Тема 2 Организация основной памяти

Основная память

Оперативные Запоминающие устройства (ОЗУ) составляют большую часть основной памяти и допускают как считывание, так и изменение информации.

Операции чтения и записи выполняются однотипно и производятся с помощью электрических сигналов.

В англоязычной литературе аббревиатура ОЗУ обозначается как RAM (Random Access Memory — «память с произвольным доступом»). Большинство современных ОЗУ являются энергозависимыми и должны быть постоянно подключены к источнику питания, в противном случае хранимая информация теряется.

Меньшую долю ОП образуют энергонезависимые ПЗУ, обозначаемые ROM (Read-Only Memory — «память только для чтения»). ПЗУ обеспечивают считывание информации, но не допускают ее изменения. В ряде случаев информация в ПЗУ может быть изменена, но этот процесс сильно отличается от считывания и требует значительно большего времени.

Организация системы памяти

Со стороны процессора запоминающее устройство можно рассматривать как черный ящик.

Пересылка данных между памятью и процессором выполняется с помощью двух регистров процессора, обычно называемых регистр адреса (РА) и регистр данных (РД). Если регистр РА содержит k битов, а регистр РД — n битов, память может содержать до 2^k адресуемых единиц хранения.

За один цикл обращения к памяти между нею и процессором пересылается n бит данных. Данные передаются по шине процессора, имеющей k адресных линий и n линий данных. Кроме того, шина содержит линии для управления передачей данных.

Оперативное запоминающее устройство

Микросхемы ОЗУ организуются в виде матрицы ячеек, каждая из которых состоит из одного или более запоминающих элементов (ЗЭ) и имеет свой адрес.

Каждый ЗЭ способен хранить один бит информации.

Для ЗЭ любой полупроводниковой памяти характерны следующие свойства:

• два стабильных состояния, представляющие двоичные 0 и 1;

• в ЗЭ может быть произведена запись информации посредством перевода его в одно из двух возможных состояний;

• для определения текущего состояния ЗЭ его содержимое может быть считано.

ОП современных ЭВМ реализуется на интегральных полупроводниковых микросхемах статических (Static RAM — SRAM) и динамических (DYNAMIC RAM — DRAM) ОЗУ.

Моделью ЗЭ динамической памяти служит конденсатор. Бит информации такой памяти представляется в виде наличия (1) или отсутствия (0) заряда на конденсаторе.

Считать значение, не изменив эту информацию, невозможно, поэтому после операции считывания заряд конденсатора необходимо восстановить.

Dram-память

Чтение уничтожает данные, которые хранились в конденсаторе, поэтому после каждого чтения данные должны быть восстановлены.

Если из динамического ОЗУ не считываются данные, из-за саморазряда конденсаторов они должны регенерироваться каждые несколько миллисекунд.

Размеры конденсатора в ЗЭ микроскопические, а его емкость порядка 10^-15 Ф. На одном конденсаторе накапливается около 40 000 электронов.