Мордовський ДЕРЖАВНИЙ УНІВЕРСИТЕТ ім. Н. П. Огарьова
Реферат на тему:
"Оперативна пам'ять ПЕОМ, призначення і характеристика. Розподіл оперативної пам'яті. Поняття звичайної, розширеної, додаткової пам'яті
ПЕОМ. "
Виконала: студентка I курсу економічного факультету заочного відділення статистики
Нарбекова Г. Н.
Перевірив: Шаранов І. М.
Саранськ 1999
План:
Введення.
Загальний огляд видів пам'яті.
Призначення і характеристика.
Логічна організація пам'яті.
Додаткова (expanded) пам'ять.
Розширена (extended) пам'ять.
Кеш-пам'ять.
Адресація пам'яті процесором.
ОЗУ ПЕОМ IBM PC: погляд з боку.
Список використаної літератури.
Введення.
Одним з найбільш важливих елементів комп'ютера є пам'ять. Всіперсональні комп'ютери використовують три види пам'яті: оперативну, постійнуі зовнішню (різні накопичувачі). Оперативна пам'ять призначена длязберігання змінної інформації, тому що вона допускає зміну своговмісту в ході виконання мікропроцесором відповідних операцій.
Оскільки в будь-який момент часу доступ може здійснюватися до довільновибраній комірці, то цей вид пам'яті називають також пам'яттю з довільноювибіркою - RAM (Random Access Memory). Всі програми, в тому числі іігрові, виконуються саме в оперативній пам'яті. Постійна пам'ять зазвичаймістить таку інформацію, яка не повинна мінятися протягом тривалогочасу. Постійна пам'ять має власну назву - ROM (Read Only
Memory), яке вказує на те, що нею забезпечуються тільки режимизчитування і зберігання.
У даній роботі ми розглянемо роботу і пристрій оперативної пам'яті.
Загальний огляд видів пам'яті ЕОМ.
Запам'ятовувальні пристрою можна класифікувати за наступними критеріями:
1. За типом запам'ятовуючих елементів: напівпровідникові, магнітні,конденсаторні, оптоелектронні, голографічні, криогенні.
2. За функціональним призначенням: ОЗУ, БЗУ, СОЗУ, ВЗП, ПЗУ, ППЗУ,
РГПЗУ.
3. За типом/способу організації обігу: з послідовним пошуком,з прямим доступом (більшість сучасних ОЗУ), адресні, асоціативні,стекові, магазинні.
4. По характеру зчитування: з руйнуванням інформації, без руйнуванняінформації.
5. За способом зберігання: статичні, динамічні.
6. За способом організації: однокоордінатние, двухкоординатні,трьохкоординатний, дво-трьохкоординатний.
Призначення і характеристика.
Назва "оперативна" ця пам'ять одержала тому, що вонапрацює дуже швидко, так що процесору не доводиться чекати при читанніданих з пам'яті запису в пам'ять. Однак що містяться в ній данізберігаються тільки поки комп'ютер включений, при виключенні комп'ютеравміст оперативної пам'яті стирається.
ОЗП служить для зберігання програм якими зайнятий процесор у данийчас. Так само в ОЗП зберігаються дані цих самих програм. Саме з ОЗУпроцесор і співпроцесор беруть програми і вихідні дані для обробки, внеї вони записують отримані результати. З удосконаленням комп'ютерівпочали ускладнюватися формати даних. Але у своїй основі дані не змінилися.
Вони так і залишилися впорядкованою послідовністю логічних одиниць інулів. По суті, саме так зберігаються дані в ОЗП. Кожен розрядпам'яті (комірка, що зберігає «1» або «0») називається - біт. Інформація
«Розбивається» на блоки по 8 біт, які називаються байтами. Кожен байт можезберігати ціле натуральне значення від 0 до 255 шляхом запису його в двійковійсистемі числення. В одному байті може кодуватися три види інформації:код команди мікропроцесора, число і символ. Вид інформації не конкретноніде (в байті) не задається, а залежить від ходу програми. Якщо процесорзчитує байт як команду то це команда, якщо програма (або процесор)зчитує байт як числові дані то це числові дані; якщо програмазчитує байт як символьні дані то це символьні дані.
Послідовність з двох байт називається - «машинне слово». Машиннеслово теж може бути командою (оскільки у процесора їх більше 256 штук ів одному байті вони не «вміщаються»), але найчастіше це адреса комірки задресного простору від 0 до 65535 байт (саме стільки значень можназаписати в два байти), або число від 0 до 65535.
Кожні 1024 байти називаються кілобайт (1Кб = 1024 байти), кожні 1024кілобайти - мегабайтом (1Мб = 1024Кб = 1048576 байт), кожні 1024 мегабайта --гігабайтом (1Гб = 1024Мб = 1048576Кб = 1073741824 байти). Подальшій назви внаш час ще не є актуальними у зв'язку з непотрібність великих обсягів пам'яті.
Від кількості пам'яті прямо пропорційно залежать можливості комп'ютера.
Ось приблизна оцінка можливостей комп'ютера:
1Мб і менше - можлива робота тільки в середовищі DOS;
4Мб - можлива робота в Windows 3.1 з великими незручностями;
8Мб - можлива комфортна робота в Windows 3.1, реально працювати в
Windows 95 і OS/2 Warp але не дуже швидко;
16Мб - можлива комфортна робота в Windows 95 і OS/2 Warp, неповноцінна робота в Windows NT;
32Мб і більше - можлива комфортна робота в Windows NT. В основномутакі обсяги використовуються для серверів локальних мереж і для роботи з фото-
, Відео-та аудиоинформации.
Логічна організація пам'яті.
Як відомо, який використовується в IBM РС, PC/XT мікропроцесор i8088 черезсвої 20 адресних шин надає доступ лише до 1-Мбайтному просторупам'яті. Перші 640 Кбайт адресується простору в IBM РС-суміснихкомп'ютерах називають зазвичай стандартною пам'яттю (conventional memory).
Решта 384 Кбайта зарезервовані для системного використання і носятьназва пам'яті у верхніх адресах (UMB, Upper Memory Blocks, High DOS
Memory або UM Area - UMA). Ця область пам'яті резервується для службовихцілей:
1. Для зберігання частини операційної системи DOS, яказабезпечує тестування комп'ютера, початкове завантаження операційноїсистеми, а також виконання основних низькорівневих послуг введення-виведення;
2. Для передачі зображення на екран;
3.Для зберігання різних розширень операційної системи, якіпоставляються разом з додатковими пристроями комп'ютера.
Додаткова (expanded) пам'ять.
Майже на всіх персональних комп'ютерах область пам'яті UMB рідковиявляється заповненою повністю. Нині пустує, як правило, область розширеннясистемного ROM BIOS або частину відеопам'яті і області під додатковімодулі ROM. На цьому й базується специфікація додаткової пам'яті EMS
(Ехpanded Memory Specification), вперше розроблена фірмами Lotus
Development, Intel і Microsoft (тому звана іноді LIM -cпeціфікаціей). Ця специфікація дозволяє використовувати оперативну пам'ятьпонад стандартних 640 Кбайт для прикладних програм. Принцип використаннядодаткової пам'яті заснований на перемиканні блоків (сторінок) пам'яті. Уобласті UMB, між відеобуфером і системним RGM BIOS, виділяється незайняте
64-Кбайтное "вікно", яке розбите на сторінки. Програмні та апаратнізасоби дозволяють відображати будь-який сегмент додаткової пам'яті в будь-якуз виділених сторінок "вікна (TM). Хоча мікропроцесор завжди звертається доданими, що зберігається в "вікні" (адреса нижче 1 Мбайта), адреси цих даних можутьбути зміщені у додатковій пам'яті щодо "вікна" на кількамегабайт (див. рис. 1). У комп'ютерах на процесорі i8088 для реалізаціїдодаткової пам'яті повинні застосовуватися спеціальні плати з апаратноїпідтримкою "підкачки" блоків (сторінок) пам'яті і відповідний програмнийдрайвер. Зрозуміло, плати додаткової пам'яті можуть встановлюватися і вкомп'ютер на базі процесорів i80286 і вище.
Розширена (extended) пам'ять.
Комп'ютери, які використовують процесор i80286 з 24-розрядними адреснимишинами, фізично можуть адресувати 16 Мбайт, а у випадку процесорівi80386/486 - 4 Гб пам'яті. Така можливість є тільки длязахищеного режиму роботи процесора, що операційна система MS-DOSне підтримує. Розширена пам'ять (extended) розташовується вище областіадрес 1 Мбайт (не треба плутати 1 Мбайт ОЗУ і 1 Мбайт адресногопростору). Для роботи з розширеною пам'яттю мікропроцесор повиненпереходити з реального у захищений режим і назад. На відміну від i80286мікропроцесори i80386/486 виконують цю операцію досить просто, саметому для них у складі MS-DOS є спеціальний драйвер - менеджерпам'яті ЕММ386 (див. рис. 2).
До речі, за наявності відповідного драйвера розширену пам'ять можнаемулювати як додаткову. Апаратну підтримку в цьому випадку повинензабезпечувати мікропроцесор не нижче i80386 або допоміжний набірспеціальних мікросхем (наприклад, набори NEAT фірми Chips and Technologies).
Слід зауважити, що багато плати пам'яті, що підтримують стандарт LIM/EMS,можуть використовуватися також і як розширеної пам'яті.
| | Expanded-пам'ять | | | | |
| | Область HMA | | | | Область НМА - пам'ять |
| 1024 | | 1000 | | | |
| K | | 0 h | | | |
| | Системний ROM BIOS | | | | ROM BIOS |
| 960 K | | F000 | | | |
| | | H | | | |
| | Розширення ROM BIOS | | | | |
| 896 K | | E000 | | | "Вікно EMS" |
| | | H | | | |
| | ... | | | | |
| | ... | | | | |
| | Hard Disk ROM BIOS | | | | I/O ROM BIOS |
| | | C800 | | | |
| | | H | | | |
| 784 K | EGA/VGA ROM BIOS | C000 | | | |
| | | H | | | |
| | | | | | Відеопам'ять |
| 768 K | Дисплей CGA | | | | |
| | | | | | ОЗП |
| 736 K | Монохромний дисплей | B000 | | | |
| | | H | | | |
| | Дисплей EGA/VGA | | | | |
| | ... | A000 | | | |
| | ... | h | | | Драйвер ЕМM.SYS |
| | ... | | | | |
| | TSR-програми | | | | |
| | DOS | | | | DOS |
| 0 K | | | | | |
| Рис. 1 Додаткова | | | Рис. 2 Розширена |
| пам'ять | | | пам'ять |
Кеш-пам'ять.
Для досить швидких комп'ютерів (наприклад, на основі intel-80386з тактовою частотою більше 25 мгц або intel-80486) необхідно забезпечитишвидкий доступ до оперативної пам'яті, інакше мікропроцесор буде простоюватиі швидкодія комп'ютера зменшиться. Для цього такі комп'ютериможуть оснащуватися кеш-пам'яттю, тобто "сверхоператівной" пам'яттювідносно невеликого обсягу (звичайно від 64 до 256 кбайт), в якійзберігаються найбільше часто використовувані ділянки оперативної пам'яті. Кеш-пам'ятьрозташовується "між" мікропроцесором і оперативною пам'яттю, і призвертанні мікропроцесора до пам'яті спочатку здійснюється пошук потрібнихданих у кеш-пам'яті. Оскільки час доступу до кеш-пам'яті в кількаразів менше, ніж до звичайної пам'яті, а в більшості випадків необхіднімікропроцесору дані містяться в кеш-пам'яті, середній час доступудо пам'яті зменшується. Для комп'ютерів на основі intel-80386dx або
80486sx розмір кеш-пам'яті в 64 Кбайт є задовільним, 128 кбайт
- цілком достатнім. Комп'ютери на основі intel-80486dx і dx2звичайно оснащуються кеш-пам'яттю ємністю 256 кбайт.
Адресація пам'яті процесором.
Мікропроцесори i80x86 в процесі своєї роботи постійно доводитьсяадресувати адресний простір своїй пам'яті. Зупинимося докладніше нацьому процесі.
Основна проблема складності адресації в тому що двійковеслово (стандартний розмір адресних регістрів процесора) може адресуватилише 64Кб а в розпорядженні процесора в 16 разів більше пам'яті, тобто 1Мб.
Розробники процесора знайшли оригінальне рішення проблеми.
Вирішили записувати кожну адресу не 2-мя а 4 -- мя байтами. Ці 4 байтиподіляються на 2 слова (по 2 байти). Перше слово містить абсолютний адресаа другий - відносний зсув.
Тепер конкретніше. Абсолютний адреса, записаний в першому слові, цеє реальний адреса розділений на 16. Тобто перше слово адресує однуз кратних 16 частина пам'яті, яка називається параграфом. Т. о. Абсолютнезначення адреси цей вміст перші слова, помножене на 16.
Відносний адреса являє собою зсув щодоабсолютної адреси до реально адресується осередки.
Висновок: реальний шуканий адреса це сума відносногозміщення (друге слова) і помноженої на 16 абсолютного (перші слова).
Саме цим способом адресується перший 1Мб комірок пам'яті.
Спосіб адресації "верхньої" пам'яті принципово не відрізняється і бувчастково розглянуто у попередніх розділах.
ОЗУ ПЕОМ IBM PC: погляд з боку.
Пам'ять являє собою модулі (плати з контактами) з декількомамікросхемами. Ці модулі вставляються в слоти - роз'єми на материнській платікомп'ютера. Модулі пам'яті бувають декількох видів. Розглянемо найбільшчасто зустрічаються види.
За типом мікросхем пам'ять поділяють на 2 види:
SIMM (single in-line memory module)-найбільш часто використовуваний тип;
DIMM (dual in-line memory module) - найбільш швидкодіючий а йнайдорожчий тип.
За стабільності:
DRAM (dinamic RAM) - динамічна, найбільш часто використовується,найдешевша, але є і недолік: записані дані з-за ємніснийструктури пам'яті зберігаються лічені частки секунди і тому пам'ять потребуєв періодичній регенерації, що знижує зручність та швидкість доступу доподібної пам'яті;
SRAM (static RAM) - статична, позбавлена недоліків DRAM, через цезначно дорожче, використовується в пристроях з критичною швидкістюдоступу, в Кеш-пам'яті.
Список використаної літератури:
I. П. Нортон. "Персональний комп'ютер фірми IBM і ОС MS-DOS", М.,
1991
II. П. Нортон. "Програмно-апаратна організація персонального комп'ютера IBM PC", М., 1991 р.
III. В. Е. фігурний, "IBM PC для користувача", М., 1997 р.
