<<
>>

Оперативная память

Память в компьютере, обеспечивающая одну из важнейших его функций — хра- нение данных и программ, представлена группой устройств, которые отличаются друг от друга физической реализацией, способом использования, объемом, стой- мостью и некоторыми другими характеристиками.
Из всех видов памяти компью- тера наиболее важное значение имеет оперативная память (ОП). Компьютер принципиально не в состоянии работать, если в нем отсутствует оперативная память, в то время как отсутствие других видов памяти только снижает эффективность его работы, но возможность выполнять программы и обрабатывать данные остается.

Уровень оперативной памяти компьютера подобен кратковременной памяти че- ловека. Когда человек сосредоточен на выполнении какого-либо дела — играет на музыкальном инструменте, управляет автомобилем, — он хорошо помнит все детали, подробности текущей ситуации, а также план выполняемой работы. По- сле перехода к другой деятельности все это забывается, но в памяти возникают другой план и другие подробности.

ВНИМАНИЕ ---------------------------------------------------------------------------------------------------------

Оперативная память представляет собой устройство компьютера, которое предна- значено для хранения программ, находящихся на стадии выполнения, а также обра- батываемых этими программами данных.

Согласно определению, в оперативной памяти на стадии выполнения может од- новременно находиться несколько программ. Кроме того, в ней могут находить- ся как обрабатываемые, так и уже обработанные или же ожидающие обработки данные для всех выполняющихся процессором программ.

Важнейшим отличительным свойством оперативной памяти является то, что про- цессор компьютера имеет непосредственный доступ ко всей информации, кото- рая в ней находится. Программы, находящиеся в оперативной памяти, могут быть выполнены процессором, а данные, находящиеся в ней, могут быть по этим про- граммам обработаны.

Кстати, именно потому что процессор может опериро- вать данными и программами, этот вид памяти называется оперативной памятью.

Оперативная память энергозависима. Это значит, что при отключении электро- питания компьютера все программы и данные, которые в этот момент находятся в оперативной памяти, безвозвратно теряются. Наряду с другими устройствами компьютера память характеризуется важным показателем — быстродействием, которое в дальнейшем рассматривается более подробно. Пока будем считать, что эта характеристика определяется временем, которое требуется для получения из памяти запрошенных данных, — чем меньше промежуток времени от момента за- проса данных до момента их получения из памяти, тем больше скорость памяти.

Ранее было выяснено, что элементарными устройствами любого вида памяти компьютера являются биты, которые предназначены для хранения одной двоичной цифры. Биты оперативной памяти могут быть реализованы различными цифровы- ми логическими схемами. Одна из них — это рассмотренный ранее D-тригтер. Дру- гие возможные реализации битов оперативной памяти рассматриваются в 5.3 и 7.1.

Следующим уровнем в организации памяти являются байты. С логической точки зрения, байт состоит из восьми бит, каждый из которых независимо от осталь- ных может содержать любую двоичную цифру, — следовательно, байт служит для хранения восьмиразрядного двоичного кода.

Все байты в пределах оперативной памяти пронумерованы идущими подряд целы- ми числами, при этом номер начального байта всегда считается равным нулю. Но- мер байта, заданный в обсуждаемой в дальнейшем форме (см. 4.1.3), принято на- зывать его адресом. Нумеруются байты памяти в двоичной системе счисления, но, как правило, номера записываются в шестнадцатеричном виде (рис. 4.1, сверху).

Рис. 4.1. Нумерация байтов и стандартные поля оперативной памяти

Содержимое любого байта памяти может задаваться и обрабатываться независи- мым от остальных байтов образом.

После получения адреса любого байта опера- тивной памяти процессор компьютера может прочитать код, который в нем за- писан, или записать в этот байт какой-либо другой код. В то же время процессор не может получить доступ к отдельному биту байта. Для этого он должен снача- ла обратиться к байту, который содержит нужный бит.

Из-за того что есть возможность напрямую обращаться к любому байту, опера- тивную память называют еще прямоадресуемой памятью, или памятью с пря- мым доступом, и используют для нее обозначение RAM (от Random Access Memory — память произвольного доступа). Кроме того, для оперативной памя- ти применяются и другие названия и обозначения: оперативное запоминающее устройство (ОЗУ), основная оперативная память (ООП), а иногда просто ос- новная память (ОП).

В 1.3 введено понятие поля, которое представляет собой рассматриваемую как единое целое группу смежных байтов памяти. Байт поля с наименьшим номером считается младшим, а байт поля с наибольшим номером считается его старшим байтом. Поле памяти характеризуется адресом и длиной. Адресом поля считается номер его младшего байта, а длиной поля считается количество байтов, из которых оно состоит (рис. 4.2). Байты внутри поля нумеруются слева направо. Напом- ним, что биты внутри полей памяти и ее отдельных байтов принято нумеровать справа налево, также начиная с нуля. На рис. 4.2, внизу, в увеличенном виде по- казаны пример содержимого и нумерация байтов и битов поля длиной 4 байта.

Принято различать стандартные и нестандартные поля. Нестандартные поля мо- гут иметь произвольную длину и любой адрес, в то время как на длину и адрес стандартных полей накладываются определенные ограничения, которые зависят от архитектуры компьютера. Нестандартные поля используются в основном для хранения текстовых данных, а стандартные — для хранения числовых данных различных форматов.

Различают следующие типы стандартных полей: полуслово, слово, двойное сло- во, учетверенное слово.

Базовым стандартным полем считается слово, длина ко- торого является одной из основных характеристик архитектуры компьютера. Длины всех остальных разновидностей полей очевидным образом связаны с их названиями. В архитектуре процессора i8О86 слово памяти имеет длину 2 байта, то есть 16 бит. Соответственно полуслово имеет длину 1 байт, двойное слово — 4 байта, а учетверенное слово — 8 байтов. Существуют и другие варианты длины слова памяти. Укажем, например, на еще один распространенный в настоящее время вариант, в котором слово состоит из четырех байтов. Тогда полуслово име- ет длину 2 байта, а двойное и учетверенное слова — 8 и 16 байтов соответственно.

Адреса стандартных полей не могут быть произвольными, они обязательно долж- ны быть кратными длине поля: адрес слова должен без остатка делиться на 2, адрес двойного слова — на 4, адрес учетверенного слова — на 8. Адрес состоящего из одного байта полуслова может быть любым. Слова памяти всегда начинаются с четных адресов: 0, 2, 4, 6..., двойные слова — с адресов 0, 4, 8, С, 10..., а учетве- ренные слова — с адресов 0, 8, 10, 18... Примеры стандартных полей приведены на рис. 4.1. Отметим, что изображенное на рис. 4.2 поле не относится к стандарт- ным полям. Несмотря на то что оно имеет длину 4 байта, это поле нельзя считать двойным словом, так как его адрес не кратен четырем. На указанном рисунке изображено нестандартное поле длиной 4 байта.

4.1.2.

<< | >>
Источник: Степанов А. Н.. Архитектура вычислительных систем и компьютерных сетей. 2007

Еще по теме Оперативная память:

  1. ПАМЯТЬ ОПЕРАТИВНАЯ
  2. Память прошлого и память будущего
  3. ПОРОГ ВОСПРИЯТИЯ ОПЕРАТИВНЫЙ
  4. ВОСПРИЯТИЕ: ЕДИНИЦА ОПЕРАТИВНАЯ
  5. НАСТРОЙКА ОПЕРАТИВНАЯ
  6. ОБРАЗ ОПЕРАТИВНЫЙ
  7. ОБРАЗ ОПЕРАТИВНЫЙ ГЛОБАЛЬНЫЙ
  8. ПАМЯТЬ КРАТКОВРЕМЕННАЯ
  9. Оперативно-розыскная деятельность.
  10. ОБРАЗ ОПЕРАТИВНЫЙ ЭТАПНЫЙ