Книги-online
Глава 2 — Общие принципы организации и работы компьютеров
2.9. Какие устройства образуют внутреннюю память?
В состав внутренней памяти входят оперативная память, кэш-память
и специальная память.
1. Оперативная память
|
Оперативная память (ОЗУ, англ. RAM, Random
Access Memory — память с произвольным доступом) — это
быстрое запоминающее устройство не очень большого объёма,
непосредственно связанное с процессором и предназначенное для записи,
считывания и хранения выполняемых программ и данных, обрабатываемых
этими программами.
|
Оперативная память используется только для временного
хранения данных и программ, так как, когда машина выключается,
все, что находилось в ОЗУ, пропадает. Доступ к элементам оперативной
памяти прямой — это означает, что каждый байт
памяти имеет свой индивидуальный адрес.
Объем ОЗУ обычно составляет от 32 до 512 Мбайт. Для несложных
административных задач бывает достаточно и 32 Мбайт ОЗУ, но сложные задачи
компьютерного дизайна могут потребовать от 512 Мбайт до 2 Гбайт ОЗУ.
Обычно ОЗУ исполняется из интегральных микросхем памяти
SDRAM (синхронное динамическое ОЗУ). Каждый информационный бит в SDRAM
запоминается в виде электрического заряда крохотного конденсатора, образованного
в структуре полупроводникового кристалла. Из-за токов утечки такие конденсаторы быстро разряжаются, и их
периодически (примерно каждые 2 миллисекунды) подзаряжают специальные
устройства. Этот процесс называется регенерацией памяти
(Refresh Memory). Микросхемы SDRAM имеют ёмкость 16 — 256 Мбит и более.
Они устанавливаются в корпуса и собираются в модули памяти.
Большинство современных компьютеров комплектуются модулями типа DIMM
(Dual-In-line Memory Module — модуль памяти с
двухрядным расположением микросхем). В компьютерных системах на самых современных процессорах
используются высокоскоростные модули Rambus DRAM (RIMM) и DDR DRAM.
Рис. 2.6. Микросхемы памяти RIMM (сверху) и DIMM (снизу)
Модули памяти характеризуются такими параметрами, как объем
—(16, 32, 64, 128, 256 или 512 Мбайт), число микросхем,
паспортная частота(100 или 133 МГц), время доступа к данным
(6 или 7 наносекунд) и число контактов (72, 168 или 184).
В 2001 г. начинается выпуск модулей памяти на 1 Гбайт и опытных образцов
модулей на 2 Гбайта.
2. Кэш-память
|
Кэш (англ. cache), или сверхоперативная
память — очень быстрое ЗУ небольшого объёма, которое
используется при обмене данными между микропроцессором и оперативной
памятью для компенсации разницы в скорости обработки информации процессором
и несколько менее быстродействующей оперативной памятью.
|
Кэш-памятью управляет специальное устройство —
контроллер, который, анализируя выполняемую программу,
пытается предвидеть, какие данные и команды вероятнее всего
понадобятся в ближайшее время процессору, и подкачивает их в кэш-память.
При этом возможны как "попадания", так и
"промахи". В случае попадания, то есть,
если в кэш подкачаны нужные данные, извлечение их из памяти
происходит без задержки. Если же требуемая информация в кэше отсутствует,
то процессор считывает её непосредственно из оперативной памяти.
Соотношение числа попаданий и промахов определяет эффективность
кэширования.
Кэш-память реализуется на микросхемах статической памяти SRAM (Static
RAM), более быстродействующих, дорогих и малоёмких, чем DRAM (SDRAM).
Современные микропроцессоры имеют встроенную кэш-память, так
называемый кэш первого уровня размером 8, 16 или 32 Кбайт.
Кроме того, на системной плате компьютера может быть установлен
кэш второго уровня ёмкостью 256, 512 Кбайт и выше.
3. Специальная память
К устройствам специальной памяти относятся постоянная память
(ROM), перепрограммируемая постоянная память (Flash
Memory), память CMOS RAM, питаемая от батарейки,
видеопамять и некоторые другие виды памяти.
|
Постоянная память (ПЗУ, англ. ROM, Read Only
Memory — память только для чтения) — энергонезависимая
память, используется для хранения данных, которые никогда не потребуют
изменения. Содержание памяти специальным образом "зашивается"
в устройстве при его изготовлении для постоянного хранения. Из ПЗУ
можно только читать.
|
|
Перепрограммируемая постоянная память (Flash Memory)
— энергонезависимая память, допускающая многократную перезапись
своего содержимого с дискеты.
|
Прежде всего в постоянную память записывают программу управления
работой самого процессора. В ПЗУ находятся программы управления дисплеем,
клавиатурой, принтером, внешней памятью, программы запуска и остановки
компьютера, тестирования устройств.
Важнейшая микросхема постоянной или Flash-памяти — модуль BIOS.
Роль BIOS двоякая: с одной стороны это неотъемлемый элемент аппаратуры,
а с другой строны — важный модуль любой операционной системы.
|
BIOS (Basic Input/Output System — базовая система
ввода-вывода) — совокупность программ, предназначенных для автоматического
тестирования устройств после включения питания компьютера и загрузки
операционной системы в оперативную память.
|
Разновидность постоянного ЗУ — CMOS RAM.
|
CMOS RAM — это память с невысоким быстродействием и
минимальным энергопотреблением от батарейки. Используется для хранения
информации о конфигурации и составе оборудования компьютера, а также о
режимах его работы.
|
Интегральные схемы BIOS и CMOS
Содержимое CMOS изменяется специальной программой Setup,
находящейся в BIOS (англ. Set-up — устанавливать,
читается "сетап").
Для хранения графической информации используется
видеопамять.
|
Видеопамять (VRAM) — разновидность оперативного
ЗУ, в котором хранятся закодированные изображения. Это ЗУ организовано
так, что его содержимое доступно сразу двум устройствам —
процессору и дисплею. Поэтому изображение на экране меняется одновременно
с обновлением видеоданных в памяти.
|
