2. Постоянная память

Постоянная память нужна в ПЭВМ для нескольких целей. Во-первых, она нужна для загрузки операционной системы с диска в момент включения ПЭВМ. В этот момент в ОП нет никакой информации, и функционирование процессора выполняется под управлением программ ПЗУ.

Во-вторых, в ПЗУ записаны программы начального тестирования основных узлов ПЭВМ, что должно выполняться, прежде чем будет загружаться с диска ОС. Кроме того, ПЗУ хранит стандартные характеристики структуры ПЭВМ, записанные фирмой-производителем.

В-третьих в постоянной памяти могут находиться часто используемые набольшие стандартные подпрограммы. Постоянная память носит название BIOS (Базовая система ввода/вывода). Реализована обычно на 2-х микросхемах, вставленных в специальные разъемы - "кроватки". Объем составляет несколько десятков килобайт.

При работе программы могут обращаться к драйверам и функциям ВIOS, для ускорения при загрузке ОС программы ПЗУ часто копируют в ОП в верхние адреса.

3. Энергонезависимая программируемая память cmos.

Постоянная память не позволяет внести изменения в описание фактической структуры ПЭВМ (объем ОП, типы устройств внешней памяти) и не позволяет поддерживать работу таймера при отключенном питании. Для этих целей на материнской плате имеется специальная микросхема постоянно запитанная от небольшого аккумулятора и/или внешнего источника (батареек). Эта микросхема хранит настройку BIOS и поддерживает работу встроенных часов и календаря. Внесение изменений в данные этой памяти может быть выполнено только программой "Setup CMOS", хранящейся в BIOS.

Запуск этой программы может производиться только перед загрузкой ОС. Аккумулятор подзаряжается при включении ПЭВМ в сеть, его заряда сначала хватало на 2-3 суток для моделей ПЭВМ класса ХТ, и на 7-10 суток для ПЭВМ на 386-486 процессорах. У современных моделей аккумулятор может работать автономно около года.

4. Кэш

Сверхбыстродействующая память или кэш представляет собой запоминающее устройство, используемое в качестве буфера между быстрым процессором и относительно медленной оперативной памятью.

Появление кэш-памяти было вызвано опережающим развитием быстродействия процессора по сравнению с быстродействием микросхем оперативной памяти. Уже с появление процессора i286, обычные микросхемы памяти не могли работать в таком быстром темпе, в котором работал микропроцессор. Поэтому в случае когда процессор требовал информацию из памяти, ему приходилось зависать на один - два такта, что давало возможность памяти обработать запрос.

Использование кэша позволило отказаться от заполнения всей машины быстрой статической RAM памятью. Обычно программа использует только часть оперативной памяти ПЭВМ. Если работающую программу (или, хотя бы ее часть, выполняемую в данный момент) переписывать из медленной ОП в быстрый кэш, это позволило бы процессору обходиться без всяких циклов ожидания.

Не всякая кэш-память равнозначна. Большое значение имеет тот факт, как много информации может содержать кэш-память. Чем больше кэш-память, тем больше информации может быть в ней размещено, а следовательно, тем больше вероятность, что нужный байт будет содержаться в этой быстрой памяти. Очевидно, что самый лучший с точки зрения быстродействия вариант - это когда объём кэш-памяти соответствует объёму всей оперативной памяти. Но в этом случае вся остальная память становится не нужной.

Противоположная ситуация - совсем маленький кэш - тоже не имеет практического значения, так как вероятность того, что нужная информация окажется в этой быстрой памяти, стремится к нулю. Практически, диапазон используемой кэш-памяти колеблется в пределах 256-2048К.

На самом деле реализация работы с кэшом не так проста, как это может показаться с первого взгляда. Микропроцессор должен не только читать из памяти, но и писать в неё. Что случится, если процессор занесёт новую информацию в кэш, а перед использованием этой информации она будет изменена в основной памяти. Для избежания подобной ситуации иногда реализуется метод, названный записью через кэш. Очевидно, что этот метод снижает быстродействие системы, но с этим приходится мириться.

Целостность памяти, однозначность информации в ней – это одна из самых больших проблем работы с кэш-памятью. Для преодоления этих проблем была создана отдельная микросхема - кэш-контроллер.

Следует отметить, что для программиста работа с кэш-памятью практически "прозрачна" (т.е. невидима). Заполнение кэш-памяти выполняется аппаратными средствами, автоматически и производится отдельными блоками, называемыми строками. Если в кэш не оказывается нужной информации (очередной команды программы или ячейки с данными), целый блок оперативной памяти вместе с нужной командой или данными переписывается в ту строку кэш, к которой меньше всего обращались за последнее время. Есть и другие способы организации работы с кэш-памятью.