Лекция "Основная память компьютера"

Основная память компьютера   ОЗУ(оперативное запоминающее устройство)­в народе называется оперативка. Её предназначение состоит в том чтобы хранить информацию и данные программ которые  участвую в вычислительном деле на этапе работы компьютера. оперативная память энерго­зависима так как при отключении энергии все информация и  данные программ теряются. основа оперативной памяти это не большие схемы которые содержат в себе матрицы  которые размещают в себе запоминающие элементы триггеры. Передача информации производится путём подачи электрических импульсов по тем  участкам шины которые соединены с выбранными ячейками памяти.  элементы оперативной памяти выполнены в виде отдельных схем или в виде модулей  памяти. ПЗУ(постоянное запоминающее устройство)­ состоит из расположенных на материнской  плате модулей или кассет в неё грузятся данные которые не изменяются на протяжении  работы компьютера это могут быть программы операционная система и главных драйверов  которые необходимы для нормального функционирования. модули ПЗУ имеют не большие размеры емкости,до нескольких мегабайт.    Основная память, он же жесткий диск служит для хранения всей информации и в случае  сбоев – именно с него происходит восстановление данных.     Конструктивное исполнение модулей оперативной памяти. Определение и виды оперативной памяти. Статическая, динамическая и синхронно­ динамическая. АРХИТЕКТУРА ЭВМ Гарвардская – память программ и данных разделена, что позволяет распараллелить  выборку данных из памяти. Принстонская (архитектура фон Неймана) – в ней соблюдается принцип однородности  памяти. Он заключается в том, что программы и данные хранятся в одной и той же памяти. Поэтому компьютер не различает, что хранится в данной ячейке памяти: число, текст или  команда.   Конвейерная – это принцип построения компьютера, состоящий в параллельном  выполнении команд множеством процессоров над одним потоком данных. Т.е. каждый  процессор цепочки использует в качестве входных данных выходные данные предыдущего  процессора. х86­процессоры строились по более простой архитектуре.   8­ми разрядная архитектура – Один из признаков, по которым классифицируют  архитектуры компьютеров, – это разрядность интерфейсов и машинного слова.  Разрядности компьютеров могут быть равными 8, 16, 32, 64. Некоторые ЭВМ имеют другие разрядности. Обычно процессоры более высокой разрядности при использовании  соответствующей операционной системы выполняют одинаковые задачи быстрее.   Процессор выполняет все вычисления и управление другими устройствами.   Процессор состоит из: = ЗУ (запоминающее устройство)+АЛУ (арифметико­логическое  устройство) +УУ (устройство управления) 2.3 Основные характеристики микропроцессора   1. Тактовая частота процессора – число вырабатываемых за одну секунду импульсов,  синхронизирующих работу узлов компьютера (в МГц). Характерные тактовые частоты  микропроцессоров: 40 МГц, 66 МГц, 100 МГц, 130 МГц, 166 МГц, 200 МГц, 333 МГц, 400  МГц, 600 МГц, 800 МГц, 1000 МГц и т. д. Частота генератора тактовых импульсов является одной из основных характеристик  персонального компьютера и во многом определяет скорость его работы, ибо каждая  операция в машине выполняется за определенное количество тактов. 2. Разрядность процессора –это число одновременно обрабатываемых процессором  битов, то есть количество внутренних битовых (двоичных) разрядов ­ важнейший фактор  производительности микропроцессора. Процессор может быть 8­,16­, 32­ и 64­разрядным.  Вместе с быстродействием разрядность характеризует объем информации,  перерабатываемый процессором компьютера за единицу времени. Оперативное запоминающее устройство (ОЗУ) представляет собой быстродействующую энергозависимую память, служащую для временного хранения данных и исполняемых в  настоящий момент программ.   С точки зрения физического принципа действия оперативной памяти различают:   1) Статическая оперативная память (SRAM)– ячейки статической оперативной памяти  представляют собой триггеры – устройства, имеющие два устойчивых состояния. На весь  период наличия питающего напряжения любое из этих состояний не изменяется. В триггере хранится не заряд, а состояние (включен/выключен), поэтому этот тип памяти  обеспечивает более высокое быстродействие, хотя технологически он сложнее и,  соответственно, дороже. Микросхемы статической памяти используют в качестве вспомогательной памяти (кэш­ памяти), предназначенной для оптимизации работы процессора.   2) Динамическая оперативная память (Dynamic RAM — DRAM) используется в  большинстве систем оперативной памяти современных персональных компьютеров.  Основное преимущество памяти этого типа 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 большой емкости. Ячейки динамической памяти (DRAM) можно представить в виде микроконденсаторов,  способных накапливать заряд на своих обкладках. Это наиболее распространенный и  экономически доступный тип памяти. Недостатки этого типа связаны, во­первых, с тем,  что как при заряде, так и при разряде конденсаторов неизбежны переходные процессы, то  есть запись данных происходит сравнительно медленно. Второй важный недостаток связан  с тем, что заряды ячеек имеют свойство рассеиваться в пространстве, причем весьма  быстро. Если оперативную память постоянно не <подзаряжать>, утрата данных происходит через несколько сотых долей секунды. Для борьбы с этим явлением в компьютере  происходит постоянная регенерация (освежение, подзарядка) ячеек оперативной памяти. Микросхемы динамической памяти используют в качестве основной оперативной памяти  компьютера. Каждая ячейка памяти имеет свой адрес, который выражается числом. Максимальный  объем оперативной памяти определяется разрядностью шины адреса. Таким образом, имея  32­разрядную шину адреса, может быть осуществлена непосредственная адресация к полю  памяти размером 232 = 4 294 967 296 байт (4 Гб). Однако это отнюдь не означает, что  именно столько оперативной памяти непременно должно быть в компьютере. В  современных ПК объем оперативной памяти составляет 128­256 Мб и более. Одна адресуемая ячейка содержит восемь двоичных ячеек, в которых можно сохранить 8  бит, то есть 1 байт данных. Таким образом, адрес любой ячейки памяти можно выразить 4­ мя байтами.     Как подвид динамической памяти DRAM различаютсинхронно­динамическую  оперативную память ­ SDRAM (Synchronous Dynamic Random Access Memory) Это тип динамической оперативной памяти DRAM, работа которой синхронизируется с  шиной памяти. SDRAM передает информацию в высокоскоростных пакетах, использующих высокоскоростной синхронизированный интерфейс. SDRAM позволяет избежать  использования большинства циклов ожидания, необходимых при работе асинхронной  DRAM, поскольку сигналы, по которым работает память такого типа, синхронизированы с  тактовым генератором системной платы. Память SDRAM поставляется в виде модулей DIMM и, как правило, ее быстродействие  оценивается в мегагерцах, а не в наносекундах. Память DDR (Double Data Rate — двойная скорость передачи данных) — это еще более  усовершенствованный стандарт SDRAM, при использовании которого скорость передачи  данных удваивается. Это достигается не за счет удвоения тактовой частоты, а за счет  передачи данных дважды за один цикл: первый раз в начале цикла, а второй — в конце.  Именно благодаря этому и удваивается скорость передачи (причем используются те же  самые частоты и синхронизирующие сигналы). Так как частота синхронизации лежит в пределах от 100 до 200 МГц, а данные передаются  по 2 бита на один синхроимпульс, как по фронту, так и по срезу тактового импульса, то  эффективная частота передачи данных лежит в пределах от 200 до 400 МГц. Такие модули памяти обозначаются DDR200, DDR266, DDR333, DDR400.