Призначення і основні уявлення про роботу функціональних блоків комп'ютера
Оперативна пам'ять (ЗУ) - це один з основних функціональних вузлів будь-якого комп'ютера.
У сучасних комп'ютерах ЗУ представлено двома видами пам'яті:
- про з зв про в зв про і (оперативної) пам'яттю (ОП),
- в н і ш н і й (ВП).
Оперативна пам'ять призначена для зберігання поточної інформації. У ній зберігаються всі службові та прикладні програми, що обслуговують обчислювальний процес, вихідні, проміжні дані і результат обчислень.
Оперативна пам'ять енергозалежна. Це означає, що при відключенні енергоживлення комп'ютера вся інформація в оперативній пам'яті втрачається.
Ця пам'ять представлена безліччю мікросхем (ВІС), в яких розташована велика кількість двохпозиційних елементів (тригерів), що обчислюється десятками і сотнями мільйонів. Двохпозиційний елемент - це елемент, який може знаходитися тільки в одному з двох можливих станів. Це базовий елемент всіх сучасних комп'ютерів. Домовилися один стан елемента позначати як «0», а інше як «1». Такі елементи дуже надійні і прості в реалізації. За допомогою двохпозиційних елементів представляється вся інформація в комп'ютері. У цьому випадку будь-яка інформація текстова або числова зображується у вигляді комбінацій «0» і «1», тобто кодується або, як ще кажуть, представляється в машинних кодах. Цей код ще називають двійковим кодом, оскільки в ньому використовується два символу.
Будь-яка інформація має розмір або своє кількість, тобто її може бути мало або багато. Щоб вимірювати інформацію, була прийнята одиниця її виміру.
1 2 3 4 5 6 7 8
Мал. 2.1 Осередок розміром в один байт
Така осередок може зберігати 2 = 256 варіантів інформації. Тобто 256 різних комбінацій 0 і 1. Кількістю таких осередків прийнято вимірювати розмір пам'яті або як прийнято говорити обсяг пам'яті. Обсяг пам'яті в один байт - мінімальна одиниця її виміру. Але це дуже дрібна одиниця, тому було прийнято інші більші одиниці.
1 Кбайт (кілобайт) = 2 байт = 1024 байт;
1 Мбайт (мегабайт) = 2 Кбайт = 1024 Кбайт = 2 байт;
1 Гбайт (гігабайт) = 2 Мбайт = 1024 Мбайт = 2 байт.
1 Тбайт (терабайт) = 2 Гбайт = 1024 Гбайт = 2 40 байт.
Слід пам'ятати, що оперативна пам'ять зберігає тільки поточну інформацію. При відключенні комп'ютера інформація втрачається. Сама оперативна пам'ять має кілька ділянок (зон).
За способом реалізації двохпозиційних елементів розрізняють пам'ять:
- с т а т и ч е с к у ю,
- д и н а м і ч е с к у ю.
Статична пам'ять реалізується на базі транзисторних двохпозиційних елементах, тригерах. Ці елементи мають два стійких стану і можуть перебувати в будь-якому з них як завгодно довго.
Динамічна пам'ять реалізуються на базі двохпозиційних елементів, в основі яких використовуються конденсатори. Логічного одиниці відповідає заряджений конденсатор, а логічному нулю - незаряджений. Істотним недоліком динамічної пам'яті є поступовий розряд конденсаторів через зовнішні ланцюги, що веде до втрати інформації. Щоб це не відбувалося, конденсатори динамічної пам'яті необхідно періодично заряджати. Такий процес називають р е р е н е р а ц і е й ОЗУ.
В даний час все більша перевага віддається динамічної пам'яті, як більш простий у виготовленні, що займає менше місця і більш дешевою. Слід зазначити, що технологія виробництва напівпровідникової пам'яті постійно вдосконалюється. Це породжує появу нових мікросхем пам'яті. У сучасних комп'ютерах обсяг оперативної пам'яті досягає декількох десятків Гбайт.
Існує протиріччя між швидкодіючою, але дорожчий статичної пам'яттю і гіршою за характеристиками, але більш дешевої динамічної пам'яттю. Розумним компромісом для побудови економічних і продуктивних систем є використання проміжної до е ш - п а м я т і. Цей вид пам'яті з'явився порівняно недавно. Починаючи з 486-го процесора, всі моделі комп'ютерів оснащуються кеш - пам'яттю.
Кеш являє собою «швидку» статичну пам'ять невеликого обсягу, яка служить для прискорення доступу до «повільної» динамічної пам'яті.
Оскільки об'єм кеш - пам'яті істотно менше обсягу оперативної пам'яті, то контролер кеш - пам'яті уважно стежить за тим, які дані слід зберігати, а які необхідно замінювати. Видаляється та інформація, яка використовується рідше або зовсім не використовується. Контролер також забезпечує своєчасну заміну змінених даних з кеш - пам'яті назад в ОЗУ.
У сучасних комп'ютерах кеш - пам'ять реалізується на двох рівнях:
Перший рівень пам'яті вбудований безпосередньо в процесор, а другий встановлюється на системній платі. Як і для ОЗУ збільшення обсягу кеш - пам'яті підвищує ефективність роботи комп'ютера.