Оперативная память

Определение. Оперативная память (ОЗУ—оперативное запоминающее устройство, от англ. RAM—Random Access Memory—память с произвольным доступом) — это быстродействующее запоминающее устройство, непосредственно связанное с процессором и предназначенное для записи, считывания и хранения выполняемых программ и обрабатываемых данных.

Примечание.

Оперативная память используется только для временного хранения данных и программ, так как после выключения питания её содержимое стирается.

Обычно ОЗУ выполняется на интегральных микросхемах динамической памяти DRAM (Dynamic RAM). Каждый информационный бит в DRAM запоминается в виде электрического заряда конденсатора, образованного в структуре полупроводникового кристалла. Из-за токов утечки конденсаторы быстро разряжаются и их периодически (примерно каждые 2 миллисекунды) подзаряжают специальные устройства. Этот процесс называется регенерацией памяти (Refresh Memory). Микросхемы DRAM имеют ёмкость 16 - 256 Мбит и более. Из них собираются модули памяти. Большинство компьютеров комплектуются модулями типа DIMM (Dual-In-line Memory Module—модуль памяти с двухрядным расположением контактов). В современных компьютерных системах применяются также высокоскоростные модули Rambus DRAM (RIMM)иDDR DRAM.

Модули памяти характеризуются объемом (16, 32, 64, 128, 256, 512 и более Мбайт), числом микросхем в модуле, частотой работы (100, 133, 266, 333, 400 и более МГц), временем доступа к данным (наносекунды) и числом контактов (72, 168 или 184). С 2001 г. начат выпуск модулей памяти емкостью 2 Гбайта.

Рекомендуемый объем оперативной памяти для современных ПК —от 128 до 512 Мбайт.

4.5.1.2.Кэш-память.

Определение. Кэш (от англ. Cache—тайник), или сверхоперативная память — высокоскоростное ЗУ небольшого объёма, являющееся своеобразным буфером между микропроцессором и гораздо менее быстродействующей оперативной памятью и компенсирующее разницу в скорости обмена данными между ними.

Кэш-память управляется контроллером, который, анализируя выполняемую программу, пытается «предвидеть», какие данные и команды вероятнее всего понадобятся в ближайшее время процессору и загружает их в кэш-память. При этом возможны как "попадания" в кэш, так и "промахи". В случае попадания, то есть, если в кэш переданы 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 в кэшипромаховопределяет эффективность кэширования.

Кэш-память реализуется на микросхемах статической памяти SRAM (Static RAM), более быстродействующих, чем DRAM. 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 более.

4.5.1.3.Специальная память.

К устройствам специальной памяти относятся постоянная память (ROM), перепрограммируемая постоянная память (Flash Memory), память CMOS RAM, питаемая от батарейки,видеопамятьи некоторые другие виды памяти.

Определение. Постоянная память (ПЗУ—постоянное запоминающее устройство, от англ. ROM—Read Only Memory—память только для чтения) — энергонезависимая память, используемая для хранения данных, не требующих изменения. Информация в микросхему ПЗУ специальным образом записывается при ее изготовлении.

 

Определение. Перепрограммируемая постоянная память (Flash Memory) — энергонезависимая память, допускающая многократную перезапись своего содержимого.

В микросхему ПЗУили Flash-памяти записывается BIOS.

Определение. BIOS (Basic Input/Output System—базовая система ввода-вывода) — совокупность программ, предназначенных для автоматического тестирования устройств компьютера после включения питания, загрузки операционной системы в оперативную память, а также некоторых других программ.

Роль BIOS двоякая: с одной стороны, это неотъемлемый элемент аппаратуры, а с другой — важный модуль любой операционной системы.

 

Определение. CMOS RAM (Complementary Metal Oxide Semiconductor) — это память с независимым энергопитанием (от батарейки), используемая для хранения настроек конфигурации компьютерной системы, задаваемых пользователем специальной программой Setup в составе BIOS.

 

Определение. Видеопамять (VRAM – Video RAM) — 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.

4.5.2.Внешняя память.

Основной функцией внешней памяти компьютера (ВЗУ — внешних запоминающих устройств) являет­ся способность долговременного хранения больших объемов инфор­мации.

Примечание.

В отличие от оперативной памяти внешняя память не имеет прямой связи с процессором. Информация от ВЗУ к процессору и наоборот передаётся примерно по следующей схеме (рис.4.4):

Рис.4.4. Схема взаимодействия ВЗУ с процессором.

Определение. Устройство, обеспечивающее запись/считывание инфор­мации, называется накопителем, а сама информация хранит­ся на носителях (например, дискетах).

 

§ По способу доступа к информации на носителях все накопители делятся на устройства произвольного (прямого) и последовательного доступа.

§ По принципу записи/считывания информации накопители бывают магнитные, оптические, магнитооптические и на микросхемах памяти (Flash-память).