Тема 3.2 Види пам’яті комп’ютера.

Пам’ять комп’ютера построєна із двійкових запам’ятовуючих елементів – бітов, об’єднаних в групи по 8 бітів, що називаються байтами. Всі байти пронумеровані. Номер байта називається його адресою.

Байти можуть об’єднуватись в комірки, які називаються також словами. Для кожного комп’ютера характерна певна довжина слова – два, чотири чи вісім байтів. Це не виключає використання комірок пам’яті іншої довжини (наприклад, на півслово, подвійне слово). Як правило, в одному машинному слові може бути представлене або одне ціле число, або одна команда.

Сучасні комп’ютери мають багато різноманітних запам’ятовуючих пристроїв, які сильно різняться між собою за призначенням, часовим характеристикам, обсягу інформації, що зберігається і вартості зберігання однакового обсягу інформації. Розрізняють два головні види пам’яті – внутрішню і зовнішню.

Оперативна пам’ять (ОЗП, англ. RAM, Random Access Memory — пам’ять з довільним доступом - процесор може звертатися до комірок пам’яті у довільному порядку, при цьому час читання/запису інформації для усіх комірок є однаковим і вимірюється мікросекундами) – це швидкий запам’ятовуючий пристрій не дуже великого обсягу, безпосередньо зв’язаний з процесором і призначений для запису, зчитування і зберігання програм, що виконуються і даних, які обробляються.

Оперативна пам’ять використовується лише для тимчасового зберігання даних і програм, так як, коли машина вимикається, все, що знаходилось в ОЗП, зникає. Доступ до елементів оперативної пам’яті прямий – це означає, що кожен байт пам’яті має свою індивідуальну адресу. Ця пам’ять використовується як для читання, так і для запису інформації.

Обсяг ОЗП зазвичай складає від 32 до 512 Мбайт або 2 Гбайт.

Зазвичай ОЗП виконується із інтегральних мікросхем пам’яті SDRAM (синхронний динамічний ОЗП). Кожен інформаційний біт в SDRAM запам’ятовується у вигляді електричного заряду малесенького конденсатора, утвореного в структурі напівпровідникового кристалу. Із-за струмів витікання такі конденсатори швидко розряджаються, і їх періодично (приблизно кожні 2 мілісекунди) під заряджають спеціальні пристрої. Цей процес називається регенерацією пам’яті (Refresh Memory). Мікросхеми SDRAM мають ємність 16-256 Мбіт і більше. Вони встановлюються в корпуси і збираються в модулі пам’яті.

Більшість сучасних комп’ютерів комплектуються модулями типу DIMM (Dual-In-line Memory Module — модуль пам’яті з дворядковим розташуванням мікросхем). В комп’ютерних системах на сучасних процесорах використовуються над швидкі модулі Rambus DRAM (RIMM) і DDR DRAM.

Модулі пам’яті характеризуються такими параметрами, як обсяг (16, 32, 64, 128, 256, 512 Мбайт, 1, 2Гбайт), число мікросхем, паспортна частота (100 або 133 МГц), час доступу до даних (6-7 наносекунд), число контактів (72, 168, 184).

Кеш-пам’ять

Кеш (англ. cache), чи надоперативна пам’ять – дуже швидкий ЗП невеликого обсягу, що використовується при обміні даними між мікропроцесором і оперативною пам’яттю для компенсації різниці в швидкості обробки інформації процесором і більш повільною оперативною пам’яттю.Кеш-па’яттю керує спеціальний пристрій – контролер, який, аналізуючи програму, що виконується, прагне передбачити, які дані і команди скоріш за все знадобляться в найближчий час процесору і підкачує їх в кеш-пам’ять. При цьому можливі як “потрапляння”, так і “промахи”. У випадку потрапляння, тобто, якщо в КЕШ підкачані потрібні дані, читання їх із пам’яті відбувається без затримки. Якщо ж потрібна інформація в кеші відсутня, то процесор зчитує її безпосередньо із оперативної пам’яті. Співвідношення потраплянь і промахів визначає ефективність кеширування. Кеш-пам’ять реалізується на мікросхемах статичної пам’яті SRAM (Static RAM). Сучасні процесори мають вбудовану кеш-пам’ять, так званий кеш першого рівня розміром 8, 16, 32 Кбайт. Крім того, на системній платі може бути встановлений кеш другого рівня місткістю 256, 512 Кбайт і вище.

Спеціальна пам’ять

До пристроїв спеціальної пам’яті відносяться постійна пам’ять (ROM), постійна пам’ять, що перепрограмується (Flash Memory), пам’ять CMOS RAM, що живиться від батарейки, відеопам’ять і деякі інші види пам’яті.

Постійна пам’ять (ПЗП, англ. ROM, Read Only Memory – пам’ять лише для читання) – швидка, енергонезалежна пам’ять, використовується для зберігання даних, які ніколи не потребують змін. Вміст пам’яті в заводських умовах спеціальним чином “зашивається” в пристрої для постійного зберігання. Із ПЗП дані можна лише читати.

Постійна пам’ять, що перепрограмується (Flash Memory) – енергонезалежна пам’ять, що допускає багаторазовий перезапис свого вмісту з дискети.

По-перше, в постійну пам’ять записують програму управління роботою самого процесора. В ПЗП знаходяться програми управління монітором, клавіатурою, принтером, зовнішньою пам’яттю, програми запуску і зупинки комп’ютера, тестування пристроїв.

Найважливіша мікросхема постійної чи Flash-пам’яті – модуль BIOS. Роль BIOS подвійна – з одного боку це елемент апаратури, а з іншого – важливий модуль будь-якої операційної системи.

BIOS (Basic Input/Output System – базова система введення-виведення) – сукупність програм, призначених для автоматичного тестування пристроїв після увімкнення комп’ютера і завантаження операційної системи в оперативну пам’ять.

При вмиканні комп’ютера BIOS перевіряє працездатність пам’яті і підключеного до комп’ютера обладнання, шукає програму початкового завантаження і зчитує її в оперативну пам’ять. Потім BIOS запускає цю програму, яка вже завантажує файли операційної системи.

Різновид постійного ЗП - CMOS RAM.

CMOS RAM – пам’ять з невисокою швидкодією і мінімальним енергоспоживанням від батарейки. Використовується для зберігання інформації про конфігурацію і склад обладнання комп’ютера, а також про режими його роботи.

Вміст CMOS змінюється спеціальною програмою Setup, що знаходиться в BIOS.

Для зберігання графічної інформації використовується відеопам’ять.

Відеопам’ять (VRAM) – різновид ОЗП, в якому зберігаються закодовані зображення. Цей ЗП організований так, що його вміст доступний відразу двом пристроям – процесору і дисплею. Тому зображення на екрані змінюється одночасно з оновленням відео даних в пам’яті.