Многократно программируемые ПЗУ
Процедура программирования таких ПЗУ обычно предполагает два этапа: сначала производится стирание содержимого всех или части ячеек, а затем производится запись новой информации.
В этом классе постоянных запоминающих устройств выделяют несколько групп:
- EPROM (Erasable Programmable ROM — стираемые программируемые ПЗУ);
- EEPROM (Electrically Erasable Programmable ROM - электрически стираемые программируемые ПЗУ);
- флэш-память.
Микросхемы EPROM. В EPROM запись информации производится электрическими сигналами, так же как в PROM, однако перед операцией записи содержимое всех ячеек должно быть приведено к одинаковому состоянию (стерто) путем «воздействия на микросхему ультрафиолетовым облучением». Кристалл заключен в керамический корпус, имеющий небольшое кварцевое окно, через которое и производится облучение. Чтобы предотвратить случайное стирание информации, после облучения кварцевое окно заклеивают непрозрачной пленкой. Процесс стирания может выполняться многократно. Каждое стирание занимает порядка 20 мин. Данный вид микросхем иногда обозначают как UV-EPROM (Ultra-Violet EPROM - EPROM, стираемые ультрафиолетовым облучением).
Микросхемы EEPROM. Более привлекательным вариантом многократно программируемой памяти является электрически стираемая программируемая постоянная память EEPROM. Стирание и запись информации в эту память производятся по байтово, причем стирание — не отдельный процесс, а лишь этап, происходящий автоматически при записи. Операция записи занимает существенно больше времени, чем считывание — несколько сотен микросекунд на байт. В микросхеме используется тот же принцип хранения информации, что и в EPROM. Программирование EPROM не требует специального программатора и реализуется средствами самой микросхемы.
Флэш-память. Относительно новый вид полупроводниковой памяти — это флэш-память (название flash можно перевести как «вспышка молнии», что подчеркивает относительно высокую скорость перепрограммирования). Впервые анонсированная в середине 80-х годов, флэш-память во многом похожа на EEPROM, но использует особую технологию построения запоминающих элементов. Аналогично EEPROM, во флэш-памяти стирание информации производится электрическими сигналами, но не по байтово, а по блокам или полностью. Здесь следует отметить, что существуют микросхемы флэш-памяти с разбивкой на очень мелкие блоки (страницы) и автоматическим постраничным стиранием, что сближает их по возможностям с EEPROM. Как и в случае с EEPROM, микро схемы флэш-памяти выпускаются в вариантах с последовательным и параллельным доступом.
Полностью содержимое флэш-памяти может быть очищено за одну или несколько секунд, что значительно быстрее, чем у EEPROM. Программирование (запись) байта занимает время порядка 10 мкс, а время доступа при чтении составляет 35-200 не.
Энергонезависимые оперативные запоминающие устройства
Под понятие энергонезависимое ОЗУ (NVRAM — Non-Volatile RAM) подпадает несколько типов памяти. От перепрограммируемых постоянных ЗУ их отличает отсутствие этапа стирания, предваряющего запись новой информации, поэтому вместо термина «программирование» для них употребляют стандартный термин «запись».
Специальная память
К устройствам специальной памяти относятся постоянная память (ROM), перепрограммируемая постоянная память (Flash Memory), память CMOS RAM, питаемая от батарейки, видеопамять и некоторые другие виды памяти.
Прежде всего, в постоянную память записывают программу управления работой самого процессора. В ПЗУ находятся программы управления дисплеем, клавиатурой, принтером, внешней памятью, программы запуска и остановки компьютера, тестирования устройств.
Важнейшая микросхема постоянной или Flash-памяти — модуль BIOS. Роль BIOS двоякая: с одной стороны это неотъемлемый элемент аппаратуры, а с другой стороны — важный модуль любой операционной системы.
BIOS (Basic Input/Output System — базовая система ввода-вывода) — совокупность программ, предназначенных для автоматического тестирования устройств после включения питания компьютера и загрузки операционной системы в оперативную память.
Разновидность постоянного ЗУ — CMOS RAM.
CMOS RAM — это память с невысоким быстродействием и минимальным энергопотреблением от батарейки. Используется для хранения информации о конфигурации и составе оборудования компьютера, а также о режимах его работы.
Интегральные схемы BIOS и CMOS
Содержимое CMOS изменяется специальной программой Setup..
Для хранения графической информации используется видеопамять.
Видеопамять (VRAM) — разновидность оперативного ЗУ, в котором хранятся закодированные изображения. Это ЗУ организовано так, что его содержимое доступно сразу двум устройствам — процессору и дисплею. Поэтому изображение на экране меняется одновременно с обновлением видеоданных в памяти.
Дисковая кэш-память
Концепция кэш-памяти применима и к дисковым ЗУ. Принцип кэширования дисков во многом похож на принцип кэширования основной памяти, хотя способы доступа к диску и ОП существенно отличаются.
Если время обращения к любой ячейке ОП одинаково, то для диска оно зависит от целого ряда факторов.
Во-первых, нужно затратить некоторое время для установки головки считывания/записи на нужную дорожку.
Во-вторых, поскольку при движении головка вибрирует, необходимо подождать, чтобы она успокоилась.
В-третьих, искомый сектор может оказаться под головкой также лишь спустя некоторое время.
Дисковая кэш-память представляет собой память с произвольным доступом, «размещенную» между дисками и ОП. Емкость такой памяти обычно достаточно велика — от 8 Мбайт и более. Пересылка информации между дисками и основной памятью организуется контроллером дисковой кэш-памяти. Изготавливается дисковая кэш-память на базе полупроводниковых запоминающих устройств, что и основная память, поэтому в ряде случаев с ней обращаются как с дополнительной основной памятью. С другой стороны, в ряде операционных систем, таких как UNIX, в качестве дискового КЭШа используется область основной памяти.
В дисковой кэш-памяти хранятся блоки информации, которые с большой вероятностью будут востребованы в ближайшем будущем. Принцип локальности, обеспечивающий эффективность обычной кэш-памяти, справедлив и для дисковой, приводя к сокращению времени ввода/вывода данных от величин 20-30 мс до значений порядка 2-5 мс, в зависимости объема передаваемой информации.
Файловые структуры
Классификация файлов
Содержимое файлов
Файлы могут содержать в себе любую информацию. Это могут быть как программы, выполняемые под управлением какой-либо операционной системы, либо файлы с данными для этих программ. Независимо от операционных систем персональных компьютеров все файлы можно разделить на текстовые и бинарные (по другому - двоичные ) файлы. Текстовыми файлами называют файлы, в которых используются в качестве информационных символы с шестнадцатеричными кодами 20h-7Eh (32 -126 десятичными) и 80h-7Eh (128 - 254 десятичными). В качестве служебных кодов и только в качестве них допускается использовать символы с кодами:
09h (9) (HT) - горизонтальная табуляция;
0Ah (10) (LF,EOL) - новая строка (перевод строки);
0Bh (11) (VT) - вертикальная табуляция;
0Ch (12) (FF) - новая строка (перевод страницы);
0Dh (13) (CR) - возврат каретки;
1Ah (26) (SUB,EOF) - конец файла. *
Примечание: При визуализации текстового файла символ горизонтальной табуляции заменяется несколькими (обычно восемью) проблемами, символ вертикальной табуляции - несколькими пустыми строками. Символ возврата каретки переводит курсор (или позицию вывода нового символа) на первый элемент начала строки. Символ перевода строки выводит следующий символ на своем месте, только строкой ниже. Поэтому символ EOL (End-of-Line) ы действительности - это последовательность символов CR/LF. Все символы, расположенные после символа конца файла, при выводе игнорируются.
Среди всех текстовых файлов можно выделить подмножество чистых ASCII файлов, информационные символы которых имеют только коды с номерами 20h - 7Eh. Двоичные же файлы представляют из себя последовательность из любых символов. Их длина определяется из заголовка файла. Это разделение является важным для различных операционных систем, поскольку назначение и обработка бинарных и текстовых файлов в операционных системах различаются.