Память и ее функционирование

Память ПЭВМ включает системное постоянное ПЗУ, основную (главную) оперативную память, дисковую память, реализуемую на гибких или жестких магнитных дисках, на оптических дисках (CD-ROM) или на магнитооптических дисках (в зависимости от конфигурации ПЭВМ), ВЗУ - внешнее ЗУ. Помимо указанных типов ЗУ в составе устройств ПЭВМ могут использоваться свои ПЗУ, своя оперативная память, для оптимизации процесса обмена информацией используется буфер¬ная память (КЭШ — память), НМЛ - накопитель на магн. схеме. Каждое из указанных ЗУ имеет свое функциональное назначение и должно отвечать соответствующим требованиям.

Функции основных ЗУ ПЭВМ и особенности организации их взаимодействия.

Системное ПЗУ предназначено для хранения встроенной Базовой системы ввода-вывода (BIOS). В архитектуре IBM PC-совместимых ПЭВМ система BIOS занимает особое место. Она является как составной частью аппаратных средств, так и одним из программных модулей ОС.

Система BIOS в IBM PC-совместимых ПЭВМ реализована в виде 1 или 2х микросхем, устанавливаемых на системной плате. При использовании двух микросхем каждая из них помечается LOW (младший байт) или HIGH (старший байт).

Большинство современных видеоадаптеров, а также контролле¬ры накопителей дисковой памяти имеют собственную систему BIOS. В этом случае программы, входящие в конкретную BIOS, заменяют соответствующие программные модули основной BIOS. Вызов программ BIOS осуществляется через програм¬мные или аппаратные прерывания.

Для хранения кодов BIOS в настоящее время применяются в основном перепрограммируемые (электрические или использу¬ющие ультрафиолетовые лучи) запоминающие устройства.

Дисковая память ПЭВМ состоит из запоминающих устройств на жестких или гибких магнитных дисках — накопителей НЖМД и НГМД, а в ряде современных ПЭВМ включает и накопители на оптических и магнитооптических дисках. Дисковая память является хранилищем программ и данных в ПЭВМ.

Запоминающие устройства на гибких магнитных дисках, и особенно на оптических и магнитооптических дисках, обычно выступают в роли средств резервного хранения информации. Хра¬нящиеся в них данные переписываются в накопитель на жестких магнитных дисках и используются затем в ПЭВМ по мере необ-ходимости.

В последнее время распространилась практика хранения про¬граммных пакетов в сжатом виде на оптических магнитных дисках CD—ROM).

Накопители на гибких магнитных дисках обладают гораздо меньшей памятью по сравнению с оптическими дисками, но по¬зволяют осуществлять запись информации, в результате чего эти ЗУ используются для хранения резервных файлов. Накопители на сменных дисках часто используются для переноса информации с одной ПЭВМ на другую.

Накопители на жестких магнитных дисках обладают значительной емкостью. Поэ¬тому их объем делится на части переменной (а не постоянной) длины. Такие области диска получили название «Логические диски». Количество логических дисков НЖМД определяется поль¬зователем, равно как и размещение информации.

Оперативные запоминающие устройства. Оперативные запоминающие устройства или оперативная память используется для хранения программ и данных, необходимых для обеспечения функционирования ПЭВМ и работы пользователя. В момент вы¬ключения питания ПЭВМ оперативная память теряет находящуюся в ней информацию и поэтому после каждого включения возникает необходимость ее загрузки. Поскольку эта процедура постоянно повторяется, то ее выполнение возлагается на рассмотренную выше системную перепрограммируемую память BIOS. В процессе начальной загрузки оперативной памяти использу¬ются программы BIOS.

Программа «Вызова загрузчика операционной системы» BIOS отыскивает в накопителе на жестких магнитных дисках «Блок начальной загрузки». Это очень короткая программа, находящаяся в первом секторе (Boot Record) жесткого диска или системной дискеты. При этом реализуется функция считывания в ОЗУ еще двух модулей операционной системы, которые и завершают процесс загрузки ОС:

— модуля расширения базовой системы ввода-вывода;

— модуля обработки прерываний.

Блок начальной загрузки размещается на системном диске всегда в одном и том же месте: на нулевой стороне, в первом секторе дорожки 00, длина 512 Кбайт (один сектор на диске).

Модуль расширения базовой системы ввода-вывода отыскивает дисковый файл (BIO.SYS или BIO.COM), который загружается в ОЗУ ПЭВМ загрузчиком ОС и остается в памяти на весь период работы ПЭВМ.

Модуль обработки прерываний (MS DOS.SYS или DOS.COM) образует верхний уровень прерываний системы, с которым взаимо¬действует большинство программ. Компоненты данного модуля являются подпрограммами, обеспечивающими работу файловой системы устройств ввода-вывода (клавиатура, мышь, дисплей, принтер, коммуникации и т.д.), обслуживание некоторых специаль¬ных ситуаций, связанных с завершением программ, их искусствен¬ным прерыванием и обработкой ошибок.

Прерывания ОС используются для реализации функций опе¬рационной системы. Все используемые прерывания делят на две группы (для DOS):

— прерывание верхнего уровня, с номерами от 32 до 47;

— прерывание нижнего уровня — с 0 по 31.

Деление функций DOS на 2 уровня обусловлено модульностью и будущим развитием вычислительных систем. Выбор подходящего уровня и способа общения с аппаратными средствами определяется целями, критериями и сложностью систем.