Paměti

• Zařízení, které slouží k ukládání programů a dat
• Paměťový řadič – řídí veškeré kroky spojené s operací čtení, zápis a zabezpečení přenosu dat
• Rozdělení paměti podle zápisu informace:
  • Polovodičové – RAM – statická a dynamická; ROM – PROM, EPROM, EEPROM, Flash ROM
  • Paměti s pohyblivou magnetickou vrstvou – HDD, FDD (floppy disk drive – disketa)
  • Optické – CD, DVD, BluRay
  • Magnetooptické – pomocí světla (laser) se mění magnetické vlastnosti materiálu
• V závislosti na napájení
  • Závislé – pro uchování k informacím potřebuje paměť napětí, při jeho zániku zaniká i informace
  • Nezávislé – potřebuje napětí pro čtení/zápis, ale při jeho zániku uchovává informaci
• Podle přístupu do paměti
  • RAM – s libovolným přístupem, doba přístupu k obsahu není závislá na umístění
  • Sekvenční – dobra přístupu k obsahu je závislá na umístění – páskové paměti
• Podle schopnosti zápisu
  • RAM – pro čtení a zápis
  • ROM – paměť pouze pro čtení – data jsou uložena jednorázově při výrobním procesu
  • PROM – pomocí speciálního zařízení (programátor) si ji naprogramuje uživatel, poté nelze změnit
  • EPROM – informaci zapsanou v paměti je možné vymazat UV zářením a znovu přeprogramovat
  • EEPROM – mazání probíhá pomocí elektrického impulsu, počet zápisů je omezen cca 100 000
  • Flash ROM – elektricky programovatelná paměť; uchovává informace v paměťových buňkách; informace zachovává i po odpojení od elektrického napájení
• Podle určení paměti
  • Vnitřní paměti – registry, operační paměť, vyrovnávací paměti cache, paměti pro uložení firmware
  • Vnější paměti – pevný disk, disketa, optické paměti, flash disky a paměťové karty
• Parametry pamětí
  • Kapacita – množství informací v bajtech, které je možné do paměti uložit
  • Druh paměti – polovodičová, optická
  • Přístupová doba – doba od zadání požadavku do zpřístupnění požadované informace
  • Přenosová rychlost – množství dat, které lze z paměti přečíst za jednotku času
  • Latence – časový prostoj, který prodlužuje dobu přístupu
  • Cena za bit – cena, kterou je nutno zaplatit za jeden bit paměti
• Registry – jsou součástí procesoru, malé paměťové bloky využívané pro výpočty (8 až 64 bit)
• Cache – vyrovnávací paměť umistěna mezi dvě zařízení, která nepracují stejnou přenosovou rychlostí; několik druhů L1, L2, L3 od rychlejší po nejpomalejší

Polovodičové paměti

• Skládají se z paměťových buněk (1bit); jsou uspořádány na polovodičovém čipu maticově
• RAM – dělíme na SRAM – je velmi rychlá a vyžaduje menší proud než paměť dynamická – registry, CACHE; DRAM (dynamická RAM) – SDRAM (synchronní DRAM); DDR; DDR2 – nižší napájecí napěti; DDR3 – nižší spotřeba a vyšší kmitočet
• SIPP – byl používán u některých počítačů; paměťový modul neměl klasické kontakty ale piny, náchylné k poškození
• SIMM – už má kontakty a výhodou byla snadnější instalace oproti SIPP
• DIMM – všechny novější paměti (SDRAM, DDR, DDR2, DDR3) jsou umístěny na těchto modulech DIMM; šířka sběrnice je 64 bitů
• SO-DIMM – nejčastěji určeny pro notebooky

Hard disk (HDD)

• Velkokapacitní paměť s pohyblivou magnetickou vrstvou a je energeticky nezávislá; je zde nainstalován OS
• Struktura:
  • Elektromechanické části: disková hlava, hřídel, diskové kotouče, vystavovací mechanismus, pohony
  • Elektronické části – deska s plošnými spoji (řadič, ROM, Cache) konektory, jumpery
  • Software – geometrie disku (stopy, cylindry, sektory, hlavy); logická struktura, souborové systémy
• Elektromechanické části pevného disku:
  • Disková hlava – umístěna na pohyblivém raménku a má plošku aerodynamického tvaru; v dnešní době se používají magnetorezistivní hlavy; indukční hlavu používá pouze pro zápis, pro čtení se používá prvek založený na změně elektrického odporu při vystavení magnetickému poli; hlava pohybující se nad rotujícím diskem zapíše bity informace jako zmagnetizované oblasti ve stopách, které jsou později čteny MR-senzorem
  • Hřídel (pohon disku) – na společné hřídeli je umístěno několik diskových kotoučů; na pohonu disku je závislá průměrná čekací doba; čím jsou otáčky menší tím je čekací doba menší; čím více otáček tím horší provozní podmínky – tvorba tepla uvnitř disku
  • Diskové kotouče (plotny) – nejdůležitější částí disku, protože na nich jsou uložena data; dnešní velikosti jsou 3.5 a 2.5 palců; menší průměr vede ke snížení kapacity disku; zpravidla 1 – 3 plotny; každá plotna má dva povrchy a každý z nich má vlastní čtecí a zapisovací hlavu; čím víc ploten tím hlučnější provoz; jsou vyrobeny z hliníkových slitin
  • Vystavovací mechanizmus – jeho úkolem je vystavit hlavy nad požadovanou stopu; pohon je prováděn pomocí kmitající cívky; dvě cívky jsou umístění v silním magnetické poli permanentních magnetů, přivedením proudu do cívky vzniká jejich vlastní pole; vzájemným silovým účinkem obou polí dochází k pohybu cívek i s raménkem na jehož konci jsou hlavičky¨
• Elektronické části HDD
  • Hlavními funkcemi elektroniky jsou: kontrola rychlosti otáčení disku, kontrola přesunu hlav nad plotnami, zprostředkování všech operací čtení nebo zápis, překlad geometrie disku, spravování vyrovnávací paměti; doplnění pokročilých funkcí pro zvýšení rychlosti; řízení toku informací disku
  • Řadič – jeho úkolem je na základě požadavků řídit čtení/zápis dat na HDD; koordinuje činnost všech částí HDD
  • ROM – uložen miniaturní OS pevného disku (firmware), řízení pohonu, kódování a dekódování dat
  • RAM (CACHE) – statická RAM, která obecně slouží k dočasnému uložení dat mezi částmi počítače, které pracují různou rychlostí, jejím úkolem je urychlení přenosu dat
  • Rozhraní Paralel ATA (PATA) – ATA rozhraní využívá 40ti pinového konektoru na který se připojují ploché datové kabely
  • Rozhraní Serial ATA (SATA) – oproti PATA využívá původní verze SATA pouze 1bitovou šířku, ale při taktovací frekvenci 1500 MHz
• Geometrie pevného disku
  • Před zápisem jakýchkoliv dat je nutné pevný disk nejprve naformátovat
  • Stopa – je oblast pro ukládání dat ve tvaru soustředné kružnice, kterých může být až 10 000
  • Sektor – je část jedné stopy ohraničená na začátku i konci identifikačními značkami určujícími mimo jiné jeho číslo, polohu, začátek a konec
  • Cylindr – sada stop se stejným číslem na různých stranách ploten, musí se nadcházet nad sebou
  • Cluster – nejmenší použitelné množství dat pohromadě
• Master boot record (MBR) – tvoří základ logické struktury – záznam je umístěn na začátku disku, obsahuje aplikaci spouštěnou BIOSem, která má za úkol načíst OS; obsahuje partition table – obsahuje informace o dělení disku na oblasti
• Alokační tabulku – popis každý cluster logického oddílu; velká tabulku v níž je každá buňka přiřazena jednomu clusteru
• Kořenový adresář – jednoduchá databáze, obsahující informace o uložených souborech
• Defragmentace – proces který roztroušené kousky (fragmenty) souborů uspořádá tak, aby obsah jednotlivých souborů byl uložen co nejvíce pohromadě
• Souborový systém – je datová struktura vytvořená vysokoúrovňovým formátováním pevného disku
  • FAT, FAT 12, FAT 16. FAT 32, NTFS

Optické paměti

• CD (700MB) , DVD (1,46 GB – 17,08 GB – záleží na průměrů a počtu vrstev), BD (25GB) , HD DVD (15 GB)

FDD Floppy disk drive

• 3,5 (1,4 MiB) a 5,25 a 8 palců