Накопитель (внешняя память)

Накопитель меняют при выключенном компьютере. Модель упрощена: скорости учебные — HDD ≈ 200 МБ/с, SSD ≈ 800 МБ/с.

Опыты

0/4

Выберите опыт, чтобы увидеть задание. Засчитывается он по вашим действиям в модели.

Кэш-память

Мысленный опыт: выключите кэш и посмотрите, как часто процессору приходится обращаться к RAM. Цель кэша — снизить частоту этих обращений.

Обращений к RAM
0 в минуту
Доля попаданий в кэш
—

Время

0,0 с

Компьютер изнутри: путь данных и питание

Выключен
Нажмите кнопку питания на схеме или под ней
внутренняя память внешняя память блок данных
Занято RAM 4 ГБ = 4096 МБ0из 4096 МБ1 ГБ = 1024 МБ · ячейка = 256 МБ
Время загрузки—включите компьютер
Обращения к RAM0из кэша: 0кэш-попаданий пока нет
Питаниевыключенонет тока

Таблица замеров

HDD
НакопительЧто загружалиОбъёмВремя
Включите компьютер и откройте программу — замеры появятся здесь.

Загрузите компьютер с HDD, потом с SSD — и сравните время.

Что происходит

Журнал

    1

    Что такое память и как её делят

    нажмите на вид памяти
    С чего начатьКогда покупают смартфон, ноутбук или компьютер, один из главных вопросов — сколько там памяти, то есть какой у неё объём. Чем больше объём, тем лучше. Наша цель — научиться описывать назначение каждого вида памяти.
    Компьютерная память — устройство для хранения информации. Это её единственная и главная задача: обрабатывает данные процессор, вводят и выводят — другие устройства.

    Базовая классификация памяти — по расположению. Всё, что стоит на материнской плате, — внутренняя память; всё, что можно снять и что лежит отдельно, — внешняя.

    Внутренняя память — часть памяти, которая используется в течение определённого времени, пока компьютер работает. Вся она — внутри системного блока, на материнской плате: RAM, ROM, кэш, CMOS, видеопамять.
    Внешняя память — часть памяти для долговременного хранения информации. Её можно снять: она не стоит на материнской плате, а лежит отдельно. Это магнитные диски (HDD, гибкие), оптические диски (CD, DVD), флеш-память (флешка, SSD).
    Как запомнитьВнутренняя — «прописана» на плате. Внешняя — «в гостях»: её подключают кабелем или в разъём и могут унести с собой.

    Нажмите на вид памяти — на схеме загорится место, где он «живёт».

    ИграРазложите виды памяти по двум группам базовой классификации. Нажмите на карточку, потом на группу.
    !
    Ловушка ЕНТ

    Базовая классификация памяти — только «внутренняя / внешняя». Пары «постоянная и оперативная», «жёсткие и гибкие», «основная и небольшого объёма» — это подвиды, а не базовая классификация.

    2

    Внутренняя память: RAM, ROM, CMOS, видеопамять

    попробуйте записать в ROM
    RAM (Random Access Memory) — оперативное запоминающее устройство, ОЗУ, оперативная память. Предназначена для записи, считывания и временного хранения выполняемых программ. Открытый файл или программа попадает в RAM, а оттуда — на обработку процессору. Энергозависима.
    Пример: выполняемая программаВключили компьютер и открыли картинку, текстовый файл, видео или музыку — неважно какой файл. Он становится выполняемой программой: попадает в RAM, а RAM отправляет его данные дальше, процессору.
    ROM (Read Only Memory) — постоянная память, ПЗУ. Только для чтения: перезаписать или изменить в ней ничего нельзя. Хранит одну-единственную программу — BIOS.
    Аналогия: блокнотВ обычном блокноте можно и писать, и читать — так работает RAM. ROM — блокнот, в котором можно только читать.
    BIOS (Basic Input Output System, базовая система ввода-вывода) — небольшая программа, которая проверяет аппаратуру на исправность. При включении она запускается первой: проверяет, на месте ли и исправны ли ОЗУ, процессор и другие устройства. Если всё готово к работе, BIOS запускает операционную систему — так включается компьютер. Поэтому в ЕНТ BIOS описывают и как программу, которая организует взаимодействие устройств компьютера.
    CMOS — небольшая микросхема на материнской плате. Хранит небольшие «дежурные» данные: дату, время и пароль. Энергонезависима.
    Видеопамять — чаще всего находится в видеокарте, это разновидность RAM (ОЗУ). Её задача — сделать содержимое памяти доступным и экрану, и процессору одновременно. Энергозависима: при выключении компьютера данные в ней стираются.

    Аналогия — два «блокнота»: в RAM можно читать и писать, в ROM — только читать. Попробуйте записать в ROM и отключить питание у обоих.

    ИграЧто происходит при включении компьютера? Расставьте по порядку.
    КарточкиРасшифруйте аббревиатуру — нажмите на карточку.
    Игра «Близнецы»Одно и то же устройство называют по-разному. Разложите названия и признаки: это RAM или ROM?
    !
    Ловушка ЕНТ

    RAM и ROM отличаются одной буквой — расшифровывайте. RAM = Random Access Memory: чтение и запись, временное хранение. ROM = Read Only Memory: только чтение, хранит BIOS.

    !
    Ловушка ЕНТ

    Оперативная память, ОЗУ и RAM — одно и то же. В вариантах ЕНТ их подают как «разные виды памяти», чтобы запутать.

    3

    Кэш-память и её три уровня

    отправьте данные по лестнице
    Кэш — сверхбыстрый вид внутренней памяти. Находится в самом процессоре или отдельной микросхемой на материнской плате. Хранит часто используемые процессором инструкции и данные.
    Пример: инструкция АВсе открытые программы лежат в ОЗУ, но некоторые инструкции процессору нужны снова и снова — например, инструкция А. Чтобы каждый раз не обращаться за ней к ОЗУ, её хранят в кэше. Когда процессору нужна инструкция А, он берёт её из кэша — и работает быстрее.
    ЗапомниЦель кэша — снизить частоту обращений процессора к оперативной памяти. Процессор берёт нужную инструкцию из кэша, а не из RAM, поэтому работает быстрее.
    УровеньГде находитсяОсобенность
    L3отдельная микросхема на платеобъём больше, чем у L1, скорость ниже; данные попадают сюда первыми
    L2на материнской платепромежуточный по объёму и скорости
    L1в самом процессоресамый быстрый: самые часто используемые инструкции

    Данные проходят уровни по порядку: L3 → L2 → L1 — от большого к быстрому.

    Высота ступени — условная скорость, ширина — условный объём. Наведите на уровень, чтобы прочитать подсказку.

    Мини-гонкаПроцессору 10 раз подряд нужна инструкция А. Кто справится быстрее: с кэшем или без? Времена условные.
    ИграГде находится каждая память?
    ИграЧерез какие уровни проходят данные по пути к ядру? Расставьте по порядку.
    !
    Ловушка ЕНТ

    Цель кэша — именно снизить частоту обращений процессора к RAM, а не «хранить обрабатываемые программой данные» и не «предоставлять API для работы с оборудованием».

    !
    Ловушка ЕНТ

    Кэш L1 — в самом процессоре и самый быстрый. L2 и L3 — на материнской плате, объём у них больше.

    4

    Внешняя память: оптика, магнитные диски, флеш

    попробуйте записать на CD-R
    Оптическая память — информация считывается с диска лазером. Две разновидности: CD (компакт-диск) и DVD (digital video disc, цифровой видеодиск).
    По способу храненияПамять делят ещё и по тому, что с ней можно делать: только читать или читать и записывать. ROM — только чтение, ОЗУ — чтение и запись. Так же и с дисками: буквы маркировки говорят, что можно делать с диском.
    МаркировкаЧто значитЧто можно
    CD-RR = readтолько чтение
    CD-RW / DVD-RWRW = read + writeчтение и запись
    Магнитные диски работают так же, как оптические, только вместо лазера данные считывает магнитная головка. Бывают гибкие и жёсткие. Жёсткий магнитный диск — HDD, для долговременного хранения данных.
    Флеш-память и SSD — микросхемы без механических и движущихся частей. У HDD и оптических дисков при чтении вращается диск и двигается головка, а в SSD ничего не движется. Поэтому SSD читает и записывает быстрее, не шумит (нет движущихся магнитных головок) и потребляет меньше электроэнергии.

    Выберите диск и попробуйте прочитать, записать и стереть.

    СравнениеHDD и SSD — оба для долговременного хранения. Посмотрите, чем они отличаются.
    Игра «По способу хранения»Что можно делать с этой памятью: только читать или читать и записывать?
    ИграЧем считываются данные с каждого носителя?
    !
    Ловушка ЕНТ

    CD-R и CD-RW различаются одной буквой, но это разные диски. На ЕНТ встречается вопрос «найдите диск только для чтения» с вариантами CD-R, CD-RW… Ориентируйтесь на буквы: R — только чтение, RW — ещё и запись.

    5

    Энергозависимость: что стирается без питания

    щёлкайте тумблерами

    Память делят и по тому, теряются ли данные при отключении питания. Энергозависимая память теряет данные: RAM, кэш, видеопамять. Энергонезависимая сохраняет: ROM, CMOS и вся внешняя память. Отключите питание у каждого вида памяти и посмотрите, где данные исчезнут.

    Лайфхак ЕНТРабочая память «здесь и сейчас» (RAM, кэш, видеопамять) исчезает без питания. Память, которая хранит настройки и программы (ROM, CMOS, диски), — остаётся.
    ИграРазложите виды памяти: теряют они данные без питания или нет?
    !
    Ловушка ЕНТ

    Видеопамять — разновидность RAM, поэтому тоже энергозависима. Её часто ошибочно относят к «сохраняющим» видам.

    6

    Как процессор работает с памятью

    откройте программу

    Все данные хранятся во внешней памяти. Путь данных к процессору всегда один и тот же:

    Внешняя память → RAM → кэш → процессор
    ЗапомниПри открытии программы данные идут из внешней памяти в RAM, часто используемые — в кэш, а затем на обработку в процессор.
    ИграРасставьте путь данных по порядку.
    Разберём вопрос«Независимая от процессора память» — какая это? Вопрос о памяти, с которой процессор не работает напрямую. С ОЗУ процессор работает напрямую, с ROM тоже (из неё запускается BIOS). Внутренняя память — это и есть они. Остаётся внешняя память: HDD, CD, DVD, гибкие диски — её данные сначала копируются в ОЗУ.

    Нажмите «Открыть программу»: блоки данных пройдут весь путь.

    ЧислаВ информатике приставка «кило», «мега», «гига» — это ×1024: 1 ГБ = 1024 МБ. Поэтому 2 ГБ = 2 × 1024 = 2048 МБ, а 4 ГБ = 4096 МБ.

    Проверь себяОбъём оперативной памяти 2 ГБ, выраженный в мегабайтах:

    !
    Ловушка ЕНТ

    Численный близнец: 2000 МБ получается, если считать «гига» как 1000. Верно — 2048 МБ, потому что 1 ГБ = 1024 МБ.

    Итог за 30 секундПамять — устройство для хранения информации; делится на внутреннюю (на плате: RAM, ROM, кэш, CMOS, видеопамять) и внешнюю (съёмная: магнитные, оптические диски, флеш). RAM = ОЗУ = оперативная: чтение, запись, временное хранение программ, энергозависима. ROM — только чтение, хранит BIOS; BIOS при включении первой проверяет аппаратуру и запускает ОС. Кэш снижает частоту обращений процессора к RAM: L3 → L2 → L1 (в процессоре, самый быстрый). CMOS — дата, время, пароль. CD-R — только чтение, RW — чтение и запись. SSD — без движущихся частей: быстрее, тише, экономичнее HDD. Энергозависимы RAM, кэш, видеопамять. Путь данных: внешняя память → RAM → кэш → процессор. 1 ГБ = 1024 МБ.

    Скорости, объёмы программ и времена в симуляции учебные, модели и схемы упрощены.