5.2.2. Внутренняя память компьютера

Внутренняя память ЭВМ обладает двумя основными свойствами: дискретностью и адресуемостью.

Память дискретна— это значит, что память состоит из некоторых «частиц». «Частица» памяти называетсябит(так же как единица информации). Итак, память компьютера — это упорядоченная последовательность двоичных разрядов (бит). Эта последовательность делится на группы по 8 разрядов; каждая такая группа образует байт памяти. Следовательно, слова «бит» и «байт» обозначают не только названия единиц измерения количества информации, но и структурные единицы памяти ЭВМ.

Объем памяти ЭВМ измеряется в килобайтах (1 Кбайт (Кб) = 2¹⁰байта = 1024 байта), мегабайтах (1 Мбайт (Мб) = 1024 Кбайт), гигабайтах (1 Гбайт (Гб) = 1024 Мбайт). Например, оперативная память компьютеры серииIBMPC— от 1 Мб и более.

Ячейкапамяти— это группа последовательных байтов внутренней памяти, вмещающая в себя информацию, доступную для обработки отдельной командой процессора. Содержимое ячейки памяти называется машинным словом. Очевидно, разрядность ячейки памяти и размер машинного слова в битах равны разрядности процессора. У разных типов компьютеров размер машинного слова бывает разным. У самых простых типов ПК (бытовых, учебных) машинное слово равно 1 байту (8 бит). Такие машины называются восьмиразрядными («Агат», «Корвет», «Ямаха»). Двухбайтовое машинное слово (16 бит) у школьного компьютера УКНЦ, а также у профессиональных ПКIBMPC/86, 286. У машин типаIBMPC/386, 486 машинное слово равно 4 байтам (32 бита).

Байты внутренней памяти пронумерованы. Нумерация начинается с нуля. Порядковый номер байта называется адресом байта (подобно тому как номер квартиры в доме есть адрес этой квартиры). Принцип адресуемости памяти означает то, что любая информация заносится в память и извлекается из нее по адресам.

Адресячейки памяти равен адресу младшего байта (байта с наименьшим номером), входящим в ячейку. Адресация как байтов, так и ячеек памяти начинается с нуля. Адреса ячеек кратны количеству байтов в машинном слове (изменяются через 1, или через 2, или через 4).

Регистры— это внутренняя память процессора. Регистров немного (уIBMPCих 14). Каждый из регистров служит своего рода черновиком, используя который процессор выполняет расчеты и сохраняет промежуточные результаты. Полученные результаты переписываются из регистров в ячейки ОЗУ.

Обмен информацией между процессором и внутренней памятью производится машинными словами (из регистра в ячейку и обратно). Адрес ячейки, в которую направляется информация, передаваемая по шине данных, передается процессором по адресной шине.

На устройствах внешней памяти (магнитных носителях), которые также называют внешними запоминающими устройствами (ВЗУ), информация также представлена в двоичном коде: состоянием намагниченных и ненамагниченных участков на дорожках ленты или диска.

Внутренняя память состоит из оперативного запоминающего устройства (ОЗУ), или оперативной памяти (ОП), и постоянного запоминающего устройства (ПЗУ).

В современных ПК есть быстрая память еще одного вида, имеющая специальное назначение. Это видеопамять. Видеопамять хранит код изображения, выводимого на дисплей. В IBMPCвидеопамять является компонентой контроллера (видеоадаптера, видеокарты), управляющего работой дисплея.

Для ускорения доступа к данным используется специальное устройство, называемое кэш-памятью. Кэш-память — это «сверхоперативная» память сравнительно небольшого объема (обычно до 256 Кбайт), построенная на иной элементной базе, чем оперативная память. В кэш-памяти хранятся наиболее часто используемые участки оперативной памяти. При обращении процессора к памяти сначала производится поиск нужных данных в кэш-памяти. Поскольку время доступа к кэш-памяти в несколько раз меньше, чем к оперативной памяти, то среднее время доступа к памяти уменьшается.