ВНУТРЕННИЕ ЗАПОМИНАЮЩИЕ УСТРОЙСТВА

ВНУТРЕННИЕ
ЗАПОМИНАЮЩИЕ
УСТРОЙСТВА
1) ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ
2) РАЗНОВИДНОСТИ ВНУТРЕННЕЙ ПАМЯТИ
И ИХ ОПИСАНИЕ:

СИСТЕМНЫЕ ЗАПОМИНАЮЩИЕ УСТРОЙСТВА

ПОСТОЯННЫЕ ЗАПОМИНАЮЩИЕ УСТРОЙСТВА
ЛИТЕРАТУРА
Основы вычислительной техники: Учебное пособие/ Д.П. Гонтов,
К.Г. Кречетников и др: Владивосток: ТОВВМУ, 1996. – С. 3 – 4,
14 – 17.
Калиш Г.Г. Основы вычислительной техники. Учеб. пособ. для
средн. проф. учебных заведений. – М.: Высш. Шк., 2000. – С. 5
– 13.
ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ



Памятью называют совокупность устройств РС,
предназначенных для запоминания, хранения и выдачи
информации.
Отдельные устройства, входящие в эту совокупность, называют
запоминающими устройствами или памятями того или иного
типа
В современной цифровой технике, используются различные
устройства памяти, начиная от отдельных триггеров и регистров
и заканчивая внешними запоминающими устройствами
большой емкости. Для хранения 1 бита информации требуется
запоминающий элемент (ЗЭ), например триггер. Для хранения
многоразрядных данных необходима ячейка памяти (ЯП),
состоящая из нескольких ЗЭ, в частном случае регистр. При
наличии в составе ЗУ нескольких ЯП необходим определенный
порядок выбора той ЯП, к которой производится обращение с
целью записи или считывания информации. В большинстве ЗУ
для этого используется адресный принцип хранения
информации, предусматривающий нумерацию каждой ЯП, т. е.
адресом ячейки является ее номер.
ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ
В процессе решения задачи происходит частое обращение к
памяти для занесения информации в память - запись и выборки
информации из памяти - чтение. Обе эти операции называются
обращением к памяти (обращением при записи и обращением
при чтении). При обращении к памяти происходит считывание
или запись некоторой единицы информации. Такой единицей
может быть, например, байт, машинное слово или блок
информации.
 Важнейшими характеристиками ЗУ являются информационная
емкость, разрядность, быстродействие и стоимость.
Информационная емкость – это максимально возможный
объем хранимой информации. Выражается в битах или словах
(в частности, в байтах). Бит (один двоичный разряд) может
храниться в ЗЭ, а байт в 8-разрядной ЯП. Добавление к
единице измерения множителя "К" (кило) означает умножение
на 210 = 1024, а множителя "М" или "Г" – умножения на 220 =
1048576 или 230 = 1024 Мбайт соответственно.

ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ
Разрядность – это количество линий вводавывода ЗУ. Если ЗУ
имеет 8 линий вводавывода, то информация выводится
побайтно. При 16 линий вводавывода выводится слово
информации, а при 32 линиях – удвоенное слово.
Быстродействие – определяется временем, затрачиваемым на
поиск нужной единицы информации в памяти и ее считывание
или временем, затрачиваемым на поиск нужного места в
памяти, предназначенного для хранения выводимой единицы
информации, и на ее запись в память.
Для некоторых ЗУ, например, для оперативных, вводится понятие
время доступа (access time), под которым понимают время,
необходимое на полный цикл обращения к информации,
хранящейся по случайному адресу
ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ
Мерой быстродействия является время, затрачиваемое на
выполнение элементарных действий между двумя операциями
чтения или записи. Последовательность этих операций
называют циклом обращения при записи (чтении).
Продолжительность цикла обращения при записи и
продолжительность цикла обращения при считывании могут
различаться. В качестве продолжительности цикла обращения к
ЗУ принимается большее из них, т. е.
ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ

В наиболее развитой структуре современного РС можно
выделить следующие виды памяти:
системную память, включающую в себя ЗУ, входящие в состав
процессорной системы: регистровые ЗУ, кэш-память и
оперативное запоминающее устройство (ОЗУ);
Внутреннюю память, включающую в себя все ЗУ,
расположенные на материнской плате: системная и постоянная
память;
Внешнюю память, включающую все ЗУ РС, расположенные вне
материнской платы, например, ЗУ на магнитных и лазерных
дисках;
Специализированная память (например, блоки памяти
микрокоманд центрального процессора (ЦП), память
микроконтроллеров, видеопамять и т. д.).
РАЗНОВИДНОСТИ ВНУТРЕННЕЙ ПАМЯТИ И ИХ
ОПИСАНИЕ
Системные ЗУ
Системная память предназначена для временного хранения
программ и данных решаемых задач. В специальной литературе
она получила название Random Access Memory (RAM). Русский
синоним термина RAM – ЗУПВ (ЗУ с произвольной выборкой).

РАЗНОВИДНОСТИ ВНУТРЕННЕЙ ПАМЯТИ И ИХ
ОПИСАНИЕ
Регистровые ЗУ входят непосредственно в состав процессора и
содержат от 8 до 64 разрядов. Часть из них, регистры общего
назначения (РОН) доступны пользователю. Время доступа к
регистровым ЗУ определяется тактовой частотой процессора
Кэш-память или сверхоперативная память (СОП) предназначена
для хранения копий информации, взятой из ОЗУ. Введение кэш
памяти позволяет существенно увеличить быстродействие РС
Современные РС могут иметь три уровня кэш-памяти, причем
одна из них интегрируется в ядро ЦП
Кэш-память состоит из следующих элементов:
кэш-память, в которой находятся данные (DataRAM);
кэш-память в которой находятся адреса данных (TagRAM
РАЗНОВИДНОСТИ ВНУТРЕННЕЙ ПАМЯТИ И ИХ
ОПИСАНИЕ
При чтении данных ЦП сначала обращается к кэш-памяти. Если в
ней имеется копия данных адресованной ячейки ОЗУ, то МК кэш
вырабатывает сигнал Hit (попадание) и выдает данные в ЦП. В
противном случае сигнал Hit не вырабатывается и выполняется
чтение данных из ОЗУ и одновременное перемещение этих
данных в кэш-память.
ЦП
Адрес

ОЗУ

Данные
КЭШ
Tag
Hit
Данные



РАЗНОВИДНОСТИ ВНУТРЕННЕЙ ПАМЯТИ И ИХ
ОПИСАНИЕ
линии адресов



В кэш-памяти в качестве
запоминающих элементов
применяются RS-триггеры







линии данных
Краткая
характеристика
модулей кэшпамяти
процессоров
РАЗНОВИДНОСТИ ВНУТРЕННЕЙ ПАМЯТИ И ИХ
ОПИСАНИЕ
Оперативная память в специальной литературе получила
название Dynamic Random Access Memory (DRAM). Русский
синоним термина DRAM – динамические оперативные ЗУ.
Запоминающим элементом динамической памяти является
миниатюрный конденсатор, управляемый транзистором
линия адреса

линия
данны
х
транзистор

конденсатор
+
-
Принципиальная схема элемента динамической памяти
РАЗНОВИДНОСТИ ВНУТРЕННЕЙ ПАМЯТИ И ИХ
ОПИСАНИЕ
Запоминающие элементы динамической памяти образуют матрицу,
состоящую из строк и столбцов. При считывании данных
содержимое одного запоминающего элемента переносится в
буфер. Помимо матрицы и буфера микросхема памяти
содержит дешифраторы строк и столбцов, обеспечивающие
выбор нужного элемента памяти.
Структурная
схема
динамическо
й памяти
РАЗНОВИДНОСТИ ВНУТРЕННЕЙ ПАМЯТИ И ИХ
ОПИСАНИЕ

Постоянная память;
Важным элементом материнской платы является BIOS (Basic
Input/Output System – базовая система ввода/вывода). Так
называют аппаратно встроенное программное обеспечение,
которое доступно без обращения к загрузочному диску.
BIOS выполняет три основные функции:
1.
представляет операционной системе аппаратные драйверы и
осуществляет сопряжение между материнской платой и
остальными средствами РС;
2.
содержит тестовую программу проверки компьютера POST,
которая при его включении проверяет все важнейшие
компоненты;
3.
содержит программу CMOS Setup для установки параметров
BIOS и аппаратной конфигурации РС.
РАЗНОВИДНОСТИ ВНУТРЕННЕЙ ПАМЯТИ И ИХ
ОПИСАНИЕ
Первоначально BIOS размещается в энергонезависимой
микросхеме ПЗУ типа ROM (Read Only Memory - память только
для чтения).
В настоящее время большинство материнских плат комплектуются
микросхемами Flash BIOS, код в которых может
перезаписываться при помощи специальной программы.
РАЗНОВИДНОСТИ ВНУТРЕННЕЙ ПАМЯТИ И ИХ
ОПИСАНИЕ
Принцип действия 8-разрядного диодного ROM(М) иллюстрируется
на примере матрицы структуры 2D
В матрице горизонтальные
линии являются линиями
выборки слов, а
вертикальные – линиями
считывания. Считываемое
слово определяется
расположением диодов,
связывающих линии выборки
слов и линии считывания. В
изображенной матрице при
появлении на линии Ш0
импульса напряжения из
ячейки № 0 считывается
слово 11010001.
Масочное диодное ЗУ типа ROM(М)