Устройства внутренней памяти Так компьютер моделирует все

Устройства внутренней памяти

Так компьютер моделирует все информационные функции человека, то он должен иметь память для хранения информации. Память в компьютере используется нескольких типов, отличающихся по своему функциональному назначению и, как следствие, способами хранения информации, а также конструктивно. Рассмотрим память компьютера, которая по отношению к процессору является внутренней. Она является обязательной частью любого компьютера и располагается на материнской плате. Такая память в свою очередь также различается по типам.

Оперативная память (RAM — Random Access Memory) — это массив кристаллических ячеек, способных хранить данные. В ячейку можно записать только 0 или 1, т. е. 1 бит информации. Такая ячейка так и называется — «бит» . Это наименьшая частица памяти компьютера и в связи с этим память имеет битовую структуру, которая определяет первое свойство оперативной памяти — дискретность.

Бит является слишком маленькой единицей информации, поэтому биты объединили в группы по 8 - байты. В одном байте памяти можно сохранить 1 байт информации. Каждый байт получает порядковый номер - адрес. Адресуемость - второе свойство

ВЫВОД: таким образом, память можно представить себе в виде многоквартирного дома, в котором квартиры — это байты, а номер квартиры — адрес. Чтобы найти нужную информацию, необходимо знать адрес байта, в котором она хранится. Именно так поступает процессор, когда обращается за данными и программами к оперативной памяти. Мы можем в любое время прийти к кому-нибудь в гости, если знаем адрес. Аналогично доступ к любой ячейке памяти осуществляется в любой момент времени. Поэтому оперативную память называют памятью с произвольным доступом.

Группа из нескольких байтов, которые процессор может обработать как единое целое, называется машинным словом. Длина машинного слова бывает различной - 8, 16, 32 бита и т. д. Адрес машинного слова равен адресу младшего байта, входящего в это слово.

А как узнать размер оперативной памяти (т. е. насколько большим является дом, сколько в нем квартир)? Объем оперативной памяти зависит от количества разрядов, отведенных под адрес. В настоящее время принята 32 -разрядная адресация, а это означает, что всего независимых адресов может быть 232 = 4 294 967 296 байт. Но на самом деле размер поля оперативной памяти определяется несколько подругому, и обычно составляет несколько сот Мбайт. Объем оперативной памяти увеличивался из поколения в поколение. В современных компьютерах ее размер достигает 512 Мбайт.

Рассмотрим физический принцип действия оперативной памяти. С этой точки зрения различают динамическую память (DRAM) и статистическую память (SRAM). Вывод: оба вида запоминающих микросхем успешно конкурируют между собой, поскольку ни одна из них не является идеальной. С одной стороны, статическая память значительно проще в эксплуатации, т. к. не требует регенерации, и приближается по быстродействию к процессорным микросхемам. С другой стороны, она имеет меньший информационный объем и большую стоимость (в самом деле, изготовление конденсатора значительно проще, чем триггерной схемы и требует на кремниевой пластине гораздо меньше места), сильнее нагревается при работе. На практике в данный момент выбор микросхем для построения ОЗУ всегда решается в пользу динамической памяти. И все же быстродействующая статическая память в современном компьютере тоже обязательно есть — кэш-память.

Вышерассмотренное физическое устройство оперативной памяти определяет ее третье свойство —энергозависимость. Так как и конденсаторы, и триггеры хранят информацию, закодированную с помощью электрического сигнала, следовательно, его отсутствие ведет к потере информации. Это значит, что ОЗУ используется для временного хранения данных и программ, так когда машина выключается (пропадает источник электрических сигналов), все, что находилось в данной памяти, пропадает.

И, наконец, оперативную память в компьютере размещают на стандартных панельках, называемых модулями. Модули вставляются в соответствующие разъемы на материнской плате. Такая конструкция облегчает процесс замены или наращивания памяти. Количество модулей зависит от нужного вам объема ОЗУ. Важнейшей характеристикой модулей ОЗУ является их быстродействие, т. е. у памяти есть своя скорость работы. У современных модулей скорость доступа к информации равна порядка 10 нс. Важнейшей характеристикой компьютера является скорость обработки информации, которая зависит от быстродействия процессора. Но, если «быстрый» процессор будет работать с «медленной» памятью небольшого объема, то большую часть своего времени он будет простаивать. Поэтому объем оперативной памяти и скорость ее работы также очень влияют на работоспособность компьютерной системы.

Постоянная память Попытайтесь представить себе, что происходит в момент включения компьютера. Где процессор должен брать свои первые команды? Первую свою команду процессор находит в памяти, которая в отличие от магнитных и оптических дисков является внутренней и, в отличие от ОЗУ, энергонезависимой, т. е. хранит информацию постоянно, даже после выключения компьютера.

Такая память действительно существует и называется ПЗУ (ROM — Read Only Memory, память только для чтения) - постоянное запоминающее устройство. Микросхема ПЗУ устанавливается так, что ее память занимает нужные адреса. Поэтому процессор, когда начинает свою работу, попадает в постоянную память, заготовленную для него заранее. Из ПЗУ можно только читать информацию. В постоянной памяти хранятся программы, необходимые для запуска компьютера и «зашитые» в нее при изготовлении. Основное назначение этих программ состоит в том, чтобы проверить состав и работоспособность компьютерной системы сразу после включения. Итак, в ПЗУ должна хранится информации об устройствах компьютера, т. е. параметры и характеристики монитора, жесткого диска, мыши и т. д. для того, чтобы при включении компьютера, прежде чем начать работу, можно было убедиться, что все они работоспособны.

Вывод: необходима такая память, в которую можно было бы записывать информацию (в отличие от ПЗУ) и которая была бы энергонезависимой (в отличие от ОЗУ). И такая память действительно существует и по технологии изготовления называется она CMOS.

CMOS-память CMOS - это память с невысоким быстродействием и минимальным энергопотреблением от батарейки, расположенной на материнской плате. Заряда батарейки хватает на несколько лет. CMOS используется для хранения информации о составе оборудования компьютера, а также о режимах его работы. Наличие этого вида памяти позволяет отслеживать время и календарь, даже если компьютер выключен. Таким образом, программы, записанные в ПЗУ, считывают информацию о составе оборудования компьютера из микросхемы CMOS, после чего выполняют тестирование устройств ПК.

Flash - память Еще один вид энергонезависимой памяти, который в отличии от ПЗУ, допускает многократную перезапись своего содержимого с дискеты - Flash Memory. Здесь, так же как и в ПЗУ, хранятся программы для запуска компьютера, завершения его работы, программы управления работой устройств ввода-вывода и внешней памяти.