#5 – Как работает память компьютера? – курси українською
Память компьютера является важной темой при изучении программирования. Если не следить за памятью, то она может быть переполнена и будет выдана ошибка. В уроке вы узнаете как работает память и как обрабатывается информация внутри компьютера.
Как хранится информация?
В компьютере вся информация сохраняется исключительно в виде бинарного кода, что состоит из нулей и единиц. Любая программа, изображение, игра, звук, видео и прочее – всегда описывается последовательностью нулей и единиц. Чем больше файл по размеру, тем большая последовательность нулей и единиц необходима для его описания.
Вся информация относительно этой последовательности хранится в памяти компьютера. Под каждый такой файл есть своя ячейка в памяти. Чем больше бинарный код, тем больше ячейка занимает памяти.
Все ячейки хранятся на жестком диске вашего компьютера. Также их можно хранить на накопителях по типу флешки, съёмного жесткого диска и так далее.
Как все работает?
Мы понимаем что вся информация хранится внутри жесткого диска. Но как позже она обрабатывается? Каким образом компьютер достает информацию и запускает ее? Давайте это выясним.
В любом компьютере все операции выполняются за счет процессора. Когда вы запускаете программу, открываете видео или слушаете музыку – все эти вещи обрабатываются процессором и выдаются вам в качестве готового результата.
Но процессор вовсе не единственная технология, что обеспечивает нас возможностью работы с компьютером. Процессор лишь обрабатывает переданные в него данные, а сами данные сохраняются отдельно.
Упрощено схему работы ПК можно представить в трех пунктах:
- жесткий диск
- оперативная память
- процессор
В этой схеме жесткий диск является местом для хранения всей информации что есть у вас на ПК: программы, игры, фото, музыка и так далее. При запуске чего-либо на компьютере данные выбираются из жёсткого диска и перемещаются в оперативную память.
Она выполняет роль буфера обмена между накопителем и процессором. То есть данные сперва считываются с жесткого диска (или другого накопителя) в оперативную память и уже затем обрабатываются центральным процессором.
Такая схема применяется, потому что процессор — очень быстрое устройство и ему требуется быстро получать доступ к нужным данным и командам, иначе он будет простаивать и производительность системы уменьшится.
Оперативная память
Из всей этой схемы нас более всего будет интересовать оперативная память. Именно с ней нам как программистам придется работать. В современных языках программирования работа с оперативной памятью поставлена на автомат. Вы практически не задумываетесь о ней при разработке, но при этом всем важно понимать что это такое, как оно работает и каким образом вы можете его перевыполнить.
Раньше когда программирование было более низкоуровневым, то есть когда вы практически сразу писали бинарный код, то работа с памятью была основной задачей.
Оперативная память, как и любая память, имеет свои ограничения. К примеру, если в оперативной памяти вы можете хранить 1КБ информации, а вы передаете туда 2КБ информации, то память переполняется и получается так что программа останавливается, выбивает ошибку и прекращает свою работу.
Чтобы такого не произошло нужно следить за оперативной памятью, а также вовремя ее очищать в случае когда информация что хранится в ней вам больше не нужна.
Формат хранения информации
Для хранения одной ячейки информации используется бит. Он может иметь значение 1 или 0. 1 будет означать передачу тока в транзистор, а 0 – нет.
Компьютер не может обратиться к одной такой ячейке напрямую. Он всегда обращается к байту, то есть набору из 8 таких ячеек. Нумерация ячеек идет от 7 до 0 включительно.
Поэтому наименьший тип данных для компьютера считается именно байт, так как к нему компьютер может получить доступ. Один байт всегда состоит из 8 битов.
У каждого байта есть свой байтовый адрес.
Это такой адрес, по которому компьютер может найти нужную ячейку с информацией и прочитать ее. Каждый адрес уникален и каждый хранит свое определенное значение.
Как храниться текст?
В программировании для символов существуют специальные таблицы кодирования. Одна из наиболее популярных таблиц называется ASCII. Суть в том, что под каждый символ в этой таблице есть свое числовое значение. К примеру, символ D равен числу 104. Такие же кодировки есть и для всех прочих символов из алфавита.
Когда вы пытаетесь сохранить слово или предложение, то под каждый символ создается отдельный байт. В этом байте описывается кодировка символа согласно ASCII.
Получается, что для описания слова состоящего из 5 символов будет создано 5 байтовых ячеек или 40 битов информации. Размер занимаемого места в памяти компьютера будет равен 5 байтам. Если вы опишите 1000 символов, то это будет 1000 байт или же 1 КБ. По такой же логике вы можете описывать более длинные текста, что по итогу могут занимать 1000 КБ или 1 МБ.
Какие есть типы хранения информации?
Для хранения разного типа информации в компьютере предусмотрены разные типы данных. Наиболее простой тип данных – байт. Он может хранить в себе значения от -128 до 127. Большее число он хранить не сможет, ведь не хватит битов для описания такого числа при помощи бинарного кода.
Далее идет тип short, что занимает уже 2 байта и может хранить большие числа: от -32768 до 32767. Если в такой тип вы сохраните число 7, то все обработается, но в памяти компьютера будет задействовано на 1 байт больше чем требуется. Этот байт будет пустым, но все же занятым.
Существуют и другие типы как int, что занимает 4 байта или же long, что занимает 8 байтов. Более детально мы эти типы рассмотрим в уроке по изучению переменных.
Урок информатики по теме «Где компьютер хранит информацию?» 1-й класс
Цель: сформировать у учащихся представление о носителях информации компьютера.
Задачи:
- сформировать у учащихся знания о назначении дисков компьютера: дискета, лазерный диск, внутренний диск для хранения информации;
- продолжить формирование познавательного интереса к изучению информатики;
- обобщить знания о способах хранения информации человеком;
- учить соблюдению правил работы за компьютером;
- продолжать развивать память, логическое мышление, наблюдательность.
Оборудование:
- Презентация к уроку (Приложение 1),
- На доске: изображение Незнайки,
- На партах ребят: набор картинок с дискетой, лазерным диском, дневником, тетрадью, книгой, шкафом, пеналом, холодильником, видеокассетой, рукой, ежедневником, флэш-памятью в качестве раздаточного материала,
- Системный блок, дискета, лазерный диск, жесткий диск, флэш-память
- Любые книжные энциклопедии,
- Магнитная доска, магниты,
- Листы с названием дисков: дискета, лазерный диск, жесткий диск, перевернутые обратной стороной на магнитной доске,
- На компьютерах обучающихся загружены любые детские программы на тренировку памяти, (например, из пакета программ GCompris), соответствующие возрасту учащихся.
- Комплект флажков красного, зеленого и желтого цветов.
Ход урока
1. Организационный момент.
Учащиеся усаживаются, учитель приветствует учащихся и обращает внимание на необычность занятия.
– У нас случилась неприятность. Наш компьютер сломался. Посмотрите, какое сообщение он успел нам прислать (Приложение 1, слайд №1)
На экране монитора письмо:
Ребята!!!!! Я сломался и потерял всю информацию. Работать без программы не могу! ПОМОГИТЕ!
Учитель: Ребята, давайте поможем компьютеру найти информацию? Где же компьютер может хранить информацию?
2. Актуализация знаний.
Ребята, а вы обладаете какой-либо информацией? Давайте проверим…
Ответьте мне сначала на такие вопросы: (можно обратиться почти к каждому)
Как тебя зовут?
А сколько будет 2+3?
А как твоя фамилия?
Как зовут твоих папу, маму?
На какой улице вы живёте?
Откуда вы все это знаете?
– Помним!
Ребята, а вы все можете запомнить?
Помните ли вы своё расписание уроков на каждый день? А таблицу сложения? А правила? А телефоны своих друзей? Адреса знакомых?
– Нет! Не всегда!
Где хранится эта информация? Как запомнить столько информации?
Посмотрите, к нам за помощью обратился Незнайка.
Помогите Незнайке определить, как же люди хранят столько информации?
Задание:
Выберите из картинок у вас на столах те, которые помогут нашему гостю хранить информацию.
3. Новая тема.
Всё верно человеку помогают хранить информацию и книги и дневники, и тетради…
Посмотрите, пожалуйста, нет ли среди наших предметов устройства, на которых компьютер хранит информацию, что ему может пригодиться?
– Диски.
Конечно, ребята компьютер хранит информацию на разных дисках, а также на флэш-памяти.
Дискета, лазерные диски, жесткий диск, флэш-память (надписи на доске перевернуть) все они служат для хранения информации, с которой работает компьютер.
А как вы думаете, какую информацию компьютер хранит?
– Верно, программы для его работы, данные
Скажите, а сколько же информации можно уместить на дискете? А на лазерном диске? Много или мало?
– Посмотрите внимательно, у меня в руках один том детской энциклопедии.
Так вот, на дискете уместятся примерно две такие книги. А на лазерном диске: примерно 1000, а на жестком диске компьютера ещё больше.
– Скажите, а как прочитать информацию на диске, например, лазерном? (ребята отвечают)
– Правильно, чтобы прочесть информацию с таких дисков, необходимо дополнительное устройство, которое называется дисковод.
– Давайте попробуем вставить диск в дисковод, может компьютер найдет подходящую информацию?
– Посмотрите, компьютер загорелся и работает.
– О! пришло новое письмо:
УРА! Ребята!!!!! Я нашел нужную информацию на вашем диске!
СПАСИБО за помощь! (слад №2)
Мы помогли компьютеру
– Ребята, а как вы думаете, что нужно для того, чтобы многое знать и помнить? (Читать, учиться, развивать свою память)
– Правильно, нужно много учиться и развивать свою память. Этим мы и займёмся далее…
4.
Практическая работа.
Работа с программой на развитие памяти.
После работы – физкульминутка.
5. Подведение итогов. Рефлексия.
Как вы думаете, где находится программа, с которой вы сейчас работали?
– Она хранится в памяти компьютера, т.е на диске.
Так, где же компьютер хранит информацию?
– Компьютер хранит информацию на дисках: жесткий диск внутри компьютера, лазерном, дискете, флэш-памяти.
Скажите, явилось ли наше занятие для вас увлекательным, полезным и интересным.
Если ДА – поднимите красный флажок,
НЕТ – синий,
а если ЧАСТЬ ИНФОРМАЦИИ была для вас знакома – желтый.
Ребята я благодарю вас за работу, наш урок окончен.
Как компьютер хранит данные?
FutureLearn использует куки-файлы для повышения удобства использования веб-сайта. Все файлы cookie, кроме строго необходимых, в настоящее время отключены для этого браузера.
Включите JavaScript, чтобы применить настройки файлов cookie для всех необязательных файлов cookie. Вы можете ознакомиться с политикой FutureLearn в отношении файлов cookie здесь.
Прежде чем вы посмотрите, как работает процессор компьютера, вам нужно посмотреть, как компьютер может хранить данные. Здесь мы расскажем, как это работает.
Прежде чем вы посмотрите, как работает компьютерный процессор, вам нужно посмотреть, как компьютер может хранить данные. Здесь мы расскажем, как это работает.
Выше приведена схема ячейки памяти, состоящей из транзистора и конденсатора (компонент, способный удерживать электрический заряд). Транзистор позволяет заряжать конденсатор. Полностью заряженный конденсатор будет представлять 1 , а разряженный конденсатор будет представлять 0 .
Эти ячейки памяти можно расположить в виде сетки.
1 или 0 записывается в ячейку памяти.Поскольку к любой конкретной ячейке памяти можно получить доступ случайным образом, она называется оперативной памятью или сокращенно ОЗУ.
На самом деле существует много разных типов ячеек памяти и много разных типов RAM. Однако вам не нужно беспокоиться о деталях, поэтому вы можете думать об оперативной памяти как о таблице чисел.
Вы можете использовать адреса, чтобы сказать вам, в какие ячейки памяти записывается часть данных. Сами данные являются содержимым этих ячеек. В зависимости от обстоятельств это будет 8-битное, 16-битное, 32-битное или даже 64-битное число (таким образом, каждый адрес соответствует восьми однобитным ячейкам памяти или 16 однобитным ячейкам и т. д.)
И точно так же, как с транзисторами в наших процессорах, вы можете получить миллиарды ячеек памяти в модуле RAM, таком как тот, что ниже.
Большинству настольных и портативных компьютеров для работы требуется один или несколько модулей оперативной памяти, подключенных к материнской плате. Компьютеры, как правило, поставляются с уже установленными модулями, но вы также можете увеличить объем ОЗУ, заменив этот модуль или поместив дополнительные модули ОЗУ в дополнительные слоты на материнской плате.
Эта статья из бесплатного онлайн
Как работают компьютеры: демистификация вычислений
Создано
Присоединяйся сейчас
Разблокируйте доступ к сотням экспертных онлайн-курсов и степеней от ведущих университетов и преподавателей, чтобы получить аккредитованные квалификации и профессиональные сертификаты для составления резюме.
Присоединяйтесь к более чем 18 миллионам учащихся, чтобы начать, сменить или развить свою карьеру в своем собственном темпе в широком диапазоне тем.
Начать обучение сейчас
Как хранятся данные
Когда мы группируем биты вместе, в компьютерной индустрии им даются имена.
В большинстве ссылок на компьютеры используется число байт в качестве меры объема памяти компьютера (основной памяти) и емкости памяти (вторичной).
Память компьютера разделена на ряд контейнеров данных, называемых памятью ячеек
Каждая ячейка хранит определенный объем данных, называемый словом (например, в нашем классе мы обычно будем использовать примеры, использующие 8 битов.)
Каждая ячейка имеет связанный идентификатор местоположения, называемый адрес
Обрабатываемые данные кодируются в двоичной форме (число по основанию 2) с использованием различных схем кодирования, описанных ниже:0068, и каждый для краткости обозначается как
Опять же, 0 представляет состояние ВЫКЛ., а 1 представляет состояние ВКЛ. какие нули и единицы можно расположить, например. учитывая 2 двоичные цифры (1 или 0) , расположение может быть одним из четырех ( 2 2 или 2×2 или 4 ) вариантов — 00, 01, 10 и 11 .