Если у вас возникли сложности с курсовой, контрольной, дипломной, рефератом, отчетом по практике, научно-исследовательской и любой другой работой - мы готовы помочь.
Предоплата всего
Подписываем
Общие сведения, определение и классификация
Памятью ЭВМ называется совокупность устройств, которые служат для запоминания, сохранение и выдачи информации. Отдельные устройства, которые входят в эту совокупность, называют запоминающими или устройствами памятями того или другого типа.
Термин "запоминающее устройство" (ЗУ) употребляют, когда речь идет о принципе построения устройства памяти (например, полупроводниковые ЗУ, ЗУ на магнитных дисках), а термин "память", когда хотят подчеркнуть выполняемую устройством памяти логическую или функцию местоположение в составе оборудования ЭВМ (оперативная память, внешняя память).
Производительность ЭВМ определяются составом и характеристиками ее ЗУ. В составе ЭВМ используется одновременно несколько типов памяти, которые отличаются принципом действия,характеристиками и назначением.
Основными операциями при работе с памятью: занесение информации в память – запись и выборка информации из памяти – считывание. Обе операции называются обращением к памяти.
При обращении к памяти записывается или считывается некоторая единица данных. Такой единицей может быть байт, машинное слово или блок данных.
Важнейшими характеристиками устройств памяти есть емкость памяти и быстродействие. Емкость памяти определяется максимальным количеством данных, которые могут в ней сохраняться. Емкость измеряют в двоичных единицах (битах), машинных словах, в байтах (1байт=8 бит), при этом емкость памяти выражают через число К=1024: Кбит(килобит), Кслов (кило-слов) или Кбайт (килобайт), при этом 1024 Кбайт равен 1Мбайт (мегабайт).
Быстродействие памяти определяется временем, затрачиваемым на поиск единицы информации в памяти и на ее считывание.
В некоторых устройствах памяти считывания информации сопровождается ее стиранием. В таком случае цикл обращения должен содержать операцию восстановления (регенерации) считанной информации в памяти.
В зависимости от реализованных в памяти операций обращения различают:
· память с произвольным обращением (возможны считывания и запись данных впамять), RAM;
· память только для считывания информации ("постоянная" или"односторонняя"), ROM.
По способу организации доступаразличают устройства памяти:
· с произвольным доступом;
· с циклическим доступом;
· с последовательным доступом.
Общие сведения, определение и классификация (продолжение)
В памяти с произвольным доступом время доступа и цикл обращения не зависят от положения участка памяти, из которого вырабатывается или в который записывается информация. Произвольный доступ реализуется с помощью полупроводниковых элементов ЗУ. Число разрядов, которые считываются или записываемых в памяти с произвольным доступом одновременно за одну операцию обращения, называется шириной выборки.
В двух других типах памяти используются более медленные электромеханические процессы. В устройствах памяти с циклическим доступом, к которым относятся дисковые устройства, благодаря непрерывному обращению носителя информации возможность обращения к некоторому участку носителя для считывания или записи циклически повторяется.
В памяти с последовательным доступом вырабатывается последовательный просмотр участков носителя информации, пока участок носителя не займет некоторое исходное положение. Пример ЗУ намагнитных лентах. Время доступа может в неблагоприятных случаях расположения информации достигать нескольких минут.
Запоминающие устройства различаются также по выполняемым в ЭВМ функциям, которые зависят в частности,от местоположения ЗУ в структуре ЭВМ.
Память ЭВМ организуется в виде иерархической структуры запоминающих устройств, которые обладают разными быстродействием и емкостью. В общем случае ЭВМ содержит сверхоперативную память(СОП) или местную память, оперативную или основную память (ОП), память с прямым доступом на магнитных дисках, память с последовательным доступом на магнитных лентах. Порядок перечисления устройств отвечает убыванию их быстродействия и росту емкости. Иерархическая структура памяти позволяет экономически эффективно соединить сохранение больших объемов информации с быстрым доступом к информации в процессе обработки.
Оперативной или основной памятью (ОП) называют устройство, которое служит для сохранности информации (данных программ, промежуточных и конечных результатов обработки), непосредственно используемой в процессе выполнения операций в арифметико-логическом устройстве и устройстве управления процессора.
В процессе обработки информации осуществляется тесное взаимодействие процессора и ОП. С ОП в процессор поступают команды программы и операнды, а из процессора в ОП направляются для сохранности промежуточные и конечные результаты обработки.
Характеристики ОП оказываютвлияние на показатели ЭВМ и в первую очередь на скорость ее работы.
В ряде случаев быстродействие ОП оказывается недостаточным, и в состав машины приходится включать быстродействующую ОП(буферную или кэш-память на несколько или сотен тысяч машинных слов). Такая ОП выполняются на быстродействующих интегральных микросхемах. Быстродействие ОП должно отвечать скорости работы арифметико-логических и управляющих устройств процессора. Буферная память используется для промежуточной сохранности считывания процессором с ОП участков программы и групп данных, как рабочие ячейки программы, индексных регистров, для сохранности служебной информации, используемой при управлении вычислительным процессом. Она выполняет роль звена, которое согласует, между быстродействующими логическими устройствами процессора и более медленной ОП.
Оперативные запоминающие устройства
ОЗУ предназначено для считывания, записи и сохранения начальных, промежуточных и конечных результатов вычислений. ОЗУ является энергозависимым, информация с ОЗУ теряется после выключения питания. Для построения ОЗУ используются элементы статической или динамической памяти,которые строятся на элементах транзисторно-транзисторной логики (ТТЛ).
Основныехарактеристики ОЗУ
1. Объем в КБ для кэша, и в МБ для основной оперативной памяти и видео памяти.
2. Частота работы памяти.
ОЗУ подразделяется на статическую память и динамическую память.
Статическая память.
(SRAM, Statіc Random AccessMemory, статическая память с произвольной выборкой) Ячейка SRAM представляет статический триггер, выполненный на четырех или шести транзисторах (1 ячейка – 1бит). Данная память применяется для КЭШ. SRAM имеет самое высокое быстродействие и применяется для организации КЭШ. Недостаток: сложное конструктивное выполнение, высокая цена при большом объеме.
Динамическая память.
Динамическое ОЗУ (DRAM). Принцип устройства: система металл-диэлектрик-полупроводник способна работать как конденсатор. Конденсатор способеннекоторое время "держать" электрический заряд. Обозначив"заряженное" положение как 1 и "незаряженное" как 0, мыполучим ячейку памяти емкостью 1 бит. Поскольку заряд на конденсаторе рассеивается через некоторый промежуток времени, его необходимо периодически регенерировать,считывая и снова записывая данные. Поэтому и возникло понятие"динамическая" для этого вида памяти.
Динамическое ОЗУ со времени появления прошло несколько стадий роста, и процесс его совершенствования не останавливается. За свою историю DRAM изменяла вид несколько раз. Сначала микросхемы динамического ОЗУ вырабатывались в корпусах DІР. Потом их сменили модули, которые состоят из нескольких микросхем: SІPP, SІMM и, в конце концов,DІMM и RІMM. Рассмотрим эти разновидности детальнее.
DІР
Рис 10.1 Корпус DIP
Корпус DІР это исторически самая ранняя реализация DRAM. Корпус DIP это маленький черный корпус из пластмассы, с обеих сторон которогорасполагаются металлические контакты (рис. 10.1.).
Рис. 10.2 Банк памяти
Микросхемы динамического ОЗУ устанавливаются так называемыми банками. Банки бывают на 64, 256 Кбайт, 1 и 4 Мбайт. Каждый банк состоит из девяти отдельных одинаковых чипов. Из них восемь чипов для сохранности информации, а девятый служит для проверки парности восьми микросхем этого банка.
Чипы памяти бывают одно и четырех разрядными, и имеют емкость 64 Кбит, 256 Кбит, 1 и 4 Мбит.
Следует отметить, что памятью с корпусами DІР комплектовались персональные компьютеры с микропроцессорами 8086/88, 80286и, частично, 80386SX/DX. Установка и замена этого вида памяти была нетривиальной задачей. Приходилось подбирать чипы для банков памяти одинаковой разрядности и емкости. Необходимо было не разрушить контакты механически, не повредить их инструментом, статическим электричеством, грязью. Поэтому в компьютерах с процессором i 80386DX эти микросхемы стали заменять памяти SІPP и SІMM.
Модули памяти SІPP.
Рис 10.3 Модуль памяти SІPP
Модули SІPP представляют платы с несколькими микросхемами DRAM.
SІPP является сокращением слов Sіngle Іnlіne Package. SіPP модули соединяются с системной платой с помощью контактных штырьков. Под контактной колодкой находятся 30 маленьких штырьков (рис. 10.3), вставляются в панель системной платы.
Модули SІPP имели специальные вырезы, которые не разрешали вставить их в колодку неправильно. Этот вид модулей лидировал по простоте их установки на системную плату.
Модули SІMM.
Рис. 10.4 Модули SІMM
Аббревиатура SІMM расшифровывается как Sіngle Іnlіne Memory Module, модуль памяти с однорядным расположением выводов. Он содержит то, что для DIP называлось банком памяти.
Модули SІMM могут иметь объем 256 Кбайт, 1, 2, 4, 8, 16 и 32 Мбайт. Соединение модулей SІMM с системной платойо существляется с помощью колодок (рис. 10.5)
Рис 10.5 Установка модуля памяти SIMM
Модули SІMM для соединения ссистемной платой имеют не штырьки, а позолоченные полоски (так называемые pіn, пины).