Давайте вспомним принципы архитектуры фон Неймана

Назовите основные компоненты архитектуры фон Неймана?

​

Каким образом они взаимодействуют друг с другом для выполнения программы?

​

Какие технические характеристики вы учитываете при покупке компьютерной системы, и как они влияют на производительность и работу устройства?

​

Почему память считается важным компонентом архитектуры фон Неймана?

​

Как она влияет на работу компьютера и выполнение программ?

10.1В - Архитектура ПК

Хранение данных

10.3.1.2 классифицировать виды памяти

10.3.1.3 сравнивать характеристики жестких дисков и твердотельных накопителей

- выбирает верное утверждение о SRAM и исправляет ложное на истинное;

- указывает номера характеристик для соответствующих типов памяти;

- определяет характеристики внешней памяти

Критерии оценивания

*Цены актуальны на период 6.10.2024-10.10.2024

Как объем оперативной памяти (ОЗУ) влияет на производительность ноутбука, и какую роль она играет при выполнении программ?

​

Какой тип памяти (HDD или SSD) вы бы выбрали для хранения данных, если вам нужно быстро загружать программы и файлы?

Оперативная память (ОЗУ)

Назначение: Временное хранение данных и инструкций, которые активно используются процессором. Когда программа закрывается или компьютер выключается, данные в ОЗУ теряются.

Расположение: ОЗУ установлена на материнской плате в специальных слотах.

Постоянное запоминающее устройство (ПЗУ)

Назначение: Хранит неизменяемые данные, такие как стартовая программа загрузки (BIOS). Данные в ПЗУ сохраняются даже при выключении компьютера.

Расположение: ПЗУ также размещается на материнской плате.

Кэш-память

Назначение: Высокоскоростная память, которая хранит часто используемые данные и инструкции, чтобы процессор мог получить к ним быстрый доступ.

Расположение: Находится внутри процессора, который, в свою очередь, установлен на материнской плате.

Регистры

Назначение: Небольшие области памяти внутри процессора, которые временно хранят данные и инструкции, необходимые для текущих операций процессора.

Расположение: Внутри процессора.

Жесткий диск (HDD)

Назначение: Хранит все данные и программы на постоянной основе. В отличие от ОЗУ, данные на жестком диске не теряются при выключении компьютера.

Расположение: Подключается к материнской плате с помощью шлейфа, находится внутри системного блока, но не на самой материнской плате.

Назови устройства, которые относятся к внешней/внутренней памяти компьютера

Как вы думаете, почему

- ОЗУ;

- ПЗУ;

- кэш-память;

- регистры считаются внутренними типами памяти, если они расположены на материнской плате,

а жесткий диск относится к внешней памяти, хотя и находится внутри системного блока?

Виды памяти, расположенные на материнской плате, в том числе и кэш-память, так как она находится внутри процессора, а он в свою очередь также расположен на материнской плате, то их называют – внутренняя память. Память, подключаемая к материнской плате с помощью шлейфа – внешняя память, которая не располагается на материнской плате, хотя и находится внутри системного блока

Рассмотри схему иерархии памяти компьютера и объясни, как взаимосвязаны характеристики: размер, стоимость, скорость доступа памяти компьютера

Регистры и кэш-память обеспечивают быстрый доступ, но имеют ограниченный размер. Основная память (ОЗУ) обеспечивает больший объем по более низкой скоростью, меньшей, чем у кэша. Внешняя память имеет наибольший объем и низкую стоимость, но скорость доступа самая медленная. Данные, к которым часто обращается процессор, находится как можно ближе к нему (в кэше или регистрах), тогда как менее используемые данные могут храниться во внешней памяти (Внешняя память обеспечивает наиболее медленный доступ, поскольку требует физического перемещения для доступа к данным). Таким образом, система максимально эффективно использует доступные ресурсы

Виды оперативной памяти RAM

Чем больше оперативная память компьютера, тем больше данных и программ он может хранить одновременно. Оперативная память также может быть легко обновлена в отличие от других видов внутренней памяти. Оперативную память иначе называют «произвольный доступ», поскольку данные могут храниться и быть доступны из любой части памяти.

Состоит ОЗУ из ячеек памяти, где каждая ячейка имеет собственный адрес, другими словами, оперативная память представляет собой массив пронумерованных ячеек.

В современных компьютерах используются полупроводниковые модули памяти с произвольным доступом. Оперативную память делят на два основных типа:

- динамическую (DRAM)

- статистическую (SRAM)

DRAM (Dynamic Random Access Memory) память состоит из ячеек, в каждой из которых можно хранить определенный объем данных. Ячейка памяти представляет один бит данных. Другими словами, это транзистор и конденсатор, которые соединены в пару для создания ячейки памяти.

Конденсатор содержит бит информации – 0 или 1. Транзистор действует как переключатель, который позволяет схеме управления на микросхеме памяти считывать конденсатор или изменять его состояние.

DRAM - тип энергозависимой полупроводниковой памяти с произвольным доступом к данным (возможностью доступа к данным, хранящимся в произвольных ячейках памяти).

Чтобы динамическая память работала, либо центральный процессор, либо контроллер

памяти должны зарядить все конденсаторы, удерживающие единицу, прежде чем они разрядятся.

SRAM (Static Random Access Memory) – статистическое оперативное запоминающее устройство. Это форма полупроводниковой памяти, широко используемая в электронике, микропроцессорах и общих вычислительных системах.

В SRAM есть две ключевые особенности:

1) статическая память;

2) произвольный доступ.

Данные хранятся статически – это означает, что они хранятся в полупроводниковой памяти без необходимости обновления, пока питание подается на память.

Произвольный доступ – данные с ячеек памяти могут записываться или считываться в любом порядке.

SRAM-память основана на работе триггеров. Триггер – это элемент на транзисторах, может находиться в двух состояниях – 0 и 1 – и изменять свое состояние по входному сигналу. Триггер служит ячейкой памяти, который хранит один бит информации. Любой триггер можно создать из трех основных логических элементов (И, ИЛИ, НЕ).

SRAM использует базовые ячейки памяти со встроенными механизмами обратной связи, которые содержат сохраненное значение, пока устройство включено.

Схема для отдельной ячейки SRAM-памяти обычно содержит четыре транзистора в виде двух инверторов с перекрестными связями.

В этом формате схема имеет два стабильных состояния, которые соответствуют логическим состояниям 0 и 1.

В дополнение к четырем транзисторам в базовой ячейке памяти требуются еще два транзистора для контроля доступа к ячейке памяти во время операций чтения и записи. Всего получается шесть транзисторов (6Т).

ЗАДАНИЕ_1

Выбери верное утверждение. Исправь ложное на истинное утверждение.

• SRAM-память является статической памятью.
• SRAM-память является быстрой памятью.
• SRAM-память имеет две ключевые особенности: статическая память и произвольный доступ.
• При произвольном доступе данные из ячеек памяти могут записываться или считываться в произвольном порядке.
• В базовой ячейке SRAM-памяти требуются шесть транзисторов.
• Каждая ячейка SRAM-памяти адресуется индивидуально.
• Пример механизма обратной связи: выход одного инвертора становится входом другого инвертора.

ЗАДАНИЕ_2

Внешняя память

HDD Жесткий магнитный диск представляет собой несколько отдельных дисков (пластин из алюминия с магнитным покрытием), которые заключены в металлическом корпусе и вращаются с высокой скоростью вокруг одной оси

Принцип записи информации на жесткий диск заключается в намагничивании участков поверхности диска. Магнитные диски устанавливаются на ось (вал) электродвигателя.

Данные записываются и считываются с помощью головок записи/считывания, перемещаемых вдоль радиуса дисков. Запись производится на обе поверхности пластины.

Структуру диска можно представить следующим образом:

– информация на диске располагается вдоль дорожки;

– каждая дорожка содержит определенное количество секторов.

Каждый сектор имеет адрес для обеспечения прямого доступа (запись/считывание) к нему. Адрес сектора включает номер стороны диска, номер дорожки и номер сектора на дорожке

Внешняя память

SSD Твердотельный накопитель – заменяют традиционные механические жесткие диски, используя флэш-память. Это значительно увеличивает быстродействие компьютера из-за быстрого доступа для чтения и высокой пропускной способности флэш-памяти. В настоящее время твердотельные накопители используются как в ноутбуках, нетбуках, планшетах, так и в стационарных компьютерах.

SSD – это более крупное и более сложное устройство, объединяющее пулы флэш-памяти NAND. Процессами чтения и записи, шифрования, сжатия данных и другими управляет контроллер SSD, который включает в себя микропроцессор. Производительность SSD-накопителя зависит от контроллера, который стоит в SSD. Его работой управляет специальная программа, которая «вшита» в контроллер.

ЗАДАНИЕ_3

Ниже приведены характеристики SSD-накопителей. Расположи номера характеристик в два столбца:

1. Включаются мгновенно, не требуют раскрутки.

2. Износ ячеек.

3. Высокая скорость доступа к данным.

4. Высокая стоимость.

5. Скорость передачи данных значительно выше.

6. Невозможность восстановить утерянные данные после форматирования.

7. Не требуется дефрагментация.

8. Небольшой объем по сравнению с HDD-диском.

9. Беззвучная работа.

10. Более выносливы в плане температуры, ударов и вибраций по сравнению с HDD-дисками.

11. Небольшое энергопотребление.

ЗАДАНИЕ_3

Ниже приведены характеристики SSD-накопителей. Расположи номера характеристик в два столбца:

1. Включаются мгновенно, не требуют раскрутки.

2. Износ ячеек.

3. Высокая скорость доступа к данным.

4. Высокая стоимость.

5. Скорость передачи данных значительно выше.

6. Невозможность восстановить утерянные данные после форматирования.

7. Не требуется дефрагментация.

8. Небольшой объем по сравнению с HDD-диском.

9. Беззвучная работа.

10. Более выносливы в плане температуры, ударов и вибраций по сравнению с HDD-дисками.

11. Небольшое энергопотребление.

ЗАДАНИЕ_4

1. Опишите принцип работы твердотельного носителя;

2. Перечислите преимущества и недостатки жесткого диска/твердотельного носителя;

3. Объясните значение термина «твердотельный носитель» или «жесткий диск»; (развивает критическое мышление учащихся);

*4. Осуществите поиск информации о технических характеристиках мейнфреймов, суперкомпьютеров и персональных компьютеров (офисных или игровых). Проведите сравнительный анализ, обращая внимание на их стоимость в зависимости от объема оперативной памяти и жесткого диска

Три звезды и одно пожелание

Запишите три вещи, которые вы узнали на уроке или которые вам особенно понравились (три звезды)

​

​

​

Предложите одно улучшение урока или задайте вопрос по теме, который вам остался непонятным (одно пожелание)

Домашнее задание

Приложение_1

Дополнительные учебные ресурсы:

1. Учебник «Информатика» 10 класс, АОО «НИШ»;

2. Виды памяти персонального компьютера

​

https://studbooks.net/2104621/informatika/vidy_pamyati_personalnogo_kompyutera

​

3. Память компьютера – типы, виды, назначение

​

https://cyberpedia.su/10xc7e0.html

​

4. Плюсы и минусы SSD-накопителя

​

https://memory-lab.ru/articles/plyusy-i-minusy-ssd-nakopitelya/

​

5. 5 преимуществ твердотельных накопителей

​

https://www.kingston.com/ru/blog/pc-performance/benefits-of-ssd

​