Физическая структура

ОСНОВНАЯ ПАМЯТЬ

Типы памяти. Обозначение

Лекция 13

Основная память содержит оперативное (RАМ — Randomize Ассеss Меmогу — память с произвольным доступом) и постоянное (RОМ — Read-0nlу Меmоry) запоминающие уст­ройства.

Оперативное запоминающее устройство предназначено для хране­ния информации (программ и данных), непосредственно участвующей в вычислительном процессе на текущем этапе функционирования ПК.

ОЗУ — энергозависимая память: при отключении напряжения питания информация, хранящаяся в ней, теряется. Основу ОЗУ составляют большие интегральные схемы, содер­жащие матрицы полупроводниковых запоминающих элементов (триггеров). Запоминающие элементы расположены на пересечении вертикальных и горизонтальных шин матрицы; за­пись и считывание информации осуществляются подачей электрических импульсов по тем шинам матрицы, которые соединены с элементами, принадлежащими выбранной ячейке па­мяти.

Конструктивно элементы оперативной памяти выполняются в виде отдельных микрос­хем) или в виде моду­лей памяти. На материнскую плату можно установить несколько (четыре и более) модулей памяти

Постоянное запоминающее устройство также строится на основе ус­тановленных на материнской плате модулей (кассет) и используется для хранения неизме­няемой информации: загрузочных программ операционной системы, программ тестирования устройств компьютера и некоторых драйверов базовой системы ввода-вывода (BIOS — Base Input-Output System) и др. Из ПЗУ можно только считывать информацию, за­пись информации в ПЗУ выполняется вне ЭВМ в лабораторных условиях. Модули и кассе­ты ПЗУ имеют емкость, как правило, не превышающую нескольких сот килобайт. ПЗУ — энергонезависимое запоминающее устройство.

Структурно основная память состоит из миллионов отдельных ячеек памяти емкостью 1 байт каждая. Общая емкость основной памяти современных ПК обычно лежит в пределах от 1 до 32 Мбайт. Емкость ОЗУ на один-два порядка превышает емкость ПЗУ: ПЗУ занима­ет 128 (реже 256) Кбайт, остальной объем — это ОЗУ.

Логическая структура основной памяти

Каждая ячейка памяти имеет свой уникальный (отличный от всех других) адрес. Основная память имеет для ОЗУ и ПЗУ единое адресное пространство.

Адресное пространство определяет максимально возможное количество не­посредственно адресуемых ячеек основной памяти.

Адресное пространство зависит от разрядности адресных шин, ибо максимальное ко­личество разных адресов определяется разнообразием двоичных чисел, которые можно ото­бразить в п разрядах, т.е. адресное пространство равно 2", где п — разрядность адреса.

Для ПК характерно стандартное распределение непосредственно адресуемой памяти между ОЗУ, ПЗУ и функционально ориентированной информацией (рис. 4.7).

Основная память в соответствии с методами доступа и адресации делится на отдель­ные, иногда частично или полностью перекрывающие друг друга области, имеющие общеп­ринятые названия. В частности, укрупненно логическая структура основной памяти ПК общей емкостью, например, 16 Мбайт представлена на рис. 4.8.

Рис. 4.7. Распределение 1-Мбайтной области ОП

Рис. 4.8. Логическая структура основной памяти

Прежде всего основная память компьютера делится на две логические области: непо­средственно адресуемую память, занимающую первые 1024 Кбайта ячеек с адресами от О до 1024 Кбайт - 1, и расширенную память, доступ к ячейкам которой возможен при исполь­зовании специальных программ-драйверов. Драйвер, управляющий работой памяти, называется диспетчером памяти.

Стандартной памятью (СМА — Conventional Memory Area) называется непосредст­венно адресуемая память в диапазоне от 0 до 640 Кбайт.

Непосредственно адресуемая память в диапазоне адресов от 640 до 1024 Кбайт назы­вается верхней памятью (UMA — Upper Memory Area). Верхняя память зарезервирована для памяти дисплея (видеопамяти) и постоянного запоминающего устройства. Однако обычно в ней остаются свободные участки — "окна", которые могут быть использованы при помощи диспетчера памяти в качестве оперативной памяти общего назначения.

Расширенная память — это память с адресами 1024 Кбайта и выше.

Непосредственный доступ к этой памяти возможен только в защищенном режиме ра­боты микропроцессора.

В реальном режиме имеются два способа доступа к этой памяти, но только при ис­пользовании драйверов:

- по спецификации XMS (эту память называют тогда ХМА — eXtended Memory Area),

- по спецификации EMS (память называют ЕМ — Expanded Memory).

Доступ к расширенной памяти согласно спецификации XMS (eXtended Memory Specifi­cation) организуется при использовании драйверов ХММ (eXtended Memory Manager). Часто эту память называют дополнительной, учитывая, что в первых моделях персональных компьютеров эта память размещалась на отдельных дополнительных платах, хотя термин Extended почти идентичен термину Expanded и более точно переводится как расширенный, увеличенный.

Спецификация EMS (Expanded Memory Specification) является более ранней. Согласно этой спецификации доступ реализуется путем отображения по мере необходимости отдель­ных полей Expanded Memory в определенную область верхней памяти. При этом хранится не обрабатываемая информация, а лишь адреса, обеспечивающие доступ к этой информа­ции. Память, организуемая по спецификации EMS, носит название отображаемой, поэтому и сочетание слов Expanded Memory (ЕМ) часто переводят как отображаемая память. Для организации отображаемой памяти необходимо воспользоваться драйвером ЕММ386.ЕХЕ (Expanded Memory Manager) или пакетом управления памятью QEMM.

Расширенная память может быть использована главным образом для хранения данных и некоторых программ ОС. Часто расширенную память используют для организации виртуальных (электронных) дисков.

Исключение составляет небольшая 64-Кбайтная область памяти с адресами от 1024 до 1088 Кбайт (так называемая высокая память, иногда ее называют старшая: НМА — High Memory Area), которая может адресоваться и непосредственно при использовании драйвера HIMEM.SYS (High Memory Manager) в соответствии со спецификацией XMS. НМА обычно используется для хранения программ и данных операционной системы.

Дата добавления: 2014-01-04