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) и DDR 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 кэш и промахов определяет 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, видеопамять и 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 ПЗУ или 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 носителяхвсе 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).