Збереження інформації

У цифрових обчислювальних машинах можна виділити три основних види запам'ятовуючих пристроїв:

Ø pегістрова;

Ø oперативна;

Ø зовнішня пам'ять.

Регістрова пам'ять будується на регістрах. Регістри використовуються для тимчасового збереження і перетворення інформації. Деякі з найбільш важливих регістрів знаходяться в центральному процесорі комп'ютера. Центральний процесор містить регістри (іноді названі акумуляторами), у які поміщають аргументи (тобто операнди) арифметичних операцій. Додавання, віднімання, множення та ділення занесеної в акумулятори інформації виконується за допомогою логічних схем. Крім запам'ятовування операндів і результатів арифметичних операцій, регістри використовуються також для тимчасового зберігання команд програми і керуючої інформації про номер наступної виконуваної команди. В акумуляторах можуть аналізуватися окремі біти для рішення питання про необхідність зміни нормальної послідовності виконання команд і передачі керування.

Оперативна пам'ять призначена для запам'ятовування більш постійної за своєю природою інформації. Найважливішою властивістю оперативної пам'яті є її адресність. Це означає, що кожна комірка пам'яті має свій ідентифікатор, що однозначно ідентифікує її в загальному масиві комірок пам'яті. Цей ідентифікатор називається адресою. Адреси комірок є операндами тих машинних команд, що звертаються до оперативної пам'яті. У переважній більшості сучасних обчислювальних систем одиницею адресації є байт – комірка, що складається з 8 двійкових розрядів. Одна чи більше комірок оперативної пам'яті можуть бути зв'язані з конкретною змінною у програмі. Однак, для виконання арифметичних обчислень, у яких бере участь змінна, необхідно, щоб до початку обчислень значення змінної було перенесено з комірки пам'яті в регістр. Якщо результат обчислення повинен бути присвоєний змінній, то величина, що є результатом, знову повинна бути перенесена з відповідного регістра в зв'язану з цією змінною комірку оперативної пам'яті. Під час виконання програми її команди і дані в основному розміщуються в комірках оперативної пам'яті. Повну множину елементів оперативної пам'яті часто називають основною пам'яттю.

Зовнішня пам'ять служить для довгострокового збереження даних. Характерним для даних на зовнішній пам'яті є те, що вони можуть зберігатися там навіть після завершення програми, що їх створила, і можуть бути згодом багаторазово використані тією ж програмою при повторних її запусках чи іншими програмами. Зовнішня пам'ять використовується також для збереження самих програм, коли вони не виконуються. Оскільки вартість зовнішньої пам'яті значно менше оперативної, а обсяг значно більше, то існує ще одне призначення зовнішньої пам'яті – тимчасове зберігання тих кодів і даних виконуваної програми, що не використовуються на даному етапі її виконання. Активні коди виконуваної програми і оброблювані на даному етапі дані повинні обов'язково бути розміщені в оперативній пам'яті, тому що прямий обмін між зовнішньою пам'яттю й операційними пристроями (регістрами) неможливий.

Як сховище даних, зовнішня пам'ять має в основному такі ж властивості, що й оперативна, у тому числі і властивість адресності. Тому, в принципі, структури даних на зовнішній пам'яті можуть бути такими ж, що й в оперативної, і алгоритми їхньої обробки можуть бути однаковими. Але зовнішня пам'ять має зовсім іншу фізичну природу, для неї застосовуються (на фізичному рівні) інші методи доступу, і цей доступ має інші тимчасові характеристики. Це призводить до того, що структури й алгоритми, що є ефективними для оперативної пам'яті, не являються такими для зовнішньої пам'яті.