Розділ 11. Пам’ять комп’ютера

Пам'ять комп'ютера буває енергозалежною і енергонезалежною і ділиться на внутрішню і зовнішню.

11.1. Внутрішня пам'ять

Внутрішня пам'ять (пам'ять, розташована на материнській платі) включає: оперативну або системну пам'ять; пам'ять ВIOS (ROM BIOS); пам'ять пристроїв комп'ютера; кеш-пам'ять; регістрову пам'ять.

Регістрова пам'ять – це процесорна пам'ять невеликого обсягу, призначена для зберігання інформації, що обробляється в даний момент.

Оперативна пам'ять призначена в основному для зберігання програм, що виконуються, та їх даних протягом усього часу, поки комп'ютер працює. Вона подібна грифельній дошці, інформація на якій постійно витирається, замінюється новою і повністю зникає після вимкнення комп'ютера.

До пам'яті пристроїв належить відеопам'ять монітора (256 Мб – 1 Гб), клавіатури ( 8 Кб), буферна пам'ять (принтерів: 8 – 128 Кб).

Кеш-пам'ять – це спеціально виділена ділянка швидкодійного носія, яка призначена для зберігання даних, що часто використовуються. Надалі, коли програмі знов будуть потрібні ці дані, вона зможе їх прочитати із кеш-пам'яті за більш короткий час, а не з оперативної пам'яті.

Оперативна і кеш-пам'ять є енергозалежною пам'яттю і ділиться на динамічну і статичну.

Динамічна пам'ять (DRAM) побудована на мікросхемах, які вимагають періодичної регенерації (відновлення) інформації. Елементом пам'яті DRAM є конденсатор. Зарядженому стану конденсатора відповідає 1, розрядженому – 0. Оскільки місткість конденсатора дуже маленька, то вона вимагає періодичного відновлення. Відновлення проходить під час операцій зчитування даних, а також відновлення здійснює спеціальна схема регенерації.

Оперативна пам'ять комп'ютера реалізована на основі динамічної пам'яті.

У даний час використовують наступні типи динамічної пам'яті: SDRAM, RDRAM, XDR DRAM та ін. (рис 11.1, 11.2).

Статична пам'ять (SRAM) виконана на транзисторах, що забезпечує практично безстроковий час зберігання при низьких енергетичних витратах. Показники зчитування-записування даних у статичній пам'яті більш високі, ніж у динамічній.

Разом з тим статична пам'ять має істотні недоліки:

• при однаковому обсязі даних її розміри в чотири рази більші розмірів динамічної пам'яті;

• статична пам'ять більш дорога і більш технологічно складна, ніж динамічна.

Тому статичну пам'ять використовують у кеш-пам'яті, а також у мікроконтролерах різних пристроїв.

У даний час використовують наступні типи статичної пам'яті: DDR SRAM, QDR SRAM та ін.

Енергонезалежна пам'ять не вимагає живлення для зберігання даних. До неї належить пам'ять тільки для зчитування (ROM), програмована пам'ять (PROM).

ROM-пам’ять зберігає:

• програму первинного тестування комп'ютера. Ця програма одержує керування відразу після вмикання комп'ютера. Вона перевіряє всі підсистеми комп'ютера. У разі виявлення помилки або несправності комп'ютера відображає на екрані відповідне повідомлення.

• програму первинного завантаження комп'ютера. Програма первинного завантаження одержує керування після успішного завершення тестів і робить перший крок для завантаження операційної системи;

• базову систему введення-виведення. Вона подає набір програм, що використовуються для керування основними пристроями комп'ютера. Базова система введення-виведення дозволяє відображати на екрані комп'ютера символи і графіку, записувати і читати дані з магнітних дисків, друкувати на принтері і вирішувати багато інших важливих задач.

PROM – пам’ять, яка зберігає різні параметри конфігурації комп'ютера, наприклад, кількість і тип дискових накопичувачів, тип відеоадаптера, наявність співпроцесора і деякі інші дані, що зберігаються в так званій CMOS-пам'яті. Мікросхема CMOS-пам'яті також містить звичайний електронний годинник. Дякуючи йому, у будь-який момент можна дізнатися значення поточної дати і часу. Щоб при відключенні живлення комп'ютера вміст CMOS-пам'яті не стирався і годинник продовжував відлічувати час, мікросхема CMOS-пам'яті живиться від спеціальної маленької батареї або акумулятора, який також знаходиться на системній платі.

В енергонезалежній пам'яті використовуються елементи, що знаходяться в одному із станів: в стані «1», якщо пропускають струм, в стані «0» – якщо ні. Значення станів встановлюються за допомогою пристроїв, що звуться програматорами. Так, мікросхеми PROM-пам'яті на перетині рядків і стовпців мають з'єднання, тобто спочатку всі комірки знаходяться в одиничному стані. Далі за допомогою програматора „пропалюються” з'єднання, що потребують нульового значення.

У сучасних комп'ютерах внутрішня пам'ять випускається у вигляді мікросхем. Мікросхеми пам'яті виготовляють з кремнію за напівпровідниковою технологією з високим ступенем інтеграції елементів на кристалі (мікросхеми пам'яті належать до так званих “регулярних схем”, що дозволяє зробити установку елементів пам'яті в кристалі (чипі) настільки щільною, що розміри елементів пам'яті стають порівняними з розмірами окремих атомів). Мікросхема пам'яті розміщується в корпусі. Основні типи корпусів: DIP, SOJ, TSOP, TQPF. Мікросхеми спільно з допоміжними елементами кріпляться до карти – модуля пам'яті. Модулі вставляються в спеціальні слоти розширення на материнській платі. Окрім різної кількості контактів, модулі мають різну кількість і розташування ключів. Ключем називають виріз у модулі пам'яті, який разом з виступом у слоті розширення запобігає неправильній установці модуля.

Залежно від розміру або форм-фактора розрізняють такі види модулів: SIMM, DIMM, SODIMM, RIMM, випускаються в 72-, 84-, 144-, 232- контактному виконанні.

Збільшення обсягу ОЗП звичайно пов'язане з установкою додаткових мікросхем, обсягом до 1 Гб.