Системная (внутренняя) память компьютера(2.5.4)
Для хранения информации в компьютере используются следующие виды памяти: кэш-память, ПЗУ, оперативная память (ОЗУ), долговременная (внешняя) память. Первые три типа памяти образуют внутреннюю (системную) память компьютера. Основными характеристиками любого типа памяти являются объём, время доступа и плотность записи информации.
Объём памяти — это максимальное количество информации, которое может быть помещено в эту память. Объём памяти измеряется в килобайтах, мегабайтах, гигабайтах.
Время доступа к памяти — это минимальное время, достаточное для размещения в памяти единицы информации. Время доступа обычно измеряется в наносекундах (наносекунда — это одна миллиардная часть секунды).
Плотность записи информации представляет собой количество информации, записанной на единице поверхности носителя.
Кэш-память является элементом микропроцессора. О её назначении было сказано в п. 2.5.2. Физически кэш-память основана на микросхемах статической памяти SRAM (Static Random Access Memory). Состоит из 4 - 8 транзисторов, которые в совокупности образуют триггер. Статическая память работает гораздо быстрее динамической (речь о динамической памяти пойдёт дальше), но к её недостаткам относятся высокая стоимость и низкая плотность хранения информации. Эти два недостатка не позволяют использовать статическую память в качестве ОЗУ.
Постоянное запоминающее устройство (ПЗУ)
ПЗУ (постоянное запоминающее устройство) — энергонезависимая память, используемая только для чтения.
Данный вид памяти используется для хранения только такой информации, которая обычно не меняется в ходе эксплуатации компьютера. В нем хранится базовое система ввода-вывода (BIOS). Микросхемы ПЗУ (рис. 2.26) располагаются на материнской плате. Из всех трёх типов системной памяти ПЗУ имеет самое большое время доступа, т. е. является наиболее медленной. Её объём обычно равен 128 или 256 Кбайт.
Оперативное запоминающее устройство
ОЗУ (оперативное запоминающее устройство) — энергозависимая память, применяемая для временного хранения команд и данных, необходимых процессору для выполнения текущих операций.
Как вы уже знаете, наименьшей частицей памяти является бит, в котором хранится либо 0, либо 1. Отдельные биты объединяются в ячейки, каждая из которых имеет свой адрес, поэтому процессор при необходимости может обратиться к любой ячейке за одну операцию. Минимальной адресуемой ячейкой оперативной памяти является байт. Для выбора нужной ячейки используется её адрес, передаваемый по адресной шине. Адресация байтов начинается с нуля.
Несмотря на то, что минимальной адресуемой ячейкой оперативной памяти является байт, физически по шине передаются не отдельные байты, а машинные слова. Размер машинного слова определяется разрядностью процессора. То есть размер машинного слова определяется количеством битов, к которым процессор имеет одновременный доступ. Например, для 16-разрядного процессора размер машинного слова будет равен 2 байтам. Адрес машинного слова равен адресу младшего байта, входящего в состав это слова. Например, для 32-разрядного процессора адресация машинных слов будет выглядеть следующим образом:
|
Машинное слово |
Байты |
|||
|
0 |
0 |
1 |
2 |
3 |
|
4 |
4 |
5 |
6 |
7 |
|
8 |
8 |
9 |
10 |
11 |
|
|
|
|
|
|
Физически ОЗУ строится на микросхемах динамической памяти DRAM (Dynamic Random Access Memory). В динамической памяти ячейки построены на основе областей с накоплением зарядов (конденсаторов), занимающих гораздо меньшую площадь, чем триггеры. При записи бита в такую ячейку в ней формируется электрический заряд, сохраняющийся в течение 2-4 миллисекунд. Но для сохранения заряда ячейки необходимо постоянно регенерировать (перезаписывать) её содержимое. В связи с этим скорость доступа к ячейкам ОЗУ ниже, чем к статической памяти. Для создания ячейки динамической памяти достаточного всего одного транзистора и одного конденсатора, поэтому она дешевле статической памяти и имеет большую плотность упаковки.
Оперативная память изготавливается в виде небольших печатных плат с рядами контактов, на которых размещаются интегральные схемы памяти (модули памяти, рис. 2.27). Модули памяти различаются по размеру и количеству контактов (в зависимости от типа используемой памяти), а также по быстродействию и объёму.
Объёмы оперативной памяти современных компьютеров могут измеряться несколькими гигабайтами (в среднем от 1 до 4 Гбайт).