Внутренняя память компьютера

Рассмотрим память компьютера, которая по отношению к процессору является внутренней. Внутренняя память компьютера - это место хранения информации, с которой он работает. Внутренняя память компьютера является временным рабочим пространством. Информация во внутренней памяти не сохраняется при выключении питания. Такая память в свою очередь также различается по типам:

• ОЗУ (оперативное запоминающие устройство)

• ПЗУ (постоянное запоминающие устройство)

• CMOS-память

• Кэш-память

• Видеопамять

Оперативная память или ОЗУ

Оперативная память (RAM - Random Access Memory) - это массив кристаллических ячеек, способных хранить данные. Иными словами, в ОЗУ хранится информация, с которой ведется работа в данный момент времени.

В ячейку можно записать только 0 или 1, т.е. 1 бит информации. Такая ячейка так и называется - «бит». Это наименьшая частица памяти компьютера и в связи с этим память имеет битовую структуру, которая определяет такое свойство оперативной памяти, как дискретность .

Оперативную память в компьютере размещают на стандар­тных панельках, называемых модулями. Модули вставляются в соответс­твующие разъемы на материнской плате. Такая конструкция облегчает процесс замены или наращивания памяти. Количество модулей зависит от нужного вам объема ОЗУ. Важнейшей характеристикой модулей оперативной памяти является быстродействие, которое зависит от максимально возможной частоты операций записи или считывания информации из ячеек памяти. Современные модули памяти обеспечивают частоту до 800 МГц, а их информационная емкость достигает 2 Гб. Hynix разработала модули памяти DDR2-800 объемом в 2 Гб

Рис.1 Модуль памяти

Мы знаем, что ОЗУ энергозависима, поэтому в целях сохранения, хранимой в ней информации необходимо подзаряжать ячейки этой памяти, этот процесс называется регенерация ОЗУ. Иными словами под регенерацией понимается восстановление заряда ячеек.

Различают динамическую память (DRAM) и статическую память (SRAM).

Память типа DRAM

DRAM (Dynamic Random Access Memory, динамическая оперативная память с произвольным доступом) - тип памяти, содержимое которой может сохраняться только в том случае, если оно будет обновляться через короткие интервалы времени. Динамическому ОЗУ нужна регенерация. DRAM применяется для производства модулей оперативной памяти.

Основное преимущество этого типа памяти состоит в том, что ее ячейки упакованы очень плотно, т.е. в небольшую микросхему можно упаковать много битов, а значит, на их основе можно построить память большей емкости. Ячейки памяти в микросхеме DRAM - это крошечные конденсаторы, которые удерживают заряды.

Память типа sram

SRAM (Static RAM, статическая память) – после записи данных в ячейки статической памяти они могут сохранять свое значение сколько угодно (в отличие от динамической памяти). SRAM имеет более высокое быстродействие, чем динамическая оперативная память, и может работать на той же частоте, что и современные процессоры. Время доступа SRAM не более 2 нс, это означает, что такая память может работать синхронно с процессорами на частоте 500 МГц или выше. Все это определило использование ее в качестве буферной кэш-памяти.

Подведём итоги сравнения оперативной памяти:

Память DRAM:

Преимущества:

• малое число элементов на одну ячейку, откуда высокая плотность упаковки, большой объем памяти на одном кристалле;

• малое потребление мощности.

Недостатки:

• необходимость периодического перезаряда элементов памяти, а это: уменьшает быстродействие, усложняет схемы обслуживания памяти;

• при отсутствии питания стирается вся информация.

Память SRAM:

Преимущества:

• высокое быстродействие.

• отсутствие регенерации.

Недостатки:

• в связи с дороговизной память типа SRAM используется, в основном только как КЭШ L1 и L2¹

• маленькая плотность упаковки

Постоянная память или ПЗУ

Первую свою команду процессор находит в памяти, которая в отличие от магнитных и оптических дисков является внутренней и, в отличие от ОЗУ, энергонезависимой, т.е. хранит информацию постоянно, даже после выключения компьютера.

Такая память действительно существует и называется ПЗУ (ROM - Read Only Memory, память только для чтения) - постоянное запоминающее устройство. Микросхема ПЗУ устанавливается так, что ее память занимает нужные адреса. Поэтому процессор, когда начинает свою работу, в постоянную память, заготовленную для него заранее. Из ПЗУ можно только читать информацию.

В постоянной памяти хранятся программы, необходимые для запуска компьютера и «зашитые» в нее при изготовлении. Основное назначение этих программ состоит в том, чтобы проверить состав и работоспособной компьютерной системы сразу после включения.

Итак, в ПЗУ хранится информации об устройствах компьютера, т.е. параметры и характеристики монитора, жесткого диска, мыши и т.д. для того, чтобы при включении компьютера, прежде чем начать работу, можно было убедиться, что все они работоспособны.

Необходима такая память, в которую можно было бы записывать информацию (в отличие от ПЗУ) и которая была бы энергонезависимой (отличие от ОЗУ). И такая память действительно существует и по технологии изготовления называется она CMOS.

CMOS-память

CMOS - это память с невысоким быстродействием и минимальным энергопотреблением от батарейки, расположенной на материнской плате. Заряда батарейки хватает на несколько лет. CMOS используется для хранения информации о составе оборудования компьютера, а также о режимах его работы. Наличие этого вида памяти позволяет отслеживать время и календарь, даже если компьютер выключен. Таким образом, программы записанные в ПЗУ, считывают информацию о составе оборудования компьютера из микросхемы CMOS, после чего выполняют тестирование устройств ПК.

Кэш-память

Cash (запас) обозначает быстродействующую буферную память между процессором и основной памятью. Кэш служит для частичной компенсации разницы в скорости процессора и основной памяти – туда попадают наиболее часто используемые данные. Когда процессор первый раз обращается к ячейке памяти, ее содержимое параллельно копируется в кэш, и в случае повторного обращения в скором времени может быть с гораздо большей скоростью выбрано из кэша [1, С.39-40].

Она увеличивает производительность, поскольку хранит наиболее часто используемые данные и команды «ближе» к процессору, откуда их можно быстрее получить. Кэш-память напрямую влияет на скорость вычислений и помогает процессору работать с более равномерной загрузкой.

Новинки имеют кэш-память емкостью до 32 Мб

Видеопамять

Еще один вид памяти – это видеопамять, то есть память, используемая для хранения изображения, выводимого на экран монитора. Эта память обычно входит в состав видеоконтроллера – электронной схемы, управляющей выводом изображения на экран. Он обычно выполняется в виде специальной платы, вставляемой в разъем системной шины компьютера, но на многих компьютерах он входит в состав системной (материнской) платы. Видеоконтроллер получает от микропроцессора компьютера команды по формированию изображения, конструирует это изображение в своей служебной памяти - видеопамяти, и одновременно преобразует содержимое видеопамяти в сигнал, подаваемый на монитор-видеосигнал.

В видеопамяти размещаются данные, отображаемые адаптером на экране дисплея. Видеопамять обычно имеет объем 256 Кбайт, на некоторых моделях видеоадаптера объем видеопамяти может быть увеличен до 512 Мбайт.