Организация и структура памяти. Элементы памяти, их назначение, возможности и принцип работы. Структура памяти ЭВМ.

Память одна из наиболее важных подсистем ЭВМ. В первую очередь от памяти зависят функциональные возможности ЭВМ (возможность установки и использования того или иного ПО). Организация и характеристики памяти существенно влияют на все общетехнические показатели ЭВМ: производительность стоимость и надежность.

Назначение памяти – запись, хранение и чтение информации, используемой в процессе работы ЭВМ.

Совокупность устройств, обеспечивающих запись, хранение и чтение информации называют системой памяти. Она включает: регистры процессора, кэш-память, оперативную память и внешнюю память.

Память можно разделить на статическую и динамическую.

Статическая оперативная память с произвольным доступом (SRAM — Static Random Access Memory) — полупроводниковая оперативная память, в которой каждый двоичный разряд хранится в схеме с положительной обратной связью, позволяющей поддерживать состояние сигнала без постоянной перезаписи.

Схемотехнической особенностью организации статической памяти является использование триггеров. Например RS-триггер

DRAM (Dynamic Random Access Memory) — тип энергозависимой полупроводниковой памяти с произвольным доступом (RAM).

Физически DRAM-память представляет собой набор запоминающих ячеек, состоящие из конденсаторов и транзисторов, расположенных внутри полупроводниковой микросхем памяти. Соответственно наличие заряда в конденсаторе обозначает 1 отсутствие 0, но, при отсутствии подачи электроэнергии происходит разряд конденсаторов, и память опустошается (обнуляется). Для поддержания необходимого напряжения на обкладках конденсаторов ячеек и сохранения их содержимого, их необходимо периодически подзаряжать, прилагая к ним напряжение.

Таким образом, плотность ячеек памяти выше у динамической памяти, т.к. для одной ячейки нужен только один транзистор и один конденсатор, а в случае со статической памятью необходимы шесть и более транзисторов. Быстродействие же выше у статической памяти. Также важно, что статическая память состоит из элементов, которые сохраняют свое состояние и не требуют перезарядки.

Из элементов динамической памяти обычно изготавливают ОЗУ, из статической кэш-память процессоров.

Особо стоит отметить оперативную (основную) память. На самом нижнем уровне память компьютера можно рассматривать как массив битов. Но работать с единичными битами не удобно, поэтому реально ОЗУ реализовано как последовательность байтов. Каждому байту соответствует уникальный адрес называемый физическим. Диапазон физических адресов зависит от разрядности шины адреса. Механизм управления памятью полностью аппаратный, т.е. программа не может сама сформировать физический адрес памяти. Подобный подход позволяет обеспечить:

1. компактность хранения адреса в машинной команде;

2. гибкость механизма адресации;

3. защиту адресных пространств в многозадачной системе;

4. поддержку виртуальной памяти.

Процессор аппаратно поддерживает две модели использования оперативной памяти:

1. Сегментированная модель. В ней программе выделяются непрерывные области памяти (сегменты), а сама программа может обращаться только к данным которые находятся в этих сегментах;

2. Страничная модель. Надстройка над сегментированной моделью. В ней оперативная память рассматривается как совокупность блоков фиксированного размера (4 КБайта и более). Основное применение этой модели связано с организацией виртуальной памяти, что позволяет ОС использовать больший объем памяти, чем физически доступный.

Дата добавления: 2015-07-14