Глава 1

Глава 1. Компьютер. Программное и аппаратное обеспечение

Системный блок компьютера. Оперативная память: тип, частота, и информационная емкость

Внутренняя память

Постоянная память (ПЗУ, ROM ) — неизменяемая память, поставляемая вместе с компьютером, в которой хранятся программы, тестирующие компьютер сразу после его включения и загружающие операционную систему.

Кэш-память — (англ. cache), или сверхоперативная память. Кэш-память реализуется на микросхемах статической памяти SRAM.

Специальная память — к устройствам специальной памяти относятся перепрограммируемая постоянная память (Flash Memory), память CMOS RAM, питаемая от батарейки, видеопамять и некоторые другие виды памяти.

Внешняя память

Предназначена для переноса и хранения информации. Это могут быть дискеты, лазерные диски, магнитооптические диски, винчестеры и другие устройства, выполняющие данные функции.

Внутренняя (основная) память

В состав внутренней памяти входят оперативная память, постоянная память, кэш-память и специальная память.

Оперативная память

Оперативная память (ОЗУ, англ. RAM, Random Access Memory — память с произвольным доступом) — это оперативное (быстрое) запоминающее устройство не очень большого объёма, непосредственно связанное с процессором и предназначенное для записи, считывания и хранения выполняемых программ и данных, обрабатываемых этими программами.

Оперативная память используется только для временного хранения данных и программ, так как, когда машина выключается, все, что находилось в ОЗУ, пропадает. Доступ к элементам оперативной памяти прямой — это означает, что каждый байт памяти имеет свой индивидуальный адрес.

Как работает ОЗУ?

Оперативная память состоит из ячеек , в каждой из них может храниться 1 байт информации , т.е. двоичного кода (т.е. цепочку из восьми символов»1″ или «0») и имеет адрес (т.е. порядковый номер, записанный в 16-ричном коде). Их также называют адресными ячейками.

Когда компьютер отправляет данные на хранение в оперативную память, он запоминает адреса, в которые эти данные помещены. Обращаясь к информационной ячейке, компьютер находит в ней байт данных.
Адресная ячейка оперативной памяти хранит один байт, а поскольку байт состоит из 8 битов, то в ней есть 8 битовых ячеек. Каждая такая ячейка микросхемы оперативной памяти хранит электрический заряд.
Заряды в ячейках не могут храниться долго — они «стекают». За несколько десятых долей секунды заряд в ячейки уменьшается до утраты данных.
Чтобы такого не случилось, компьютер «повторяет» информацию в каждой ячейке (подзаряжает). Это называется регенерацией оперативной памяти. Это происходит так быстро, что мы не замечаем этого, но стоит на мгновенье отключить питание, стирается вся оперативная память и происходит «сброс» компьютера.

Объем ОЗУ обычно составляет от 32 до 1024 Мбайт. В настоящее время появились ОЗУ до 2 Гбайт. Для несложных административных задач бывает достаточно и 32 Мбайт ОЗУ, но сложные задачи компьютерного дизайна могут потребовать от 512 Мбайт до 2 Гбайт ОЗУ.

Обычно ОЗУ исполняется на интегральных микросхемах памяти SDRAM (синхронное динамическое ОЗУ). Каждый информационный бит в SDRAM запоминается в виде электрического заряда крохотного конденсатора, образованного в структуре полупроводникового кристалла. Из-за токов утечки такие конденсаторы быстро разряжаются, и их периодически (примерно каждые 2 миллисекунды) подзаряжают специальные устройства. Этот процесс, как уже было сказано, называется регенерацией памяти (Refresh Memory). Микросхемы SDRAM имеют ёмкость 16 — 256 Мбит и более. Они устанавливаются в корпуса и собираются в модули памяти.

Модули памяти могут различаться между собой по размеру и количеству контактов ( DIMM , RIMM , DDR — см. рис. 1), быстродействию, информационной емкости и так далее.

Большинство современных компьютеров комплектуются модулями типа DIMM (Dual-In-line Memory Module — модуль памяти с двухрядным расположением микросхем). В компьютерных системах на самых современных процессорах используются высокоскоростные модули Rambus DRAM (RIMM) и DDR DRAM.

DIMM

RIMM

DDR

Важнейшей характеристикой модулей оперативной памяти является быстродействие или паспортная частота (100, 133, 333, 400 или 800 МГц) , которая зависит от максимально возможной частоты операций записи или считывания информации из ячеек памяти. Современные модули памяти обеспечивают частоту до 800 МГц.

Модули памяти характеризуются так же такими параметрами, как информационная емкость или информационный объем. Объем памяти измеряется в байтах (количество ячеек в памяти совпадает с количеством байт) — 16, 32, 64, 128, 256, 512 или 1024 Мбайт .

Так же память характеризуется число микросхем , время доступа к данным (6 или 7 наносекунд) и число контактов (72, 168 или 184).

В персональных компьютерах объем адресуемой памяти и величина фактически установленной оперативной памяти практически всегда различаются. Хотя объем адресуемой памяти может достигать 64 Гбайт, величина фактически установленной оперативной памяти может быть значительно меньше, например, «всего» 64 Мбайт.

Оперативная память — временная, т. е. данные в ней хранятся только до выключения ПК. Для долговременного хранения информации служат дискеты, винчестеры, компакт-диски и т. п. Конструктивно элементы памяти выполнены в виде модулей, так что при желании можно сравнительно просто заменить их или установить дополнительные и тем самым изменить объем общей оперативной памяти компьютера.

Кэш-память

Кэш (англ. cache), или сверхоперативная память — очень быстрое ЗУ небольшого объёма, которое используется при обмене данными между микропроцессором и оперативной памятью для компенсации разницы в скорости обработки информации процессором и несколько менее быстродействующей оперативной памятью.

Кэш-памятью управляет специальное устройство — контроллер, который, анализируя выполняемую программу, пытается предвидеть, какие данные и команды вероятнее всего понадобятся в ближайшее время процессору, и подкачивает их в кэш-память. При этом возможны как «попадания», так и «промахи». В случае попадания, то есть, если в кэш подкачаны нужные данные, извлечение их из памяти происходит без задержки. Если же требуемая информация в кэше отсутствует, то процессор считывает её непосредственно из оперативной памяти. Соотношение числа попаданий и промахов определяет эффективность кэширования.

Кэш-память реализуется на микросхемах статической памяти SRAM (Static RAM), более быстродействующих, дорогих и малоёмких, чем DRAM (SDRAM). Современные микропроцессоры имеют встроенную кэш-память, так называемый кэш первого уровня размером 8, 16, 32 или 64 Кбайт. Кроме того, на системной плате компьютера может быть установлен кэш второго уровня ёмкостью 256, 512, 1024 Кбайт и выше.

Постоянная память (ПЗУ)

Существует два типа памяти — память с произвольным доступом (RAM или random access memory). Это оперативная память. Ее мы только что рассмотрели, но помимо нее существует другой вид внутренней памяти — память, доступная только на чтение (ROM или read only memory). Это и есть постоянная память, или как по-другому ее называют постоянное запоминающее устройство (ПЗУ).

Память, доступная только на чтение используется для постоянного размещения определенных программ (например, программы начальной загрузки ЭВМ). В процессе работы компьютера содержимое этой памяти не может быть изменено.

Постоянная память (ПЗУ, англ. ROM, Read Only Memory — память только для чтения) — энергонезависимая память, используется для хранения данных, которые никогда не потребуют изменения. Содержание памяти специальным образом «зашивается» в устройстве при его изготовлении для постоянного хранения. Из ПЗУ можно только читать.

ПЗУ является энергонезависимым.

В ПЗУ находятся:

• Программа управления работой самого процессора;
• Программы управления дисплеем, клавиатурой, принтером, внешней памятью;
• Программы запуска и остановки ЭВМ;
• Программы тестирования устройств, проверяющие при каждом включении компьютера правильность работы его блоков;
• Информация о том, где на диске находится операционная система.

Отличия ОЗУ и ПЗУ :

• В ОЗУ процессор записывает информацию и считывает. При выключении компьютера информация в ОЗУ стирается.
• В ПЗУ процессор не может записывать информацию. ПЗУ предназначено только для чтения информации, записанной на заводе-изготовителе. При выключении компьютера информация сохраняется.

Специальная постоянная память

Перепрограммируемая постоянная память (Flash Memory) — энергонезависимая память, допускающая многократную перезапись своего содержимого с дискеты.

К устройствам специальной памяти относятся перепрограммируемая постоянная память (Flash Memory), память CMOS RAM, питаемая от батарейки, видеопамять и некоторые другие виды памяти.

Перепрограммируемая постоянная память (Flash Memory) — энергонезависимая память, допускающая многократную перезапись своего содержимого с дискеты

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.

Рис 2. Микросхемы BIOS и CMOS

Содержимое CMOS изменяется специальной программой Setup, находящейся в BIOS (англ. Set-up — устанавливать, читается «сетап»).

К устройствам специальной памяти относят видеопамять. Видеопамять используется для хранения графической информации. Видеопамять содержит данные, соответствующие текущему изображению на экране.

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.

Объем VRAM обычно составляет от 16 до 512 Мбайт.

Как работает оперативная память в windows

Выше было сказано, что при отсутствии модуля памяти система работать не будет. Хотя, на ПК, установлена Windows. Так почему же не происходит долгожданной загрузки? Ответ прост, ведь операционная система, так же состоит из файлов. А для полной работы необходима загрузка этих исполняемых файлов windows.

Когда видно логотип windows и бегающую полоску загрузки, в этот момент в оперативку загружаются компоненты операционной системы. Запускаются основные службы, процессы, открывается рабочий стол. Далее когда запустились основные процессы, стартуют программы, которые помещены в автозагрузку, конечно если такие имеются.

Любые ваши действия, запуск любого приложения, поместит процесс в оперативную память. В диспетчере задач, во вкладках процессы и быстродействие, наглядно видно объем физической памяти, а так же количество свободной и занятой памяти.

Во вкладке процессы, виден список всех процессов, которые исполняются в данный момент в реальном времени. Визуально присутствует 4 отсека:

1. имя образа
2. имя пользователя
3. ЦП
4. память

Имя образа и есть список исполняемых файлов с расширением .exe, по ним собственно и кликаем, чтобы запустить приложения. Имя пользователя демонстрирует, кто запустил процесс. Это может быть администратор, службы windows или сама система. Если у вас подвисло приложение, можно найти ее имя образа, и нажать кнопку завершить процесс, после чего система грохнет процесс, приложение закроется, оперативная память освободится. То же самое можно сделать, если Вы хотите полностью удалить службу windows, конечно можно ее просто остановить, но не будет лишним знать различные варианты.

Важно! Не пытайтесь грохнуть системные процессы. Может привести к потери не сохраненных данных и перезапуску системы. То же самое касается некоторых служб и процессов запущенных администратором. Прежде чем, что-то завершить убедитесь, что Вам это никак не повредит!

ЦП расшифровывается как центральный процессор, ну тут понятно, что для каждого процесса показывается на сколько процентов грузится ЦП.

Ну и собственно память, указывает на то, сколько оперативной памяти хавает приложение.

Таким образом, Вы можете наблюдать и отслеживать любые изменения объема ОЗУ.

Существуют так же следующие виды памяти:

Постоянная память (постоянное запоминающее устройство – ПЗУ или ROM-память) предназначена только для чтения, энергонезависимая. Содержание памяти «зашивается» в устройстве при изготовлении и никогда не меняется.

К специальной памяти относят постоянную память, перепрограммируемую постоянную память, память с независимым питанием, видеопамять и некоторые другие виды памяти.

Перепрограммируемая постоянная память (Flash Memory) – энергонезависимая память, допускающая многократную перезапись. Содержит модуль BIOS – совокупность программ для автоматического тестирования устройств после включения питания компьютера и загрузки ОС в оперативную память.

Память с независимым питанием от батарейки (CMOS RAM) служит для хранения времени, даты, текущих параметров оперативной памяти, микропроцессора. Это разновидность постоянной памяти.

Видеопамять – разновидность ОЗУ, в котором хранится закодированное изображение. Доступна процессору и дисплею, поэтому изображение на экране меняется одновременно с обновлением видеоданных в памяти.

Какая память необходима современному компьютеру

Хотя в продаже можно все еще найти материнские платы со слотами под DDR3 и соответствующие модули, такой стандарт постепенно утрачивает актуальность, а ему на смену приходит DDR4.

p, blockquote 18,0,0,0,0 —>

Благодаря своим характеристикам, такой тип ОЗу лучше выполняет возложенные функции, быстрее справляясь с массивами данных. Это касается в том числе и быстродействия: при большей частоте памяти, модуль быстрее обрабатывает большое количество информации.

p, blockquote 19,0,0,1,0 —>

Относительно игр, требования еще жестче. Как сказано выше, ОЗУ служит для того, чтобы запомнить промежуточные данные.

p, blockquote 20,0,0,0,0 —>

Чем дальше развивается индустрия гейминга, тем сложнее в техническом плане становятся игры: оперативке приходится запоминать множество объектов – персонажей, их взаимное расположение, текстуры, окружающую обстановку, детали ландшафта и т.д.

В любой современной игре, в которой даже не открытый игровой мир, а отдельные локации, (хотя таковых сегодня очень мало), требуется как минимум 8 Гб, а еще лучше 16 Гб оперативки.

p, blockquote 22,0,0,0,0 —>

Однако через пару лет системные требования могут еще более повыситься, и для комфортной игры на максимальных настройках придется ставить уже 32 Гб оперативки. Для работы с программами в большинстве случаев достаточно 4 Гб, однако, например, для использования хорошего видеоредактора рекомендуется не менее 8 Гб.

p, blockquote 23,0,0,0,0 —>

Детальнее про влияние оперативной памяти на производительность в играх можно почитать здесь. А на сегодня все. Буду признателен, если вы поделитесь этим постом в социальных сетях. До завтра!

p, blockquote 24,0,0,0,0 —>

p, blockquote 25,0,0,0,0 —> p, blockquote 26,0,0,0,1 —>

Как устроена оперативная память компьютера

З наете ли вы, что такое оперативная память? Конечно, знаете. Это такое устройство, от которого зависит скорость работы компьютера. В общем, так оно и есть, только выглядит такое определение немного дилетантски. Но что в действительности представляет собой оперативная память? Как она устроена, как работает и чем один вид памяти отличается от другого?

Компьютерная память

Оперативная память, ОЗУ она же RAM (англ.) — это энергозависимая часть компьютерной памяти, предназначенной для хранения временных данных, обрабатываемых процессором. Хранятся эти данные в виде бинарной последовательности, то есть набора нулей и единиц. Энергозависимой же она называется потому, что для её работы необходимо постоянное подключение к источнику электрического тока. Стоит только отключить её от питания, как вся хранящаяся в ней информация будет утеряна.

Но если ОЗУ это одна часть компьютерной памяти, тогда что представляет собой её другая часть? Носителем этой части памяти является жесткий диск. В отличие от ОЗУ, он может хранить информацию, не будучи подключён к источнику питания. Жесткие диски, флешки и CD-диски — все эти устройства именуются ПЗУ, что расшифровывается как постоянное запоминающее устройство. Как и ОЗУ, ПЗУ хранят данные в виде нулей и единиц.

Для чего нужна ОЗУ

Тут может возникнуть вопрос, а зачем вообще нужна оперативная память? Разве нельзя выделить на жестком диске буфер для временного помещения обрабатываемых процессором данных? В принципе можно, но это был бы очень неэффективный подход.

Физическое устройство оперативной памяти таково, что чтение/запись в ней производится намного быстрее . Если бы вместо ОЗУ у вас было ПЗУ, компьютер бы работал очень медленно.

Физическое устройство ОЗУ

Физически ОЗУ представляет съёмную плату (модуль) с располагающимися на ней микросхемами памяти. В основе микросхемы лежит конденсатор — устройство, известное уже больше сотни лет.

Каждая микросхема содержит множество конденсаторов связанных в единую ячеистую структуру — матрицу или иначе ядро памяти. Также микросхема содержит выходной буфер — особый элемент, в который попадает информация перед тем, как быть переданной на шину памяти. Из уроков физики мы знаем, что конденсатор способен принимать только два устойчивых состояния: либо он заряжен, либо разряжен. Конденсаторы в ОЗУ играют ту же роль, что и магнитная поверхность жёсткого диска, то есть удержание в себе электрического заряда, соответствующего информационному биту. Наличие заряда в ячейке соответствует единице, а отсутствие — нулю.

Как в ОЗУ записывается и читается информация

Понять, как в ОЗУ происходит запись и считывание данных будет проще, если представить её в виде обычной таблицы. Чтобы считать данные из ячейки, на горизонтальную строку выдаётся сигнал выбора адреса строки (RAS). После того как он подготовит все конденсаторы выбранной строки к чтению, по вертикальной колонке подаётся сигнал выбора адреса столбца (CAS), что позволяет считать данные с конкретной ячейки матрицы.

Характеристика, определяющая количество информации, которое может быть записано или прочитано за одну операцию чтения/записи, именуется разрядностью микросхемы или по-другому шириной шины данных. Как нам уже известно, перед тем как быть переданной на шину микросхемы, а затем в центральный процессор, информация сначала попадает в выходной буфер. С ядром он связывается внутренним каналом с пропускной способностью равной ширине шины данных. Другой важной характеристикой ОЗУ является частота шины памяти. Что это такое? Это периодичность, с которой происходит считывание информации, а она совсем не обязательно должна совпадать с частотой подающегося на матрицу памяти сигнала, что мы и увидим на примере памяти DDR.

В современных компьютерах используется так называемая синхронная динамическая оперативная память — SDRAM. Для передачи данных в ней используется особый синхросигнал. При его подаче на микросхему происходит синхронное считывание информации и передача её в выходной буфер.

Представим, что у нас есть микросхема памяти с шириной шины данных 8 бит, на которую с частотой 100 МГц подаётся синхросигнал. В результате за одну транзакцию в выходной буфер по 8-битовому каналу попадает ровно 8 бит или 1 байт информации. Точно такой же синхросигнал приходит на выходной буфер, но на этот раз информация попадает на шину микросхемы памяти. Умножив частоту синхросигнала на ширину шины данных, мы получим ещё один важный параметр — пропускную способность памяти.

8 бит * 100 МГц = 100 Мб/с

Память DDR

Это был простейший пример работы SDR — памяти с однократной скоростью передачи данных. Этот тип памяти сейчас практически не используется, сегодня его место занимает DDR — память с удвоенной скоростью передачи данных. Разница между SDR и DDR заключается в том, что данные с выходного буфера такой ОЗУ читаются не только при поступлении синхросигнала, но и при его исчезновении. Также при подаче синхросигнала в выходной буфер с ядра памяти информация попадает не по одному каналу, а по двум, причём ширина шины данных и сама частота синхросигнала остаются прежними.

Для памяти DDR принято различать два типа частоты. Частота, с которой на модуль памяти подаётся синхросигнал, именуется базовой, а частота, с которой с выходного буфера считывается информация — эффективной. Рассчитывается она по следующей формуле:

эффективная частота = 2 * базовая частота

В нашем примере с микросхемой 8 бит и частотой 100 МГц это будет выглядеть следующим образом.

8 бит * (2 * 100 МГц) = 200 Мб/с

Чем отличаются DDR от DDR2, DDR3 и DDR4

Количеством связывающих ядро с выходным буфером каналов, эффективной частотой, а значит и пропускной способностью памяти. Что касается ширины шины данных (разрядности), то в большинстве современных модулей памяти она составляет 8 байт (64 бит). Допустим, что у нас есть модуль памяти стандарта DDR2-800. Как рассчитать его пропускную способность? Очень просто. Что такое 800? Это эффективная частота памяти в мегагерцах. Умножаем её на 8 байт и получаем 6400 Мб/с.

И последнее. Что такое пропускная способность мы уже знаем, а что такое объём оперативной памяти и зависит ли он от её пропускной способности? Прямой взаимосвязи между этим двумя характеристиками нет. Объём ОЗУ зависит от количества запоминающих элементов. И чем больше таких ячеек, тем больше данных может хранить память без их перезаписи и использования файла подкачки.

В отличие от жесткого диска хранит самые актуальные промежуточные данные, обрабатываемые процессором. От объема ОЗУ (оперативное запоминающее устройство) зависит количество задач, которые одновременно может выполнять компьютер под управлением ОС.

Теперь, когда мы в общих чертах разобрались с характеристиками комплектующих, необходимо определиться с задачами, возлагаемыми на будущий ПК.

Статическая и динамическая память

Основой ячейки динамической памяти служит миниатюрный конденсатор. Если он заряжен до какого-то определенного порога – это соответствует «единице», если разряжен (до определенного порога и ниже) – это соответствует «нулю».

Заряд на конденсаторе быстро уменьшается. Поэтому, чтобы не было ошибок, данные в ячейках надо периодически обновлять (регенерировать). Причем делать надо это не реже, чем раз в 15 мс. Это замедляет быстродействие компьютера.

Кроме того, процессор работает на значительно более высокой частоте, чем основная (динамическая) память. И если поднимать только тактовую частоту процессора – особого толку не будет. Быстродействие компьютера будет определяться более медленной скоростью работы памяти.

Поднять быстродействие можно, если между процессором и основной памятью установить статическую память (SRAM, Static RAM), которая работает на более высокой частоте (в идеале – равной тактовой частоте процессора).

Она будет являться как бы посредником, процессор будет считывать данные из нее, а не из медленной RAM. Раньше SRAM устанавливали в виде отдельных микросхем на материнской плате, теперь же она перекочевала в процессор и стала называться «кэш первого уровня L1» и «кэш второго уровня L2».

Тактовые частоты оперативной памяти все время растут, и объем ее увеличивается.

Рост стимулируется тем, что необходимо перелопачивать все большие и большие потоки информации. Динамическая память выпускается в виде модулей с ключами для защиты от «дурака», что предотвращает ее повреждение при неумелом использовании.

К настоящему времени емкость модулей исчисляется гигабайтами (Гб). Со времени 286-х компьютеров — с их 1-2 Mб RAM — объемы выросли в тысячи раз!

Виды (типы) оперативной памяти

В наше время оперативная память может быть двух типов: статической (SRAM) и динамической (DRAM). Статические ОЗУ по сравнению с динамическими являются более быстрыми из-за своей технологии производства, но в то же время и более дорогими. Такой тип зачастую используется в качестве кэш-памяти процессора. Для массового производства модулей оперативной памяти используют технологию DRAM. И существует несколько типов такой памяти. Те, которые сейчас можно встретить:

• DDR SDRAM — синхронная динамическая память с произвольным доступом и удвоенной скоростью передачи данных (Double Data Rate Synchronous Dynamic Random Access Memory) первого поколения;
• DDR2 SDRAM — второе поколение DDR SDRAM;
• DDR3 SDRAM — третье поколение DDR SDRAM;
• DDR4 SDRAM — четвертое поколение DDR SDRAM;

Как можно догадаться, DDR SDRAM — это самый старый тип оперативной памяти, который сейчас встретить очень трудно. DDR4 — самый новый. На сегодняшний день самым распространенным является DDR3. Различаются эти типы памяти между собой производительностью и внешним видом.

Для того, чтобы ненароком нельзя было вставить планку с одним типом оперативной памяти в разъем, предназначенный для другого типа, на планке есть специальный ключ (пропил), а в разъеме на материнской платы в том же месте выступ. И у каждого вида памяти он разный.

Кроме того, с помощью этого ключа вы не сможете вставить модуль ОЗУ наоборот.

Что такое ОЗУ в компьютере: из чего состоит и для чего служит?

В состав внутренней памяти входят оперативная память, кэш-память и специальная память.

1. Оперативная память

Оперативная память (ОЗУ, англ. RAM, Random Access Memory — память с произвольным доступом) — это быстрое запоминающее устройство не очень большого объёма, непосредственно связанное с процессором и предназначенное для записи, считывания и хранения выполняемых программ и данных, обрабатываемых этими программами.

Оперативная память используется только для временного хранения данных и программ, так как, когда машина выключается, все, что находилось в ОЗУ, пропадает. Доступ к элементам оперативной памяти прямой — это означает, что каждый байт памяти имеет свой индивидуальный адрес.

Объем ОЗУ обычно составляет от 32 до 512 Мбайт. Для несложных административных задач бывает достаточно и 32 Мбайт ОЗУ, но сложные задачи компьютерного дизайна могут потребовать от 512 Мбайт до 2 Гбайт ОЗУ.

Обычно ОЗУ исполняется из интегральных микросхем памяти SDRAM (синхронное динамическое ОЗУ). Каждый информационный бит в SDRAM запоминается в виде электрического заряда крохотного конденсатора, образованного в структуре полупроводникового кристалла. Из-за токов утечки такие конденсаторы быстро разряжаются, и их периодически (примерно каждые 2 миллисекунды) подзаряжают специальные устройства. Этот процесс называется регенерацией памяти (Refresh Memory). Микросхемы SDRAM имеют ёмкость 16 — 256 Мбит и более. Они устанавливаются в корпуса и собираются в модули памяти.

Большинство современных компьютеров комплектуются модулями типа DIMM (Dual-In-line Memory Module — модуль памяти с двухрядным расположением микросхем). В компьютерных системах на самых современных процессорах используются высокоскоростные модули Rambus DRAM (RIMM) и DDR DRAM.

Рис. 2.6. Микросхемы памяти RIMM (сверху) и DIMM (снизу)

Модули памяти характеризуются такими параметрами, как объем —(16, 32, 64, 128, 256 или 512 Мбайт), число микросхем, паспортная частота(100 или 133 МГц), время доступа к данным (6 или 7 наносекунд) и число контактов (72, 168 или 184). В 2001 г. начинается выпуск модулей памяти на 1 Гбайт и опытных образцов модулей на 2 Гбайта.

2. Кэш-память

Кэш (англ. cache), или сверхоперативная память — очень быстрое ЗУ небольшого объёма, которое используется при обмене данными между микропроцессором и оперативной памятью для компенсации разницы в скорости обработки информации процессором и несколько менее быстродействующей оперативной памятью.

Кэш-памятью управляет специальное устройство — контроллер, который, анализируя выполняемую программу, пытается предвидеть, какие данные и команды вероятнее всего понадобятся в ближайшее время процессору, и подкачивает их в кэш-память. При этом возможны как «попадания», так и «промахи». В случае попадания, то есть, если в кэш подкачаны нужные данные, извлечение их из памяти происходит без задержки. Если же требуемая информация в кэше отсутствует, то процессор считывает её непосредственно из оперативной памяти. Соотношение числа попаданий и промахов определяет эффективность кэширования.

Кэш-память реализуется на микросхемах статической памяти SRAM (Static RAM), более быстродействующих, дорогих и малоёмких, чем DRAM (SDRAM). Современные микропроцессоры имеют встроенную кэш-память, так называемый кэш первого уровня размером 8, 16 или 32 Кбайт. Кроме того, на системной плате компьютера может быть установлен кэш второго уровня ёмкостью 256, 512 Кбайт и выше.

3. 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.

Постоянная память (ПЗУ, англ. ROM, Read Only Memory — память только для чтения) — энергонезависимая память, используется для хранения данных, которые никогда не потребуют изменения. Содержание памяти специальным образом «зашивается» в устройстве при его изготовлении для постоянного хранения. Из ПЗУ можно только читать.

Перепрограммируемая постоянная память (Flash Memory) — энергонезависимая память, допускающая многократную перезапись своего содержимого с дискеты.

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 строны — 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, находящейся в BIOS (англ. Set-up — устанавливать, читается «сетап»).

Для хранения графической информации используется видеопамять.