Разбираемся с управлением памятью в современных языках программирования
Привет, Хабр! Представляю вашему вниманию перевод статьи «Demystifying memory management in modern programming languages» за авторством Deepu K Sasidharan.
В данной серии статей мне бы хотелось развеять завесу мистики над управлением памятью в программном обеспечении (далее по тексту — ПО) и подробно рассмотреть возможности, предоставляемые современными языками программирования. Надеюсь, что мои статьи помогут читателю заглянуть под капот этих языков и узнать для себя нечто новое.
Углублённое изучение концептов управления памятью позволяет писать более эффективное ПО, потому как стиль и практики кодирования оказывают большое влияние на принципы выделения памяти для нужд программы.
Часть 1: Введение в управление памятью
Управление памятью — это целый набор механизмов, которые позволяют контролировать доступ программы к оперативной памяти компьютера. Данная тема является очень важной при разработке ПО и, при этом, вызывает затруднения или же вовсе остаётся черным ящиком для многих программистов.
Для чего используется оперативная память?
Когда программа выполняется в операционный системе компьютера, она нуждается в доступе к оперативной памяти (RAM) для того, чтобы:
- загружать свой собственный байт-код для выполнения;
- хранить значения переменных и структуры данных, которые используются в процессе работы;
- загружать внешние модули, которые необходимы программе для выполнения задач.
Стек
Стек используется для статичного выделения памяти. Он организован по принципу «последним пришёл — первым вышел» (LIFO). Можно представить стек как стопку книг — разрешено взаимодействовать только с самой верхней книгой: прочитать её или положить на неё новую.
- благодаря упомянутому принципу, стек позволяет очень быстро выполнять операции с данными — все манипуляции производятся с «верхней книгой в стопке». Книга добавляется в самый верх, если нужно сохранить данные, либо берётся сверху, если данные требуется прочитать;
- существует ограничение в том, что данные, которые предполагается хранить в стеке, обязаны быть конечными и статичными — их размер должен быть известен ещё на этапе компиляции;
- в стековой памяти хранится стек вызовов — информация о ходе выполнения цепочек вызовов функций в виде стековых кадров. Каждый стековый кадр это набор блоков данных, в которых хранится информация, необходимая для работы функции на определённом шаге — её локальные переменные и аргументы, с которыми её вызывали. Например, каждый раз, когда функция объявляет новую переменную, она добавляет её в верхний блок стека. Затем, когда функция завершает свою работу, очищаются все блоки памяти в стеке, которые функция использовала — иными словами, очищаются все блоки ее стекового кадра;
- каждый поток многопоточного приложения имеет доступ к своему собственному стеку;
- управление стековой памятью простое и прямолинейное; оно выполняется операционной системой;
- в стеке обычно хранятся данные вроде локальных переменных и указателей;
- при работе со стеком есть вероятность получать ошибки переполнения стека (stack overflow), так как максимальный его размер строго ограничен. Например, ошибка при составлении граничного условия в рекурсивной функции совершенно точно приведёт к переполнению стека;
- в большинстве языков существует ограничение на размер значений, которые можно сохранить в стек;
Использование стека в JavaScript. Объекты хранятся в куче и доступны по ссылкам, которые хранятся в стеке. Тут можно посмотреть в видеоформате
Куча
Куча используется для динамического выделения памяти, однако, в отличие от стека, данные в куче первым делом требуется найти с помощью «оглавления». Можно представить, что куча это такая большая многоуровневая библиотека, в которой, следуя определённым инструкциям, можно найти необходимую книгу.
- операции на куче производятся несколько медленнее, чем на стеке, так как требуют дополнительного этапа для поиска данных;
- в куче хранятся данные динамических размеров, например, список, в который можно добавлять произвольное количество элементов;
- куча общая для всех потоков приложения;
- вследствие динамической природы, куча нетривиальна в управлении и с ней возникает большинство всех проблем и ошибок, связанных с памятью. Способы решения этих проблем предоставляются языками программирования;
- типичные структуры данных, которые хранятся в куче — это глобальные переменные (они должны быть доступны для разных потоков приложения, а куча как раз общая для всех потоков), ссылочные типы, такие как строки или ассоциативные массивы, а так же другие сложные структуры данных;
- при работе с кучей можно получить ошибки выхода за пределы памяти (out of memory), если приложение пытается использовать больше памяти, чем ему доступно;
- размер значений, которые могут храниться в куче, ограничен лишь общим объёмом памяти, который был выделен операционной системой для программы.
Почему эффективное управление памятью важно?
В отличие от жёстких дисков, оперативная память весьма ограниченна (хотя и жёсткие диски, безусловно, тоже не безграничны). Если программа потребляет память не высвобождая её, то, в конечном итоге, она поглотит все доступные резервы и попытается выйти за пределы памяти. Тогда она просто упадет сама, или, что ещё драматичнее, обрушит операционную систему. Следовательно, весьма нежелательно относиться легкомысленно к манипуляциям с памятью при разработке ПО.
Различные подходы
Современные языки программирования стараются максимально упростить работу с памятью и снять с разработчиков часть головной боли. И хотя некоторые почтенные языки всё ещё требуют ручного управления, большинство всё же предоставляет более изящные автоматические подходы. Порой в языке используется сразу несколько подходов к управлению памятью, а иногда разработчику даже доступен выбор какой из вариантов будет эффективнее конкретно для его задач (хороший пример — C++). Перейдём к краткому обзору различных подходов.
Ручное управление памятью
Язык не предоставляет механизмов для автоматического управления памятью. Выделение и освобождение памяти для создаваемых объектов остаётся полностью на совести разработчика. Пример такого языка — C. Он предоставляет ряд методов (malloc, realloc, calloc и free) для управления памятью — разработчик должен использовать их для выделения и освобождения памяти в своей программе. Этот подход требует большой аккуратности и внимательности. Так же он является в особенности сложным для новичков.
Сборщик мусора
Сборка мусора — это процесс автоматического управления памятью в куче, который заключается в поиске неиспользующихся участков памяти, которые ранее были заняты под нужды программы. Это один из наиболее популярных вариантов механизма для управления памятью в современных языках программирования. Подпрограмма сборки мусора обычно запускается в заранее определённые интервалы времени и бывает, что её запуск совпадает с ресурсозатратными процессами, в результате чего происходит задержка в работе приложения. JVM (Java/Scala/Groovy/Kotlin), JavaScript, Python, C#, Golang, OCaml и Ruby — вот примеры популярных языков, в которых используется сборщик мусора.
-
Сборщик мусора на основе алгоритма пометок (Mark & Sweep): Это алгоритм, работа которого происходит в две фазы: первым делом он помечает объекты в памяти, на которые имеются ссылки, а затем освобождает память от объектов, которые пометки не получили. Этот подход используется, например, в JVM, C#, Ruby, JavaScript и Golang. В JVM существует на выбор несколько разных алгоритмов сборки мусора, а JavaScript-движки, такие как V8, используют алгоритм пометок в дополнение к подсчёту ссылок. Такой сборщик мусора можно подключить в C и C++ в виде внешней библиотеки.
Получение ресурса есть инициализация (RAII)
RAII — это программная идиома в ООП, смысл которой заключается в том, что выделяемая для объекта область памяти строго привязывается к его времени существования. Память выделяется в конструкторе и освобождается в деструкторе. Данный подход был впервые реализован в C++, а так же используется в Ada и Rust.
Автоматический подсчёт ссылок (ARC)
Данный подход весьма похож на сборку мусора с подсчётом ссылок, однако, вместо запуска процесса подсчёта в определённые интервалы времени, инструкции выделения и освобождения памяти вставляются на этапе компиляции прямо в байт-код. Когда же счётчик ссылок достигает нуля, память освобождается как часть нормального потока выполнения программы.
Автоматический подсчёт ссылок всё так же не позволяет обрабатывать циклические ссылки и требует от разработчика использования специальных ключевых слов для дополнительной обработки таких ситуаций. ARC является одной из особенностей транслятора Clang, поэтому присутствует в языках Objective-C и Swift. Так же автоматический подсчет ссылок доступен для использования в Rust и новых стандартах C++ при помощи умных указателей.
Владение
Это сочетание RAII с концепцией владения, когда каждое значение в памяти должно иметь только одну переменную-владельца. Когда владелец уходит из области выполнения, память сразу же освобождается. Можно сказать, что это примерно как подсчёт ссылок на этапе компиляции. Данный подход используется в Rust и при этом я не смог найти ни одного другого языка, который бы использовал подобный механизм.
В данной статье были рассмотрены основные концепции в сфере управления памятью. Каждый язык программирования использует собственные реализации этих подходов и оптимизированные для различных задач алгоритмы. В следующих частях, мы подробнее рассмотрим решения для управления памятью в популярных языках.
Читайте так же другие части серии:
- > Часть 1: Введение в управление памятью
- Part 2: Memory management in JVM(Java, Kotlin, Scala, Groovy)
- Part 3: Memory management in V8(JavaScript/WebAssembly)
- Part 4: Memory management in Go (in progress)
- Part 5: Memory management in Rust (in progress)
- Part 6: Memory management in Python (in progress)
- Part 7: Memory management in C++ (in progress)
- Part 8: Memory management in C# (in progress)
Ссылки
- http://homepages.inf.ed.ac.uk
- https://javarevisited.blogspot.com
- http://net-informations.com
- https://gribblelab.org
- https://medium.com/computed-comparisons
- https://en.wikipedia.org/wiki/Garbage*collection*(computer_science)
- https://en.wikipedia.org/wiki/Automatic_Reference_Counting
- https://blog.sessionstack.com
Вы можете подписаться на автора статьи в Twitter и на LinkedIn.
За вычитку перевода отдельное спасибо Александру Максимовскому и Катерине Шибаковой
Какой из перечисленных вариантов памяти является наиболее современным
Москва (Россия )?
Отдел продаж
+7 (903) 790-15-10
Наш WhatsApp
Заказать звонок
- Весь каталог
- Компьютеры
- Компьютеры ARENA GAMING
- Компьютеры ARENA ADATA XPG
- Ноутбуки
- Моноблоки
- Брендовые компьютеры
- Процессоры
- Материнские платы
- Кулеры и системы охлаждения
- Видеокарты
- Оперативная память
- SSD накопители
- Жесткие диски
- Корпуса
- Блоки питания
- Оптические приводы
- Звуковые карты
- Охлаждающие системы для корпуса
- Прочие аксессуары
- Клавиатуры
- Мыши
- Комплекты (клавиатура+мышь)
- Наушники и гарнитуры
- Веб-камеры
- Акустические системы
- USB концентраторы и картридеры
- Зарядные устройства и внешние аккумуляторы
- Смарт браслеты, Смарт часы
- Коврики для мыши
- Игровые рули
- Игровые джойстики
- Игровые геймпады
- Микрофоны
- Стриминг
- Столы для геймеров
- Флешки и карты памяти
- Источники бесперебойного питания
- Сетевые фильтры и стабилизаторы
- МФУ струйные
- МФУ лазерные
- Уничтожители, ламинаторы
- Принтеры лазерные
- Принтеры струйные
- Широкоформатные
- Сканеры
- Картриджи для принтеров и МФУ
- Офисные и игровые кресла
- Внешние носители информации
- Программы для офиса
- Windows OEM (Только в составе с компьютером)
- Windows Retail (Лицензии BOX)
- Прочие
- Антивирусы и безопасность
- Сетевые хранилища
- Wi-Fi адаптеры
- Сетевые карты
- Маршрутизаторы и роутеры
- Точки доступа
- Кабели USB
- Кабели COM, LPT, PS/2
- Кабели DVI, HDMI, Display Port
- Кабели FireWire
- Кабели SATA и питания для HDD, FDD, и т.п.
- Кабели VGA
- Кабели аудио-видео
- Кабели коаксиальные, для тв
- Кабели оптические
- Кабели питания (силовые)
- Переходники, адаптеры
- Прочие
- Гарантия на компьютеры
- Дополнительная гарантия
- Гарантия на товары
- Дополнительные услуги
- Порядок обмена и возврата
- Условия оплаты
- Яндекс сплит и Яндекс пэй
- Покупка в кредит
- Условия доставки Москва и МО
- Условия доставки по России
- Самовывоз
Заказать звонок
- Весь каталог
- Назад
- Весь каталог
- Компьютеры
- Назад
- Компьютеры
- Компьютеры ARENA GAMING
- Компьютеры ARENA ADATA XPG
- Назад
- Ноутбуки, моноблоки и прочие
- Ноутбуки
- Моноблоки
- Брендовые компьютеры
- Назад
- Комплектующие
- Процессоры
- Материнские платы
- Кулеры и системы охлаждения
- Видеокарты
- Оперативная память
- SSD накопители
- Жесткие диски
- Корпуса
- Блоки питания
- Оптические приводы
- Звуковые карты
- Охлаждающие системы для корпуса
- Прочие аксессуары
- Назад
- Периферия
- Клавиатуры
- Мыши
- Комплекты (клавиатура+мышь)
- Наушники и гарнитуры
- Веб-камеры
- Акустические системы
- USB концентраторы и картридеры
- Зарядные устройства и внешние аккумуляторы
- Смарт браслеты, Смарт часы
- Коврики для мыши
- Игровые рули
- Игровые джойстики
- Игровые геймпады
- Микрофоны
- Стриминг
- Столы для геймеров
- Флешки и карты памяти
- Назад
- Офисная техника
- Источники бесперебойного питания
- Сетевые фильтры и стабилизаторы
- МФУ струйные
- МФУ лазерные
- Уничтожители, ламинаторы
- Принтеры лазерные
- Принтеры струйные
- Широкоформатные
- Сканеры
- Картриджи для принтеров и МФУ
- Офисные и игровые кресла
- Внешние носители информации
- Назад
- Программное обеспечение
- Программы для офиса
- Windows OEM (Только в составе с компьютером)
- Windows Retail (Лицензии BOX)
- Прочие
- Антивирусы и безопасность
- Назад
- Сетевое оборудование
- Сетевые хранилища
- Wi-Fi адаптеры
- Сетевые карты
- Маршрутизаторы и роутеры
- Точки доступа
- Назад
- Кабели
- Кабели USB
- Кабели COM, LPT, PS/2
- Кабели DVI, HDMI, Display Port
- Кабели FireWire
- Кабели SATA и питания для HDD, FDD, и т.п.
- Кабели VGA
- Кабели аудио-видео
- Кабели коаксиальные, для тв
- Кабели оптические
- Кабели питания (силовые)
- Переходники, адаптеры
- Прочие
- Назад
- Гарантия и сервис
- Гарантия на компьютеры
- Дополнительная гарантия
- Гарантия на товары
- Дополнительные услуги
- Порядок обмена и возврата
- Назад
- Оплата и доставка
- Условия оплаты
- Яндекс сплит и Яндекс пэй
- Покупка в кредит
- Условия доставки Москва и МО
- Условия доставки по России
- Самовывоз
Контактная информация
г. Москва, Пятницкое ш. дом 18. «ТК Митинский Радиорынок» павильон 267 «PC-ARENA», 2 этаж.
— / Как правильно подобрать оперативную память для Вашего ПК?
Для чего нужна оперативная память?
Другое название ОП – ОЗУ. Эта аббревиатура расшифровывается как «оперативное запоминающее устройство» (в англ. – RAM). Оно предназначено для временного хранения информации.
Для нормального функционирования программного обеспечения просто необходимо выбрать ОЗУ достаточного объема. ОП – это, прежде всего, временная (оперативная) память. В ее использовании пользователь участия не принимает. Файлы на некоторое время сохраняются системой с целью обеспечить нормальную работоспособность той или иной программы.
Какова структура ОП?
Для того, чтобы привести более наглядный пример, можно сказать, что ОП схожа с пчелиными сотами. Каждая ячейка оснащена определенным количеством емкости (1-5 битов) и личным адресом. Она фактически является конденсатором, готовым в любую секунду выполнить свои «должностные обязанности», а именно – записать электрический разряд. Сохранённые (временно) таким образом данные понятны компьютеру.
Типы и форм-факторы ОП
Прежде чем определиться, какую оперативную память выбрать для компьютера или ноутбука, нужно ознакомиться с её типами и форм-факторами. Итак, имеется 3 вида ОП:
- DIMM. Наиболее часто используется в ПК.
- SO-DIMM. Наиболее часто этот вид ОЗУ можно встретить в ноутбуках и моноблоках. Отличается от предыдущего вида более компактным размером.
- FB-DIMM. Оснащен повышенной поддержкой буферизации и высоким качеством работы. Следует выбрать в качестве оперативной памяти для серверов.
Важно учитывать то, что ОП должна быть совместима с материнской платой. Как выбрать оперативную память для компьютера: предпочесть ddr3 или ddr4? На данный момент существует 4 типа ОП, классифицирующиеся по совместимости с материнской платой:
DDR – устаревший и практически вышедший из производство.
DDR2 – как и предыдущий вариант является устаревшим.
DDR3 – на данный момент является наиболее популярным среди потребителей.
DDR4 – является новинкой в мире компьютерной техники. Для новейших моделей процессора следует выбрать именно этот тип.
Как узнать подходящую для ПК частоту оперативной памяти?
Отвечая на вопрос как правильно выбрать оперативную память для ноутбука или компьютера, необходимо учитывать частоту материнской платы и процессора. Вот некоторые важные моменты:
- Частоту меньше 1600 МГц приобретать не рекомендуется, конечно же, если у Вас не совсем уж старый ПК. Они предназначены для компьютеров с малой выносливостью и производительностью, и являются устаревшими.
- Наиболее актуальный вариант – 1600 МГц. Такая частота модуля является актуальной для многих современных компьютеров и ноутбуков.
- 2133 – 2400 МГц. Это наиболее дорогой модуль из всех перечисленных. Стоит отметить, что актуальной такая планка является только для программистов и профессионалов в сфере обработки видео. Для простого пользователя разница между 1600 МГЦ и 2400 МГц будет незаметна.
Объем ОП: какой выбрать?
Чтобы выбрать оперативную память по этому показателю, необходимо руководствоваться назначением ПК.
- 2 Гб. Это минимальный объем ОЗУ. Если вы решили выбрать модуль с таким количеством памяти в целях экономии, то учтите — нормально функционировать компьютер с 2 Гб ОЗУ попросту не будет. Конечно же, если вы не используете компьютер только для просмотра сайтов.
- 4 Гб. Лучше выбрать этот вариант для использования компьютера в целях просмотра фильмов, прослушивания аудиозаписей, легких игр.
- 8 Гб – рекомендованный вариант. Такое ОЗУ будет отлично справляться со всеми программами и современными играми.
- 16 Гб – стоит выбрать для людей, использующих компьютер для заработка денег. Фрилансеры, занимающиеся разработкой и созданием сайтов и их дизайнов, программисты, видеоредакторы, ютуберы, устраивающие стримы – затраты на покупку 16 Гб памяти будут вполне оправданы.
- 32 Гб – скорее забота о будущем, так как на данный момент не существует ПО, нуждающегося в таком количестве оперативной памяти.
Как выбрать оперативную память в зависимости от ОС
Это очень важный момент. Даже если вы готовы выбрать лучшую оперативную память, необходимо учитывать особенности и возможности системы, установленной на компьютере. Например, стоит обратить внимание на то, что 32-разрядные версии системы Windows поддерживают максимальный объем ОП, равный 3 Гб. Даже если вы решили выбрать ОЗУ, содержащего в себе 4 Гб, система будет пользоваться только тремя.
Оптимальной для всех видов оперативной памяти будет 64-разрядная система Windows. Но стоит помнить, что устаревший компьютер попросту не найдет подходящих драйверов на системы данного разряда. Поэтому прежде чем выбрать ОЗУ, убедитесь в том, что у вас установлена именно 64-разрядная система и все приложения функционируют правильно. Также не лишним будет посетить сайт производителя материнской платы и ознакомиться с информацией про её возможности и максимально поддерживаемый ею размер памяти.
Что такое канальность?
Многие пользователи за всё время работы с ПК ни разу не слышали такой термин, как «канальность». А вот опытные компьютерщики наоборот стремятся сделать работу своей ОП двухканальной, трехканальной, четырехканальной. Что это означает? Для примера возьмём двухканальный режим. Принцип его работы заключен в использовании сразу 2-х слотов ОП, объединяющихся в один банк памяти.
При установке 2-го канала специалисты настоятельно рекомендуют соблюдать следующие правила:
- модули должны содержать одинаковую частоту;
- объем ОП тоже должен быть равным;
- 2 планки – один производитель.
Преимущества многоканальности
Главное и основное преимущество – повышенная производительность всей системы. Однако главный вопрос остается в необходимости таких изменений и реальной видимости улучшений. Стоит отметить, что, как и в случае с 16-ти Гб объемом ОП, изменения в сторону улучшения заметят только представители специфических профессий (программисты, дизайнеры по компьютерной графике и т.п.). Для обычного пользователя, пользующегося полным списком привычных действий (в том числе и провождение времени за «тяжелыми» играми) производительность 2-го слота будет практически неощутимой.
Итак, мы дали развернутый ответ на вопрос, как выбрать оперативную память для пк. Так что прежде чем остановить свой выбор на какой-то определенной ОП, внимательно изучите возможности своего компьютера и свои собственные требования к вашему ПК.
Задания
тест по темеВ) перезапись информации; Г) долговременное хранение информации.
3. Свойство ПЗУ является:
А) только чтение информации; Б) энергозависимость;
В) перезапись информации; Г) кратковременное хранение информации.
4. Свойством CMOS является:
А) энергозависимость; Б) только чтение информации;
В) перезапись информации; Г) кратковременное хранение информации.
5. Наименьшим элементом оперативной памяти является:
А) ячейка; Б) байт
В) регистр; Г) файл.
6. Каждый байт ОЗУ имеет:
В) индекс; Г) название.
7. Физически ОЗУ реализуется на:
А) катушках индуктивности; Б) резисторах;
В) триггерах и конденсаторах; Г) диодах.
8. Наименьшая адресуемая часть оперативной памяти:
А) бит; Б) килобайт;
9. ОЗУ размещается:
А) в процессоре; Б) на жестком диске;
В) на магистрали; Г) на материнской плате.
10. Объем ОЗУ измеряется:
А) в ячейках; Б) в МГц;
В) в байтах; Г) в пикселях.
Тест для индивидуального опроса.
«Устройства внешней памяти»
I-вариант.
1. К устройствам внешней памяти не относятся:
А) гибкие магнитные диски; Б) жесткий магнитный диск;
В) CD-ROM; Г) оперативная память.
2. Связь устройств внешней памяти с процессором осуществляется по схеме:
А) ВЗУ – процессор; Б) процессор – ВЗУ;
В) ВЗУ – ОЗУ – процессор; Г) ОЗУ – ВЗУ – процессор.
3. 700 Мбайт – это объем:
А) диска CD-R; Б) дискеты;
В) современного винчестера; Г) современного диска DVD.
4. Основное назначение жесткого диска:
А) переносить информацию;
Б) хранить программы и данные, не находящиеся всё время в ОЗУ;
В) обрабатывать информацию; Г) вводить информацию.
5. Каким образом кодируются двоичные сигналы на магнитных носителях:
А) включен/выключен; Б) отражение/поглощение;
В) намагничено/не намагничено; Г) горит/не горит.
6. Какое устройство обладает наименьшей скоростью обмена информацией?
А) CD-ROM дисковод; Б) жесткий диск;
В) дисковод для гибких дисков; Г) микросхемы оперативной памяти
7. Для переноса информации используют:
А) дискету; Б) оперативную память;
В) дисковод; Г) процессор.
8. Какое из перечисленных утверждений о ВЗУ неверно:
А) сохранение информации после выключения компьютера на сколь угодно долгий срок4
Б) при отсутствии сети перенос информации с компьютера на компьютер;
В) увеличение объема оперативной памяти;
Г) сохранение и транспортировка информации в компактной форме и без использования бумаги.
9. В целях сохранения информации необходимо оберегать гибкие диски от:
А) холода; Б) ударов;
В) перепадов атмосферного давления; Г) магнитных полей.
«Устройства внешней памяти»
II-вариант.
1. Носителями внешней памяти современного компьютера являются:
А) бумага; Б) перфокарта;
В) магнитная лента; Г) оптический диск.
2. Чтобы процессор мог работать с программами, хранящимися на жестком диске, необходимо:
А) загрузить их в оперативную память; Б) вывести их на экран монитора;
В) загрузить и в процессор; Г) открыть доступ.
3. 1,44 Мбайт – это объем:
А) диска CD-R; Б) дискеты;
В) современного винчестера; Г) современного диска DVD.
4. Основное назначение компакт-дисков:
А) создавать информацию;
Б) хранить программы и данные, не находящиеся все время в ОЗУ;
И) обрабатывать информацию; Г) хранить мультимедийные программы.
5. Каким образом кодируются двоичные сигналы на оптических носителях:
А) включен/выключен; Б) отражение/поглощение;
В) намагничено/не намагничено; Г) горит/не горит.
6. Какое устройство обладает наибольшей скоростью обмена информацией?
А) CD-ROM дисковод; Б) жесткий диск;
В) дисковод для гибких дисков; Г) стример.
7. Для хранения сверхбольших баз данных используют:
А) дискеты; Б) диски CD-R;
В) диски DVD; Г) жесткий диск.
8. В целях сохранения информации необходимо оберегать жесткие диски от:
А) холода; Б) ударов;
В) перегрева; Г) перепадов атмосферного давления.
9. 42-скоростной CD—ROM дисковод:
А) имеет 42 различных скорости вращения диска;
Б) имеет скорость вращения диска в 42 раза большую, чем односкоростной CD-ROM;
В) имеет скорость вращения диска в 42 раза меньшую, чем односкоростной CD-ROM;
Г) читает только специальные 42-скоростные CD-Rom диски.
Ответы:
Скачать:
Вложение Размер Хранение информации 24.13 КБ слова 38.92 КБ Предварительный просмотр:
Тема урока : «Хранение информации»
Цели урока : — закрепить и систематизировать знаний учащихся о хранении информации;
— сформировать понятие о носители информации как материальном объекте;
— познакомить уч-ся с различными видами носителей информации;
— развитие практических навыков работы с компьютером, клавиатурой.
Тип урока : Повторение.
I. Организационный момент
II. Актуализация опорных знаний
1 . Фронтальный опрос теории
- Как человек хранит информацию? ( В собственной памяти или во внешних хранилищах информации)
- Какими свойствами обладает память человека? ( Память человека не может долго хранить большие объемы информации, со временем часть информации забывается)
- Чем память человека отличается от памяти человечества? (Память человечества хранит весь объем информации, накопленный с момента появления человека. Информация хранится в книгах, картинах, фотографиях, скульптурах и т.д.)
- Почему информацию, которую мы помним наизусть можно назвать оперативной? (Потому, что мы можем быстро ей воспользоваться)
- Перечислите достоинства и недостатки хранения информации во внутренней и внешней памяти. (Достоинство внутренней памяти- быстрота воспроизведения информации, а недостаток- со временем часть информации забывается. Достоинство внешней памяти — большие объемы информации хранятся долго, а недостаток- для доступа к определенной информации требуется время (например, чтобы подготовить реферат по предмету необходимо найти, проанализировать и выбрать подходящий материал))
III. Сообщение темы и цели урока
Для того, чтобы сохранить без изменения большой объем информации человеку необходима внешняя память. Какие материальные объекты способны выполнить роль хранителей информации? На этот вопрос мы ответим, изучив новую тему «Носители информации»
IV. Теоретическая часть урока
1 .Носители информации
Для того, чтобы сохранить важную информацию для себя, своих потомков древний человек стал думать о том, как же это сделать? Первоначально он стал записывать сведения на песке, но дождь или волны уничтожали данные сведения. Человек стал записывать данные на земле, но и этот источник оказался не долговечным. Позднее человек стал хранить информацию на камне …
Песок, земля, камень – это первые носители информации.
Вопрос: -Как вы понимаете понятие «Носитель информации»?
Носителем информации может быть любой объект, на котором можно оставить следы или знаки. Носители информации предназначены для ее хранения и передачи.
Определение: Носитель информации — это любой материальный объект, используемый для закрепления и хранения на нем информации.
Человек стал хранить информацию на камне сначала в виде рисунков, затем в виде знаков или символов какого-то алфавита. Чтобы получить необходимые сведения, человек вынужден был совершать большой путь, достаточно трудный и утомительный, к этим сооружениям.
Чтобы переместить данный носитель информации на другое место, требовалось достаточно много усилий, так как камень очень тяжелый и неудобен для транспортировки. Камень сменил более легкий носитель- глиняная дощечка . На сырую глиняную поверхность твердой палочкой наносили сведения. Воспользоваться данным носителем можно было лишь после высыхания. Но глина оказалась очень хрупким носителем и также не пригодной для транспортировки. Человек стал задумываться о том, как создать такой носитель информации, чтобы он был:
4. удобным для нанесения записей.
2. Древние носители информации
Люди всегда понимали ненадежность человеческой памяти и с давних времен стремились доступными им способами зафиксировать наиболее важную информацию на внешних носителях, которые со временем совершенствовались.
Примерно в III веке до н.э. в Египте разработали технологию изготовления тонкого листа из стеблей высокого тростника (папируса), росшего по берегам Нила. Стебли папируса разрезали на длинные узкие полоски, раскладывали их в один ряд в продольном направлении. Сверху
укладывали второй слой полосок папируса, но уже в поперечном направлении и прижимали их плоским камнем. Слои склеивались между собой благодаря клейкому соку тростника. Высохший материал по своему свойству напоминал бумагу, только назывался он также папирусом .
Многие века письменные документы составлялись на пергаментных свитках .Их делали из кожи животных, определенным образом выделывали и растягивали так, чтобы получились тонкие листы.
Когда на Востоке научились ткать шелк, то его также стали использовать для письма.
Во II веке нашей эры в Китае изобрели технологию изготовления бумаги . Правда данную технологию хранили в секрете и до Европы бумага «дошла» только в XI веке, а до Руси- в XVI веке.
Свойства бумаги как носителя информации поистине уникальны:
· во-первых, она была дешевле пергамента или папируса, поскольку вырабатывалась из тряпья и древесины;
· во-вторых, тонкая бумага достаточно прочна и долговечна;
· в-третьих, бумага удобна для написания текста или нанесения рисунка.
3. Современные носители информации.
В современном обществе можно выделить три основных вида носителей информации:
1) Бумажные носители информации .
Одним из самых распространенных носителей информации является бумага. В школе мы записываем информацию в тетради, теоретический материал изучаем по учебникам, при разработке доклада, реферата или другого сообщения необходимые сведения мы находим в других источниках (книгах, энциклопедиях, словарях и т.д), которые в свою очередь являются бумажными носителями информации
Первые вычислительные машины работали на перфокартах. Перфокарты делали из плотной бумаги- картона, на которые по определенному правилу с помощью специального «станка» — перфоратора наносили отверстия в виде небольших дырочек.
2) Магнитные носители информации
В 1928 году была изготовлена первая магнитная лента . Наши бабушки и дедушки слушали музыку на магнитофонах с магнитной лентой , которую называли «Бабина».
Магнитная лента оказалась достаточно надежным, долговечным и доступным каждому носителем информации.
В первых ЭВМ (электронно- вычислительных машинах) информация хранилась на магнитных лентах и магнитных дисках.
(Объяснение учителя сопровождается демонстрацией магнитных дисков.
На каждую парту раздается одна дискета для « исследования» ее учащимися)
В современных компьютерах в качестве носителя информации используются следующие магнитные носители :
1) дискета (на которую можно поместить данные 3000 перфокарт). Внутри пластмассового корпуса расположен гибким магнитный диск, поверхность которого покрыта специальным магнитным веществом. Информация записывается на обе его поверхности. Чтобы при работе с дискетой ее не надо было переворачивать, внутри флоппи-дисковода (устройства, которое записывает или считывает информацию с дискеты) имеется две магнитные головки, каждая для своей стороны дискеты. Такой диск требует особого обращения, магниты, повышенная температура и влажность разрушают хранящуюся на нем информацию.
2) жесткий магнитный диск или винчестер ( хранит 100 000 и более дискет). Внутри жесткого металлического корпуса находятся несколько десятков дисков магнитных дисков, размещенных на одной оси . Запись или считывание информации обеспечивается несколькими магнитными головками. В целях сохранения информации и работоспособности жесткие магнитные диски необходимо оберегать от ударов и резких изменений положений системного блока (нельзя наклонять и переворачивать в процессе работы).
3) стриммеры (стрим-картриджи)- устройства, обеспечивающие запись или считывание звуковой информации . Внутри данного носителя находится магнитная лента.
3) Оптические носители информации
Самым распространенными носителями информации являются оптические или лазерные диски .
Лазерные диски изготавливают из пластмассы, сверху покрывают тонким слоем из металла и прозрачным лаком, защищающим от незначительных царапин или загрязнений. Запись или считывание информации в CD-дисководе осуществляется с помощью света лазера. При записи лазерный луч выжигает на поверхности диска микроскопические углубления, кодируя тем самым информацию (при считывании -лазерный луч отражается от поверхности вращающегося диска). Такие диски следует оберегать от пыли и царапин.
Различают CD и DVD диски.
Вопросы: — Какую информацию можно записать на CD и DVD- диски? (DVD называют цифровым видеодиском, следовательно на него можно записать видео- и звуковую информацию, на CD-диск можно записать текстовую, графическую, звуковую информацию).
По способу записи, лазерные диски делятся на следующие виды:
· CD- ROM , DVD- ROM — предназначены только для чтения. Записать или удалить информацию с такого диска нельзя. К таким дискам относятся обучающие, игровые программы, электронные учебники и т.д
· CD- R , DVD- R -записать информацию на диск можно только один раз. После записи удалить данные нельзя.
· CD- RW , DVD- RW- записать информацию на такой диск можно несколько раз.
4. Закрепление изученного материала.
1). Фронтальный опрос теории
— Что такое носитель информации?
— Какой носитель информации чаще всего использует человек?
— Приведите примеры искусственных носителей информации.
— Приведите примеры естественных носителей информации.
2). Практическое задание
Задание Тестовое задание «Устройства компьютера»
5. Подведение итогов, выдача Д/З.
Сегодня на уроке мы узнали что такое носитель информации и познакомились в видами современных носителей.
1. Дайте определение носителя информации.
2. Назовите основные виды современных носителей информации.
Она нам припомнит! Популярный рассказ об оперативной памяти современных персональных компьютеров
Оперативная память персонального компьютера — это фундаментальный кирпич в здании общей производительности системы. Поэтому к ее выбору надо подходить с такой же придирчивостью, как и к выбору материнской платы, процессора или видеокарты. Какому стандарту отдать предпочтение? Сколько памяти необходимо для нормального функционирования системы? Как правильно установить и настроить память в BIOS? На эти и другие вопросы мы и попытаемся ответить в этой статье. Стандарты На сегодняшний день рынок оперативной памяти для ПК составляют три основных стандарта: SDRAM , DDR-SDRAM (старое название — SDRAM II ) и RDRAM (она же — Direct RAMBUS ).
Старый добрый SDRAM. Эта память все еще широко используется в “бюджетных” системах, например в офисных ПК, построенных на простеньких чипсетах с интегрированным видео и звуком.
SDRAM — самый старый стандарт, пришедший на смену еще более древней памяти DRAM ( Dynamic Random Access Memory — “динамическая память с произвольным доступом”). Вкратце остановимся на вопросе о том, что собой представляет динамическая память и в чем ее отличия от более дорогой и производительной статической памяти SRAM ( Static Random Access Memory используется в процессорном кэше второго уровня). Основное отличие между “static” и “dynamic” заключается в том, что вторая со временем теряет заряд на конденсаторах логических ячеек и для предотвращения утери данных нуждается в постоянной подзарядке конденсаторов. Процесс подзарядки называется обновлением (“refresh”) и требует дополнительных тактов, или, иначе говоря, — драгоценного времени. Статическая память SRAM в подзарядке не нуждается, поэтому она ощутимо быстрее DRAM. C другой стороны, она гораздо сложнее и дороже. Стоимость SRAM можно косвенно оценить, сравнив стоимость Pentium 4 2000МГц (на ядре Northwood ) с L2 -кэшем объемом 512 кб и Celeron 2000 МГц (на ядре Willamette-128 ) с кэшем 128 кб. На момент написания статьи первый стоил 163 у.е., а второй — всего 67 у.е. Ничем существенным, кроме объема кэша SRAM , эти процессоры не отличаются. Буква “S” в названии “SDRAM” означает “Synchronous” , то есть «синхронная DRAM «. В данном случае это значит, что такты работы памяти синхронизированы с тактами работы процессора. Процессор всегда знает, когда заканчиваются циклы записи и чтения при обращении к памяти, и не простаивает лишние такты в ожидании ответа от подсистемы памяти. Это простое технологическое решение позволило достичь четырехкратного роста производительности в сравнении с обычной DRAM.
Модуль RDRAM RIMM, вид с двух сторон.
RDRAM ( Direct RAMBUS DRAM ) — это динамическая память, разработанная компанией RAMBUS еще в 1993 году. Впервые явилась миру внутри приставки Nintendo64 в 1995 году. Так как подробное описание этой технологии выходит за рамки этой статьи, мы ограничимся рассмотрением текущего положения RDRAM на рынке и немного задумаемся о дальнейших перспективах этого стандарта. В свое время компания RAMBUS , поняв, что новая технология представляет собой настоящую золотую жилу, решила сказочно обогатиться и установила на новую память запредельные цены. Параллельно инициировав несколько скандальных судебных процессов против ведущих производителей памяти SDRAM. Результат оказался прямо противоположным. В качестве достойного “ответа Чемберлену” на свет появилась альтернативная, не менее перспективная и куда более конкурентоспособная технология DDR-SDRAM. И, как наглядно демонстрирует современный рынок, новый стандарт пришелся по душе компьютерной промышленности. Сейчас, когда от RAMBUS отвернулся могучий Intel , можно почти с девяностопроцентной уверенностью утверждать, что RDRAM обречен. Будущее за DDR и его преемниками — DDR II и DDR III.
Одна из самых неприятных особенностей RDRAM — необходимость устанавливать модули парами. Причем модули разной емкости в одну пару поставить нельзя.
В то же время считаем своим долгом отметить, что стандарт RDRAM все еще продолжает эволюционировать. И на текущий момент существует несколько различных его модификаций: PC800 , PC1066 , PC3200 , PC4200. Первые два стандарта — это 16 -битные разновидности RDRAM , которые работают на частоте 400 и 533МГц соответственно. PC3200/PC4200 — это более новые 32 -битные разновидности RDRAM ; как и их предшественницы, они работают на частотах 400 ( PC3200 ) и 533 ( PC4200 ) МГц. Однако цифры в названиях PC800 / PC1066 обозначают удвоенную тактовую частоту, а в названиях PC3200/PC4200 обозначают максимальную пропускную способность памяти в Мбит/сек. DDR-SDRAM ( Double Data Rate SDRAM — » SDRAM с удвоенной пропускной способностью») — дальнейшее развитие идей SDRAM , предложенное небезызвестной фирмой Samsung.
DDR-модули от разных производителей. Радиатор на нижнем модуле свидетельствует о повышенной теплозащите и, как следствие, — о более стабильной работе модуля на высоких частотах.
Не вдаваясь в технические подробности, остановимся на самом важном. Память DDR действительно обладает вдвое большей пропускной способностью, чем обычная SDRAM -память. Кстати, по заверению Samsung , SDRAM практически полностью исчезнет к 2004 году, а уже к концу 2003 -го DDR опустится в цене до нынешней стоимости SDRAM -модулей. Комментарии, как говорится, излишни: если вы собираете себе систему не на один месяц, есть только один разумный вариант — материнская плата с непременной поддержкой DDR. Уже сейчас существует аж три спецификации DDR : DDR266 (она же PC2100 ), DDR333 (она же PC2700 ) и DDR400 (она же PC3200 ), которые рассчитаны на частоту работы системной шины 133 , 166 и 200МГц соответственно. Какую из них выбрать — вопрос персональный. К примеру, нашей лаборатории наиболее симпатична самая быстрая и, соответственно, самая дорогая DDR400.
Модуль DDR-333.
На момент написания материала модули памяти этого типа являются самым выгодным вложением денег. Ценовой расклад на июнь-июль месяц получается примерно следующий: 512Мб PC133 SDRAM — 61 у.е., 512Мб PC2100 DDR-SDRAM — 52 у.е., 512Мб PC2700 DDR-SDRAM — 54 у.е., и 512Мб PC3200 DDR-SDRAM — 62 у.е. Как видно, разница минимальная. При этом прирост производительности при переходе на DDR400 , особенно в игровых приложениях, может быть более чем существенный. Что впереди? Прогресс не стоит на месте, и совершенно очевидно, что современные типы памяти — это не предел технического развития, а всего лишь одна страница (или даже один абзац) в истории развития вычислительной техники.
DDR-II — наше ближайшее будущее.
Ближайшие нововведения на рынке памяти предсказать нетрудно — это новый перспективный стандарт DDR-II и его следующая стадия прогресса — DDR-III. Грубо говоря, DDR-II — это память, которая в два раза быстрее широко распространенного ныне DDR. Кстати, DDR-II выпускается уже сейчас (кроме того, часть инженерных идей уже реализована в спецификации DDR-400 ), но пока еще стоит дорого и является большим дефицитом. Преимущественно DDR-II сейчас используется в новых производительных видеокартах, например в GeForce FX. Пройдет совсем немного времени, и новый стандарт завоюет прочные позиции и в качестве памяти для системных плат. Есть и еще более фантастические разработки, например FeRAM — сегнетоэлектрическая память. Сегнетоэлектрики — вещества, способные менять свои физические свойства (деформация, изменение проводимости, изменение ферромагнитных свойств и т.д.) при приложении к ним электрического тока. В ряде случаев после прекращения воздействия изменения в материале сохраняются, что и делает этот класс соединений столь ценным для использования в носителях информации. Основное достоинство FeRAM — энергонезависимость (как у популярных ныне флэшек). Но в отличие от той же “flash”, FeRAM не уступает по скорости работы самым быстрым современным стандартам. На данный момент FeRAM пока еще находится в стадии тестирования, и говорить о серийном производстве еще рановато. Но уже к 2005 году аналитики хором предсказывают бум устройств, оснащенных FeRAM.
О бедном noname замолвите слово
Samsung зарекомендовал себя как производитель быстрой и надежной памяти.
Итак, с типом памяти все предельно ясно — DDR , и никаких гвоздей. С объемом тоже все просто: достаточный минимум — 256Мб , а для комфортной работы и игр рекомендуется 512. Разумеется, никто не мешает по-монашески ограничиться и 128Мб , но тогда о работе под Windows XP и многих современных игрушках можно смело забыть. Главный вопрос в другом — память от какого производителя выбрать? Взять дорогущий Kingston или довериться чуть более скромным, но тоже недешевым Samsung и Hyundai? Или же стоит сэкономить и вообще взять какой-нибудь безымянный (noname) модуль? Справедливости ради отмечу, что каждый из вариантов имеет право на существование, но с определенными оговорками. Если вы стремитесь к достижению максимальной производительности или хуже того — собираетесь разгонять систему, от noname-варианта откажитесь сразу: разгон дешевых комплектующих еще никого до добра не доводил. Покупка Kingston — это, так сказать, другая крайность, которая иначе, чем пространными фрейдистскими лекциями, объяснена быть не может. Место супердорогой памяти — в не менее дорогих высокопроизводительных серверах, а не в домашних машинах. Для большинства же случаев стоит выбрать именно золотых середнячков типа Hyundai — уж что-что, а память эти ребята делать умеют. Кстати, в разогнанных системах тот же Hyundai или NCP-PQI показывают себя очень даже достойно. Установка Итак, заветный модуль для апгрейда или сборки приобретен. Давайте не будем немедленно пихать его в свободный слот трясущимися от волнения руками. Во-первых, для начала нужно полностью обесточить материнскую плату. Простого “шатдауна” системы в данном случае недостаточно, так как в ATX -корпусах питание на плату подается даже при выключенной системе. Поэтому либо выньте сетевой кабель компьютера из розетки, либо отключите блок питания при помощи выключателя на задней панели БП (отметим, что он присутствует не на всех моделях). Следующим шагом позаботьтесь о нравственной чистоте DIMM -слота. Зачастую производители системных плат располагают его рядом с вентилятором процессора, и разъем попадает под постоянный поток пыльного воздуха. Соответственно, в уже эксплуатировавшейся машине свободный слот, как правило, покрыт слоем пыли. При попытке установки она попросту будет утрамбована и впоследствии может помешать нормальному электрическому контакту. Теперь пора вставлять модуль в слот. Обратите внимание, что слот не сплошной, а имеет перемычку, которая должна совпасть с вырезом в нижней части модуля памяти. Сориентируйте модуль так, чтобы вырез совпал с перемычкой, и — аккуратно, без приложения чрезмерных усилий (то есть деструктивного хруста быть не должно), вставьте его в слот. Боковые фиксаторы должны защелкнуться (нажав на них, модуль можно извлечь обратно). Если вы все сделали правильно, компьютер загрузится без проблем и бодро стартанет операционную систему. Настройка подсистемы памяти Ниже будут приведены описания некоторых пунктов меню BIOS , отвечающих за настройку оперативной памяти вашего ПК. В разных версиях BIOS некоторые из перечисленных пунктов могут носить немного другие названия или отсутствовать вовсе. Первым делом попытайтесь загрузить машину с настройками по умолчанию, и лишь затем приступайте к экспериментам. Если с новыми параметрами компьютер перестанет загружаться, повторно зайдите в BIOS и установите настройки по умолчанию. CAS# Latency Возможные значения — 2/2,5. Значение по умолчанию — 2,5. Наивысшая производительность — 2. DRAM Command Rate Возможные значения — 1T/2T. Значение по умолчанию — 2T. Наивысшая производительность — 1T. Precharge Delay Возможные значения — 7/6/5. Значение по умолчанию — 6. Наивысшая производительность — 5. RAS# to CAS# Delay Возможные значения — 3/2. Значение по умолчанию — 3. Наивысшая производительность — 2. RAS# Precharge Возможные значения — 3/2. Значение по умолчанию — 3. Наивысшая производительность — 2. RAM frequency В этом пункте следует выбрать частоту работы памяти ( 133МГц для DDR266 , 166МГц для DDR333 и 200МГц для DDR400 ). В некоторых BIOS вместо частоты предлагают сразу указать спецификацию DDR. Тестирование Заключительный этап установки модуля — тестирование. Самый простой, эффективный и доступный любому пользователю способ — использование архиватора (например WinRAR ). Для этого необходимо запустить на упаковку с максимальной компрессией несколько сотен мегабайт трудносжимаемых данных. Идеальный вариант — компакт-диск с MP3 -файлами. После окончания архивации (а за время создания архива вы не раз успеете попить чай или кофе) следует протестировать только что созданный архив на ошибки. Если оные не будут обнаружены, то с вероятностью около 95% можно утверждать, что модуль работоспособен и не доставит никаких хлопот в дальнейшем. Оставшиеся 5% традиционно остаются на долю случая. Имейте в виду, что в разогнанной системе ошибки архива могут проявиться из-за глюков процессора, поэтому перед тестированием стоит выставить ему нормальную частоту.
- Компьютеры