 |
АвтоАвтоматизацияАрхитектураАстрономияАудитБиологияБухгалтерияВоенное делоГенетикаГеографияГеологияГосударствоДомДругоеЖурналистика и СМИИзобретательствоИностранные языкиИнформатикаИскусствоИсторияКомпьютерыКулинарияКультураЛексикологияЛитератураЛогикаМаркетингМатематикаМашиностроениеМедицинаМенеджментМеталлы и СваркаМеханикаМузыкаНаселениеОбразованиеОхрана безопасности жизниОхрана ТрудаПедагогикаПолитикаПравоПриборостроениеПрограммированиеПроизводствоПромышленностьПсихологияРадиоРегилияСвязьСоциологияСпортСтандартизацияСтроительствоТехнологииТорговляТуризмФизикаФизиологияФилософияФинансыХимияХозяйствоЦеннообразованиеЧерчениеЭкологияЭконометрикаЭкономикаЭлектроникаЮриспунденкция
Организация памяти
4.1.1. Основные принципы.
Память компьютера предназначена для кратковременного и долговременного хранения информации – кодов команд и данных. Информация в памяти хранится в двоичных кодах, каждый бит – элементарная ячейка памяти - может принимать значения «0» или «1». Каждая ячейка памяти имеет свой адрес, однозначно её идентифицирующий в определенной системе координат. Минимальной адресуемой ячейкой хранения информация в памяти обычно является байт, состоящий, как правило, из 8 бит.
Существуют процессоры и компьютеры с разрядностью обрабатываемого слова не кратной 8 (например: 5, 7, 9 …), и их байты не восьмибитные. Обычно длина машинного слова составляет от 16 до 64 бит. Последовательные байты имеют адреса 0, 1, 2 и т.д. при этом старшие байты слова имеют больший адрес, чем младшие (адресом слова является адрес его младшего байта). Это так называемый обратный порядок байтов, он стал использоваться в 8088 процессоре с шиной данных в один байт.
Со времени появления больших (по размеру) компьютеров сложилось деление памяти на внутреннюю и внешнюю. Под внутренней подразумевалась память, расположенная внутри процессорного «шкафа» (или плотно к нему примыкающая). Классификация памяти применительно к ПК:
· процессорная память – наиболее скоростной вид памяти (регистры, кэш-память первого уровня) обычно размещается на общем кристалле с центральным процессором, регистры общего назначения вообще считаются частью ЦП;
· внутренняя память – электронная (полупроводниковая) память, устанавливаемая на системной плате или на платах расширения. К внутренней памяти относят основную память, кэш-память второго и последующих уровней;
· внешняя память – медленные запоминающие устройства большой емкости, реализованные в виде устройств с различными принципами хранения информации и обычно с подвижными носителями, называют внешней память, поскольку к ядру ВМ они подключаются аналогично устройствам ввода/вывода.
В настоящее время в состав внешней памяти входят устройства магнитной (дисковой и ленточной) памяти, оптической и магнитооптической памяти, память на звуковой плате, память у принтера и т.д., то есть память периферийных устройств. Устройства внешней памяти могут размещаться как в системном блоке компьютера, так и в отдельных корпусах.
Для процессора непосредственно доступной является внутренняя память, доступ к которой осуществляется по адресу, заданному программой. Большинство компьютеров имеют линейное адресное пространство, которое простирается от адреса 0 до обычно 232 байтов или 264 байтов. Для внутренней памяти характерен одномерный (линейный) адрес, который представляет собой одно двоичное число определенной разрядности.
Внутренняя память подразделяется на оперативную, информация которой может изменяться процессором в любой момент времени, и постоянную, информацию которую процессор может только считывать. Когда предполагается, что программа будет находиться в памяти постоянно, она обычно располагается в постоянном запоминающем устройстве (ПЗУ, ROM - R ead O nly M emory - память только для считывания). ПЗУ обычно является кристаллом интегральной микросхемы с неизменяемой программой.
Оперативная память - это основная часть внутренней памяти, служит для хранения информации и для дальнейшей ее передачи процессору, жесткому диску, другим внешним устройствам. Она располагается в специальных разъемах на материнской плате. В оперативной памяти хранятся программы и данные, с которыми работает центральный процессор. Оперативная память обозначают как RAM (Random Access Memory - память с произвольным доступом).Понятие произвольного доступа означает, что можно обращаться к ячейкам оперативной памяти, начиная с любого адреса в любом порядке, причем как по чтению, так и по записи.
Оперативная память изготавливается в виде микросхем, крепящихся на специальных пластинах. При включении ВМ операционная система загружается в оперативную память, затем в нее загружаются программы приложения (например Word) и данные (например документы). Центральный процессор управляет загрузкой программы, данных в оперативную память и далее работает с данными, находящимися в оперативной памяти, а не на жестком диске. Если требуются данные с жесткого диска, то информация предварительно загружается в оперативную память, после обработки ЦП она вначале загружается в оперативную память и затем переносится на жесткий диск. То есть центральный процессор работает с инструкциями и данными, которые находятся в оперативной памяти, а все другие устройства (диски, магнитная лента, модемная связь и пр.) действуют через нее.
Внешняя память адресуется более сложным образом - каждая её ячейка имеет свой адрес внутри некоторого блока, который, в свою очередь, имеет многомерный адрес. Во время физических операций обмена данный блок может быть считан или записан только целиком. В случае одиночного дискового накопителя адрес блока будет трехмерным: номер поверхности (головки), номер цилиндра и номер сектора. В современных накопителях этот трехмерный адрес часто заменяют линейным номером – логическим адресом блока, а его преобразованием в физический адрес занимается внутренний контроллер накопителя. Поскольку дисковых накопителей в компьютере может быть несколько, то в адресации дисковой памяти участвует и номер накопителя, и номер канала интерфейса. С такой сложной системой адресации процессор справляется только с помощью программного драйвера, в задачу которого в общем случае входит копирование некоторого блока данных из оперативной памяти в дисковую и обратно. Дисковая память является внешней памятью с прямым доступом, что подразумевает возможность обращения к блокам (но не ячейкам) в произвольном порядке. Память на ленточных носителях имеет последовательный способ доступа. В ней информация хранится в виде блоков фиксированной или переменной длины, в пределах одного носителя эти блоки имеют последовательные адреса. Для доступа к какому-либо блоку устройство должно найти маркер начала ленты (тома), после чего последовательным холостым чтением блока за блоком дойти до требуемого места и только тогда производить сами операции обмена данными.
Поиск по сайту: