Gymnázium Vysoké Mýto nám. Vaňorného 163, 566 01 Vysoké Mýto
Registrační číslo projektu Šablona Autor Název materiálu CZ.1.07/1.5.00/34.0951 III/2 INOVACE A ZKVALITNĚNÍ VÝUKY PROSTŘEDNICTVÍM ICT Mgr. Jana Kubcová 9. HW - Paměti_počítače Ověřeno ve výuce dne 20. 11. 2012 Předmět Ročník Klíčová slova Anotace Metodický pokyn Počet stran Informatika Kvinta RAM, ROM, cache, realizace a velikost RAM Prezentace se zabývá pamětí v počítači. Kromě informací o různých typech paměti a jejich realizaci, se prezentace nejvíce zabývá pamětí RAM. Zajímá nás význam, velikost a výkon operační paměti RAM. Součástí materiálu je soubor vytvořený pomocí aplikace MS Word Otázky_k_prezentaci_9.doc. prezentace je určena jako výklad do hodiny i jako materiál určený k samostudiu 28 Pokud není uvedeno jinak, použitý materiál je z vlastních zdrojů autora.
Hardware PAMĚTI POČÍTAČE Operační paměť RAM, jako hlavní díl provádění instrukcí v počítači, jsme již zmínili. Nyní podrobněji popíšeme všechny paměti počítače.
Díly počítače podle John von Neumann Počítač bude mít: PROCESOR OPERAČNÍ PAMĚŤ
Obsah skříně počítače [1]
Důležité díly pro chod počítače. Kde počítač počítá. [2] Procesor zpracovává instrukce v paměti.
PAMĚTI POČÍTAČE Elektronická paměť je součástka, zařízení nebo materiál, který umožní uložit obsah informace (zápis do paměti), uchovat ji po požadovanou dobu a znovu ji získat pro další použití (čtení paměti). Informace je obvykle vyjádřena jako číselná hodnota. Pro své vlastnosti se používá binární (dvojková) číselná soustava, která má pouze dva stavy, které se snadno realizují v elektronických obvodech. Pro uchování informace tedy stačí signál (např. elektrické napětí), který má dva rozlišitelné stavy a není třeba přesně znát velikost signálu.
Realizace hodnot v paměti Základní jednotkou ukládané informace je jeden bit, jedna dvojková číslice. Tato číslice může nabývat dvou hodnot, které nazýváme logická nula a logická jednička. Logická hodnota bitu může být reprezentována různými fyzikálními veličinami: přítomnost nebo velikost elektrického náboje stav elektrického obvodu (otevřený tranzistor) směr nebo přítomnost magnetického toku různá propustnost nebo odrazivost světla (CD,..)
Adresace paměti Pro správnou funkci paměti je třeba řešit kromě vlastního principu uchování informace také lokalizaci uložených dat. Mluvíme o adrese paměťového místa. Adresa je obvykle opět číselně vyjádřena.
PAMĚTI POČÍTAČE VNITŘNÍ PAMĚTI paměť osazená do základní desky RAM, ROM registry a cache - paměťová místa přímo na čipu procesoru RAM, ROM, CACHE VNĚJŠÍ PAMĚTI určené k dlouhodobému ukládání dat pevné disky
PARAMETRY PAMĚTÍ KAPACITA kolik bajtů je možné v paměti najednou uchovat PŘÍSTUPOVÁ DOBA čas potřebný od zadání požadavku do zpřístupnění požadované informace PŘENOSOVÁ RYCHLOST množství dat, které je možné za časovou jednotku z paměti přečíst nebo do paměti zapsat
PARAMETRY PAMĚTÍ ENERGETICKÁ ZÁVISLOST jestli je potřeba neustálého napájení, aby data zůstala v paměti zapsaná PŘÍSTUP způsob, jakým je možné informaci zpřístupnit SEKVENČNÍ /data musí být čtena postupně/ PŘÍMÝ /požadovanou informaci je možné zpřístupnit okamžitě/ MOŽNOST ZÁPISU paměť pouze ke čtení paměť pro čtení i zápis
Paměť cache speciální druh velmi rychlé paměti zapojena mezi RAM a procesor velikost v řádu stovek kb až několik MB slouží jako mezisklad informací mezi pamětí RAM a procesorem paměť cache zvyšuje rychlost počítače
Paměť ROM speciální druh paměti, ze které lze pouze číst ROM = read only memory na rozdíl od RAM jsou údaje v paměti ROM uloženy trvale i po vypnutí počítače
BIOS a CMOS BIOS (Basic Input/Output System) umístěný na základní desce počítače obsahuje programy, které zabezpečují test počítače při zapnutí, zavedení operačního systému a základní obslužní funkce CMOS (Complementary Metal Oxide Semiconductor) paměť malé kapacity, ve které jsou uloženy nastavení BIOSu je energeticky závislá vyžaduje napájení pomocí baterie, která je umístěná na základní desce data uložené v CMOS je možné měnit setup
Paměť RAM RANDOM ACCESS MEMORY operační paměť zaznamenává zpracovávané procesorem údaje základní jednotkou paměti je jeden bit (obsahující binární informaci 0/1, ne/ano), označuje se b jednotlivé bity jsou spojeny do bytů které mají délku 8 bitů velikost paměti se udává v jednotkách: /kb, MB, GB (kilo-, mega-, giga-bajty/ kapacita operační paměti může být 4GB /hodnoty velikosti mocniny 2: 16, 256, 512, apd./
PAMĚTI POČÍTAČE Počítače jsou vybudovány z bistabilních prvků (polovodičů), které mohou nabývat pouze dvou hodnot: 0 (neprochází proud) 1 (prochází proud) Tato hodnota je základní jednotkou informace, kterou nazýváme: bit (b) [bit]
BITY a BYTY Počítač nezná základních 10 čísel desítkové soustavy, zná pouze nulu a jedničku. Veškeré informace jsou proto v počítači uloženy ve dvojkové soustavě. Člověk je ovšem tvor, který používá jazyk, tedy potřebuje písmena a čísla. Počítač musí umět vyjádřit všechny znaky, čísla a grafické symboly. Pro možnost jednoznačného přiřazení znaků, tónů, barev kombinaci 0 a 1 byla zvolena řada 8 osmi 0 a 1. Řada 8 bitů se nazývá byte (B) [bajt]. Jeden byte tedy představuje jedno písmeno či číslo. A máme na světě další základní jednotku.
JEDNOTKY PAMĚTI POČÍTAČE Stále se pohybujeme ve dvojkové soustavě. V desítkové soustavě 1 kilogram = 1000 gramů, ve dvojkové je tomu jinak. 1 kilobyte (kb) = 2 10 bytů, což je 1 024 bytů (B). Kolik je to bitů? Samozřejmě krát 8, čili 8 192 bitů (b). Podobný postup pokračuje u předpon Mega, Giga a Tera (viz. tabulka). JEDNOTKY PAMĚTI POČÍTAČE MEGABYTŮ KILOBYTŮ BYTŮ BITŮ 1 KB 2 10 B = 1 024 B 8 192 b 1 MB 2 10 KB = 1 024 KB 2 20 B = 1 048 576 B 8 388 608 b 1 GB 2 10 MB = 1 024 MB 2 20 KB = 1 048 576 KB 2 30 B = 1 073 741 824 B 8 589 934 592 b Pro vaši představu: do 1MB se vejde dokument ve Wordu, který má 220 stran.
PRINCIP ZÁZNAMU Realizace záznamu 0 a 1 je na různých médiích jiná: MAGNETICKÝ /pevný disk HDD/ OPTICKÝ /CD, DVD, Blu-Ray mechaniky/ ELEKTRICKÝ /SSD disk, RAM paměť/
Paměť RAM RANDOM ACCESS MEMORY Zapnutý počítač zpracovává v každém okamžiku /i když zrovna nepracujeme/ statisíce informací. Každý pohyb myši, zobrazení na monitoru, bliknutí kurzoru, to je spousta zpracovaných instrukcí. Všechny instrukce, které zpracuje procesor, si bere právě z operační paměti /RAM paměti/. Spojení procesoru s místem, kde jsou připravené instrukce a data pro zpracování musí být velmi rychlé, jinak by rychlost procesoru nebyla využita. Operační paměť RAM je velmi rychlá a slouží k načítání a ukládání dat procesoru.
Paměť RAM operační paměť umožňuje zápis i čtení RAM = random access memory RAM uchovává údaje pouze v době, kdy je počítač napájen elektrickým proudem při vypnutí PC se celý obsah RAM ztratí
Paměť RAM Paměť RAM je proudově závislá. Obsah paměti RAM se po vypnutí nebo restartu počítače vymaže. Paměti RAM jsou vyráběny v modulech SIMM /Single Inline Memory Module/. Jedná se o ploché destičky s plošnými spoji, které na svém povrchu nesou čipy s konkrétním paměťovým obvodem. [3]
Paměťový čip RAM Uvnitř paměťového čipu je miniaturní matice mnoha paměťových buněk, elektronických prvků tvořených miniaturními kondenzátory. Každá paměťová buňka může nabývat hodnot 1 nebo 0 /1 bit/. Osm takových buněk tvoří Byte. Jednotlivé paměťové buňky jsou uspořádány do sítě. Každá paměťová buňka je ovládána jedním vodičem ve svislém směru a jedním ve vodorovném směru, takže ji lze snadno ovládat /číst a měnit její stav/.
Připojení RAM Paměti se vkládají přímo do základní desky do speciálních konektorů. Motherboard má paměti RAM umístěné do paměťových bank.
Hodnocení pamětí RAM Rychlost spojení Důležitá je rychlosti spojení paměti s ostatními díly počítače, hlavně s procesorem. Velikost paměti Do paměti RAM se musí vejít potřebné části všech spuštěných programů a zpracovávaných dat. Pokud místo chybí, musí se udělat. Tady dochází ke zpomalení. Když je paměť větší, více se vejde přímo a nedochází ke zdržení odkládáním dat.
Úkoly: 1. K čemu slouží operační RAM paměť. 2. Co je obsahem RAM paměti po spuštění prohlížeče Opera a programu Word, kde editujeme dokument Dopis.doc? 3. Co je obsahem RAM paměti po restartu počítače? 4. Zjistěte aktuální velikosti a typy operační RAM paměti. 5. Vypočítejte kolik bitů má 1MB, zapište vzorec pro výpočet. Vyplňte přiložený dokument aplikace MS WORD nazvaný Otázky_k_prezentaci_9. Po zapsání odpovědí předložte dokument ke kontrole.
Použité zdroje Citace (uvedení zdrojů a podkladů) [1] ROUBAL, Pavel. Informatika a výpočetní tech-nika pro střední školy: teoretická učebnice. Brno: CP Books, 2005, 102 s. ISBN 80-251-0761-2. [2] ROUBAL, Pavel. Informatika a výpočetní tech-nika pro střední školy: teoretická učebnice. Brno: CP Books, 2005, 102 s. ISBN 80-251-0761-2. [3] je dostupný pod licencí public domain na www.wpclipart.com [cit. 2009 26 12] http://www.wpclipart.com/computer/hardware/memory/ddr_ram.png.html