Постоянная память, где храниться такая информация, которая не должна меняться в ходе выполнения микропроцессором программы, имеет собственное название – ROM (ReadOnlyMemory), которое указывает на то, что обеспечиваются только режимы считывания и хранения. Постоянная память обладает тем преимуществом, что может сохранять информацию и при отключенном питании. Это свойство получило название энергонезависимости. Все микросхемы постоянной памяти по способу занесения в них информации (программированию) делятся на масочные (ROM), программируемые изготовителем, однократно программируемые пользователем (ProgrammableROM) и многократно программируемые пользователем (ErasablePROM). Последние в свою очередь подразделяются на стираемые электрически и с помощью ультрафиолетового облучения. К элементам EPROM с электрическим стиранием информации относятся и микросхемы флэш-памяти (flash). От обычных EPROM они отличаются высокой скоростью доступа и быстрым стиранием записанной информации.
Внешняя память реализована обычно на магнитных или оптических носителях.
Кодирование в машине. Компьютеры могут обрабатывать только информацию, представленную в числовой форме. При вводе документов, текстов программ вводимые символы кодируются определенными числами, а при выводе их для чтения человеком по каждому числу строится изображение символа. Соответствие между набором символов и их кодами называется кодировкой символов.
Как правило, код символа храниться в одном байте, поэтому коды символов могут принимать значения от 0 до 255. Такие кодировки называются однобайтными, они позволяют использовать до 256 различных символов. Впрочем, в настоящее время все большее распространение приобретает двухбайтовая кодировка Unicode, в ней коды символов могут принимать значения от 0 до 65535. В этой кодировке имеются номера для практически всех применяемых символов.
При разработке IBMPC фирма IBM заложила в эти компьютеры (точнее, в знакогенераторы видеоконтроллеров) кодировку символов, показанную в таблице 2. Так при выводе на экран символа с кодом 74 на экране изображалась буква j, при выводе символа с кодом 171 – дробь и т. д. Разумеется, производители принтеров и других устройств также стали следовать предложенной фирмой IBM кодировке, так что она стала фактически стандартом.
В кодировке IBM символы с кодами 32-127 соответствовали общеупотребительной кодировке ASCII, содержащей латинские буквы, знаки препинания, скобки, специальные знаки и пробел. А на позициях 128-255 и 0-31 фирма IBM поместила символы западноевропейских алфавитов, символы псевдографики, позволяющие рисовать на экране рамке и диаграммы, некоторые греческие буквы и специальные символы.
Поскольку в кодировке IBM отсутствуют символы кириллицы, в нашей стране были созданы различные модификации таблицы кодов IBM, содержащие символы кириллицы. Некоторое время применялось несколько разных таблиц кодировок, что создавало значительные неудобства. Однако очень скоро подавляющим большинством пользователей стала применяться кодировка, показанная в таблице 3 - так называемая «модифицированная альтернативная кодировка ГОСТа». В этой кодировке русские буквы расположены на тех позициях, где в кодировке IBM находятся относительно редко используемые символы национальных алфавитов и греческие буквы. А остальные символы имеют те же коды, что в кодировке символов IBM, что обеспечивает возможность использования зарубежных DOS-программ без изменений.
В графической среде Windows кодовые таблицы, разработанные для IBMPC, являются во многом морально устаревшими. Действительно, в Windows, как правило, не требуются псевдографические символы, использовавшиеся в текстовом режиме DOS-программ для рисования линий и диаграмм: в Windows можно нарисовать любые линии непосредственно. С другой стороны, в кодовой таблице IBMPC не хватало многих символов европейских языков. Поэтому фирма Microsoft разработала для Windows новую кодовую таблицу. Эта кодировка называется ANSI-кодировкой, она используется для всех текстовых шрифтов в английской версии Windows.
Для русскоязычных пользователей стандартная ANSI-кодировка непригодна, так как она не содержит русских букв. Поэтому в русской версии Windows, разработанной фирмой Microsoft, а так же при использовании различных русификаторов Windows, употребляется модифицированная, «русская» версия ANSI-таблицы. Русские буквы в ней располагаются в позициях 192-255, 168 и 184(см. таблицу 4). Данная кодировка используется в Windows для всех текстовых шрифтов, содержащих русские буквы.
Внешнее запоминающее устройство (ВЗУ).
Сохранение информации для последующего её использования или передачи другим людям имело определяющее значение для развития цивилизации. До появления ЭВМ человек научился использовать для этой цели множество средств: книги, фотографии, магнитофонные записи, кинопленки и т. п. Возросшие к концу ХХ века потоки информации, необходимость её в больших объёмах и появление ЭВМ способствовали разработке и применению носителей информации, обеспечивающих возможность её долговременного хранения в более компактной форме. К таким носителям при использовании современных моделей компьютеров четвертого поколения относятся гибкие и жесткие магнитные диски и так называемые диски CD-ROM, составляющие внешнюю память компьютера. Отметим, что помимо сохранения информации после выключения компьютера эти носители также обеспечивают перенос информации с одного компьютера на другой, что особенно важно в случае отсутствия возможности использования компьютерных сетей, и позволяют практически неограниченно увеличить общую память компьютера.
Устройства, которые обеспечивают запись информации на носители, а так же её поиск, считывание и воспроизведение в оперативную память, называют накопителями. В основу записи, хранения и считывания информации положены два принципа – магнитный и оптический, что обеспечивает сохранение информации и после выключения компьютера. В основе магнитной записи – преобразование цифровой информации в переменный электрический ток, который сопровождается переменным магнитным полем. Магнитное покрытие диска представляет собой множество мельчайших областей спонтанной намагниченности (доменов). Электрические импульсы, поступая на головку дисковода, создают внешнее магнитное поле, под воздействием которого собственные магнитные поля доменов ориентируется в соответствии с его направлением. После снятия внешнего поля на поверхности дисков в результате записи информации остаются зоны остаточной намагниченности, где намагниченный участок соответствует 1, а ненамагниченный – 0. При считывании информации намагниченные участки носителя вызывают в головке дисковода импульс тока (явление электромагнитной).
Жесткие диски. Накопители на жестком диске (они же жесткие диски, они же винчестеры) предназначены 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. Из всех устройств хранения данных (если не считать оперативную память) жесткие диски обеспечивают наиболее быстрый доступ к данным (обычно 7-20 миллисекунд, мс), высокие скорости чтения и записи данных (до 5 Мбайт/с). Для пользователя накопители на жестком диске отличаются друг от друга прежде всего следующими характеристиками:
· Емкостью, то есть тем, сколько информации помещается на диске;
· Быстродействием, то есть временем доступа к информации и скоростью чтения и записи информации;
· Интерфейсом, то есть типом контроллера, к которому должен присоединиться жесткий диск (чаще всего – IDE/EIDE и различные варианты SCSI)
Основная характеристика жесткого диска – это его ёмкость, то есть количество информации, размещенной на диске. Первые жесткие диски для IBMPC имели ёмкость 5 Мбайт. Сейчас в выпускаемые компьютеры чаще всего устанавливаются жесткие диски ёмкостью от 800 Мбайт до 1,6 Гбайт, а диски ёмкостью 2-4 Гбайта переходят из разряда элитной продукции в разряд ширпотреба. Диски с ёмкостью до 500 Мбайт считаются устаревшими, они уже практически не производятся. Максимальная ёмкость дисков на данный – 9,1 Гбайт, но готовятся к выпуску диски большей ёмкости (18-27 Гбайт).
Гибкий магнитный диск диаметром 5,25 дюйма (133 мм) в настоящее время может хранить до 1,2 Мбайта информации. Такие диски двусторонние, повышенной плотности записи. Скорость вращения диска, находящегося в конверте из тонкой пластмассы, - 300-360 об/мин. Гибкие магнитные диски диаметром 3,5 дюйма (89мм) имеют ёмкость 1,44 Мбайта. При такой плотности записи защита магнитного слоя становится особенно актуальной, поэтому сам диск спрятан в прочный пластмассовый корпус, а зона контакта головок с его поверхностью закрыта от случайных прикосновений специальной шторкой, которая внутри накопителя автоматически отодвигается.
Контроллер дисковода включает и выключает двигатель вращения, проверяет, закрыт или открыт вырез, запрещающий операцию записи, устанавливает на нужное место головку чтения/записи.
Любой магнитный диск первоначально к работе не готов. Для приведения его в рабочее состояние он должен быть отформатирован, то есть должна бать создана структура диска. Для гибких дисков – это магнитные концентрические дорожки, разделенные на сектора, помеченные магнитными метками, а у жестких – ещё и цилиндры – совокупность дорожек, расположенных друг над другом на всех рабочих поверхностях дисков. Все дорожки магнитных дисков на внешних цилиндрах больше, чем на внутренних. Следовательно, при одинаковом количестве секторов на каждой из них плотность записи на внутренних дорожках должна быть выше, чем на внешних. Количество секторов, ёмкость сектора, а следовательно, и информационная ёмкость диска зависят от типа дисковода и режима форматирования, а также от качества самих дисков.