1                                                     MEMORII

                                      Memoria internă

Cea mai importantă şi costisitoare componentă fizică a unui calculator personal este memoria internă, prin intermediul căreia vom putea aprecia performanţele unui calculator. Aceasta este unitatea funcţională a calculatorului destinată păstrării permanente sau temporare a programelor şi a datelor necesare utilizatorului şi bineânţeles a sistemului de operare.
Memoria internă a unui calculator este caracterizată de doi parametrii:
        - dimensiunea;
        - timpul maxim de răspuns;
Dimensiunea acestei memorii este în strânsă legătură cu microprocesorul folosit (în speţă cu limitările impuse de acesta). O valoare des întâlnită pentru această mărime este de 1 Mbyte. Cu cât aceasta este mai mare. Cu atât performanţele calculatorului sunt mai bune.
Timpul maxim de răspuns se referă la intervalul de timp care este necesar memoriei interne pentru a citi sau scrie date. Mai exact, intervalul de timp ce se scurge din momentul în care primeşte de la microprocesor comanda de citire şi momentul în care depune pe magistrala de date valoarea citită (similar este şi pentru scriere). Valoarea medie a acestui parametru este de 70 ns. Cu cât această valoare este mai mică, cu atât calculatorul este mai rapid.
În configuraţia unui sistem electronic de calcul în funcţie de modul în care se realizează accesul la memorie, pot fi întâlnite simultan două mari tipuri de memorii: memorii ROM şi memorii RAM.
Memoria ROM (Read Only Memory – memorie care poate fi doar citită) – este un tip de memorie nevolatilă (informaţia conţinută de acest tip de memorie nu se pierde la oprirea calculatorului). Este o memorie de tip special, care prin construcţie nu permite programatorilor decât citirea unor informaţii înscrise aici de constructorul calculatorului prin tehnici speciale Memoriile de tip ROM se clasifică la în funcţie de modalitatea de scriere a datelor în PROM şi EPROM..
1. memorii PROM (Programabile ROM), memorii ROM programabile, care permit o singură rescriere de programe;
2. memorii EPROM (Programabile Electric PROM), care pot fi şterse şi reprogramate din nou de mai multe ori, utilizând tehnici electronice speciale.
Programele aflate în ROM sunt livrate odată cu calculatorul şi alcătuiesc aşa numitul firmware. Calculatoarele din familia IBM – PC conţin şi o memorie CMOS (de tip RAM, alimentată în permanenţă de o baterie pentru a nu-şi pierde conţinutul informaţional. În această memorie se stochează informaţii referitoare la configuraţia hardware a sistemului electronic de calcul.
Dacă accesul la memorie este permis atât pentru citire cât şi pentru scriere memoria se numeşte RAM (Random Access Memory - memorie cu acces aleator).
Memoria RAM reprezintă un spaţiu temporar de lucru unde se păstrează datele şi programele pe toată durata execuţiei lor. Programele şi datele se vor pierde din memoria RAM, după ce calculatorul va fi închis, deoarece aceasta este volatilă, păstrând informaţia doar atâta timp cât calculatorul este sub tensiune.
În funcţie de circuitele din care sunt implementate memoriile RAM acestea se clasifică în: memorii statice (SRAM) şi memorii dinamice (DRAM). La rândul său memoriile DRAM se împart în:
1. memorii FPM (Fast Page Mode) – caracteristica acestui tip de memorie o reprezintă facilitatea de a lucra cu pagini de memorie. O pagină de memorie este o secţiune de memorie, disponibilă prin selectarea unei adrese de rând.
2. memorii EDO (extended Data Out) – funcţionează la fel ca şi memoriile FPM dar accesul la datele din celulele de memorie este mai rapid cu 10 – 15 % faţă de FPM
3. memorii SDRAM (Syncronous DRAM) – un astfel de tip de memorie reprezintă  un modul DRAM ce lucrează în mod sincron cu procesorul (prin construcţie, la origini memoriile DRAM convenţionale funcţionau în mod asincron)
4. memoriile VRAM (Video RAM) – este o memorie rapidă folosită în special pentru plăcile video.
5. memorii SGRAM (Syncronuos Graphics RAM)- este un SDRAM adaptat cerinţelor foarte mari din domeniul graficii 3D.
6. memorii DDR (Double Data Rate)- prin această tehnologie se pot transfera date de două ori mai rapid faţă de tehnologiile anterioare.
Fizic memoria RAM este constituită din elemente care prezintă două stări stabile, reprezentate convenţional prin simbolurile 0 şi 1 denumite biţi sau cifre binare. Aceste elemente sunt constituite din milioane de perechi de tranzistori şi condensatori. Rolul condensatorilor este de a reţine sarcină electrică, iar al tranzistorului acela de a încărca cu sarcină electrică condensatorul. Aceste perechi de condensatori şi tranzistori sunt dispuse sub formă de coloane şi rânduri formând o matrice. Prin construcţie, accesul la memorie se realizează la nivelul unui grup de biţi denumit celulă sau locaţie de memorie. Fiecărei locaţii de memorie îi este asociată o adresă, care identifică în mod unic aceea locaţie. Numărul de biţi care se poate memora într-o locaţie de memorie reprezintă lungimea cuvântului de memorie. Numărul total de locaţii de memorie reprezintă capacitatea memoriei şi se exprimă de regulă în octeţi. O altă caracteristică a memoriei RAM o reprezintă timpul de acces la informaţie care se defineşte prin intervalul de timp scurs dintre momentul furnizării adresei de către procesor şi momentul obţinerii informaţiei.
Timpul de acces la informaţie la memoriile noi este de ordinul nanosecundelor.

Organizarea memoriei internă RAM

Memoria RAM din punct de vedere logic este împărţită astfel:
1. Memoria de bază (convenţională) – este formată din primii 640 Kb ai memoriei calculatorului, fiind zona în care se execută toate programele care rulează sub sistemul de operare MS-DOS.
2. Memoria superioară (rezervată) – este formată din următorii 384 Kb, rămaşi disponibili până la 1Mb. Această zonă de memorie este împărţită în felul următor: primii 128 Kb sunt rezervaţi pentru a fi utilizaţi de adaptoarele video pentru memorarea informaţiei afişate pe ecran, următorii 128 de Kb sunt rezervaţi pentru a fi folosiţi de diferite adaptoare ce se pot conecta la sistem cum ar fi placă video, placă de reţea, etc, ultimii 128 de Kb sunt rezervaţi pentru a fi utilizaţi de componenta BIOS a sistemului.
BIOS-ul reprezintă o colecţie de mici programe care “ştiu” să comunice cu perifericele calculatorului. Fără aceste  “servicii” oferite de BIOS un calculator nu poate “citi” un caracter de tastatură şi nici nu poate afişa un caracter pe ecran, deci nu poate funcţiona.
3. Memoria extinsă – este cuprinsă între 1 Mb şi 4 Gb, caracteristica sa fiind că aceasta poate fi accesată doar dacă procesorul lucrează în mod protejat.
4. Memoria expandată EMS (Expanded Memory Specification) – acest tip de memorie nu poate fi accesat direct de către procesor, ci prin intermediul unei ferestre de 64 de Kb stabilită în zona de memorie superioară. Acest tip de memorie este împărţit din punct de vedere logic în segmente de 64 Kb care sunt comutate în această fereastră.

Memoria externă

Memoria externă este o memorie suplimentară care comunică cu microprocesorul tot prin intermediul magistralei de date şi magistralei de comenzi. Ea este o memorie nevolatilă din care se poate citi şi în care se poate scrie.
Memoria externă are de obicei o capacitate mult superioară celei interne, în care se pot înmagazina mai multe programe precum şi datele corespunzătoare lor. Ea este reprezentată în mod special de discurile magnetice, discuri asemănătoare ca formă şi mod de utilizare cu discurile de pick-up, dar cu proprietăţile benzii magnetice : de pe aceste discuri se poate citi, dar de asemenea se pot scrie informaţii pe suportul lor magnetic.
Memoria externă este alcătuită în principal din discuri fixe (hard-disk) şi discuri flexibile (floppy-disk). Discurile fixe sunt montate de obicei în interiorul unităţii centrale şi nu pot fi detaşate de calculator decât prin demontarea acesteia. Discurile flexibile se folosesc cât este nevoie, ele fiind introduse într-un locaş special, după care pot fi recuperate cu uşurinţă.
HARD-DISCUL (HD) reprezintă o unitate fixă de stocare a datelor. Acesta este incorporat în cutia care conţine unitatea centrală, încasetat într-un dispozitiv la care nu avem acces pentru a-l înlocui cu altul. În caz de defectare se înlocuieşte întreg ansamblul. Acest ansamblu se mai numeşte disc fix sau disc Winchester, după numele tehnologiei de construcţie. Denumirea de disc fix, atribuită iniţial, a avut în vedere faptul că acesta se fixează în interiorul calculatorului şi nu poate fi detaşat cu uşurinţă de către un utilizator obişnuit. În ultimul timp însă, această denumire a devenit improprie, deoarece au fost create şi HD care pot fi cu uşurinţă conectate şi deconectate în exteriorul calculatorului prin porturile de intrare/ieşire ale acestuia.
În funcţie de interfaţa de conectare hard discurile se clasifică în:


1 1. Hard discuri SCSI (Small Computer System Interface) – hard discuri având caracteristici deosebite fiind conectate la o interfaţă SCSI, interfaţă ce este controlată de sisteme inteligente (controlere) acestea având menirea de a coordona fluxul de informaţii dintre hard disc şi sistem. Acest tip de unităţi de stocare se folosesc cu precădere montate pe servere sau pe acele calculatoare unde se doreşte o performanţă ridicată privind transferul de date.
2. Hard discuri EIDE (Enhaced Integrated Drive Electronics) – termen general aplicat tuturor unităţilor care au un controler inclus în unitate. De-a lungul timpului unităţile de stocare de acest gen au cunoscut o serie de implementări printre care amintim protocolul Ultra ATA care mai este denumit şi Ultra DMA/ ATA-33/ DMA-33, Ultra ATA 66, Ultra ATA 100. Aceste denumiri se referă direct la realizarea transferului rapid de date. Legat de hardurile EIDE în ultimul timp şi-au făcut apariţia pe piaţă cele SATA (Serial ATA), hard discuri ce reuşesc să obţină o viteză de transfer de 150 M/s.
Componentele reprezentative ale unui hard disc sunt:
1. incinta închisă ermetic
2. pachetul de discuri – este alcătuit din câteva discuri montate la distanţă unul de altul pe acelaşi ax al unui motor.
3. capetele de scriere/citire şi mecanismul de antrenare a lor – acestea sunt dispuse pe fiecare dintre feţele unui disc, toate capetele de scriere citire fiind montate pe un dispozitiv comun care le pune în mişcarere. Braţul care susţine capetele se poate mişca linear (înainte şi înapoi) sau se poate roti cu un anumit unghi.
4. motorul pentru antrenarea discurilor
5. placa logică – denumită şi controler, are menirea de a comanda întreaga activitate a unităţii de hard disc: rotirea discurilor, poziţionarea capetelor în vederea scrierii sau a citirii, verificarea poziţionării corecte a capetelor, codificarea sau decodificarea informaţiilor, transferul de informaţii, etc.
6. memoria cache – are rolul de a stoca temporar anumite date sau comenzi primite de la procesor. Acest tip de memorie a fost introdus în cadrul acestui tip de dispozitive pentru a creşte performanţele acestora.
Principalele caracteristici ale HD se referă la:
•    capacitatea de stocare a informaţiilor/capacitatea de manipulare a datelor de către PC (PC Data Handling);
•    timpul de căutare (seek time) - este o măsură exprimată în milisecune a rapidităţii cu care hard discul îşi poate deplasa capetele de scriere citire de la o locaţie la alta. Întârzierea produsă de rotaţie reprezintă timpul necesar pentru ca sectorul dorit să ajungă în dreptul capului de scriere/citire, odată ce capul s-a poziţionat pe pista respectivă.
•    rata de transfer a sistemului gazdă – este reprezentată de cantitatea de date ce poate fi trensferată prin magistralele de date ale sistemului;
•    rata de transfer a hard-discului (media rate) - reprezintă viteza cu care datele sunt transferate spre şi dinspre platan. Unitatea uzuală de măsură a acestei caracteristici este numărul de biti pe secundă. Parametrul care influenţează rata de transfer pe lângă viteza de rotaţie este dat şi de densitatea datelor pe platan exprimată fie prin număr de piste / inch fie prin cantitate de biţi / inch.
•    numărul de rotaţii/minut (rpm) -reprezintă viteza de rotaţie a discului. Particularitatea acestui parametru o reprezintă faptul ca această viteză este constantă. Cu căt această viteză este mai mică cu atăt întârzierile datorate poziţionării mecanismelor fizice sunt mai mari având un impact direct asupra aşteptării generate de mişcarea de rotaţie şi implicit asupra ratei de transfer a discului;
•    cantitatea de memorie cache – influienţează în mod direct performanţele hard discului, reducând timpii de aşteptare.
Anumite instrucţiuni de scriere/citire folosite uzual, nu mai sunt apelate din memoria RAM a calculatorului ci sunt accesate direct din acest tip de memorie.
Fiecare dintre aceste caracteristici îşi spune cuvântul în ceea ce priveşte determinarea performanţelor sistemului de calcul în ansamblul său.
FLOPPY-DISCUL (discul flexibil sau discheta), apărut pentru prima dată în anul 1971, reprezintă un disc format dintr-o singură placă realizată din material plastic acoperit cu un strat feromagnetic.
Principiul de funcţionare constă în următoarele: un mecanism de antrenare roteşte floppy-discul cu o viteză constantă, iar scrierea/citirea se realizează cu ajutorul a două capete de scriere/citire, care se poziţionează pe informaţiile plasate pe piste (track), dispuse în cercuri concentrice.
Floppy-discurile sunt de dimensiuni diferite şi deci de capacităţi diferite. Cele mai răspândite sunt floppy-discurile cu diametru de 5 1/4 inch şi cele cu diametrul de 3 1/2 inch, care surprinzător, sunt de capacitate mai mare. Un disc magnetic flexibil se roteşte în interiorul unităţii cu o viteză de 300 rotaţii/minut având, în principiu un timp de acces la informaţie de 100 ms.
COMPACT DISCUL constituie un alt suport de memorie externă care, datorită unor performanţe superioare faţă de discurile flexibile, tinde să se generalizeze.
Putem defini discul compact ca pe un suport pe care sunt stocate informaţii prin intermediul mijloacelor optice (tehnologia laser) atât în procesul de scriere, cât şi în cel de citire. Succesul tehnologiilor optice, nu numai pe piaţa calculatoarelor electronice, se datorează progreselor realizate în domeniul laserilor, suporturilor optice şi a procesării semnalelor. Astfel, au apărut o serie de standarde, cum ar fi:
•    ISO 9660 (Sony şi Philips);
•    High Sierra;
•    CD-DA (Compact Disc - Digital Audio, pentru citirea informaţiilor audio sau a datelor în format electronic);
•    CD-ROM XA (EXtended Architecture), care permite atât citirea standardelor mai vechi, cât şi a discurilor ce utilizează tehnica de întreţesere „interlaced mode“, cum sunt cele pentru vizualizarea fişierelor în format AVI);
•    CD-Recordable, denumite şi CD-WORM sau CD-WO (permit înregistrarea CD-urilor de către utilizator).
CD-ROM-ul este mai avantajos decât discul flexibil, dar concurează discul fix, în sensul că are capacitate de ordinul sutelor de MO sau GO. Viteza de lucru este, uneori, mai lentă decât la HD.
În următorii ani, unităţile de stocare optice DVD vor fi nelipsite din configuraţia unui calculator. Acestea au fost dezvoltate de companiile Sony şi Philips reprezentând tehnologia de mâine pentru stocarea şi redarea informaţiilor aflate pe un suport optic. DVD-ul va înlocui CD-ROM-ul şi casetele video VHS.
Unităţile DVD permit, în funcţie de destinaţie, atât citirea, cât şi înmagazinarea de informaţii.
Suportul DVD este asemănător CD-ului. DVD-ul reprezintă un disc cu un diametru de 4,7 inchi, datele sunt stocate pe singura pistă spiralată a suportului şi sunt citite prin intermediul unei multiple raze laser, procedeu similar celui utilizat la CD. DVD-ul este compus din două discuri optice asamblate într-unul singur, permiţând astfel mărirea capacităţii de stocare a suportului. În continuare sunt prezentate principalele tipurile de DVD-uri existente:
•    DVD-ROM reprezintă suportul care permite doar citirea informaţiilor, fiind utilizat în special pentru distribuţia de produse program, multimedia. Capacitatea maximă de stocare a acestui suport poate ajunge la 17 GB.
•    DVD-R (Recordable – inscripţionabil) permite executarea unei singure operaţii de inscripţionare, similar CD-R.
•    DVD-RAM permite citirea şi înmagazinarea informaţiilor de „n” ori, funcţionând similar hard-discului. Aferent tehnologiei de inscripţionare există pe piaţa de tehnică de calcul trei formate, definite de câteva grupuri de firme. Un prim format DVD-RAM a fost realizat de Hitachi şi Matsushiti, firma Pionner a impus un al doilea format DVD-R, iar grupul compus din HP, Sony, Philips, Yamaha, Ricoh şi Mitsubishi a realizat al treilea format DVD-RW. Toate aceste trei categorii nu sunt compatibile între ele, dar consider că DVD-RW va deveni standard, deoarece grupul de companii creatoare deţine 75% din această piaţă. DVD-RW permite citirea şi scrierea informaţiilor cu o viteză de 1,7 MB/secundă, având o capacitate de memorare de 3GB.
Un suport DVD cu o capacitate de 4,7 GB stochează un film video de 135 de minute, având o rată de transfer de 4692 biţi/secundă, iar unul de 17 GB înmagazinează 30 de ore de secvenţe audio (muzică).
CD-WRITE (Compact disk - Write Only Memory). Este un disc identic ca formă şi mod de întrebuinţare cu discul flexibil. Diferenţele însă sunt esenţiale: are capacutate de câteva sute de Mbşi viteza de lucru de numai 2 - 3 ori mai lentă decât a discului fix, el putând fi citit şi scris (înregistrat).
Disc optic Aceleaşi consideraţii ca mai sus.
Streamer Casetă magnetică asemănătoare ca formă cu o casetă video. Poate fi citită sau scrisă. Capacitatea de memorare: sute de Mb(120, 250). Viteză de lucru mică în raport cu discurile optice. Dezavantaj esenţial- cel al casetei audio.

Bibliografie
1. Florin Pavel, Bogdan Arcanu - Baze generale de operare PC, Ed. Realitatea românească, 2005;
2. Prof univ. dr. D. M. Mareş; Asist. univ. drd. G. M. -  Informatică de gestiune (baze) şi internet - Sinteze de curs; Univ. Siru Haret;