Билет №15: Внутренняя память: организация и основные характеристики, аппаратное исполнение.

Внутренняя (основная) память реализуется с помощью набора микросхем, установленных на материнской плате. Она предназначена для хранения программ и данных, с которыми процессор непосредственно работает.

Память компьютера состоит из ячеек, местонахождение которых определяется уникальным адресом. В каждой ячейке хранится машинное слово, соответствующее какому либо данному или элементу программы. От разрядности машинного слова зависит объем внутренней памяти (количество ячеек).

Ёмкость памяти измеряется в килобайтах, мегабайтах и гигабайтах.

Кроме временных данных, которые определяются тем, что компьютер делает в настоящий момент, он должен знать и постоянно помнить некоторые стандартные программы и данные.

Например, компьютер должен знать, что ему делать после включения, где найти и прочитать операционную систему, которой будет передано управление компьютером, как выполнить конкретную операцию и пр. Причём выключение питания компьютера не должно приводить к потере этой важной информации.

Решение проблем хранения различных видов информации и надежного функционирования персонального компьютера привело к использованию нескольких видов внутренней памяти: оперативной, постоянной, кэш-памяти.

Постоянная память

Постоянная память - электронная память для долговременного хранения программ и данных.

В постоянной памяти хранится информация, записанная на предприятии-изготовителе, она должна быть неизменна в течение длительного времени.

Постоянная информация включает основные системные программы, которые автоматически запускаются при включении компьютера. Эти программы предназначены для проверки исправности компьютера и первоначальной загрузки операционной системы, содержат специальные инструкции, детализирующие выполнение компьютерных операций.

Компьютер может читать или исполнять программы из постоянной памяти, но он не может изменять их и добавлять новые.

Постоянная память предназначена только для считывания информации. Это свойство постоянной памяти объясняет часто используемое английское название ROM (Real Only Memory - память только для чтения).

Постоянная память, так же как и оперативная, реализуется интегральными схемами (микросхемами). Отличие заключается в том, что эти микросхемы являются энергонезависимыми. Включение питания не приводит к потере данных.

Существуют две основные разновидности микросхем ROM-памяти: однократно программируемые (после записи содержимое памяти не может быть изменено) и многократно программируемые. Стирание содержимого многократно программируемой памяти производится электрическим сигналом или ультрафиолетовым лучом.

Оперативная память

Оперативная память - электронная память для хранения программ и данных, которые обрабатываются процессором в данный момент времени. В оперативной памяти хранится временная информация, которая изменяется в ходе выполнения микропроцессором различных операций.Оперативная память обеспечивает режимы записи, считывания и хранения информации, причем в любой момент времени возможен доступ к любой произвольно выбранной ячейки памяти. Это свойство отражено в англоязычном названии оперативной памяти RAM (Random Access Memory - память с произвольным доступом).

Нельзя забывать, что микросхемы оперативной памяти являются энергозависимыми устройствами, т.е. при выключении питания компьютера стирается вся находящаяся в оперативной памяти информация. Если необходимо сохранить результаты обработки надолго, то следует воспользоваться каким-либо внешним запоминающим устройством.

Оперативная память характеризуется высоким быстродействием и относительно малым объемом. Для современных компьютеров диапазон емкости памяти составляет 8 - 512 Мбайт.

Микросхемы оперативной памяти монтируются на маленькой плате. Каждая такая плата снабжена контактами, расположенными вдоль нижнего края. С их помощью плата вставляется в специальный разъем на системной плате. Системная плата имеет несколько разъемов для расширения памяти.

КЭШ-память

Для увеличения производительности компьютера, согласования работы устройств с различным быстродействием современный компьютер использует еще один вид памяти - кэш-память (от англ. cache - тайник, склад).

Кэш-память является промежуточным запоминающим устройством или буфером. Она используется при обмене данными между микропроцессором и RAM, между RAM и внешним накопителем.

Использование кэш-памяти сокращает число обращений к жесткому диску за данными, т.к. в ней хранятся данные, которые могут понадобиться в процессе обработки информации.

Существуют два типа кэш-памяти: внутренняя (от 8 до 64 Кбайт) - размещается внутри процессора и внешняя (от 256 Кбайт до 1 Мбайт) устанавливается на системной плате.