Организация и основные характеристики памяти компьютера.

Работа компьютера имитирует (моделирует) информационную деятельность человека. Это оказалось возможным благодаря наличию в составе компьютера памяти. В компьютере используется память нескольких типов, отличающихся по своему функциональному назначению, и, следовательно, способами хранения информации, а также конструктивно. Память компьютера подразделяется на основную и внешнюю.

В современных компьютерах устройства внешней памяти позволяют сохранять информацию после выключения компьютера, т.к. в них используется магнитный или оптический способ записи/чтения информации. В качестве носителей информации в этих случаях применяют магнитные и оптические диски. Основная память, называемая ино­гда внутренней, располагается внутри системного блока. Она является обязательной составной частью любого компьютера, реализуется в виде электронных микросхем и в персональных ком­пьютерах располагается на материнской плате. Основная память состоит из постоянной и оперативной.

Постоянная память, или постоянное запоминающее устройст­во — ПЗУ (Read Only Memory - ROM), — память только для чте­ния. Она реализована, как уже говорилось, в виде электронных схем и служит для хранения программ начальной загрузки компь­ютера и тестирования его узлов. Мы называем этот тип памяти ПС-1,постоянным, потому что записанная в ней информация не изменяется после выключения компьютера. Она энергонезависима, так как хранимые в ней команды начинают выполняться при первом же импульсе тока, поступившего на контакты электронной микросхе­мы. (Отметим, что сохранение информации в ПЗУ после выклю­чения компьютера не означает, что содержимое этой памяти невозможно изменить. Существует так называемая перепрограм­мируемая постоянная память, для которой возможно изменение хранимой информации.)

Оперативная память, или оперативное запоминающее устрой­ство (ОЗУ), предназначена для хранения информации, изменяю­щейся в ходе выполнения процессором операций по ее обработке. Информацию в такую память можно записать для хранения, изме­нять или использовать при необходимости. Вся информация, вво­димая в компьютер и возникающая в ходе его работы, хранится в этой памяти, но только тогда, когда компьютер включен. Такая энергозависимость оперативной памяти объясняется ее физиче­ским исполнением, о котором будет сказано ниже. Остановимся подробнее на структурной, физической и логической организации и свойствах оперативной памяти.

Структурно оперативную память можно представить себе как совокупность ячеек памяти, разделенных на разряды для хра­нения в каждом из них бита информации. Следовательно, в любую ячейку памяти записывается некоторый набор нулей и единиц, или машинное слово — фиксированная, упорядоченная последователь­ность битов, рассматриваемая аппаратной частью компьютера как единое целое. Машинное слово может быть различной длины в за­висимости от типа компьютера (от 8 до 64 бит) и определяет наи­большее число, которое может удерживаться в ячейке памяти. При байтовой архитектуре минимальной единицей измерения инфор­мации является байт, а машинное слово может равняться 2, 4 или 8 байтам. Следовательно, можно говорить об объеме памяти компьютера и измерять его в килобайтах, мегабайтах, гигабайтах в соответствии с количеством байтовых ячеек как дискретных структурных единиц памяти.

В оперативной памяти в виде последовательности машинных слов хранятся как данные, так и программы. В любой момент вре­мени доступ может осуществляться к произвольно выбранной ячейке, поэтому этот вид памяти называют также памятью с про­извольной выборкой.

Помимо энергозависимость, дискретности структуры, возмож­ности произвольного доступа свойством оперативной памяти яв­ляется ее адресуемость. Все ячейки памяти пронумерованы. Номер ячейки называют ее адресом. Он позволяет отличать ячейки друг от друга, обращаться к любой ячейке, чтобы записать в нее но­вую информацию вместо старой или считать хранимую в ней ин­формацию для использования при выполнения каких-то действий с ней. При таком считывании хранящееся в ячейке слово не изме­няется.

Физически для построения запоминающего устройства используют микросхемы динамической и статической памяти, для которых сохранение бита информации означает сохранение электрического заряда (именно этим объясняется энер­гозависимость всей оперативной памяти, то есть потеря при вы­ключении компьютера всей информации, хранимой в ней).

Если от типа процессора зависит объем адресуемой им опера­тивной памяти, то быстродействие используемой оперативной памяти, в свою очередь, во многом определяет скорость работы процессора, влияя на производительность всей системы.