Виды памяти современных компьютеров

 

Введение.

В настоящее время компьютеры очень прочно вошли в нашу жизнь. Они проникли во все сферы экономики  и народного хозяйства: промышленность, управление, банковское дело, торговлю. Повышение уровня образования также  тесно связано с использованием компьютеров. Не смотря на огромное разнообразие компьютеров в наши дни, устройство любого компьютера включает в себя: память, процессор, устройства ввода  и вывода. Теоритическая часть  данной курсовой работы посвящена одному из главных устройств любого компьютера – памяти. На мой взгляд, данная тема является довольно значимой, так как память компьютера выполняет важные функции, а именно: приём информации из других устройств, запоминание информации, выдача информации по запросы в другие устройства компьютера. Также актуальность данной темы связана с тем, что информация в современном обществе является очень важным ресурсом, и работа с ней (в том числе хранение) является необходимой деятельностью информационного общества.

Целью курсовой работы является изучение видов памяти современных  компьютеров. В теоритической части  курсовой работы я раскрою понятие  память, приведу классификацию основных видов памяти и подробно остановлюсь  на каждом из них.

В практической части работы с помощью табличного процессора MS Excel я решу экономическую задачу и опишу подробный алгоритм её решения.

 

 

 

1. Теоритическая  часть

1.1 Понятие компьютерной  памяти

Компьютерная память (устройство хранения информации, запоминающее устройство) – часть вычислительной машины, физическое устройство или среда  для хранения данных в течение  определённого времени. В основе работы запоминающего устройства может  лежать любой физический эффект, обеспечивающий приведение системы к двум или  более устойчивым состояниям. В современной  компьютерной технике часто используются физические свойства полупроводников, когда прохождение тока через  полупроводник или его отсутствие трактуются как наличие логических сигналов 0 или 1. Устойчивые состояния, определяемые направлением намагниченности, позволяют использовать для хранения данных разнообразные магнитные  материалы. Наличие или отсутствие заряда в конденсаторе также может  быть положено в основу системы хранения.

Компьютерная память обеспечивает поддержку одной из наиважнейших функций современного компьютера, - способность длительного хранения информации. Вместе с центральным  процессором запоминающее устройство являются ключевыми звеньями.

Система хранения информации в современном цифровом компьютере основана на двоичной системе счисления. Числа, текстовая информация, изображения, звук, видео и другие формы данных представляются в виде последовательностей  битовых строк или бинарных чисел, каждое из которых состоит из значений 0 и 1. Это позволяет компьютеру легко  манипулировать ими при условии  достаточной ёмкости системы  хранения. Например, для хранения небольшого рассказа достаточно иметь устройство памяти общим объёмом всего лишь около 8 миллионов бит (примерно 1 Мегабайт).

К настоящему времени создано  множество разнообразных устройств, предназначенных для хранения данных, многие из которых основаны на использовании  самых разных физических эффектов. Универсального решения не существует, каждое содержит те или иные недостатки. Поэтому компьютерные системы обычно оснащаются несколькими видами систем хранения, основные свойства которых  обуславливают их использование  и назначение.

Наиболее знакомы средства машинного хранения данных, используемые в персональных компьютерах: - это  модули оперативной памяти, жёсткие  диски (винчестеры), дискеты (гибкие магнитные  диски), CD или DVD диски, а также устройства флэш-памяти.

   1.2 Внутренняя память персонального компьютера

Компьютерная память бывает двух видов: внутренняя и внешняя. Внутренняя память предназначена для хранения относительно небольших объёмов информации при её обработке микропроцессором. Внутренняя память состоит из микроскопических ячеек, каждая из которых имеет свой уникальный адрес, или номер. Элемент информации сохраняется в памяти с назначением ему некоторого адреса. Чтобы отыскать эту информацию, компьютер «заглядывает» в ячейку и копирует её содержимое в свой «командный» пункт. Ёмкость отдельной ячейки памяти называется словом. Обычно длина слова для персонального компьютера составляет 16 двоичных цифр, или битов. Длина в 8 бит называется байтом. Типичные большие компьютеры оперируют словами длиной от 32 до 128 бит (от 4 до 16 байт), тогда как миникомпьютеры имеют дело со словами в 16–64 бит (2–8 байт). Микрокомпьютеры используют, как правило, слова длиной 8, 16 или 32 бит (1, 2 или 4 байт соответственно).

 Внутренняя память  бывает энергозависимая и энергонезависимая.

Энергозависимой называется память, которая стирается при выключении компьютера. Энергонезависимой называется память, которая не стирается при выключении компьютера.

К энергонезависимой внутренней памяти относится постоянное запоминающее устройство (ПЗУ).

Содержимое ПЗУ устанавливается  на заводе-изготовителе и в дальнейшем не меняется. Эта память составлена из микросхем, как правило, небольшого объёма. Обычно в ПЗУ записываются программы, обеспечивающие минимальный  базовый набор функций управления устройствами компьютера. При включении  компьютера первоначально управление передаётся программе из ПЗУ, которая  тестирует компоненты компьютера и  запускает программу-загрузчик операционной системы.

К энергозависимой внутренней памяти относятся оперативное запоминающее устройство (ОЗУ), видеопамять и кэш-память

ОЗУ работают быстро: микропроцессор может получать доступ к ним за 10–20 нс. Обычные коммерческие модули ОЗУ хранят до 256 Мб (1 Мб равен 1 048 576 байт). ОЗУ надёжны и работают годами, выполняя миллиарды операций. ОЗУ помнят только то, что вы сообщили им в последний раз; все остальное стирается. При отключении энергии ОЗУ свою память теряет. В оперативной памяти во время работы хранятся программы и данные. Оперативная память часто рассматривается как временное хранилище, потому что данные и программы в ней сохраняются только при включённом компьютере или до нажатия кнопки сброса (reset). Перед выключением или нажатием кнопки сброса все данные, подвергнутые изменениям во время работы, необходимо сохранить на запоминающем устройстве, которое может хранить информацию постоянно (обычно это жёсткий диск). При новом включении питания сохранённая информация вновь может быть загружена в память.

Термин оперативная память часто обозначает не только микросхемы, которые составляют устройства памяти в системе, но включает и такие  понятия, как логическое отображение  и размещение. Логическое отображение - это способ представления адресов памяти на фактически установленных микросхемах. Размещение - это расположение информации (данных и команд) определённого типа по конкретным адресам памяти системы.

Центральный процессор компьютера связан с оперативной памятью. Основная оперативная память компонента полезна  для хранения данных и программ, которые запускаются в центральном  процессоре. В современных компьютерах  оперативная память, как твердотельная  память, присоединена к центральному процессору, и она использует шину памяти. Шину памяти также называют адресной шиной.

 В дополнение к оперативной  памяти существует также кэш-память, которая содержит маленькие части памяти для их использования центральным процессором. Цель состоит в том, чтобы уменьшить время выборки, и, таким образом, ускорить работу центрального процессора. Кэш-память увеличивает производительность центрального процессора, воздействуя тем самым на работу компьютера.

Часть оперативной памяти отводится для хранения изображений, получаемых на экране монитора, и называется видеопамять. Чем больше видеопамять, тем более сложные и качественные картинки может выводить компьютер.

Вообще, оперативная память - это самая важная часть компьютерной памяти. Оперативная память сделана  из интегрированных полупроводниковых  микросхем.

Разумеется, чем большей  оперативной памятью обладает персональный компьютер, тем больше его возможности  для размещения и использования  в своей работе программ и данных. Для увеличения объёма оперативной памяти используются дополнительная память (Expanded Memory) на дополнительных платах, а также расширенная память (Extended Memory), которая обычно размещается прямо на материнской плате. При работе с дополнительной памятью процессор обращается к данным так, словно они расположены в обычной оперативной памяти объёмом до 1 Мбайта, но при этом происходит переадресация в дополнительную память на дополнительной плате, которая может иметь ёмкость несколько мегабайт. Для работы с расширенной памятью процессор должен переходить из реального режима в защищённый (protected mode).

1.3. Внешняя память  персонального компьютера

Внешние устройства хранения необходимы для организации долговременного  хранения данных и программ. К устройствам  внешнего хранения относятся накопители на жёстких и гибких дисках, DVD и СD накопители, накопители на магнитных лентах (стримеры), flash-память.

  Жёсткий диск (накопители на жёстких магнитных дисках, НЖМД) предназначен для постоянного хранения информации, используемой при работе с компьютером: программ операционной системы, часто используемых пакетов программ, редакторов документов, трансляторов с языков программирования и т.д. Наличие жёсткого диска значительно повышает удобство работы с компьютером.

Ёмкость винчестера – его  основная характеристика. Сегодня объем  данных, которые можно записать должен быть не менее 10-15 Гб, но требования программного обеспечения постоянно растут, поэтому  жёсткий диск придётся менять раз  в 1-2 года в зависимости от то того насколько интенсивно и с какими целями используется компьютер.

Ещё одой характеристикой  является время доступа необходимое HDD для поиска любой информации на диске. Среднее время доступа, на сегодняшний день, для лучших IDE и SCSI дисков - это значение меньше 2 мс. Среднее время поиска – время, в течение которого магнитные головки перемещаются от одного цилиндра к другому главным образом зависит от механизма привода головок, а не от интерфейса. Скорость передачи данных, зависит от количества байт в секторе, количестве секторов на дорожке и от скорости вращения дисков (3000-3600 об/мин. Самые современные HDD – 7200 об/мин.). Производители дают гарантию надёжности устройства, которая обычно составляет 20000-500000 часов. Наработка винчестера за год составит 8760 часов, что делает этот параметр не важным, так как винчестер морально устареет раньше, чем физически.

Дискета (накопители на гибких магнитных дисках)  представляет собой круглый кусок гибкого пластика, покрытый магнитным окислом. Магнитные диски, использующиеся на больших компьютерах, изготавливаются из жёстких металлических пластин, а для дискет используются гибкие пластиковые кружки, что и дало им популярное название "гибкие" или "флоппи" - диски. То, что эти диски были сделаны гибкими, значительно уменьшило вероятность их повреждения при обращении с ними и это в значительной мере определило их успех. Сейчас в компьютерах используются накопители для дискет размером 3,5 дюйма (89 мм) и ёмкостью 1,44 Мбайт. Эти дискеты заключены в жёсткий пластмассовый конверт, что значительно повышает их надёжность и долговечность. На дискетах 3,5 дюйма имеется специальный переключатель - защёлка, разрешающая или запрещающая запись на дискету. Стримеры-Устройства хранения данных на магнитной ленте, являются распространённым средством архивации данных. Они относятся к категории устройств хранения Off-Line, для них характерно очень большое время доступа, обусловленное последовательным методом доступа, средняя скорость обмена и большая ёмкость носителя - от сотен мегабайт до нескольких гигабайт. Существуют стандарты: QIC, TRAVAN, DDS, DAT и DLT.

Оптические  запоминающие устройства

Самым распространённым представителем этого вида оптических запоминающих устройств является CD-ROM. Его характеризуют следующие показатели:

- По сравнению с винчестером  он надёжнее в транспортировке

- CD-ROM имеет большую ёмкость, порядка 700Мб

- CD-ROM практически не изнашивается

   CD-ROM являются, в основном, адаптацией компакт-дисков цифровых, аудио записывающих систем. Цифровые данные записываются на диски, используя специальное записывающее устройство, которое наносит микроскопические ямки на поверхности диска. Информация, закодированная с помощью этих ямок, может быть прочитана просто путём регистрации изменения отражонности (ямки будут темнее, чем фон блестящего серебристого диска). Как только CD-ROM будет отштампован с помощью прессов, данные уже не могут быть изменены, углубления будут вечны.

Дальнейшее развитие в  области оптической записи привело  к появлению стандарта DVD. Компакт-диск этого формата имеет такие же размеры ,как и CD, но имеет большую ёмкость. Для того чтобы достичь шести - семикратного увеличения плотности хранения данных по сравнению с CD-R(RW), нужно было изменить две ключевых характеристики записывающих устройств: длину волны записывающего лазера и относительное отверстие объектива, который его фокусирует. В технологии CD-R применяется инфракрасный лазер с длиной волны 780 нанометров (нм), в то время как DVD-R(RW) использует красный лазер с длиной волны либо 635, либо 650 нм. В то же время, относительное отверстие объектива типичного устройства CD-R(RW) равно 0,5, а устройства DVD-R(RW) - 0,6. Такие характеристики аппаратуры позволяют наносить на диски DVD-R(RW) метки размером всего лишь 0,40 мкм, что гораздо меньше минимального размера метки CD-R(RW) - 0,834 мкм.

DVD является носителем,  который может содержать любой  тип информации, который обычно  размещается на массово выпускаемых  дисках DVD: видео, аудио, изображения,  файлы данных, мульти медийные приложения и так далее. В зависимости от типа записанной информации диски DVD-R и DVD-RW можно использовать на стандартных устройствах воспроизведения DVD, включая большинство дисководов DVD-ROM и проигрывателей DVD -Video.

С появлением флэш-памяти производители электроники получили возможность без особых проблем и затрат оснастить свои устройства новым типом накопителей. Налицо были выгоды – низкое энергопотребление, высокая надёжность (из-за отсутствия движущихся деталей) и устойчивость к внешним воздействиям и нагрузкам.

USB Flash Drive (флеш - диск) - портативное устройство для хранения и переноса данных с одного компьютера на другой. Компактный, лёгкий, удобный и удивительно простой в эксплуатации. Для его работы не нужны ни соединительные кабели, ни источники питания (включая батарейки), ни дополнительное программное обеспечение. Особенности USB Flash Drive: высокая скорость обмена данными по USB, защита от записи переключателем на корпусе, защита данных паролем, не требуются драйверы и внешнее питание, может быть отформатирован как загрузочный диск, хранение данных до 10 лет.

 

2. Практическая  часть (Вариант 11)

На предприятии ООО «Сириус» производится расчёт заработной платы сотрудников Центра информационных технологий (ЦИТ) за текущий месяц по повременной форме тарифной системы оплаты труда. По условиям заключённых договоров всем сотрудникам начисляются ежемесячные премии. Данные для выполнения расчётов предоставлены на рис. 1 и 2.

Для решения задачи необходимо следующее.

1. Построить таблицы по  данным, приведённым на рис. 1 и  2.

2. Организовать межтабличные  связи с использованием функций  ВПР или ПРОСМОТР для автоматического  формирования заработной платы  сотрудников.

3. Сформировать и заполнить  ведомость начисления заработной  платы сотрудников ЦИТ ООО  «Сириус» за текущий месяц  (рис.3).

4. Результаты расчётов размеров оплаты труда сотрудников ЦИТ представить в графическом виде.

Часовые тарифные ставки сотрудников ЦИТ

Должность	Часовая тарифная ставка, руб.	Премия, %
IT-менеджер	548,56	30
Системный администратор	521,66	25
Инженер-программист	480,32	22
Администратор баз данных	457,25	20
Программист группы 1С	496,48	25
Техник-программист	321,39	18

Рис.1 Данные о часовых  тарифных ставках сотрудников ЦИТ

 

 

Отработанное  время сотрудников в текущем  месяце

Должность	ФИО сотрудника	Отработанное время, час
IT-менеджер	Савельев А.Г.	200
Системный администратор	Коробейник В.А.	212
Инженер-программист	Волкова Н.А.	180
Администратор баз данных	Хохлова О.А.	150
Программист группы 1С	Быкова М.Н.	190
Техник-программист	Чигин Е.В.	140

Рис.2 Данные об отработанном времени сотрудников в текущем  месяце

Ведомость начисления заработной платы сотрудникам ЦИТ  в текущем месяце

№ п/п	ФИО	Должность	Часовая тарифная ставка, руб.	Отработанное время, час	Премия, руб.	Заработ ная плата, руб.
1	Савельев А, Г.
2	Коробейник В.А
3	Волкова Н. А.
4	Хохлова О. А.
5	Быкова М. Н.
6	Чигин Е. В.
Фонд оплаты труда, руб.

Рис.3 Расчёт заработной платы  сотрудникам ЦИТ

 

 

 

2.1. Постановка  задачи

2.1.1. Цель решения  задачи

Цель задачи относится  к категории расчётных, а именно, расчёт заработной платы с учётом тарифной ставки, количеством отработанного  времени (часов) и премии.

2.1.2. Условие задачи

Входная оперативная информация представлена в двух документах:

1) Данные о часовых  тарифных ставках сотрудников  ЦИТ (имеет следующие реквизиты:  должность, часовая тарифная ставка  в руб., премия в %);

2) Данные об отработанном  времени сотрудников в текущем  месяце (имеет следующие реквизиты:  должность, ФИО сотрудника, отработанное  время в часах);

Данные документов представлены на рис. 1 и 2.

Часовые тарифные ставки сотрудников ЦИТ

Должность	Часовая тарифная ставка, руб.	Премия, %
IT-менеджер	548,56	30
Системный администратор	521,66	25
Инженер-программист	480,32	22
Администратор баз данных	457,25	20
Программист группы 1С	496,48	25
Техник-программист	321,39	18

Рис.1 Данные о часовых  тарифных ставках сотрудников ЦИТ

Отработанное  время сотрудников в текущем  месяце

Должность	ФИО сотрудника	Отработанное время, час
IT-менеджер	Савельев А.Г.	200
Системный администратор	Коробейник В.А.	212
Инженер-программист	Волкова Н.А.	180
Администратор баз данных	Хохлова О.А.	150
Программист группы 1С	Быкова М.Н.	190
Техник-программист	Чигин Е.В.	140

Рис.2 Данные об отработанном времени сотрудников в текущем  месяце

В результате нужно получить ведомость начисления заработной платы  сотрудникам ЦИТ в текущем  месяце, которая содержит следующие  реквизиты: № по порядку, ФИО, должность, часовая тарифная ставка в руб., отработанное время в часах, премия в руб., заработная плата в руб., фонд оплаты труда  в руб.. Данные ведомости представлены на рис. 3.

Ведомость начисления заработной платы сотрудникам ЦИТ  в текущем месяце

№ п/п	ФИО	Должность	Часовая тарифная ставка, руб.	Отработанное время, час	Премия, руб.	Заработ ная плата, руб.
1	Савельев А, Г.
2	Коробейник В.А
3	Волкова Н. А.
4	Хохлова О. А.
5	Быкова М. Н.
6	Чигин Е. В.
Фонд оплаты труда, руб.

Рис.3 Расчёт заработной платы  сотрудникам ЦИТ

Кроме того, данные ведомости  начисления заработной платы сотрудникам  в текущем месяце необходимо представить  в графическом виде.

В технологии необходимо организовать межтабличные связи с использованием функции ВПР для автоматического  формирования заработной платы сотрудникам.

2.2. Компьютерная  модель решения задачи

2.2.1. Информационная  модель решения задачи

Информационная  модель, отражающая взаимосвязь исходных и результирующих документов, приведена  на рис. 4.

Данные об отработанном времени сотрудников  в текущем месяце

 

Данные о часовых тарифных ставках  сотрудников ЦИТ

 

1                                                                                               2

 

 

 

                      

                  3                                                                                                       4

Ведомость начисления заработной платы сотрудникам  текущем

                                                                                                                                                                                                                                                           

Рис.4 Информационная модель взаимосвязи исходных и результирующих данных

1 – документ (данные о часовых  тарифных ставках сотрудников  ЦИТ), 2 – документ (данные об отработанном  времени сотрудников в текущем  месяце), 3 – итоговая ведомость  (ведомость начисления заработной  платы сотрудникам в текущем  месяце), 4 – диаграмма

 

 

 

 

2.2.2. Аналитическая  модель решения задачи

Для получения ведомости  «Расчёт заработной платы сотрудникам  в текущем месяце» необходимо рассчитать следующие показатели:

1. премию каждого отдельного  сотрудника в рублях

Данный показатель рассчитывается по следующей формуле:

П_i = T_i × Ч_i × ПП_i

где П_i – премия i-ого сотрудника в рублях, T_i – часовая тарифная ставка i-ого сотрудника, Ч_i – количество отработанных часов i-ым сотрудником, ПП_i – премия в процентах i-ого сотрудника;

2. заработную плату каждого  отдельного сотрудника за текущий  месяц

Данный показатель рассчитывается по следующей формуле:

ЗП_i = Ti × Чi + Пi

где ЗП_i - заработная плата i-ого сотрудника за текущий месяц, T_i – часовая тарифная ставка i-ого сотрудника, Ч_i – количество отработанных часов i-ым сотрудником, П_i - премия i-ого сотрудника в рублях;

3. фонд заработной платы  за текущий месяц

Данный показатель рассчитывается по следующей формуле:

Ф = Σ ЗП_i

где Ф – фонд оплаты труда, Σ ЗП_i – сумма заработных плат всех сотрудников за текущий месяц.

 

 

2.2.3. Технология  решения задачи MS Excel

Решение задачи средствами MS Excel

1. Вызов Excel:

• нажать кнопку «Пуск»;

• выбрать в главном  меню «Программы»;

• в меню MS Office выбрать MS Excel;

2. Переименовать Лист1 в «Часовые тарифные ставки»:

• установить курсор мыши на ярлык «Лист1» и нажать правую кнопку мыши;

• выбрать в контекстном  меню «Переименовать»;

• набрать на клавиатуре «Часовые тарифные ставки» и нажмите  Enter;

3. Ввод заголовок таблицы:

• выделить ячейки А1 – С1 и нажать правую кнопку мыши;

• в контекстном меню выбрать «Формат ячеек»;

• в появившемся диалоговом окне выбрать вкладку «Выравнивание» и отметить флажки: «выравнивание» - по центру и верхнему краю, «отображение» - переносить по словам и нажмите «ок»;

• ввести информацию, представленную на рисунке 5;

Рис.5  Имена полей таблицы «Тарифные часовые ставки»

4. Ввод данные таблицы:

• выделить ячейки А2 – А7 и нажать правую кнопку мыши;

• в контекстном меню выбрать «Формат ячеек»;

• в появившемся диалоговом окне выбрать вкладку «Выравнивание» и установить флажки: «Выравнивание» -  по центру и нажмите «ок»;

• выделить ячейки В2 – В7 и нажмите правую кнопку мыши;

• в контекстном меню выбрать «Формат ячеек»;

• в появившемся диалоговом окне выбрать вкладку «Числа»  и установить числовой формат, а  во вкладке «Выравнивание» установить флажок: «Выравнивание» -  по центру и нажмите «ок»;

• выделить ячейки С2 – С7 и нажать правую кнопку мыши;

• в появившемся диалоговом окне выбрать вкладку «Числа»  и установить процентный формат (число  десятичных знаков 0), а во вкладке  «Выравнивание» установить флажок: «Выравнивание» -  по центру и нажмите «ок»;