Виды компьютерной памяти

ЭПИГРАФ:

Скажи мне – и я забуду,

Покажи мне, и я, может быть, запомню.

Вовлеки меня и я пойму.

                                                           Конфуций (Слайд 2)

Цели урока: (Слайд 3)

1. Познакомиться с информационной структурой внутренней и внешней памяти, классификацией и назначением устройства внешней памяти.
2. Развивать самостоятельность в мышлении и учебной деятельности.
3. Формировать интеллектуально-информационные умения.

Тип урока: обобщительно-повторительный.

ХОД УРОКА

Организационный момент.

ВСТУПИТЕЛЬНОЕ СЛОВО  ПРЕПОДАВАТЕЛЯ: Компьютер был создан человеком, поэтому можно проследить некоторые аналогии между устройством компьютера и человеком. Сегодня нам предстоит выбрать сторону человека или компьютера в споре о преимуществах и различиях в устройстве их памяти.

            В споре принимают участие все учащиеся группы, приводя свои доказательства и аргументы. (Слайд 5)

ЧЕЛОВЕК: Я человек, и создал для компьютера внутреннюю и внешнюю память. Деление памяти компьютера на внутреннюю память и внешнюю также поясняется через аналогию с человеком. Внутренняя память – это собственная (биологическая) память человека. Внешняя память – это разнообразные средства записи информации – бумажные, магнитные, оптические. (Слайд 6)

ЭКСПЕРТ: СВОЙСТВА ПАМЯТИ (Слайд 7)

ЭКСПЕРТ: ФУНКЦИИ ПАМЯТИ: (Слайд 8)

1. Прием информации от других устройств.
2. Запоминание информации.
3. Передача информации по запросу в другие устройства машины.

ЧЕЛОВЕК: а теперь посмотрите, какие виды памяти я изобрел. (Перечисление видов памяти из слайда). (Слайд 9)

КОМПЬЮТЕР: вот человек создал память и далеко ходить не нужно. Я знаю, что внутренняя память компьютера предназначена для хранения программ и данных, с которыми процессор непосредственно работает,  пока включен компьютер. В современных компьютерах элементы внутренней памяти изготавливаются на микросхемах.

            В оперативной памяти хранятся те программы и данные, с которыми пользователь работает в данный момент. При выключении компьютера информация в оперативной памяти не сохраняется. После окончания работы с программой и выключения компьютера все данные из оперативной памяти исчезнут. (Слайд 10, 11)

КОМПЬЮТЕР:

            Быструю энергозависимую внутреннюю память называют оперативной памятью, или ОЗУ – оперативное запоминающее устройство. ОЗУ – память с произвольным доступом – это быстрое запоминающее устройство не очень большого объема, непосредственно связанное с процессором и предназначенное для записи, считывания и хранения программ и данных, обрабатываемых этими программами.

            Оперативная память используется только для временного хранения данных и программ. Доступ к элементам оперативной памяти прямой – это означает, что каждый байт памяти имеет свой индивидуальный адрес. (Слайд 12)

КОМПЬЮТЕР: (слайд – информационная структура внутренней памяти).

            Давайте представим память компьютера в виде фасада многоэтажного дома. Окно – это бит памяти. В одном окне – единица, в другом – ноль. Для того, чтобы почта дошла по назначению, необходимо указать правильный адрес. Именно так, по адресам, обращается к внутренней памяти процессор компьютера. Использование всего двух знаков для представления информации называется двоичной кодировкой. Следовательно, данные и программы в памяти компьютера имеют вид двоичного кода. Ячейка памяти, хранящая один двоичный знак, называется бит.

КОМПЬЮТЕР:

            Компьютер выполняет определенную работу с информацией. А что же представляет собой сама информация в машине? Для ответа на вопрос «заглянем» внутрь машинной памяти. Но смотреть мы будем не на технические  элементы, из которых собрана память, а на принципиальную схему ее организации.

            Бит – наименьшая частица памяти компьютера. Следовательно, у слова «бит» есть два значения: единица измерения количества  информации и частица памяти компьютера. Оба эти понятия связаны между собой следующим образом: в одном бите памяти хранится один бит информации.

            ВЫВОД: информационная структура внутренней памяти – битово-байтовая. (Слайд 13)

КОМПЬЮТЕР: (слайд – свойства внутренней памяти).

            Битовая структура определяет первое свойство внутренней памяти компьютера – дискретность. Дискретные объекты составлены из частиц. Например, песок дискеретен, так как он состоит из песчинок. «Песчинками» компьютерной памяти являются биты. Дискретность – прерывность, раздельность; в физике и химии означает зернистость строения материи.

            Втрое свойство внутренней памяти компьютера – адресуемость. Восемь расположенных подряд битов памяти образуют байт. Это слово также обозначает  количество информации, равную восьми битам.

            Во внутренней памяти компьютера все байты пронумерованы. Нумерация начинается с нуля. Порядковый номер бата называется его адресом. Принцип адресуемости означает, что занесение информации в память, а также извлечение ее из памяти, производится по адресам. (Слайд 14)

ЧЕЛОВЕК: Ты не сбивай меня с толку, ведь в ОЗУ есть как достоинства, так и недостатки.

Главными достоинствами оперативной памяти являются ее высокое быстродействие и возможность обращения к каждой ячейке памяти отдельно.

            В качестве недостатка оперативной памяти следует отметить невозможность сохранения информации в ней после выключения питания компьютера. (т.е. энергозависимость). (Слайд 15)

КОМПЬЮТЕР: Но сбрасывать со счетов нельзя и тот факт, что у меня есть и постоянная память – это электронная память предназначена для длительного хранения программ и данных. Используется она для чтения. Как правило, эта информация записывается при изготовлении компьютера и служит для начальной загрузки оперативной системы, проверки работоспособности компьютера.

            Прежде всего в постоянную память записывают программу управления работой самого процессора. В ПЗУ находятся программы управления дисплеем, клавиатурой, принтером, внешней памятью, программы запуска и остановки компьютера, тестирования устройств.

Основное свойство постоянной памяти то, что она не является энергозависимой, т.к. при отключении энергии все данные в ней сохраняются. Поскольку большая часть этих программ связана с обслуживанием ввода-вывода, часто содержимое постоянной памяти называется BIOS. В ней содержится также программа настройки компьютера SETUP. (Слайд 16)

ЧЕЛОВЕК: Да, задел ты меня за живое! Но я создал тебе еще один вид в компьютерах это видеопамять, т.е. память, используемая для хранения изображения, выводимого на экран монитора. Эта память обычно входит в состав видеоконтроллера – электронной схемы, управляющей выводом изображения на экран. Она обычно выполняется в виде специальной платы, вставляемой в системную шину компьютера.

            Видеоконтроллер получает от микропроцессора компьютера команды по формированию изображения, конструирует это изображение в своей служебной памяти – видеопамяти, одновременно преобразует содержимое видеопамяти в сигнал, подаваемый на монитор-видеосигнал. (Слайд 16,17)

КОМПЬЮТЕР: Это и так яснее ясного. Я вспомнил – у меня есть еще SMOS – полупостоянная память. Кроме обычной оперативной памяти и постоянной памяти, в компьютере имеется также небольшой участок памяти для хранения параметров конфигурации компьютера.  Содержимое  SMOS –памяти не изменяется при выключении энергопитания компьютера, поскольку для ее питания используется специальный аккумулятор. SMOS – это память с невысоким быстродействием и минимальным энергопотреблением. Используется для хранения информации о конфигурации в составе оборудования компьютера, а также о режимах его работы. (Слайд 19)

ЧЕЛОВЕК: Вот так так! А я создал тебе еще один вид памяти. Это Кэш-память. Это специальная память, которая располагается как бы между микропроцессором и оперативной памятью и хранит копии. При обращении микропроцессора к памяти сначала производится поиск нужных данных в кэш-памяти. Кэш-память – это промежуточное запоминающее устройство, используемое для ускорения обмена между процессором и RAM. Кэш – или сверхоперативная память – очень быстрое запоминающее устройство небольшого объема.

            Кэш-памятью управляет специальное устройство – контроллер, который анализируя программу, пытается предвидеть, какие данные и команды понадобятся в ближайшее время процессору и подкачивает их в кэш-память. (Слайд 20)

КОМПЬЮТЕР: так вот оно что! Спасибо тебе, человек за другую память – внешнюю. Это память не энергозависима, т.е. информация в ней сохраняется от того, включен или выключен компьютер, вставлен носитель в компьютер или лежит на столе; внешняя память – медленная по сравнению с оперативной; в порядке возрастания скорости чтения-записи информации устройства внешней памяти располагаются так: магнитные ленты – магнитный диски – оптические диски.

            Внешняя  память рассчитана на длительное хранение программ и данных. Она реализуется с помощью специальных устройств, которые в зависимости от способов записи и считывания делятся на магнитные, оптические и магнитооптические.

            Основными характеристиками внешней памяти являются ее объем, скорость обмена информацией, способ и  время доступа к данным. (Слайд 21, 22)

ЧЕЛОВЕК:  я не хочу пускать пыль в глаза, но я создал массу внешних запоминающих устройств. (Слайд 23)

ЭКСПЕРТ – ВНЕШНЯЯ ПАМЯТЬ. (Слайд 24)

КОМПЬЮТЕР: Я должен рассказать об информационной структуре внешней памяти. Информация на внешних носителях имеет файловую организацию. В переводе с английского слово – file (файл) означает – папка.

            Файл – это аналог наименьшего поименованного раздела книги – параграфа, рассказа. Конечно, информация, хранящаяся в файле, тоже состоит из битов и байтов. Но, а отличие от внутренней памяти, байты на дисках не адресуются. При поиске нужной информации на внешнем носителе, должно указываться имя файла, в котором она содержится; сохранение информации производится в файле с конкретным именем.

            Вывод: информационная структура внешней памяти – файловая. (Слайд 25)

ЭКСПЕРТ: Движение информации. (Слайд 26)

Слайд: ВНЕШНЯЯ ПАМЯТЬ – СИ ДИ РОМ, магнитооптический диск, стример. (Слайд 27)

Слайд: ВНЕШНЯЯ ПАМЯТЬ –магнитная лента. (Слайд 28)

ЧЕЛОВЕК: Аналогично действует устройство внешней памяти компьютера – накопитель на магнитной ленте (НМЛ). На дорожки ленты записывается все тот двоичный код: намагниченный участок – единица, не намагниченный – нуль. Устройство, которое работает с магнитной лентой, называется накопителем на магнитной ленте. Употребляется также английское название этого устройства – СТРИММЕР. Стример – устройство резервного копирования больших объемов информации. В качестве носителя здесь применяются кассеты с магнитной лентой емкостью 1-2 Гбайта и более.        Недостатком стримеров является их сравнительно низкая скорость записи, поиска и считывания информации. (Слайд 28)

НАКОПИТЕЛИ - ГИБКИЕ И ЖЕСКИЕ ДИСКИ (Слайд 29)

            Самым распространенным устройством внешней памяти на современных компьютерах стали накопители на магнитных дисках (НМД) или дисководы. Устройство чтения-записи на магнитный диск называется накопителем на магнитном диске (НМД) или дисководом. Информацию сохраняют на накопителях двух видов, в зависимости от действий, которые человеку нужно выполнить с данными. Для переноса небольших объемов информации используют гибкие магнитные диски- дискеты, а для длительного хранения больших объемов информации используют накопители на жестких дисках (винчестеры). (Слайд 29)

ЭКСПЕРТ – Слайд НМД . (Слайд 30)

РЕБУС – винчестер. (Слайд 31)

ЧЕЛОВЕК – ДИСКЕТЫ, ВИНЧЕСТЕР. Жесткие магнитные диски.  Их часто называют винчестер, он постоянно находится внутри системного блока. Жесткий магнитный диск – это несколько металлических дисков с нанесенным магнитным слоем, собранных в пакет. Благодаря такой конструкции жесткий диск может хранить намного больше информации, чем дискета. Если гибкие диски – это средство переноса данных между компьютерами, то жесткий диск – информационный склад компьютера. Накопители на жестких магнитных дисках или винчестер – это наиболее массовое запоминающее устройство большой емкости, в котором носителями информации являются круглые алюминиевые пластины – платтеры, обе поверхности которых покрыты слоем магнитного материала. (Слайд 32)

Слайд – ДИСКЕТЫ . Дискета вставляется в специальный дисковод, расположенный в системном блоке. Это переносное устройство. (Слайд 33)

КОМПЬЮТЕР: Ну, это не бог весть что! Ты посмотри, что еще я могу применять! Это лазерные или оптические диски. Это пластиковые диски со специальным покрытием, на поверхности которого информация записана с помощью лазерного луча. Благодаря незначительным размерам- около 12 см в диаметре, есть лазерные диски и меньшего диаметра, и большому объему хранимой информации, надежности и долговечности, лазерные диски стали очень популярными носителями информации. Их еще называют компакт-дисками.

            Теперь персональный компьютер может не только считывать, но и записывать информацию на лазерный диск с помощью специального пишущего дисковода.

КОМПЬЮТЕР: Сравнительно новым видом вешних носителей являются оптические диски - лазерные  диски. На них используется не магнитный, а оптико-механический способ записи и чтения информации.

            Сначала появились лазерные диски, на которых информация  записывается только один раз. Стереть или перезаписать ее невозможно. Такие диски называются CD-ROM – Compact Disk Read Only Memory, что в переводе значит – компактный диск – только для чтения.   Позже были изобретены перезаписываемые лазерные диски CD –RW. На них можно стирать и записывать информацию заново.Наибольшей информационной емкостью из сменных носителей обладают лазерные диски типа DVD –ROM. Объем информации, хранящейся на них, может достигать десятков гигабайт. (Слайд 34)

РЕБУС – ФЛОППИ-ДИСКОВОД. (Слайд 35)

ЧЕЛОВЕК:  Мне много пришлось приложить сил и знаний, чтобы создать CD-ROM. Один СИ ДИ по информационной емкости равен почти 500 дискетам. Он представляет собой прозрачный полимерный диск диаметром 12 см толщиной 1,2 мм. В отличие от магнитных дисков, компакт-диски имеют не множество кольцевых дорожек, а одну – спиральную, как у грампластинок. (Слайд 36)

ЭКСПЕРТ: О, это современнейшее средство. (Слайд 37)

ЭКСПЕРТ: Слайд CD-МО. (Слайд 38)

КОМПЬЮТЕР: А зато я не стою на месте и постоянно развиваю свои возможности. Вот иcпользую DVD (Digital Video Disk) – цифровой видеодиск или универсальный цифровой диск – это современная технология цифровых информационных дисков, призванная сменить технологию CD-ROM. На один носитель DVD может помещаться до 17 Гбайт информации, что по объему заменяют 20 стандартных дисков CD-ROM. В настоящее время диски DVD чаще всего применяются для распространения видеофильмов. (Слайд 39)

ЭКСПЕРТ – слайд  - Достоинства DVD. (Слайд 40)

ЭКСПЕРТ: слайд – В ЧЕМ РАЗНИЦА CD И DVD?

            В DVD для обеспечения записи информации с более высокой плотностью используются питы меньшего размера (Рит – ямка, отверстие), дорожки более плотно расположены по отношению друг к другу: а также используется красный лазер с меньшей длиной волны. (Слайд 41)

РЕБУС – CD-ROM. (Слайд 42)

ЭКСПЕРТ – слайд – ВИРТУАЛЬНАЯ ПАМЯТЬ. (Слайд 43)

1. Это совокупность программно-аппаратных средств, позволяющих пользователям писать программы, размер которых превосходит имеющуюся оперативную память.
2. Размещает данные в запоминающихся устройствах разного типа.
3. Перемещает по мере необходимости данные между запоминающими устройствами разного типа.
4. Преобразует виртуальные адреса в физические.

ЧЕЛОВЕК: (Слайд 44)

Как ни крути, но я, человек, изобрел наисовременнейшее устройство памяти. Это – флэш-память. Это устройство, которое можно быстро подключить через специальный разъем, не выключая ПК. От английского – вспышка. Такие устройства удобны тем, что они надежны, долговечны, не велики по размеру. На флэш-накопителе можно хранить большие объемы  информации. Флэш-память может быть использована в:

портативных компьютерах, сотовых телефонах, в видеоплатах, электронных часах, записных книжках, принтерах, телевизорах, диктофонах, mp3 –плеерах, игровых приставках, цифровых камерах, кондиционерах, микроволновых печах, стиральных машинах и др.

ЭКСПЕРТ: слайд 3 ВЕРСИИ НАЗВАНИЯ ФЛЭШ. (Слайд 45)

ЭКСПЕРТ: слайд ПРЕИМУЩЕСТВА ФЛЭШ-ПАМЯТИ. (Слайд 46)

ЭКСПЕРТ: слайд НЕДОСТАТКИ ФЛЭШ-ПАМЯТИ. (Слайд 47)

ЭКСПЕРТ: слайд ВЫВОД О ФЛЭШ-ПАМЯТИ. (Слайд 48)

РЕБУС: DVD –ROM. (Слайд 49)

ПРЕПОДАВАТЕЛЬ:  Слайд «Давайте вспомним». (Слайд 50)

1. Что такое флэш-память?
2. Где используется флэш-память?
3. Преимущества флэш-памяти.
4. Недостатки флэш-памяти.

ЧЕЛОВЕК:  Мою память в широком смысле принято рассматривать как процесс запечатления, хранения и воспроизведения информации от ранее полученных сигналов.Различают кратковременную и долговременную память. Кратковременная память может быть непосредственной и оперативной. Долговременную память принято оценивать отношением числа стимулов, которые сохранились в памяти спустя некоторое время, к числу их повторений , необходимых для запоминания. Объем кратковременной памяти можно измерить, он был определен и равен + - 7. Цифра 7 некая константа работы головного мозга человека. Цифра 7 чаще всего употребляется в пословицах, т.е. наши предки инстинктивно чувствовали значимость этого числа. Чаще всего именно оно используется. Семь бед  один  ответ. Семеро одного не ждут. Семь раз отмерь – один раз отрежь.Я, конечно, по сравнению с тобой, компьютер, слаб. На мою память очень влияют эмоции. Эмоционально окрашенные события и явления я помню дольше, они лучше воспроизводятся моей памятью и кажутся  более частыми. (Слайд 51)

ПРЕПОДАВАТЕЛЬ: Слайд- ПРОВЕРИМ СВОЮ ПАМЯТЬ. Сейчас вам будет зачитан список мужских и женских фамилий. Каких фамилий было больше? На вопрос, кого из перечисленных было больше, обычно отвечают – женщин. Хотя на самом деле тех и других было поровну. Причина этой ошибки – легкость запоминания и воспроизведения «знаменитых» фамилий. (Слайд 52)

ЧЕЛОВЕК: Подумаешь, я тоже не лыком шит. Знаешь ли ты о существовании человека-саванта?

СЛАЙД- человек-савант. (Слайд 53)

СЛАЙД- человек-савант. (Слайд 54)

СЛАЙД- человек-савант. КИМ ПИК. Человек, умеющий перемножать 7-значное число на 7- значное число в уме. Извлекать корни из 15-значного числа.БОБ ПЕТРЕЛЛА – запоминает все что видит, слышит. Наизусть знает всё  расписание поездов по Америке, Канаде, Франции. Знает все фамилии, домашние телефоны и адреса из справочника всех Американских городов.

РИЧАРД  ВУОРО - слепой художник, нарисовавший 128 картин. Маргатер Тэтчер организовала даже его выставку. (Слайд 55)

СЛАЙД- человек-савант. (Слайд 56)

ПРЕПОДАВАТЕЛЬ: слайд «ПРОВЕРЬ СВОЮ ПАМЯТЬ». Предлагается 10 картинок.  Запомнить в течение 10 секунд  их последовательность. Картинки исчезают. На предложенных листах для учащихся и для присутствующих, написать последовательность в таком порядке, как вы считаете для себя правильным.

            Затем предлагается проверить свою память, т.е. появляются картинки, все сверяют со своими записями, ставят себе оценку в процентном выражении. (Слайд 57)

ПРЕПОДАВАТЕЛЬ: слайд «ВЕРНО ЛИ УТВЕРЖДЕНИЕ, ЧТО…».(Слайд 58)

1. Наименьшей частицей внутренней памяти компьютера является бит. (да).
2. Любая информация в памяти компьютера имеет десятичную форму, т.е. состоит из нулей и единиц. (нет)
3. Восемь подряд расположенных бит образуют байт памяти. Байты пронумерованы, начиная с нуля. (Да).
4. Внутренняя память: магнитные диски и ленты, оптические диски – СИ ДИ РОМ, СД ДИ ROM, CD-RW, DVD-ROM (Нет).
5. Информация на внешних носителях имеет файловую организацию (да).

ПРЕПОДАВАТЕЛЬ: слайд «ПРОВЕРЬ СВОЮ ПАМЯТЬ». (Слайд 59, 60)

Предлагается запомнить 10 фотографий с именами. На это дается 30 секунд. После этого появляются те же фотографии, но в другом порядке. Все должны написать в своих листах имена. Т.к. это был открытый урок, проверить свою память предлагается все присутствующим, правда без оглашения результатов, а учащиеся должны были сдать свои ответы.

ЧЕЛОВЕК:  слайд «Александр Македонский».

Существует вполне логичная гипотеза, что в ходе эволюции человека продолжит развиваться и мозг. И  когда-нибудь в будущем, наши потомки смогут хранить в памяти целиком тексты книг, большие объемы числовой информации, все без исключения  встречавшиеся запахи, ощущения. Вот тогда-то мозг и окажется поход на компьютер, откуда можно будет вытащить любой байт хранящейся информации. Впрочем, в истории такие примеры уже были. Например, Александр Македонский знал в лицо и по имени всех своих солдат, а это несколько тысяч человек. Но был ли Македонский человеком – феноменом, надолго опередившим свое время, или же просто обладал хорошо тренированной памятью?

КОМПЬЮТЕР: Я ПОРАЖЕН. При столь низком коэффициенте использования возможностей своего мозга, ты оказывается, можешь поразить даже меня. Да и что мы тут спорим. Ты ведь мой создатель. Мой учитель. А ученик всегда должен в чем-то превосходить своего учителя, иначе в мире не будет прогресса. (Слайд 61)

ПРЕПОДАВАТЕЛЬ: «О ЧЕМ МЫ ГОВОРИЛИ?» (Слайд 62)

ЭКСПЕРТ.  ПАМЯТЬ ХРУПКА И ВРЕМЕННА…(Слайд 63)

ПРЕПОДАВАТЕЛЬ: Мы могли бы спорить еще долго-долго, приводя аргументы, доказательства, но я думаю, что вы со мною согласитесь, что все участники данного спора были убедительны.

ЛИТЕРАТУРА. (Слайд 65)

Выставление и комментарий отметок. Преподаватель поблагодарил всех учащихся за помощь в проведении открытого урока, присутствующих за участие. В конце презентации представлены фотографии – Моменты открытого урока. (Слайд 66-77)