<<
>>

Устройства памяти

Вся память ПЭВМ находится в общем адресном пространстве процессора и образует единую виртуальную память, что обеспечи- вает возможность перемещения информации между запоминаю- щими устройствами, относящимися к различным уровням иерар- хии памяти.

Запоминающие устройства можно разделить по месту подклю- чения и установки в ПЭВМ на внутреннюю, внешнюю и перифе- рийную память.

Внутренняя память. К внутренней памяти относятся ПЗУ, РПЗУ, ОЗУ, кэш, CMOS. Кэш-память имеет регистровую структуру, базо- вой частью ОЗУ, CMOS, РПЗУ, ПЗУ является матрица (ячейки памя- ти образуют двумерный массив).

Максимальная емкость памяти определяется значением 2", где п — количество линий в шине адреса. Каждому адресу соответству- ет количество бит информации, равное числу линий ввода-вывода, используемых в ЗУ. По шине управления передаются сигналы, обес- печивающие запись/считывание информации, и сигналы тактовой синхронизации.

Постоянное запоминающее устройство содержит информа- цию, которая не меняется в процессе эксплуатации ПЭВМ. Инфор- мация заносится в ПЗУ в процессе производства микросхемы или перед установкой в компьютер с помощью специального устрой- ства — программатора. ПЗУ функционирует только в режиме счи- тывания информации и обеспечивает ее хранение при выключен- ном питании.

В первых компьютерах в ПЗУ хранилась BIOS (Basic Input-Output System — базовая система ввода-вывода) — основная исходная прог- рамма ПЭВМ, предназначенная для начального запуска компьюте- ра после включения питания. BIOS сохраняет основные параметры конфигурации ПЭВМ, в соответствии с которыми проводит про- верку исправности ее аппаратных средств, обеспечивает загрузку операционной системы и обслуживает системные прерывания.

Репрограммируемое постоянное запоминающее устройство (РПЗУ) обеспечивает энергонезависимое хранение информации и ее многократное изменение (перезапись).

В современных ПЭВМ для обеспечения корректировки BIOS за- носится в РПЗУ.

Оперативное запоминающее устройство является системной (основной или главной) памятью ПЭВМ. ОЗУ используется для вре- менного хранения команд и данных, необходимых процессору для выполнения текущей программы. Информация в ОЗУ загружается из внешней памяти и не сохраняется при выключении питания ПЭВМ. Оперативная память ПЭВМ строится на основе DRAM, ди- намических ЗУ.

Производительность ОЗУ зависит от времени доступа, тактовой частоты и разрядности шины данных процессора и системной ма- гистрали. В идеале тактовые частоты ОЗУ и шин не должны отли- чаться друг от друга. Интегральной характеристикой производи- тельности ОЗУ является пропускная способность (единица измере- ния — Мбайт/с).

Для настольных ПЭВМ используют модули оперативной памя- ти, изготовленные на основе прямоугольных печатных плат с одно- сторонним или двусторонним расположением микросхем: SIMM (Single In-line Memory Module — модуль памяти с однорядными контактами); DIMM (Dual In-line Memory Module — модуль памяти с двухрядными контактами); SO DIMM (Small Outline DIMM — ма- лый размер DIMM). В настоящее время наиболее востребованы мо- дули DIMM с микросхемами DDR SDRAM и DDR2 SDRAM.

В прайс-листах модули оперативной памяти имеют условное обозначение, в котором приводятся: формфактор, объем памяти, тип памяти, скорость модуля, Мбайт/с (PC — одноканальный ре- жим; РС2 — двухканальный режим); скорость передачи данных, ко- личество контактов, например: DIMM 512Mb DDR SDRAM (PC- 3200) 400 MHZ 184-pin.

Кэш-память строится на статических ЗУ и отличается большим быстродействием.

CMOS — специальная энергозависимая память, которая встраи- вается в схему часов реального времени, основывается на статиче- ских ЗУ. CMOS содержит дополнительные настройки, задаваемые пользователем (например, пароль пользователя, параметры жест- ких и гибких дисков). Часы реального времени и память CMOS

имеют очень малое энергопотребление и сохраняют работоспособ- ность только при наличии автономного источника питания. Кор- ректировка CMOS обеспечивается через меню программы BIOS.

Внешняя память. Устройства внешней и периферийной памяти отличаются по виду носителя, типу конструкции, принципу записи и считывания информации, методу доступа и т. д.

В качестве внешних долговременных накопителей используют- ся электромеханические магнитные и оптические дисковые нако- пители: на гибких магнитных дисках (НГМД), на жестких магнит- ных дисках (НЖМД), на оптических дисках (CD — компакт-диск; DVD — цифровой универсальный диск), подключаемых к систем- ной плате с помощью встроенных интерфейсов.

Дисковые накопители характеризуются диаметром (формфак- тором), информационной емкостью, временем доступа к информа- ции на диске и скоростью считывания.

В магнитных дисках используются магнитные материалы, кото- рые позволяют фиксировать и различать два направления намагни- ченности, ставя им в соответствие 0 или 1.

Информация на магнитные диски записывается и считывается магнитными головками вдоль концентрических дорожек (треков). Каждая дорожка диска разбита на секторы. Магнитные диски име- ют дорожки на нижней и верхней поверхности и могут комплекто- ваться в пакеты. Совокупность дорожек магнитных дисков, находя- щихся на одинаковом расстоянии от его центра, называется цилин- дром.

Перед записью данных на магнитный диск его поверхность фор- матируется, т. е. в начале и конце каждого сектора создаются доба- вочные области для записи служебных данных, по которым опреде- ляется граница сектора. После форматирования доступная емкость сектора подданные уменьшается и сокращается общий Ьбъем дис- ка.

Например, гибкий магнитный диск емкостью 1,6 Мбайт после форматирования имеет емкость 1,44 Мбайт.

Минимальной единицей размещения информации на гибком диске формата 3,5" является сектор емкостью 512 байт. Всего таких секторов 2 880: один сектор занимает загрузчик операционной си- стемы, 32 сектора занимает каталог диска и таблицы FAT, осталь- ные 2 847 секторов отводятся для хранения данных.

Жесткие магнитные диски в большинстве накопителей встра- иваются в дисководы. Данные на дисках хранятся в файлах, коли- чество которых всегда кратно определенному количеству класте- ров.

Кластер — это минимальная единица размещения информации на жестком диске, состоящая из одного или нескольких секторов дорожек. Кластеры, выделяемые одному файлу, могут находиться в любом свободном месте на любой дорожке. Файлы, хранящиеся в рассеянных по диску кластерах, называются фрагментированны- ми. Для сокращения времени обработки таких файлов рекоменду- ется регулярно проводить дефрагментацию жесткого диска.

Для формирования на жестких дисках разделов под размещение файлов используют форматирование высокого (логического) уров- ня с помощью операционных систем. Каждый раздел (логический диск) состоит из системной (служебной) области, включающей в себя загрузочный сектор, две копии таблицы размещения файлов, корневой каталог, и области данных (кластеров).

Размер кластера зависит от используемой файловой системы FAT (таблица размещения файлов — File Allocation Table): FAT 12, FAT 16, FAT 32 или NTFS. FAT 32 — усовершенствованная версия FAT, предназначенная для использования на томах объемом более 2 Гбайт. Файловая система Windows NT (NTFS) обеспечивает более высокие производительность, надежность и эффективность.

Оптические диски CD и DVD представляют собой штампован- ную прозрачную поликарбонатную основу с металлическим отра- жающим покрытием. Информация записывается на спиральную дорожку, которая начинается на внутренней и заканчивается на внешней части диска. Объем диска определяется длиной дорожки или числом ее витков.

Спиральная дорожка образована последовательностью отстоя- щих друг от друга отражающих плоских металлических площадок, разделенных так называемыми штрихами (не отражающими участ- ками), длина которых имеет два размера, что позволяет закодиро- вать биты 0 и 1.

Основной особенностью DVD является использование универ- сального цифрового формата для записываемой информации. Уплотнение данных на DVD-дисках достигается уменьшением дли- ны не отражающих участков, увеличением длины дорожки за счет уменьшения шага витков и применением двухслойной и двухсто- ронней записи.

Периферийная память. Периферийные накопители — это дис- ковые, ленточные и твердотельные накопители, которые не входят в состав системных блоков и подключаются к ПЭВМ с использова- нием внешних портов: USB, SCSI и FireWire. К периферийным на- копителям относятся сменные магнитные и магнитооптические диски, магнитные ленты, упакованные в специальные кассеты (картриджи), и твердотельные малогабаритные носители инфор- мации, разработанные на основе микросхем РПЗУ, — флэш- накопители.

<< | >>
Источник: Н.В.СТРУМПЭ, В.Д.СИДОРОВ. АППАРАТНОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ ЭВМ. 2014 {original}

Еще по теме Устройства памяти:

  1. Статья 265-1. Незаконное изготовление ядерного взрывного устройства или устройства, которое рассеивает радиоактивный материал или излучает радиацию
  2. ПРЕДСТАВЛЕНИЕ ПАМЯТИ
  3. Гигиена памяти.
  4. укрепление памяти
  5. ТЕОРИЯ ПАМЯТИ
  6. Раздел V. Федеративное устройство
  7. V. 2. 5. Структура парциального хранилища памяти.
  8. Сила памяти
  9. В психологии различают четыре типа памяти.
  10. V. 2. МОДЕЛЬ ПАРЦИАЛЬНОГО ХРАНИЛИЩА ПАМЯТИ ЧЕЛОВЕКА
  11. следующие виды памяти