Понятие памяти, виды компьютерной памяти (ROM, RAM, CMOS, FLASH, CACH-память)

Компьютерная память (устройство хранения информации, запоминающее устройство) — часть вычислительной машины, физическое устройство или среда для хранения данных, используемая в вычислениях, в течение определённого времени. Память в вычислительных устройствах имеет иерархическую структуру и обычно предполагает использование нескольких запоминающих устройств, имеющих различные характеристики.

Основными характеристиками памяти являются: Быстродействие памяти определяется временем выполнения операции записи или считывания данных. Здесь важно минимальное время доступа и длительность цикла обращения. Время доступа определяется как задержка появления действительных данных относительно начала цикла чтения. Разрядность шины памяти– это количество байт или бит, с которыми операция чтения/записи может быть выполнена одновременно.

В качестве оперативной памяти обычно используется DRAM – динамическая память, на сегодняшний день имеющая лучшее сочетание объема, плотности упаковки, энергопотребления и цены.

Физически память представлена в виде отдельных микросхем (чипов), объединенных в специальные платы (модули). Существует несколько тип подобных плат, отличающихся внешними разъемами и организацией: SIPP, SIMM, DIMM, DIMM DDR.

ROM (read only memory) –– постоянное запоминающее устройство (ПЗУ), энергонезависимая память, которая поддерживает процедуру начальной загрузки ПК, выполняет различные проверки и настройки и загружает в RAM ОС с системного устройства. Наиболее важным элементом постоянной памяти является BIOS (basic input output system). Процедуры BIOS всегда привязаны к конкретной реализации системной платы и осуществляют поддержку стандартных ресурсов компьютерной системы. При начальной загрузке он тестирует компоненты ПК и сигнализирует о состоянии системы звуковыми сигналами. Инструкции сигналов описаны в инструкции к системной плате.

Работает только на чтение. ROM память представляет собой микросхему, устанавливаемую в специальный разъем (сокет):

PROM – однократно программируемая память. Программа в микросхему записывается при ее изготовлении.

EPROM (Erasable) – стираемая память. Ультрафиолетовым облучением можно стереть информацию и записать на специальных устройствах – программаторах.

EEPROM (Electrical Erasible PROM) – электрически стираемая (перезаписываемая) память.

RAM (Random Access Memory) – оперативное запоминающее устройство (ОЗУ). Служит для временного хранения программ и данных. Работает как на чтение, так и на запись. Доступ к ней самый быстрый. Любая информация может быть обработана ЦП только если она находится в ОП. Основная функция ОЗУ – выдача или прием данных по запросам ЦП, содержащим адреса ячеек. Множество допустимых значений адресов называется адресным пространством. Память представляет собой последовательность байтов, каждому байту соответствует свой уникальный номер – физический адрес. Диапазон значений физических адресов зависит от разрядности шины адреса микропроцессора.

CMOS– технология изготовления микросхем, которая отличается малым электропотреблением и невысоким быстродействием. Подпитывается от батарейки 3,6 V.

В CMOS-памяти хранится информация о текущих показаниях часов и конфигурации компьютера: Объем оперативной памяти. Количество и тип гибких дисков. Характеристики жестких дисков. Порядок загрузки. Энергосбережения. Использование системных и встроенных контроллеров и тд.

Эта память необходима для нормального и правильного функционирования многих процедур BIOS. В самом BIOSе, есть возможность редактирования содержимого CMOS.

Flash-memory – разновидность EEPROM. Энергонезависимая память, допускающая многократную перезапись. Основное отличие от EEPROM: стирание содержимого ячеек выполняется либо для всей микросхемы, либо для определенного блока (кластера~512 байт). Таким образом, чтобы изменить один байт, сначала в буфер считывается весь блок, где содержится данный байт, стирается содержимое блока, изменяется значение байта в буфере, после чего происходит запись измененного в буфере блока.

Преимущества флеш-памяти по сравнению с EEPROM:

А) Выше скорость записи при последовательном доступе, за счет того, что стирание производится блоками.

Б) Низкая себестоимость производства

Главный недостаток: медленная запись в произвольные участки памяти.

CACHE– сверхбыстрая память. Буфер обмена между ЦП и «медленным» ОЗУ. Реализована на аппаратном уровне и программно не обнаруживается. Снижает общее количество тактов ожидания ЦП при обращении к памяти. Кэш хранит копии блоков данных тех областей ОЗУ, к которым происходили последние обращения. И весьма вероятное следующее обращение к тем же данным будет обработано кэш-памятью существенно быстрее, чем ОЗУ. От эффективности алгоритма кэширования зависит вероятность нахождения затребованных данных в кэш-памяти и, следовательно, выигрыш в производительности памяти и компьютера в целом. Кэш строится по двухуровневой схеме: внутренний кэш процессора (8-16 кбайт) и внешний кэш(64-512 кбайт, но работает медленее). Кэширование широко применяется как буфер между быстрыми и медленными устройствами, например, в контроллерах жестких и оптических дисков.