Предыдущий урок: Как работает компьютер? Часть 39. Оперативная память (RAM)
Ранее мы уже говорили о регистрах и оперативной памяти. Мы выяснили, что именно RAM хранит программу (инструкции) и данные, которые прямо сейчас нужны процессору. Но у оперативной памяти есть одно фундаментальное свойство: она энергозависимая. Это значит, что как только питание компьютера отключается, всё содержимое RAM исчезает. Если вы когда-нибудь работали за компьютером без сохранения документа и вдруг выключили питание — вы наверняка видели результат этого свойства: все данные мгновенно потерялись.
Получается интересная картина: процессору нужна память для работы, но RAM не может хранить программу навсегда. Тогда откуда вообще берётся программа, которую процессор выполняет? Ответ: существуют другие виды памяти, которые сохраняют данные даже при выключении питания. Их называют энергонезависимыми. Именно на таких носителях хранятся операционная система, игры, документы, музыка — всё, что вы видите на компьютере после включения.
Жёсткий диск (HDD)
Исторически основным носителем данных долгое время был жёсткий диск. Жёсткий диск — это устройство, внутри которого находятся вращающиеся пластины, покрытые магнитным материалом. Специальные головки считывают и записывают на них данные с помощью магнитных полей.
Магнитное хранение обладает важным свойством: даже если выключить компьютер, направление намагничивания остаётся неизменным. Поэтому данные не исчезают. Но у жёсткого диска есть и минусы: механика делает его медленным и уязвимым к ударам.
Твердотельный накопитель (SSD)
Сегодня всё чаще вместо HDD используют SSD (Solid State Drive). Внутри SSD нет вращающихся деталей. Данные хранятся в микросхемах, основанных на специальных транзисторах, которые могут «запоминать» своё состояние даже без питания.
SSD работает быстрее, чем HDD, потому что у него нет механического поиска дорожек и головок. Но по сути и HDD, и SSD выполняют одну задачу — долговременное хранение данных.
Теперь самое интересное: как всё это связано с процессором? Представьте включение компьютера. В процессоре пусто, регистры сброшены. В оперативной памяти тоже пусто, потому что питание только что подано. Но ведь процессор должен что-то начать выполнять. Откуда же берётся первая команда? Правильный ответ: она берётся с энергонезависимой памяти. В старых компьютерах это жёсткий диск. В современных — чаще SSD. Но ещё раньше и до сих пор в процессоре есть маленькая микросхема ROM (Read-Only Memory) с зашитой программой запуска — BIOS или UEFI.
То есть при старте компьютер делает следующее:
- Процессор запускается и выполняет программу из ROM.
- Эта программа говорит: «загрузи с SSD операционную систему в RAM».
- Данные копируются с SSD в RAM.
- Теперь процессор может работать: он выполняет команды прямо из RAM, потому что RAM быстрее.
Получается, что жёсткий диск или SSD — это место, где программа «ждёт» в выключенном состоянии. А RAM — это рабочее поле, где программа «живёт» в момент выполнения.
Вы можете спросить: если SSD умеет хранить данные, зачем нужна RAM? Почему процессор просто не берёт команды напрямую с диска? Здесь важна скорость. Доступ к RAM занимает наносекунды, а к SSD — микросекунды. Для человека это мелочь, но для процессора — это огромная разница: RAM быстрее в сотни раз. Поэтому процессор работает напрямую только с RAM.
Теперь у нас есть полная картина:
- Регистры — самые быстрые, но очень маленькие.
- RAM — рабочее поле, где живёт программа во время выполнения.
- SSD/HDD — место для долговременного хранения.
- ROM (BIOS/UEFI) — микросхема, которая запускает компьютер и помогает загрузить ОС.
Допустим, вы запускаете калькулятор на компьютере. Как это происходит?
- Программа калькулятора хранится на SSD.
- При запуске операционная система копирует её в RAM.
- Процессор начинает брать инструкции из RAM, через MAR и MDR, как мы уже обсуждали.
- Когда вы вводите 2 + 3, процессор выполняет команды программы, используя регистры и АЛУ.
- Результат показывается на экране, а программа продолжает жить в RAM, пока вы её не закроете.
Таким образом, мы видим: память в компьютере не едина, а многоуровневая. Каждая часть памяти имеет своё назначение: одни — быстрые, другие — большие, одни — временные, другие — долговременные. И именно их сочетание делает возможным работу современных компьютеров.
Спасибо за внимание!
Следующий урок: Как работает компьютер? Часть 41. Как процессор обращается к памяти: чтение и запись
Если вам интересно копать глубже, разбирать реальные кейсы и получать знания, которых нет в открытом доступе — вам в IT Extra Premium.
Что внутри?
✅ Закрытые публикации: Детальные руководства, разборы сложных тем (например, архитектура высоконагруженных систем, глубокий анализ уязвимостей, оптимизация кода, полезные инструменты и объяснения сложных тем простым и понятным языком).
✅ Конкретные инструкции: Пошаговые мануалы, которые вы сможете применить на практике уже сегодня.
✅ Без рекламы и воды: Только суть, только концентрат полезной информации.
✅ Ранний доступ: Читайте новые материалы первыми.
Это — ваш личный доступ к экспертизе, упакованной в понятный формат. Не просто теория, а инструменты для роста.
👉 Переходите на Premium и начните читать то, о чем другие только догадываются.
👍 Ставьте лайки если хотите разбор других интересных тем.
👉 Подписывайся на IT Extra на Дзен чтобы не пропустить следующие статьи
👇
Понравилась статья? В нашем Telegram-канале ITextra мы каждый день делимся такими же понятными объяснениями, а также свежими новостями и полезными инструментами. Подписывайтесь, чтобы прокачивать свои IT-знания всего за 2 минуты в день!