Please enable JavaScript.
Coggle requires JavaScript to display documents.
Pamäte počítača - Coggle Diagram
Pamäte počítača
Médiá s Flash pamäťou
Technická realizácia
Informácie sú uchovávané v podobe elektrického náboja v jednotlivých bunkách. Bunku tvorí tzv. MOSFET tranzistor, v ktorom je prietok prúdu ovplyvňovaný elektrickým poľom generovaným elektrickým nábojom tvoriacim uloženú informáciu uchovávaným v tzv. floating gate.
-
Do bunky flash pamäte ale nie je možné ľubovoľne opakovane zapisovať, pred zápisom je potrebné uskutočniť takzvanú operáciu mazania celého bloku, ktorý má typicky až 64, 128 alebo 256 kilobajtov.
-
Informácia sa z bunky číta na základe toho, či tranzistorom prechádza prúd, čo ovplyvňuje uložený náboj. Flash pamäte poskytujú prakticky neobmedzene opakované čítanie dát.
Mazanie a zápis sa uskutočňuje podľa typu flash pamäti rozličnými technikami, vo všetkých prípadoch je ale pri mazaní používané oproti bežným hodnotám oveľa vyššie napätie.
Flash pamäť má malé rozmery a keďže neobsahuje žiadne pohyblivé časti je veľmi odolná voči poškodeniu. Vďaka tomu patria v súčasnosti médiá s Flash pamäťou medzi najpoužívanejšie na prenos súborov. Veľkokapacitné Flash pamäte sa používajú v pamäťových kartách, v zariadeniach pre zbernicu USB a SSD diskoch.
Typy flash pamätí
Flash čipy sú dvoch typov, NOR a NAND, ktoré sa líšia technológiou, akou je realizované mazanie blokov a zápisu do buniek.
Z týchto rozdielov vyplývajú aj rozdielne vlastnosti pri čítaní, keď NOR umožňuje plne náhodné čítanie jednotlivých buniek, NAND umožňuje dáta čítať iba po blokoch o typickej veľkosti 512 až 2,048 bajtov.
NOR a NAND typy sa v dôsledku rozličných technológií líšia aj v rýchlostiach jednotlivých operácií. NOR flash pamäť poskytuje vysoké rýchlosti čítania a nízke rýchlosti zápisu, NAND poskytuje vysoké rýchlosti zápisu a nízke rýchlosti čítania. NAND umožňuje vyrábať čipy oveľa vyššej kapacity.
NAND čipy navyše zvyčajne priamo obsahujú logiku, ktorá dokáže premapovávať vadné bloky a opravovať chyby pomocou opravných kódov.
NOR čipy sa zvyčajne využívajú na ukladanie programov, keď môžu byť namapované priamo do pamäťového priestoru procesora a program vykonávaný priamo z nich. NAND sa zase používajú na ukladanie dát.
Ani jeden z typov NOR a NAND tak nie je ideálnym pre všetky nasadenia alebo pre všeobecnejšie nasadenia napríklad pri nahradzovaní pevných diskov. Líder segmentu flashových pamätí, Samsung, preto vyvinul nový typ, ktorý označuje OneNAND.
OneNAND spája výhody NOR a NAND flash pamätí, keď samotné bunky sú NAND typu, kontrolerje ale NOR typu.
Aktuálne OneNAND čipy tak poskytujú rýchlosť čítania 108 MB/s, rýchlosť zápisu 17 MB/s. Rýchlosť zápisu môže byť znásobená paralelným použitím viacerých čipov, pri typickom maximálnom použití 8 čipov je to až 136 MB/s.
NAND flash pamäte umožňujú čítanie rýchlosťou 27 MB/s, zápis 13 MB/s, NOR flash pamäte čítanie 133 MB/s a zápis 0.14 MB/s.
Obmedzenia
Flash pamäte poskytujú prakticky neobmedzené čítanie dát, počet zapisovacích cyklov na blok je vzhľadom na použité technológie obmedzený.
V prvých generáciách to bolo zvyčajne iba niekoľko desiatok tisíc cyklov, v súčasnosti sú bežné hodnoty 100 tisíc zápisových cyklov, v niektorých prípadoch viac.
-
V prípade nových technológií sa využívajú flash ako cache pre pevný disk alebo ako náhrada pevného disku.
Ovládací softvér alebo firmware inteligentne premapúva jednotlivé bloky, aby prichádzalo k čo možno najrovnomernejšiemu počtu zapisovacích cyklov u všetkých blokov. Tým sa predĺži životnosť flash média na maximálnu možnú mieru.
-
Flash je lacnejšia ako RAM ale drahšia ako pevné disky, mechanicky pravdepodobne najodolnejšia z tejto trojice a má najnižšiu spotrebu.
Flash pamäte ponúkajú vyššiu hustotu zápisu dát ako RAM pamäte, ale nižšiu ako pevné disky.
-
-
-
Operačná pamäť
Operačná pamäť obsahuje časti programov (vrátane operačného systému), ktoré má vykonať procesor.
Väčšinou je realizovaná dynamická RWM RAM pamäť - ide teda o krátkodobú pamäť
počítača, ktorá je viacmenej určená ku krátkodobému zápisu aj čítaniu dát.
Pri vypnutom stave (alebo reštarte) sú všetky dáta nenávratne stratené, preto je nutné uložiť ich na iný typ pamäte.
-
Ak má operačný systém nedostatok operačnej pamäte, pomocou stránkovania odkladá práve nepoužívané časti operačnej pamäte na oveľa pomalšie trvalé pamäte, čo výrazne spomalí chod systému.
-
Pevný disk
Najobľúbenejšou externou pamäťou je nepochybne pevný disk, pretože má vysokú kapacitu a spomedzi ostatných externých zariadení aj najvyššiu prenosovú rýchlosť a najnižšiu prístupovú dobu.
-
Dátové médium pevného disku je zložené z tuhých kotúčov (používa sa aj výraz platňa) umiestnených v niekoľkých poschodiach nad sebou. Dáta sa zapisujú do magnetickej vrstvy nanesenej na každý kotúč.
Geometria diskov
Keď operačný systém požaduje od disku údaje, na povrchu disku ich musí vyhľadať radič pevného disku. Ten teda potrebuje poznať presnú geometrickú polohu zapísaných údajov. Preto si povrch disku rozdelí na stopy (sústredené kružnice), do ktorých si údaje zapisuje. Každá stopa je naviac priečne rozdelená na sektory. Toto usporiadanie nazývame fyzickou organizáciou dát.
-
Hlavy a cylindre
Všetky hlavy sú umiestnené na spoločnom ramene. Keď radič posunie hlavu číslo 3 (patriacu tretiemu povrchu) nad stopu 134, posunú sa aj hlavy nad ostatnými platňami nad stopu 134 „svojho“ povrchu. Vďaka spoločnému ramenu sa tak hlavy vznášajú vždy nad rovnakou stopou všetkých povrchov. Rovnakým stopám na rôznych povrchoch sa hovorí cylinder (resp. valec).
-
Hlava je rozdelená na čítaciu a záznamovú. Záznamová hlava pracuje na induktívnom princípe – údaje sa zapisujú zmagnetizovaním časti povrchu pevného disku. ktorá sa práve nachádza pod zapisovacou hlavou. Čítacia hlava číta údaje ako sled zmien odporov vyvolaných rozdielnou orientáciou magnetického poľa.
-
-
-
-
Kompaktné disky – CD
Princíp
Laserová hlava zameriava laserový lúč prechádzajúci polopriepustným zrkadlom cez sústavu šošoviek na povrch disku.
Polia (Land) odrážajú lúč späť, priehlbinky (Pit) ho rozptyľujú. Odrazené svetlo prechádza šošovkami a je zrkadlom presmerované na fotodiódu.
LAND a PIT nepredstavujú 0 a 1, ale 1 je vyvolaná prechodom medzi poľom a priehlbinou. Žiadna zmena = 0.
CD ROM médium má jednu stopu v tvare špirály, ktorá začína v strede a odvíja sa smerom von.
Je rozdelená na rovnako dlhé sektory. Informácie sú v blokoch stopy vo forme malých priehlbiniek rôznej dĺžky – PITY. Tie sú preložené rovnými oblasťami – LAND.
-
-
Rozhrania:
-
-
Riešením nekompatibility rozhraní rôznych výrobcov bolo definovanie štandardu ATAPI, ktorý podporujú radiče EIDE.
-
Výkonnosť jednotky:
-
Prenosová rýchlosť:
-
Rýchlejšie CD sú označované násobkom tejto základnej rýchlosti – 4x,8x, .....52x, ..
Médiá
-
CD-R (Compact Disk Recordable) – umožňujú údaje na médium zapísať (vypáliť) raz. Údaje nie je možné prepísať.
CD-RW (Compact Disc Rewritable) - umožňujú údaje na médium zapísať (vypáliť) viac krát. Údaje je možné zmazať a znovu napáliť.
Kapacita média
Disk s priemerom 120 mm pri dodržaní špecifikácií kompaktného disku má kapacitu 74 minút pre disk pre zvukový záznam alebo približne 652 MB pre disk typu CD-ROM.
Aby sa mohli používať rozličné postupy výroby kompaktných diskov, špecifikácia pripúšťa ukladanie údajov aj hustejším spôsobom. Takýto disk má potom kapacitu 79 minút a 40 sekúnd pre zvuk alebo 702 MB pre údaje.
Niektoré ponúkané prázdne disky uvádzajú kapacitu 90 alebo 99 minút. Špecifikácia pre zapisovateľné kompaktné disky uvádza maximálnu kapacitu 74 minút a kapacita do 80 min je maximálna možná odchýlka. Preto všetky kompaktné disky s kapacitou nad 80 minút porušujú túto špecifikáciu a viacero prehrávačov alebo rekordérov môže mať problém disky s kapacitou 90 a viac minút používať.
BLUE RAY
Disk Blue ray je jeden z najnovších formátov vysokokapacitných optických diskov určených primárne pre uloženie videa vo vysokom rozlíšení a/alebo veľkého množstva dát. Štandard Blu-ray je vyvíjaný konzorciom spoločností Blue ray Disc Association (BDA). V porovnaní s konkurenčným formátom HD DVD má Blue ray vyššiu kapacitu v každej vrstve, 25 GB oproti 15 GB.
Názov Blue ray je odvodený od farby vlnovej dĺžky lasera (405 nanometrov), ktorý číta dáta na nosiči. Vzhľadom na nižšiu vlnovú dĺžku umožňuje systém Blue-Ray uložiť na štandardný disk spriemerom 12 cm výrazne viac dát, ako DVD, ktoré používa červený laser s vlnovou dĺžkou 650
nm.
Druhy diskov
Jednovrstvový Blue-ray disk (BD) umožňuje uložiť 23,3, 25 alebo 27 GB dát, čo je dosť pre štyri hodiny videa so zvukom vo vysokom rozlíšení. Dvojvrstvový BD umožňuje uložiť na nosič až dvojnásobok, teda 46.6, 50 alebo 54 GB.
Disky s kapacitami 100 a 200 GB, teda štyrmi alebo ôsmimi vrstvami sú vo vývoji.
-
-
-
-