Вопрос 9.

Основная память (ОП) предназначена для хранения и оперативного обмена информацией с другими устройствами компьютера.

Функции памяти:   

• приём информации от других устройств;

• запоминание информации;

• выдача информации по запросу в другие устройства машины.

ОП содержит два вида запоминающих устройств:

-   ПЗУ – постоянное запоминающее устройство (ROM — Read Only Memory – память только для чтения);

-  ОЗУ – оперативное запоминающее устройство (RAM — Random Access Memory – память с произвольным доступом).

 В ПЗУ данные занесены при изготовлении.

ПЗУ предназначено для хранения постоянной программной и справочной информации (BIOS – Basic Input-Output System – базовая система ввода-вывода).

ПЗУ позволяет оперативно только считывать информацию, хранящуюся в нем (изменить информацию в ПЗУ нельзя).

ОЗУ предназначено для опера­тивной записи, хранения и считывания информации (программ и дан­ных), непосредственно участвующей в информационно-вычислитель­ном процессе, выполняемом ПК в текущий период времени.

Главными достоинствами оперативной памяти являются ее высокое быстродействие и возможность обращения к каждой ячейке памяти отдельно (прямой адресный доступ к памяти).

 В качестве недостатка оперативной памяти следует отметить невозможность сохранения информации в ней после выключения питания машины (энергозависимость).

 Для ускорения доступа к оперативной памяти используется специальная сверхбыстродействующая  кэш-память, которая располагается как бы «между» микропроцессором и оперативной памятью. В ней хранятся копии наиболее часто используемых участков оперативной памяти.

Кроме ОЗУ и ПЗУ на системной плате ПК имеется и энерго­независимая CMOS- память –  CMOS RAM (Complementary Metall-Oxide Semi­conductor RAM), постоянно питающаяся от своего аккумулятора.

В ней хранятся параметры конфигурации компьютера, которые проверяются при каждом включении системы.

Это полупостоянная память. Для изменения параметров конфигурации компьютера в BIOS содержится программа настройки конфигурации компьютера – SETUP.

Еще один вид памяти – видеопамять, т.е. память, используемая для хранения изображения, выводимого на экран монитора.

Внешняя (долговременная) память — это место длительного хранения данных (программ, результатов расчётов, текстов и т.д.), не используемых в данный момент в оперативной памяти компьютера. Внешняя память, в отличие от оперативной, является энергонезависимой. Носители внешней памяти, кроме того, обеспечивают транспортировку данных в тех случаях, когда компьютеры не объединены в сети (локальные или глобальные). Информация от ВЗУ к процессору и наоборот циркулирует примерно по следующей цепочке:

Для работы с внешней памятью необходимо наличие накопителя (устройства, обеспечивающего запись и (или) считывание информации) и устройства хранения — носителя.

Основные виды накопителей:

·        накопители на гибких магнитных дисках (НГМД);

·        накопители на жестких магнитных дисках (НЖМД);

·        накопители на магнитной ленте (НМЛ);

·        накопители CD-ROM, CD-RW, DVD.

Им соответствуют основные виды носителей:

Запоминающие устройства принято делить на виды и категории в связи с их принципами функционирования, эксплуатационно-техническими, физическими, программными и др. характеристиками. Так, например, по принципам функционирования различают следующие виды устройств: электронные, магнитные, оптические и смешанные – магнитооптические. Каждый тип устройств организован на основе соответствующей технологии хранения/воспроизведения/записи цифровой информации. Поэтому, в связи с видом и техническим исполнением носителя информации, различают: электронные, дисковые и ленточные устройства.

Основные характеристики накопителей и носителей:

·        информационная ёмкость;

·        скорость обмена информацией;

·        надёжность хранения информации;

·        стоимость.

В настоящее время широко используются цифровые видеодиски DVD . Эти диски имеют тот же размер, что и обычные CD, но вмещают 4,7 Гбайт данных, т. е. по объему заменяют семь стандартных дисков CD-ROM. В скором времени емкость дисков DVD возрастет до 17 Гбайт. На таких дисках будут выпускаться полноэкранные видеофильмы отличного качества, программы-тренажеры, мультимедийные игры и многое другое.

Архивация файлов

Одним из наиболее широко распространенных видов сервисных программ являются программы, предназначенные для архивации, упаковки файлов путем сжатия хранимой в них информации.

Сжатие информации — это процесс преобразования информации, хранящейся в файле, к виду, при котором уменьшается избыточность в ее представлении и соответственно требуется меньший объем памяти для хранения.

Сжатие информации в файлах производится за счет устранения избыточности различными способами, например за счет упрощения кодов, исключения из них постоянных битов или представления повторяющихся символов или повторяющейся последовательности символов в виде коэффициента повторения и соответствующих символов. Применяются различные алгоритмы подобного сжатия информации.

Сжиматься могут как один, так и несколько файлов, которые в сжатом виде помещаются в так называемый архивный файл или архив.

Архивный файл — это специальным образом организованный файл, содержащий в себе один или несколько файлов в сжатом или несжатом виде и служебную информацию об именах файлов, дате и времени их создания или модификации, размерах и т.п.

Целью упаковки файлов обычно являются обеспечение более компактного размещения информации на диске, сокращение времени и соответственно стоимости передачи информации по каналам связи в компьютерных сетях. Кроме того, упаковка в один архивный файл группы файлов существенно упрощает их перенос с одного компьютера на другой, сокращает время копирования файлов на диски, позволяет защитить информацию от несанкционированного доступа, способствует защите от заражения компьютерными вирусами.

Степень сжатия зависит от используемой программы, метода сжатия и типа исходного файла. Наиболее хорошо сжимаются файлы графических образов, текстовые файлы и файлы данных, для которых степень сжатия может достигать 5 - 40%, меньше сжимаются файлы исполняемых программ и загрузочных модулей — 60 - 90%. Почти не сжимаются архивные файлы. Программы для архивации отличаются используемыми методами сжатия, что соответственно влияет на степень сжатия.

Архивация (упаковка) — помещение (загрузка) исходных файлов в архивный файл в сжатом или несжатом виде. Разархивация (распаковка) — процесс восстановления файлов из архива точно в таком виде, какой они имели до загрузки в архив. При распаковке файлы извлекаются из архива и помещаются на диск или в оперативную память;

Программы, осуществляющие упаковку и распаковку файлов, называются программами-архиваторами.

Весь спектр существующих сегодня архиваторов можно разделить на три группы, которые мы условно назовем файловыми, программными и дисковыми.

Файловые архиваторы позволяют упаковывать один или несколько файлов (например, все содержимое данного подкаталога вместе с вложенными в него подкаталогами) в единый архивный файл. Размер последнего, как правило, меньше, чем суммарный размер исходных файлов, но воспользоваться запакованными программами или данными, пока они находятся в архиве, нельзя, пока они не будут распакованы. Для распаковки архивного файла обычно используется тот же самый архиватор. 

Программные архиваторы действуют иначе. Они позволяют упаковать за один прием один единственный файл - исполняемую программу ЕХЕ-типа, но зато так, что заархивированная программа будет сразу после ее запуска на исполнение самораспаковываться в оперативной памяти и тут же начинать работу.

Дисковые архиваторы позволяют программным способом увеличить доступное пространство на жестком диске. Типичный дисковый архиватор представляет собой резидентный драйвер, который незаметно для пользователя архивирует любую записываемую на диск информацию и распаковывает ее обратно при чтении. Однако операции чтения/записи файлов несколько замедляются, поскольку процессору требуется время для упаковки и распаковки.

Большие по объему архивные файлы могут быть размещены на нескольких дисках (томах). Такие архивы называются многотомными. Том — это составная часть многотомного архива. Создавая архив из нескольких частей, можно записать его части на несколько дискет.

Основными характеристиками программ-архиваторов являются:

·        скорость работы;

·        сервис (набор функций архиватора);

·        степень сжатия – отношение размера исходного файла к размеру упакованного файла.

Основными функциями архиваторов являются:

·        создание архивных файлов из отдельных (или всех) файлов текущего каталога и его подкаталогов, загружая в один архив до 32 000 файлов;

·        добавление файлов в архив;

·        извлечение и удаление файлов из архива;

·        просмотр содержимого архива;

·        просмотр содержимого архивированных файлов и поиск строк в архивированных файлах;

·        ввод в архив комментарии к файлам;

·        создание многотомных архивов;

·        создание самораспаковывающихся архивов, как в одном томе, так и в виде нескольких томов;

·        обеспечение защиты информации в в архиве и доступ к файлам, помещенным в архив, защиту каждого из помещенных в архив файлов циклическим кодом;

·        тестирование архива, проверка сохранности в нем информации;

·        восстановление файлов (частично или полностью) из поврежденных архивов;

·        поддержки типов архивов, созданных другими архиваторами и др.

Типы архивов

Для сжатия используются различные алгоритмы, которые можно разделить на обратимые и методы сжатия с частичной потерей информации. Последние более эффективны, но применяются для тех файлов, для которых частичная потеря информации не приводит к значительному снижению потребительских свойств. Характерными форматами сжатия с потерей информации являются:

.jpg - для графических данных;

.mpg - для видеоданных;

.mp3 - для звуковых данных.

Характерные форматы сжатия без потери информации:

.tif, .pcx и другие - для графических файлов;

.avi - для видеоклипов;

.zip, .arj, .rar, .lzh, .cab и др. - для любых типов файлов.

Основные виды программ-архиваторов

В настоящее время применяется несколько десятков программ-архиваторов, которые отличаются перечнем функций и параметрами работы, однако лучшие из них имеют примерно одинаковые характеристики. Из числа наиболее популярных программ можно выделить: ARJ, РКРАК, LHA, ICE, HYPER, ZIP, РАК, ZOO, EXPAND, разработанные за рубежом, а также AIN и RAR, разработанные в России. Обычно упаковка и распаковка файлов выполняются одной и той же программой, но в некоторых случаях это осуществляется разными программами, например, программа PKZIP производит упаковку файлов, a PKUNZIP — распаковку файлов. В настоящее время наиболее популярны архиваторы: WinZip; WinRar; WinArj. Эти программы обеспечивают возможность использования и других архиваторов, поэтому, если на компьютере, куда перенесены сжатые в них файлы, отсутствуют указанные программы, архивы можно распаковать с помощью другого архиватора

Программы-архиваторы позволяют создавать и такие архивы, для извлечения из которых содержащихся в них файлов не требуются какие-либо программы, так как сами архивные файлы могут содержать программу распаковки. Такие архивные файлы называются самораспаковывающимися.

Самораспаковывающийся архивный файл — это загрузочный, исполняемый модуль, который способен к самостоятельной разархивации находящихся в нем файлов без использования программы-архиватора.

Самораспаковывающийся архив получил название SFX-архив (SelF-eXtracting). Архивы такого типа в MS DOS обычно создаются в форме .ЕХЕ-файла.

Многие программы-архиваторы производят распаковку файлов, выгружая их на диск, но имеются и такие, которые предназначены для создания упакованного исполняемого модуля (программы). В результате такой упаковки создается программный файл с теми же именем и расширением, который при загрузке в оперативную память самораспаковывается и сразу запускается. Вместе с тем возможно и обратное преобразование программного файла в распакованный формат. К числу таких архиваторов относятся программы PKLITE, LZEXE, UNP.

Программа EXPAND, входящая в состав утилит операционной системы MS DOS и оболочки Windows, применяется для распаковки файлов программных продуктов, поставляемых фирмой Microsoft.

Программы-архиваторы RAR и AIN, кроме обычного режима сжатия, имеют режим solid, в котором создаются архивы с повышенной степенью сжатия и особой структурой организации. В таких архивах все файлы сжимаются как один поток данных, т.е. областью поиска повторяющихся последовательностей символов является вся совокупность файлов, загруженных в архив, и поэтому распаковка каждого файла, если он не первый, связана с обработкой других. Архивы такого типа предпочтительнее использовать для архивирования большого числа однотипных файлов,

Способы управления программой-архиватором

Управление программой-архиватором осуществляется одним из двух способов:

1.      с помощью командной строки MS DOS, в которой формируется команда запуска, содержащая имя программы-архиватора, команду управления и ключи ее настройки, а также имена архивного и исходного файлов; подобное управление характерно для архиваторов ARJ, AIN, ZIP, РАК, LHA и др.;

2.      с помощью встроенной оболочки и диалоговых панелей, появляющихся после запуска программы и позволяющих вести управление с использованием меню и функциональных клавиш, что создает для пользователя более комфортные условия работы. Такое управление имеют программы-архиваторы RAR, WinZip; WinRar; WinArj.

Выполняя предписанные ей действия, программа-архиватор, как правило, выводит на экран протокол своей работы. Все современные программы-архиваторы оснащены экранами помощи, которые вызываются при вводе в командной строке только одного имени программы или имени с ключом /?. Помощь может быть краткой — на одном экране или развернутой — на нескольких. Многие архиваторы имеют экраны помощи с примерами составления команд для выполнения различных операций. Информация помощи обычно выводится на английском или другом международном языке.

Основные алгоритмы сжатия

Говоря об алгоритмах сжатия, будем иметь в виду обратимые алгоритмы.

Алгоритм RLE (Run-Length Encoding) использует принцип выявления повторяющихся последовательностей. При сжатии записывается последовательность из двух повторяющихся величин: повторяемого значения и количества его повторений.

Алгоритм KWE (Keyword Encoding) предполагает использование словаря, в котором каждому слову соответствует двухбайтовый код. Эффективность сжатия увеличивается с ростом объема кодируемого текста.

Алгоритм Хафмана предполагает кодирование не байтами, а битовыми группами. В нем можно выделить три основные этапа.

1.      Выявляется частота повторения каждого из встречающихся символов.

2.      Чем чаще встречается символ, тем меньшим количеством битов он кодируется.

3.      К закодированной последовательности прикладывается таблица соответствия.

Hosted by uCoz