Верхняя память (Upper Memory Area) – это 384 Кбайт, зарезервированных у верхней границы системной памяти. Верхняя память разделена на несколько частей:

• Первые 128 Кбайт являются областью видеопамяти и предназначены для использовании видеоадаптерами, когда на экран выводится текст или графика, в этой области хранятся образы изображений.

• Следующие 128 Кбайт отведены для программ BIOS адаптеров, которые записаны в микросхемах ПЗУ.

• Последние 128 Кбайт зарезервированы для системной программы BIOS.

Видеопамять

Видеоадаптер использует часть системной памяти для хранения графической или символьной информации, выводимой на монитор. На некоторых платах видеоадаптеров, например VGA, содержатся собственные BIOS, которые размещаются в области системной памяти.

Дополнительная (extended) память

Как мы уже говорили в современных процессорах объем оперативной памяти может существенно превышать предел 1Мбайт, например для систем на базе Pentium II максимальный объем ОП составляет 64 Гбайт. Для адресации памяти за пределами первого мегабайта процессор должен работать в защищенном режиме. Существует еще один режим, называемый виртуальным. Этот режим позволяет разбить дополнительную память на блоки по 1 Мбайт (каждый из которых используется для работы в реальном режиме) и одновременно выполнять несколько программ в защищенных областях памяти.

Расширенная (expanded) память

В некоторых программах может использоваться еще одна разновидность памяти – расширенная память (Expanded Memory Specification). В отличии от основной (в пределах первого мегабайта) и дополнительной (от 2 до 16) памяти, расширенную память процессор адресовать не может. К ней можно обращаться только через небольшое окно размером 62 Кбайт, образуемое в области верхней памяти. EMS память используется только для хранения данных.

Постоянная память (ПЗУ – постоянное запоминающее устройство) обычно содержит такую информацию, которая не должна меняться в ходе выполнения программы. Она имеет также названиеROM(ReadOnlyMemory) которое указывает на то, что обеспечиваются только режимы считывания и хранения. Постоянная память энергонезависима. Все микросхемы ПЗУ по способу занесения в них информации делятся на масочные, программируемые производителем –ROM, однократно программируемые пользователем -ProgrammableROM, и многократно программируемые пользователем –ErasableProm. Данный тип памяти используется для хранения программы начальной загрузки компьютера –BIOS.

Регистровая память процессоранаходится на кристалле процессора, тактируется его частотой и служит для организации сверхбыстродействующей памяти, работающей в формате команд регистр-регистр.

Внешняя памятьреализована, как правило, на магнитных и оптических носителях самого разнообразного вида и конструкций. ВП предназначена для хранения большого массива данных и обмена этими данными с ОЗУ, через кэш-память и посредством интерфейса или контроллера диска.

Иерархия памяти компьютера

Память ЭВМ представляет собой иерархию запоминающих устройств (ЗУ), отличающихся средним временем доступа к данным, объемом и стоимостью хранения одного бита.

Объем Время Стоимость

доступа хранения

Регистры

процессора

1 бита

Десятки байт ~ 1-3 нс

Быстродействующая память

(Cache на основе SRAM)

Сотни Кбайт - ~3-8 нс

Основная память - ОЗУ

(на основе DRAM)

Мбайт

Тысячи ~10-20 нс

Внешняя память

Мегабайт

Сотни Десятки

Гигабайт мкс

Internet

Рис. 6.1 Иерархия ЗУ

Очевидно, по мере продвижения по предложенной структуре сверху вниз, время доступа увеличивается от нескольких наносекунд у регистровой памяти до десятков микросекунд доступа к дискам. Увеличивается объем памяти (регистры в лучшем случае могут содержать 128 байт, а объем внешней памяти по существу не ограничен), а вот стоимость хранения данных в расчете на один бит уменьшается.

Иерархия памяти современных компьютеров строится на нескольких уровнях, причем более высокий уровень меньше по объему, быстрее и имеет большую стоимость в пересчете на байт, чем более низкий уровень. Уровни иерархии взаимосвязаны: все данные на одном уровне могут быть также найдены на более низком уровне, и все данные на этом более низком уровне могут быть найдены на следующем нижележащем уровне и так далее, пока мы не достигнем основания иерархии.

Иерархия памяти состоит из многих уровней, но в каждый момент времени мы имеем дело только с двумя близлежащими уровнями. Минимальная единица информации, которая может либо присутствовать, либо отсутствовать в двухуровневой иерархии, называется block или line. Размер блока может быть либо фиксированным, либо переменным. Если этот размер зафиксирован, то объем памяти является кратным размеру блока.

Успешное или неуспешное обращение к более высокому уровню называются соответственно попаданием (hit) или промахом (miss). Попадание - есть обращение к объекту в памяти, который найден на более высоком уровне, в то время как промах означает, что он не найден на этом уровне. Доля попаданий (hit rate) или (hit ratio) есть доля обращений, найденных на более высоком уровне. Иногда она представляется процентами. Доля промахов (miss rate) есть доля обращений, которые не найдены на более высоком уровне.

Время обращения при попадании: hit time, потери на промахи miss penalty - это время на замещение блока высокого уровня блоком из более низкого уровня + время пересылки этого блока. Различают время пересылки (transfer time) и время доступа (access time).

Размер строки - line	4-128 байт
Hit time	1-4 такта
Miss Penalty	8-32 такта
Access time	6-10 тактов
Transfer time	2-22 такта
Miss rate	1-2 %