SREDNJA ELEKTROTEHNIČKA ŠKOLA

RUĐERA BOŠKOVIĆA MOSTAR

Ur. broj _________________________

Mostar _________________________

TEHNIČKA DOKUMENTACIJA ZAVRŠNOG RADA ODRŽANOG U

______________ ROKU 2015 GODINE

Za učenika : Franjo Miletić

Struka : Elektrotehnička

Program : Elektrotehnika B

Zanimanje : Tehničar za računalstvo

Predsjednik ispitnog odbora :

_______________________

Miljenko Miloš

SREDNJA ELEKTROTEHNIČKA ŠKOLA RUĐERA BOŠKOVIĆA MOSTAR

ZAVRŠNI RAD

Za učenika : Franjo Miletić

TEMA ZAVRŠNOG RADA : MEMORIJA RAČUNALA

Mentor :

_________________________________

Ocjena obrazloženja završnog rada

_________________________________

Potpis članova povjerenstva

1. ______________________________

2. ______________________________

3. ______________________________

SADRŽAJ

2 . KRATKA POVIJEST MEMORIJE.................................................................5

3 . OPĆENITO O MEMORIJI..............................................................................7

3.1. Vanjska memorija.......................................................................................8

3.2. Magnetska vrpca.........................................................................................8

3.3. Disketa........................................................................................................9

3.4. Tvrdi disk..................................................................................................10

3.5. Kompaktni disk.........................................................................................11

4 . HOLOGRAMSKE MEMORIJE....................................................................12

4.1. USB stick..................................................................................................13

5 . UNUTARNJA MEMORIJA..........................................................................13

5.1. SAM..........................................................................................................14

5.2. RAM.........................................................................................................14

5.3. ROM.........................................................................................................14

6 . ZAKLJUČAK................................................................................................15

7 . LITERATURA...............................................................................................16

1 . UVOD

Cilj ovog programa, kojeg sam odabrao kao svoj maturalni rad, jest upoznati čitatelja sa

osnovom građom, radom memorije i važnošću pohrane podataka, informacija u računalo.Ovu

temu sam mogao sa lakoćom razraditi uz pomoć interneta, gdje se može pronaći mnogo

informacija o danoj temi. Ovdje još želim reći da odlučujući se za ovu temu imao sam mnogo

cjelina za obradit koje sam pokušao napravit jednostavnije što sam mogao.

2 . KRATKA POVIJEST MEMORIJE

1898. Prvi magnetni zapis

1936. U Njemačkoj, Konrad Zuse otkriva da se programi opisani

binarnim kombinacijama mogu pohranjivati elektromehaničkim principom.

1945. Opisao građu i djelovanje računala. Svako računalo mora se sastojati od sljedećih

dijelova: ulazne jedinice, izlazne jedinice, memorija, upravljačka jedinica,

aritmetičko logička jedinica

1956. IBM razvio prvi tvrdi disk-Winchester 30-30

1951. Memorija načinjena od željeznih jezgri.

1954. UNIVAC 1103A, prvo komercijalno računalo sa memorijom od želj. jezgri.

1967. IBM konstruira prvu disketu (engl. floppy disk).

1970. Intel objavljuje memorijski integrirani krug 1103 kapaciteta većeg od bita (prvi

RAM).

1971. IBM predstavlja “floppy disk” (8”)

1977. Memorijski čipovi od 16K (sa preko 2000 tranzistora)

1980. Prvi "winchesteri", tj. hard diskovi. Format im je bio 5,25 inča, a kapaciteti su

varirali između 5 i 10 MB.

1981. Osborne 1, prvo prenosivo računalo. Sa cijenom od 3.466 dolara i težinom od 12

kilograma, uređaj koristi Zilog Z-80 procesor i ima 64KB RAM-a, dvije 5,25-

inčne disketne jedinice kapaciteta 91KB i 5-inčni monokromatski zaslon.

1982. Drivetec objavljuje 3.33MB (neformatiran) 5.25” drive.

1983. Philips i Sony razvio CD-ROM kao računalna memorijski element.

1998. DVD-RAM jedinica 17GB.

2.1. Osnovna građa računala

Praktički sva današnja računala zasnivaju se na načelima koja je još daleke 1945. godine

opisao John von Neumann1.Računalo mora imati sljedeće dijelove:

1. ulazni dio preko kojeg se u memoriju unose iz okoline podaci i instrukcije;

2. izlazni dio preko kojeg se u okolinu prenose rezultati;

3. radnu memoriju u koju se pohranjuju svi podaci i instrukcije uneseni izvana

4. aritmetičku-logičku jedinku koja može izvoditi zadane aritm.-logič. operacije;

5. upravljačku jedinku koja dohvaća instrukcije iz spremnika, dekodira i na temelju toga

upravlja aritm.-logič. jedinkom, te ulaznim i izlaznim dijelovima.

Slika 1 . Funkcijski von Neumannov model računala

1 briljantni matematičar mađarskog porijekla, emigrirao u SAD.Definirao osnovne značajke računalne arhitetkture.

3 . OPĆENITO O MEMORIJI

Memorije su digitalni sklopovi koji se sastoje od određenog broja memorijskih ćelija. Svaka

memorijska ćelija može zapamtiti jednu digitalnu znamenku, tj. jedan bit, a ukupni broj bitova

koji se može pohraniti u neki memorijski sklop jest kapacitet memorije. Više bitova čine

memorijsku riječ. Riječ koja se sastoji od osam bitova naziva se bajt2. Zadaća memorije je

pohrana podatka na memorijska mjesta(lokacije) određena adresama, u svrhu njihovog

kasnijeg korištenja od strane procesora i drugih jedinki računala. Operacija upisivanja jest

postupak kojim se riječ podatka pohranjuje na određeno mjesto(adresu) memorije, obratni

postupak kojim se riječ podatka s određenog mjesta u memoriji dovodi na izlazne izvode

memorije, naziva operacija čitanja. Memorija je obično locirana u neposrednoj blizini

procesora(CPU)3 i izrađene su većinom od namjenskih sklopova/cjelina izrađenih od silicija.

Za dugotrajniju pohranu podataka koriste se masovna spremišta podatak4 gdje trenutno

dominiraju tehnologije koje se oslanjaju na magnetska ili optička svojstva materijala.

Sa programskog aspekta memoriju promatramo kao uređeni niz osnovnih memorijskih

lokacija ili kojima su jednoznačno pridružene adrese. Memorija može biti unutarnja ili

vanjska.

3.1. Vanjska memorija

Služe kao ulazno-izlazne jedinice za pohranu programa i podataka(čitanje sa medija i/ili

pisanje na medije vanjske memorije).Vanjska memorija upotrebljava se za duže ili kraće

čuvanje velikog broja ulaznih i obrađenih podataka.

Svojstvo vanjskih memorija je velik kapacitet i relativno niska cijena po bitu zapamćenog

podatka. Podatci se prije uporabe prebacuju iz vanjske memorije u unutrašnju(magnetski

diskovi i diskete, optički diskovi itd.).

Osnovne karakteristike uređaja za pohranu: kapacitet, prosječno vrijeme pristupa.

2 Veći kapaciteti memorija ( kilobit - 1Kb=2¹º=1024 bitova i megabit – 1Mb=2²º=1048576).3 CPU – središnji obrada cjeline. 4 Masovna Spremišta Podataka (eng. mass storage devices) večinom su sekundarna spremišta za podatke čiji vijek trajanja ovisi o izvoru napajanja energije.

3.2. Magnetska vrpca

Poput magnetskih diskova, i magnetske vrpce za svoje djelovanje koriste fizikalna svojstva

magnetskog polja. Uska i dugačka vrpca, izrađena od magnetskog materijala, putuje ispred

glava za upisivanje, čitanje i brisanje. Posredstvom magnetskog polja glave upisuju, brišu ili

čitaju podatke s magnetske vrpce. Tijekom upisivanja podataka vrpca putuje ispred

magnetske glave i podaci se upisuju jedan iza drugoga. Novi se podaci mogu dodati samo na

kraju već postojećih podataka. Zapis kod kojeg se podaci nižu jedan iza drugoga i kod kojeg

je za pristup do zadnjeg podatka potrebno pročitati sve prethodne podatke naziva se

sekvencijalni zapis. On je karakteristično i neodvojivo svojstvo magnetskih vrpci.

Iako je kapacitet vrpce velik i cijena niska, zbog relativno sporog upisa i čitanja podataka nije

pogodna za čestu uporabu, već se ponajprije rabi za sigurnosnu pohranu podataka (engl.

Backup). Važni podaci se jednom dnevno, tjedno ili godišnje pohranjuju na magnetsku vrpcu,

koja se zatim odlaže na sigurno mjesto.

3.3. Disketa

Disketa ili kolokvijalno također poznata pod imenom floppy disk je uređaj za spremanje

podataka unutar računala koji se sastoji od savitljive (eng. floppy = savitljiv) tanke okrugle

ploče presvučene tankim slojem magnetske tvari koja se nalazi unutar jedne plastične

omotnice kvadratnog oblika. Prijenos manje količine podataka s računala na računalo,

pričuvna pohrana (engl. backup) manje količine podataka te distribucija manjih programa i

posebice pogonskih programa (engl. driver) uz različite računalne uređaje.

Pogonski mehanizam za diskete je ugrađen u računalo, a diskete se mogu jednostavno

umetati i vaditi iz mehanizma i prenositi s računala na računalo.

Kapacitet diskete je 1,44 MB.

Disketa se kao i ostali magnetni diskovi sastoji od glava (heads),

cilindara(cylinders) i sektora(sectors).Glava diskete je zapravo jedna njezina strana, cilindar je

jedna kružnica oko središta koja se nalazi na jednoj glavi, a cilindri su podijeljeni na sektore.

Na klasičnoj disketi od 1.44MB nalaze se 2 glave, 80 cilindara s po 18 sektora, svaki od po

512 bajta. Skoro 20 godina disketa je vladala računarskim svijetom te bio glavni prijenosnik

podataka među računarima, danas biva manje korišten zbog mnogo većih i bržih CD i DVD

medija, ali disketa još uvijek nije potpuno iščeznula i još se koristi za neke manje stvari.

Floppy je s nama od nastanka koncepta kućnog računala pa je time postao industrijski

standard koji je implementiran kao jedna od osnovnih računalnih periferija.

Slika 2. Presjek diskete

1. Zaštita za pisanje

2. Glava

3. Zatvarač

4. Plastično kućište

5. Papirni obruč

6. Magnetni disk

7. Sektor diska

3.4. Tvrdi disk

Tvrdi disk (ili hard disk) je uređaj koji piše i čita podatke. Na njemu se drže svi podaci

neophodni za pokretanje računala, kao npr. operativni sistem, te on ustvari omogućava

računalu da zapamti podatke i poslije gašenja istog. Sam hard disk je izumljen oko 1950-tih

godina, kapaciteta od samo nekoliko megabajta danas su došli do mnogo većih brojki, danas

se kapaciteti mjere u stotinama gigabajta (GB). Za razliku od RAM memorije, koja također

čuva podatke, hard disk je sporiji ali zato imaju veliki kapacitet i podatke koje čuvaju ostaju

na njemu i nakon što se računalo ugasi. Svaki disk prema vani je kompatibilan, što znači da se

jedan disk može priključiti na bilo koje računalo. Hard disk se sastoji od mehaničkog dijela i

elektroničkog dijela. Razlog što su diskovi velikog kapaciteta je taj što se na te ploče diska

podaci zapisuju s obje strane i kod diskova s više ploča također se nalaze i više glava za

pisanje/čitanje.Magnetske ploče:

-okrugli diskovi koji se nalaze na istoj osovini

-podaci se snimaju na obadvije strane ploča

Glave za pisanje:

-to su magnetske igle koje snimaju i čitaju podatke sa magnetskih ploča

-nalaze se između svake ploče

Kartica:

-skup svih upravljačkih programa i logike rada diska

-kartica ima tu zadaću da povezuje standardni način zapisa prema van i diskovni prema unutra

Disk cache5:

-to je mehanizam za poboljšavanje vremena potrebnog za čitanje ili pisanje na disk

-sadrži podatke koje su nedavno bili čitani i u nekim slučajevima područja podataka koja će

tek biti čitana

-što je veći buffer brže će disk raditi (ali brzina ne ovisi samo o tome)

Swap file:

-to je prostor na disku korišten kao ekstenzija virtualne memorije prave memorije računala

(RAM-a)

-imati swap file znači da se operativni sistem računala pretvara da ima više RAM-a nego što

stvarno ima.

5Pogledaj: Brza priručna memorija – cache

3.5. Kompaktni disk

CD je kratica za Compact Disc ili kompaktni disk. CD je optički zapis koji je razvijen u

kasnim 1970-tim godinama i prvotno je služio samo kao medij za glazbu, kasnije se medij

razvio za spremanje podataka na računalu, tako da je danas standardni dio računala.

Zapisivanje podataka na CD-u počinje u sredini diska i nastavlja se prema rubu što

omogućava prilagodbu za razne veličine. CD-i su dostupni u dvije standardne veličine:

najrašireniji su 120mm promjera, kapaciteta 74 minute i 650 MB podataka i 80 minutni za

700 MB podataka. CD kao proizvod razvili su zajedno Philips i Sony, Philips je osmislio

proizvodni proces (idejno baziran na Laserdisc-u, koji se nije proslavio s medijima

promjera18-30 cm), a Sony je usavršio korekciju grešaka pri čitanju CD medija, čime je

proizvod bio spreman za tržište. Masovna proizvodnja je krenula 1982.

Vrste medija: CD-R (Compact Disk Recordable, "Kompaktni disk za snimanje")

CD-RW (Compact Disk ReWritable, "Ponovno ispisivi kompaktni disk").

Slika 3. Čitanje kompaktnog diska laserom

4 . HOLOGRAMSKE MEMORIJE

Bez sumnje, optičke memorije pohranjuju ogromnu količinu digitaliziranih informacija.

Međutim, svi ti mediji su potakli potražnju za jeftinijim medijima većeg kapaciteta. Neki

tvrde da će za pohranu velike količine podataka biti potreban ipak potpuno novi pristup

problemu: a to je holografija. Ideja datira još od 1963. godine kada je Pieter J. van Heerden

(Polaroid) prvi predložio metodu pohrane podataka u tri dimenzije. Hologramske memorije,

bi mogle pohraniti na stotine bilijuna bytea podataka, prebacujući ih brzinom od bilijun bita

po sekundi ili čak i brže.  Glavna prednost hologramske pohrane podataka (velika gustoća

zapisa i brzina) dolaze od trodimenzionalnog snimanja i simultanog čitanja cijele strane

podataka istovremeno. Hologramske memorije pohranjuju svaki bit kao interferentni uzorak

kroz čitavi volumen medija. Prva je prednost holografske pohrane digitalnih podataka nad

danas korištenim načinima ta što se informacija ne sprema niti čita bit po bit već stranicu po

stranicu. Stranica se danas sastoji od 1 Mb (malo preko milijun bitova), no nema razloga da se

i ne poveća kad tehnologija postane dostupna širem krugu proizvođača i tržišna konkurencija

počne raditi svoje. Tipičan proces snimanja jedne stranice traje vrlo kratko (red veličine

mikrosekunde) što daje vrlo velike brzine prijenosa (oko 1 Gbps) podataka. Budući da

holografske memorije ne trebaju pokretne dijelove (kao na primjer glavu kod tvrdog diska,

CD-ROM čitača, diskete), prednost je i u brzini pristupa koja je više redova veličine veća od

one kod najbržih tvrdih diskova. Ogroman kapacitet što se očekuje s dolaskom na tržište

uvjetovat će i nisku cijenu u usporedbi s onom sustavâ koji svoj kapacitet postižu danas

uobičajenim RAID poljima. Prednosti se samo nižu.

4.1. USB stick

USB flash stick je pohranjivački uređaj koji u sebi ima flash memoriju. USB flash stick

koristi USB 1.1 ili noviji 2.0 interfece6 za komunikaciju sa računalom koji je veoma praktičan

jer ne zahtijeva nikakve dodatne drajvere za rad (za Windows XP i novije). Trenutno se

kapaciteti memorije kreću od 32 megabajta do 64 gigabajta. USB flash uređaj se sastoji od

male printane ploče, na kojoj se nalazi flash memorija, zatvorene u neko plastično ili metalno

kućište. USB flash uređaj je jedino aktivan kada je uključen u USB port koji joj i obezbjeđuje

napajanje strujom.

5 . UNUTARNJA MEMORIJA

Unutrašnja memorija je radna(operativna) memorija u koju su pohranjeni podatci i instrukcije

za obradu podataka za vrijeme obrade. Za unutrašnje memorije karakteristična je velika brzina

6 je metoda kontrole načina na koji su podaci poslani procesoru pomoću unaprijed definiranog skupa logičkih naredbi

rada, ograničen kapacitet(ukupan broj bitova koji se u memoriju može pohraniti) i relativno

visoka cijena po bitu kapaciteta. Unutrašnje memorije, koje se pretežno upotrebljavaju su

poluvodički sklopovi.

Prema načinu uporabe unutrašnje memorije mogu biti takve da se u njih može upisati podatak

bez ograničenja na pristupačan i brz način i iz njih isto tako pročitati upisani podatak. To su

upisno-ispisne memorije(engl. read/write, skraćeno RWM). Druga grupa memorijskih

sklopova su ispisne memorije sa stalnim sadržajem (magnetski diskovi i diskete, optički

diskovi). Sa stajališta tehnologije poluvodičke memorije mogu biti bipolarne(engl. bipolar

memory) i unipolarne ili MOS memorije (engl. unipolar memory, MOS memory).

5.1. SAMSam je zapravo serijski dostupna memorija(serial access memory) i označava memoriju kod

koje su podaci organizirani u jedan niz, odnosno pojavljuju se jedan iz drugoga u dugoj liniji

zapisa. Primjer su kazete i bilo koji oblici traka za pohranjivanje podataka - traka se vrti i na

nju se snimaju podaci određenim redoslijedom. Kada je čitamo, ne možemo odmah npr.

skočiti na polovicu zapisa, nego moramo premotati polovicu trake koja nas dijeli od njega i

tek ga onda pročitati.

5.2. RAM

RAM (engl. Random Access Memory) je upisno-ispisna memorija (još se koristi naziv

memorija sa slučajnim pristupom). To je radna memorija računala u koju se mogu upisivati

podaci i iz nje čitati podaci onoliko puta koliko mi to želimo. Jednom pohranjeni podaci u

RAM memoriju ostaju nepromijenjeni sve dok ih računalo namjerno ne promijeni ili dok se

ne prekine napajanje računala električnom energijom. RAM memorija gubi svoj sadržaj

prekidom napajanja, pa se još naziva i nepostojana memorija (engl. Volatile). Isključi li se

računalo, svi podaci koji se nalaze u RAM memoriji bit će nepovratno izgubljeni.

Nepostojanost podataka pri prekidu napajanja najveći je nedostatak RAM memorije. Glavne

značajke RAM memorije su kapacitet i brzina rada. Suvremena osobna računala raspolažu

RAM memorijom veličine od 64MB naviše. Većina matičnih ploča danas zna upravljati sa

memorijom 512Mb pa sve do 3Gb. Sam naziv "RAM" ne označava neki konačan proizvod,

nego samo koncept izgradnje memorije - o znanstvenicima ovisi na koji način će stvoriti

memoriju koja se može zvati RAM-om. Suvremene RAM memorije s obzirom na način rada

dijelimo na statičke i dinamičke. Ostali oblici RAM-a NVRAM (ne izbrisiva RAM),

EDORAM.

5.3. ROMROM (engl. Read Only Memory) je ispisna memorija, odnosno, memorija u koju je podatak

moguće upisati samo jednom. Nakon upisa taj podatak se može čitati koliko puta želimo, ali

se ne može mijenjati, brisati ili upisivati novi podatak. Primjena ROM memorije je zato

ograničena na pohranu podataka koji su uvijek jednaki i nepromijenjeni. Takvih

nepromijenjenih podataka ima relativno malo, pa je ugrađena ROM memorija u osobnim

računalima malog kapaciteta (npr. 256 kB). Podatke u ROM memoriju upisuje proizvođač

računala i korisnik nikada ne mijenja te podatke. U ROM memoriji su najčešće pohranjeni

podaci potrebni operacijskom sustavu računala, pa korisnik rijetko izravno koristi te podatke.

Pohranjeni podatci su zapisane na posebnom ROM-čipu koji se zove BIOS, što je kratica za

basic input/output system (osnovni ulazno/izlazni sistem). BIOS-ov posao je komunikacija.

On omogućuje mikroprocesoru da upravlja drugim dijelovima računala ili razgovara s

dijelovima kao što je monitor, štampač, tastatura itd Obično sadrže ASCII kod i instrukcije

nekog jezičnog procesora ili program koji omogućava upis operativnog sustava u RAM po

uključivanju računala - bootstrap program7. PROM - njihov sadržaj ne formira tijekom

tehnološkog postupka izrade, već se to radi pomoću posebnog uređaja - 'punioca'. Jednom

upisani sadržaj ne može se više mijenjati ni brisati. Tehnološki se izvode prekidanjem veza u

memoriji taljenjem ili elektro-kemijskim postupkom. EPROM - su trajne memorije koje se

mogu više puta puniti i brisati. Punjenje se vrši u za tu svrhu izrađenim uređajima a brisanje

pomoću izlaganja ultraljubičastom ili rendgenskom zračenju. Dakle, njihov sadržaj može se

reprogramirati. Vrlo su rašireni za izradu BIOS-a računala. EEROM - imaju ista svojstva kao

eprom, ali je brisanje električnim putem. Koriste se za upis promjenjivih postavki sustava kao

datum, vrijeme, vrstu diska i diskete i drugo. EAROM - sadržaj im se mijenja električnim

putem, ali se reprogramiranje može izvršiti samo djelomično. Proces reprogramiranja traje

dosta dugo. FLASHROM - memorije koje se mogu reprogramirati za to posebno napisanim

programom. Danas se vrlo često koriste kako bi se omogućilo da se uređaje ugradi poboljšana

verzija programske potpore (firmware8) npr. za BIOS, modeme, CD, DVD i slično.

6 . ZAKLJUČAK

7 Metoda Europske unije za procjenu sposobnosti razvoja i isporuke informacijskih sustava8 Program koji je ugrađen u sklopovlje uređaja

Vidjeli smo da postoje memorije koje imaju različite kapacitete, tj. količina informacije koju

možemo zapamtiti u danu memoriju. Kapacitet memorije ima veliku važnost za mnoge ljude,

te brzina čitanja informacije na memoriji. Te važnosti znanstvenici svaki dan pokušavaju

povećati i ubrzat zbog toga sam obradio dvije teme koje ja smatram važnima za budućnost

memorija. Te dvije teme su hologramske memorije (holografija) i magnetno otporne

memorije(MRAM). Svijet memorija je u par desetljeća toliko napredovao da je više

nemoguće objasnit svake detalje što se tiču memorija.Ovo je samo osnovno objašnjenje dane

teme.

7 . LITERATURA

1) Budin, Leo. Mikroračunala i mokroupravljači, Udžbenik za elektrotehničke škole,

Zagreb, 2004, Element.

2) Paunović, Stanko. Digitalni sklopovi i upravljanje, Udžbenik za predmete digitalni

sklopovi i upravljanje i digitalna elektronika 1. izdanje, Zagreb, 2006, Element.

3) http://laris.fesb.hr/

4) http://xtronics.com

5) http://www.osdata.com/