1. С какой целью память делится на внутреннюю и внешнюю?
Память компьютера делится на внутреннюю и внешнюю для оптимизации работы. Внутренняя память обеспечивает быструю обработку данных процессором, тогда как внешняя предназначена для длительного хранения больших объемов информации. Такое разделение позволяет сочетать высокую производительность с большой ёмкостью.
2. Верно ли, что внешняя память располагается вне корпуса компьютера? Приведите примеры.
Внешняя память может располагаться как внутри корпуса компьютера, так и вне его. Примеры внешней памяти внутри корпуса: жёсткие диски и твердотельные накопители (SSD). Примеры внешней памяти вне корпуса: USB-накопители, внешние жёсткие диски и карты памяти.
3. К каким видам памяти применим принцип адресности фон Неймана?
Принцип адресности фон Неймана применим ко всем видам оперативной памяти, включая оперативное запоминающее устройство (ОЗУ), кэш-память и видеопамять. Он также актуален для некоторых типов внешней памяти, например, при прямом доступе к жёстким дискам.
4. Что означает термин «произвольный доступ к памяти»?
Произвольный доступ к памяти означает, что процессор может обратиться к любому адресу памяти за одинаковое время, независимо от его расположения. Это позволяет быстро читать или записывать данные.
5. Зачем нужно ПЗУ в компьютере? Можно ли при необходимости изменить его содержимое на домашнем компьютере?
ПЗУ (постоянное запоминающее устройство) используется для хранения базовых программ и данных, необходимых для запуска компьютера, например, BIOS или UEFI. В домашнем компьютере содержимое ПЗУ, как правило, не изменяется пользователем, но возможно обновление микропрограмм (прошивок) с использованием специальных утилит.
6. Что такое носитель информации? Какие носители вы можете назвать?
Носитель информации — это устройство или материал, предназначенный для записи, хранения и передачи данных. Примеры носителей: жёсткие диски, USB-накопители, карты памяти, оптические диски (CD, DVD), облачные сервисы, бумага (в виде записей или печатных документов).
7. Какими носителями внешней памяти вы пользовались? Каков их объём и какую примерно его часть вы использовали?
Из внешних носителей пользовались, например, USB-накопителями объёмом 16-64 ГБ, из которых, возможно, использовалась часть от 10% до 90%, в зависимости от задач. Также могли использоваться карты памяти для телефонов или камер объёмом 32-128 ГБ, где заполненность зависела от хранения фото и видео.
8. Можно ли считать с диска отдельно взятый байт? Как его получить?
С диска нельзя считать отдельно взятый байт напрямую, так как данные на диске организованы в сектора, обычно размером 512 байт или больше. Чтобы получить конкретный байт, считывается весь сектор, затем нужный байт извлекается из массива данных.
9. Какую роль играет контроллер при считывании данных с диска?
Контроллер диска управляет процессом чтения и записи, преобразуя запросы от процессора в команды для устройства хранения. Он обеспечивает передачу данных между диском и оперативной памятью, обрабатывая низкоуровневые детали работы с носителем, такие как позиционирование головок и декодирование данных.
10. Почему любую программу перед выполнением требуется загрузить в оперативную память?
Программы перед выполнением требуется загрузить в оперативную память, так как процессор работает с оперативной памятью напрямую. Это обеспечивает быстрый доступ к инструкциям и данным программы, в отличие от внешней памяти, которая медленнее.
11. Сравните различные типы оперативной памяти. В чём состоят их достоинства и недостатки?
DRAM (динамическая память): доступна в больших объёмах, относительно дешева, но требует постоянного обновления заряда, что замедляет её работу. SRAM (статическая память): быстрее DRAM и не нуждается в обновлении, но дороже и занимает больше места на чипе, поэтому используется для кэш-памяти. DDR RAM (современные варианты DRAM): обеспечивает более высокую скорость и энергоэффективность за счёт передачи данных на двух тактах.
12. За счёт чего кэш-память повышает производительность компьютера?
Кэш-память повышает производительность, сокращая время доступа к часто используемым данным. Она располагается ближе к процессору и быстрее оперативной памяти, позволяя процессору работать с данными без необходимости обращения к медленной оперативной или внешней памяти.
13. Может ли программа обращаться к ячейкам кэш-памяти? Подумайте, относится ли кэш-память к архитектуре компьютера? Почему?
Программы не могут напрямую обращаться к ячейкам кэш-памяти. Кэш-память относится к архитектуре компьютера, так как встроена в процессор или между процессором и оперативной памятью. Она автоматически управляет хранением наиболее часто используемых данных, ускоряя их доступ.
*14. Почему кэш называют ассоциативной памятью? Сравните с человеческой памятью, которую тоже часто называют ассо-циативной.
Кэш называют ассоциативной памятью, так как поиск данных в кэше происходит на основе содержимого, а не адреса. Это похоже на человеческую память, где информация вспоминается через ассоциации, например, по связанным образам или словам.
*15. Чем ограничен объём виртуальной памяти?
Объём виртуальной памяти ограничен доступным местом на диске, выделенным под файл подкачки, и объёмом адресного пространства, которое может адресовать операционная система (зависит от разрядности системы, например, 32-битной или 64-битной).
16. Какие основные характеристики используются для памяти? В каких единицах они измеряются? Какая характеристика используется только для внешней памяти?
Основные характеристики памяти: объём (измеряется в байтах, килобайтах, мегабайтах и выше), скорость (время доступа или пропускная способность, измеряется в наносекундах или мегагерцах), энергопотребление. Для внешней памяти также важна надёжность и долговечность. Характеристика, специфичная для внешней памяти, — долговременное хранение данных.