Структура оперативной памяти

Логическая структура оперативной памяти IBM PC разделена на области различного объема. Так, первые 640 Кбайт (MS – DOS) считаются стандартной памятью для пользовательских программ и данных. Оставшиеся до 1 Мбайта ячейки зарезервированы для системного использования и носят названия памяти в верхних или высших адресах. Один Мбайт ОЗУ совпадает с адресным пространством в 1 Мбайт процессора с 20-разрядной шиной адреса (2 в 20-ой степени равно 1 Мбайт), которая была у микропроцессора i8088.

Взаимно-однозначное соответствие между объемом адресного пространства процессора (потенциально возможной памятью) и реально существующей памятью в виде набора микросхем ОЗУ и ПЗУ реализуется далеко не всегда. Возможны два случая: адресное пространство меньше объема реально (физически) существующих микросхем памяти или адресное пространство больше объема реально существующих микросхем памяти. В первом случае выход из положения состоит в принципе поочередного (так называемого постраничного) подключения дополнительных блоков памяти к адресному пространству. Во втором случае (в компьютерах с 24- или 32-разрядной шиной адреса - 16 Мбайт или 4 Гбайта адресуемой памяти) подключают дополнительные модули оперативной и постоянной памяти.

Физически для построения запоминающего устройства типа RAM используют микросхемы статической и динамической памяти, что определяет энергозависимость всей оперативной памяти. При выключении компьютера вся информация из ОЗУ исчезает.

В случае статической RAM каждый бит представлен одним из двух возможных состояний некоторой электрической цепи, содержащей транзисторы и имеющей вывод на адресную линию.

В случае динамической RAM каждый бит такой памяти представляется в виде наличия (или отсутствия) заряда на конденсаторе, образованном в структуре полупроводникового кристалла. Ячейки такой памяти очень компактны, но со временем конденсатор испытывает утечку заряда, поэтому периодически выполняется автоматическое "восстановление" информации в каждой ячейке динамической RAM. Это снижает скорость работы памяти и является основным ее недостатком.

Если от типа процессора зависит объем адресуемой памяти, то быстродействие используемой оперативной памяти в свою очередь во многом определяет скорость работы процессора, влияя на производительность всей системы. Статическая память обладает большим быстродействием, т.е. имеет малое время доступа к ячейке; информация в ячейке хранится надежно, не требуется ее восстановление, но этот вид памяти дорог и энергоемок, т.е. может происходить перегрев, что уменьшает надежность. Поэтому в компьютерах используют одновременно оба вида RAM, а время доступа для микросхем ОЗУ с 1984 г. снизилось со 150 до 70 - 50 нс.

Определим различия между понятиями: стандартная память, верхняя память, дополнительная память и расширенная память. Адресное пространство IBM-совместимых компьютеров логически делятся на три области:

• область стандартной памяти (CMA - Conventional Memory Area). CMA имеет диапазон адресов 0 - 649К-1 (К = 1024);
• область верхней памяти (UMA - Upper Memory Area). UMA находится в диапазоне адресов 640K - 1M-1 (M = 1024K);
• область расширенной памяти (XMA - eXtended Memory Area). XMA располагается в интервале адресов от 1М до UB-1, где UB - количество байтов в адресном пространстве микропроцессора.

Вся память, не являющаяся стандартной, объединяется в категорию дополнительной памяти. К ней, в частности, относится уже упомянутая расширенная память. Есть и другие разновидности дополнительной памяти: отображаемая, высокая и верхняя память.

1. Расширенная память XMS - eXtended Memory Specification. Программный драйвер, реализующий спецификацию XMS (HIMEM.SYS), позволяет пересылать данные из стандартной памяти в расширенную и обратно. Размещение выполняемых программ в расширенной памяти данной спецификацией не предусматривается.

2. Отображаемая память EMS - Expanded MemorySpecification. Программные и аппаратные средства, совместимые с EMS, предоставляют дополнительную память для хранения данных с целью их использования выполняемыми программами и позволяет осуществлять доступ к этим данным путем обычной адресации. Хранения же выполняемых программ в этой памяти не поддерживается.

3. Высокая память (HMA - High Memory Area). При подключении драйвера HIMEM.SYS можно считать, что имеется область адресного пространства микропроцессора, охватывающая диапазон адресов от 1М до 1М + 64К - 16, и называемая областью высокой памяти. Расширенную память, попадающую в эту область, называют высокой памятью (high memory). Высокая память может обеспечивать хранение как данных, так и выполняемых программ, поскольку адресуется непосредственно, без переключения режимов работы микропроцессора.

4. Верхняя память (UMB - Upper Memory Blocks). Память, заполняющая "дыры" в UMA, называется верхней (upper memory). Верхняя память состоит из нескольких фрагментов, называемых регионами. Из-за небольших размеров регионов в верхнюю память не удается загрузить большие программы (т.к. программный код должен быть непрерывным). Обычно загружают резидентные программы. Поддержка UMB осуществляется в DOS драйвером EMM386.EXE.

Дата добавления: 2014-12-07