Лекція № 7 Тема: “Запам’ятовуючі пристрої. Оперативні запам’ятовуючі пристрої. Оперативна пам’ять.”.
План:
1. Поняття про пам’ять комп’ютера. Класифікація запам’ятовуючих пристроїв. Ієрархічна структура пам’яті комп’ютера.
2. Поняття про адресну організацію запам’ятовуючих пристроїв.
3. Будова ОЗП. ОЗП статичного типу. ОЗП динамічного типу.
Література:
О.С. Степаненко Персональный компьютер, учебный курс, 2-издание, М. : Издательський дом “Вильямс”, 2001.
2. Модернызация и ремонт ПК для “чайников”, 5- издание. Под редакцией Я.К. Шмидського.
М. : Издательський дом “Вильямс”, 2001.
3. Скот Моллер Ремонт и модернизация ПК, 17-издание, М. : Издательський дом “Вильямс”, 2008.
4. Гук М. Аппаратные средства IBM PC. Энциклопедия 2-е изд. – СПб.: Питер, 2001 – 928с.: ил.
Компьютерные сети. Учебный курс: Официальное пособие Microsoft для самостоятельной подготовки: Пер. с англ. – 2-е изд., испр. И доп. – М.: Издательско-торговый дом «Русская редакция», 1999. – 576с.: ил.
Інформатика. Комп'ютерна техніка. Комп’ютерні технології. Під ред. О. І. Пушкаря. Київ 2001.
Я.М.Глинський Практикум з інформатики, навчальний посібник, самоучитель, 10- вид., Львів, 2007.
1. Поняття про пам’ять комп’ютера. Класифікація запам’ятовуючих пристроїв. Ієрархічна структура пам’яті комп’ютера.
Компоненти та види внутрішньої пам’яті.
Система внутрішньої пам’яті комп’ютера включає наступні компоненти:
Оперативну пам’ять;
Зверхоперативну пам’ять;
Кеш-пам’ять;
Пам’ять базової системи вводу-виводу (BIOS);
П
ам’ять
системного конфігуратора годинника
реального часу
Рисунок 7.1
Внутрішня пам’ять є мінімально-необхідною і має бути обов’язково присутньою у комп’ютері.
Постійна пам’ять (ROM – пам’ять тільки для читання) використовується для дешифрування і виконання команд процесором (записується при виготовленні процесора), пам’ять базової системи вводу-виводу знаходиться в мікросхемі BIOS, пам’ять для збереження конфігурації, яка знаходиться у мікросхемі з мінімальним струмом споживання CMOS).
Оперативна пам’ять.
Оперативна пам’ять (або оперативно запам’ятовуючий пристрій - ОЗП) - RAM (Random Access Memory) – це основна пам’ять комп’ютера призначена для зберігання поточних даних і виконуючих програм, а також для копій окремих модулів операційної системи. Більшість програм в процесі виконання резервують частину оперативної пам’яті для зберігання своїх даних. До даних, які зберігаються в оперативній пам’яті центральний процесор може звертатися безпосередньо використовуючи хост-шину. Після відключення живлення комп’ютера весь вміст ОЗП стирається.
Кожна комірка ОЗП може зберігати дані об’ємом в один байт і мати свій унікальний адрес.
Для зручності зберігання оперативна пам’ять розбивається на банки (memory banks). Ємність і розрядність мікросхем використаних в банках залежить від конструкції системної плати.
Мікросхеми пам’яті мають чотири основні характеристики: тип, об’єм, структуру, час доступу.
Тип визначає статичну або динамічну пам’ять;
Об’єм показує ємність мікросхеми;
Структура – це кількість комірок пам’яті і розрядність кожної з них;
Час доступу до комірки пам’яті характеризує швидкість роботи мікросхеми пам’яті і вказується в (нс) в кінці назви мікросхеми
Р
исунок
7.2
Види оперативної пам’яті та їх характеристики.
Статична пам’ять (SRAM) побудована на тригерах, які мають два стійких стани (“0” і “1”) на виходах. Вона використовується в кеш-пам’яті процесора, має найвищу швидкодію, відносно малі розміри і високу ціну.
Кеш-пам’ять:
першого рівня є обов’язковою функцією у процесорі, має найменші розміри і найбільшу швидкодію;
другого рівня знаходиться у процесорі або за його межами (у старих моделях), має середні розміри і швидкодію;
третього рівня знаходиться за межами процесора, має ще меншу швидкодію але великі розміри.
Призначення кеш-пам’яті – буферизація – тимчасове збереження фрагментів інформації.
Динамічна пам’ять (DRAM) побудована на системі конденсаторів і для підтримання значень здійснюється обновлення (регенерація) сигналу. Вона характеризується більшими об’ємами відносно кеш-пам’яті та нижчою швидкодією.
EDO DRAM – перші модулі, які почали масово застосовуватися у ПК.
SDRAM – новіші модулі із суттєво зміненою архітектурою. Вони стали базовою архітектурою для сучасних модулів оперативної пам’яті.
DDR SDRAM – покращена архітектура, яка є розширенням SDRAM по об’ємі і швидкодії.
R DRAM –модулі ОП фірми Rambus характеризуються відмінним від DDR способами взаємодії. Вони є ще дорожчі і мало поширені.
SIMM – модулі з одностороннім рядом контактів. Цей вид роз’єма вимагає попарного встановлення модулів.
DIMM - модулі з двохстороннім рядом контактів.
RIMM – роз’єми для модулів з архітектурою RDRAM.
Характеристики модулів оперативної пам’яті:
об’єм пам’яті (Mбайт);
час доступу до пам’яті (нс);
швидкість передачі даних (Mбіт/с);
підтримуваний діапазон частот системної шини.(МГц)
В новіших комп’ютерах модулі SIMM замінили модулями DIMM (Dual In-Line Memoty Module) – модулі з дворядним розміщенням виводів, для того щоби збільшити об’єм пам’яті. Модулі DIMM мають 168 контактів. Модулі DIMM розміщуються у своїх спеціальних слотах.
Зверхоперативний запам’ятовуючий пристрій.
Зверх оперативний запам’ятовуючий пристрій (ЗОЗП) розміщений всередині самого центрального процесора. Ця пам’ять дуже маленького об’єму всього декілька десятків байт, без якої комп’ютер працювати не буде. Справа в тому, що після включення комп’ютера операційна система завантажує в ЗОЗП всю інформацію, необхідну для роботи процесора. Можна сказати, що операційна система програмує процесор. В процесі роботи центральний процесор зберігає в ЗОЗП результати своєї обчислювальної роботи.
Кеш-пам’ять процесора.
Для прискорення доступу до оперативної пам’яті і підвищення продуктивності роботи комп’ютера в центральному процесорі вбудований модуль кеш-пам’яті або просто кеш. Це проміжна пам’ять між процесором і оперативною пам’яттю. Кеш-пам’ять маломістке, але більш швидше, ніж оперативна пам’ять, зберігання даних. Кеш-пам’ять працює наступним чином. Всі свої запити процесор адресує одночасно оперативній пам’яті і в кеш-пам’ять. Якщо адреса звернення в оперативну пам’ять і в кеш-пам’ять ідентичні то констатується попадання в кеш-пам’ять. В цьому випадку дані або команди зчитуються із біль швидкої пам’яті, що збільшує загальну продуктивність комп’ютера. Якщо кеш-пам’ять не має інформації по шуканому адресу, процесор звертається за нею до оперативної пам’яті. В цьому випадку швидкість обміну даними зменшується. Кеш-пам’ять може бути вбудованою в центральний процесор або винесена з нього. Вбудована в процесор кеш-пам’ять працює на частоті ядра і є найбільш швидкою, або кеш-пам’яттю першого рівня (позначається L1-Level1), має найбільшу ємність 32 Кбайти. За допомогою спеціальної шини, вбудованої в центральний процесор, до нього підключається кеш-пам’ять другого рівня (L2), яка може працювати частоті рівній половині частоти ядра. В сучасних комп’ютерах частота кеш-пам’яті другого рівня і центрального процесора співпадають. Ємність кеш-пам’яті другого рівня, як правило, рівна 128 Кбайт-2Мбайт.
системна пам’ять цього виду призначена для зберігання BIOS- базової системи вводу-виводу операційної системи. Ці програми виконують операції запуску і керують стандартними периферійними пристроями комп’ютера.
Флеш-пам’ять.
Сучасна BIOS (флеш-пам’ять)- це різновидність ППЗП перепрограмованих запам’ятовуючих пристроїв з електронним стиранням. Якщо ППЗП мали можливість лиш декілька циклів перезапису, то флеш-пам’ять гарантує більше 100000 перезаписів даних.
Мікросхеми цієї пам’яті мають ємність 4-512 Мбіт яких цілком достатньо для зберігання наступних програм:
Драйверів пристроїв вводу-виводу;
Перевірки обладнання комп’ютера;
Ініціювання завантаження операційної системи;
Програми налаштування конфігурації комп’ютера (Setup);
Пам’ять годинника реального часу і конфігураційних наладок системи. Енергоекономічна мікросхема пам’яті має складну назву RTC CMOS RAM (Real Clock Complementary Metal-Oxide Semiconductor RAM- пам’ять годинника реального часу комплементарної метал-оксидної технології). Із цієї назви виходить, що мікросхема призначена для організації регульованого годинника реального часу і зберігання відомостей про систему. Вміст цієї пам’яті не повинен зменшуватися після виключення комп’ютера, тому мікросхема має постійне живлення від автономного джерела-акумулятора 3В. В цій пам’яті постійно зберігаються дані про конфігурацію комп’ютера, які користувач може змінити за допомогою програми Setup.