Внутренняя память компьютера. Оперативная память компьютера. КЭШ память. Постоянная память (ROM).
На этой страничке мы поговорим на такие темы, как : Память компьютера, Кэш-память, Запоминающие устройства, Оперативная память.
Память компьютера (ЭВМ).
Памятью ЭВМ называется совокупность устройств, служащих для запоминания, хранения и выдачи информации. Отдельные устройства, входящие в эту совокупность, называются запоминающими устройствами (ЗУ) того или иного типа. После процессора память — наиболее важный элемент ЭВМ. Запоминающие устройства можно классифицировать по целому ряду параметров и признаков.
Память компьютера построена из двоичных запоминающих элементов – битов, объединенных в группы по 8 битов, которые называются байтами. (Единицы измерения памяти совпадают с единицами измерения информации). Все байты пронумерованы. Номер байта называется его адресом. Байты могут объединяться в ячейки, которые называются также словами. Для каждого компьютера характерна определенная длина слова – два, четыре или восемь байтов. Это не исключает использования ячеек памяти другой длины (например, полуслово, двойное слово). Как правило, в одном машинном слове может быть представлено либо одно целое число, либо одна команда. Однако, допускаются переменные форматы представления информации. Широко используются и более крупные производные единицы объема памяти : Килобайт, Мегабайт, Гигабайт, а также, в последнее время, Терабайт и Петабайт.
Персональные компьютеры имеют четыре уровня памяти:
- Микропроцессорная память (МПП).
- Регистровая кэш-память.
- Основная память (ОП).
- Внешняя память (ВЗУ).
Запоминающие устройства.
Две важнейших характеристики памяти — это емкость и быстродействие. Быстродействие первых трех типов запоминающих устройств измеряется временем обращения к ним, а быстродействие внешних запоминающих устройств — двумя параметрами : временем доступа и скоростью считывания. Запоминающие устройства делятся : по типу обращения (запись и чтение и только чтение), по организации доступа (с прямым доступом, с последовательным доступом).
По типу обращения Запоминающие устройства делятся на устройства, допускающие как чтение, так и запись информации, и постоянные запоминающие устройства (ПЗУ), предназначенные только для чтения записанных в них данных (ROM — read only memory). Запоминающие устройства первого типа используются в процессе работы процессора для хранения выполняемых программ, исходных данных, промежуточных и окончательных результатов. В ПЗУ, как правило, хранятся системные программы, необходимые для запуска компьютера в работу, а также константы. В некоторых ЭВМ, предназначенных, например, для работы в системах управления по одним и тем же неизменяемым алгоритмам, все программное обеспечение может храниться в ПЗУ.
В Запоминающих устройствах с произвольным доступом (RAM — random access memory) время доступа не зависит от места расположения участка памяти (например, ОЗУ). В Запоминающих устройствах с прямым (циклическим) доступом благодаря непрерывному вращению носителя информации (например, магнитный диск — МД) возможность обращения к некоторому участку носителя циклически повторяется. Время доступа здесь зависит от взаимного расположения этого участка и головок чтения/записи и во многом определяется скоростью вращения носителя. В Запоминающих устройствах с последовательным доступом производится последовательный просмотр участков носителя информации, пока нужный участок не займет некоторое нужное положение напротив головок чтения/записи (например, магнитные ленты — МЛ).
Как отмечалось выше, основные характеристики запоминающих устройств — это емкость и быстродействие. Идеальное запоминающее устройство должно обладать бесконечно большой емкостью и иметь бесконечно малое время обращения. На практике эти параметры находятся в противоречии друг другу : в рамках одного типа ЗУ улучшение одного из них ведет к ухудшению значения другого.
На нижнем уровне находится регистровая память — набор регистров, входящих непосредственно в состав микропроцессора. Регистры программно доступны и хранят информацию, наиболее часто используемую при выполнении программы : промежуточные результаты, составные части адресов, счетчики циклов и т.д. Регистровая память имеет относительно небольшой объем (до нескольких десятков машинных слов). РП работает на частоте процессора, поэтому время доступа к ней минимально.
Например, при частоте работы процессора 2 ГГц время обращения к его регистрам составит всего 0,5 нс.
Оперативная память.
Оперативная память — устройство, которое служит для хранения информации (программ, исходных данных, промежуточных и конечных результатов обработки), непосредственно используемой в ходе выполнения программы в процессоре.
В настоящее время объем Оперативная память персональных компьютеров составляет несколько сотен или тысяч мегабайт. Оперативная память работает на частоте системной шины и требует 6-8 циклов синхронизации шины для обращения к ней. Так, при частоте работы системной шины 100 МГц (при этом период равен 10 нс) время обращения к оперативной памяти составит несколько десятков наносекунд.
Регистровая память (кэш-память).
Для заполнения пробела между Регистровой Памятью и Оперативной памятью по объему и времени обращения в настоящее время используется кэш-память, которая организована как более быстродействующая (и, следовательно, более дорогая) статическая оперативная память со специальным механизмом записи и считывания информации и предназначена для хранения информации, наиболее часто используемой при работе программы. Как правило, часть кэш-памяти располагается непосредственно на кристалле микропроцессора (внутренний кэш), а часть — вне его (внешняя кэш-память). Кэш-память программно недоступна. Для обращения к ней используются аппаратные средства процессора и компьютера.
На этом данную статью я заканчиваю, надеюсь, вы полностью разобрались с темами : Память компьютера, Кэш-память, Запоминающие устройства, Оперативная память.