ОЗУ используется. Не забывайте их закрывать.

Можно ли физически увеличить RAM?

Некоторое время назад был показан смартфон, который целиком состоит из заменяемых модулей и пользователь, как задумано, мог бы сам менять те или иные модули, в том числе и модуль RAM (ОЗУ). Но тот смартфон остался концептом.

В обычных смартфонах физически ОЗУ увеличить невозможно, то есть нельзя добавить к уже имеющимся 3 Гб памяти, допустим, еще 3 Гб, как в случае с домашним ПК. Объем физической памяти не изменяется, однако вы можете увеличивать объем доступной памяти, закрывая приложения и оптимизируя устройство.