Организация памяти ЭВМ
Наименьшей структурной единицей памяти ЭВМ является элементарная ячейка памяти. Элементарная ячейка физически представляет из себя триггер - электронное устройство,' имеющее два устойчивых управляемых состояния. Внешнее управление позволяет задать триггеру одно из двух состояний, которые ассоциируют с «О» и «1». Пока существует внешний источник энергии, это состояние удерживается, таким образом хранится элементарная информация. Объем элементарной ячейки памяти соответствует - одному биту. Бит (сокращение от Binary digiT − двоичный разряд) является наименьшей единицей измерения количества информации, соответствующей одному двоичному разряду. Термин бит часто используется в значении – элементарная ячейка памяти.
Объединение некоторого числа n элементарных ячеек, является базовой ячейкой памяти. Информационная емкость базовой ячейки в n раз бит больше, чем у элементарной, следовательно, и возможности для хранения информации больше. Множество базовых ячеек одинакового объема составляют адресуемое пространство памяти ЭВМ. Для большинства современных ЭВМ работа с памятью происходит на уровне записи и чтения содержимого базовых ячеек или даже их групп.
Количество элементарных ячеек п составляющих базовую называют разрядностью памяти ЭВМ. Разрядность памяти определяется архитектурой ЭВМ и может отличаться от разрядности других устройств.
Некоторые разрядности памяти имеют собственные названия. Ячейка памяти в 4 бита называется полубайт, в 8 бит - байт, в 16 бит - слово, в 32 бита - двойное слово.
Хранение числа в базовой ячейке описывается кодовой комбинацией, или просто кодом. Для памяти разрядности n кодовая комбинация имеет вид:
где 
, - содержимое элементарных ячеек, составляющих базовую ячейку. Элементарные ячейки нумеруются от старшей к младшей, начиная с единицы. Запись кодовой комбинации не должна иметь индекса, но обязательно содержит все биты. По длине кодовой комбинации можно определить разрядность памяти. Для преобразования двоичного числа в кодовую комбинацию применяют правила кодирования.
Пример
Содержимое ячейки памяти записано кодом А. Какова разрядность памяти?
а) А = 00010011. В записи кодовой комбинации 8 бит. Разрядность n = 8 или байт.
б) А = 1011110000. В записи кода 10 бит. Разрядность n = 10.
Кодирование целого числа без знака
При записи в память разрядности n целого двоичного числа без знака младшие разряды числа совпадают с младшими битами, незначащие нули дополняют кодовую комбинацию в старших битах. Если в целом числе m разрядов, то код целого числа имеет вид:
Первые n-m бит кода содержат незначащие нули, последующие m содержат биты с записью числа и называются информационными. Диапазон представления целых чисел без знака в памяти разрядности n определяется неравенством:
где А - число, представимое в данной разрядности.
Пример
1. Представить числа а) 11(2); б) 1101(2); в) 101011(2); г) 11110011(2); д) 100110011(2) кодом в разрядности n = 8.
а) 00000011. В старших битах - 6 незначащих нулей, в младших - два информационных бита.
б) 00001101. В старших битах - 4 незначащих нуля, в младших - четыре информационных бита.
в) 00101011. Код дополнен двумя незначащими нулями.
г) 11110011. Все биты информационные.
д) Число не может быть записано, поскольку имеет больше разрядов, чем разрядность памяти.
2. Прочитать целое число без знака а) 001100; б) 11110000.
а) Разрядность n = 6. Информационные биты с 3-го по 6-ой. Результат: 1100(2).
б) Разрядность n = 8. Информационные биты с 1-го по 8-ой. Результат: 11110000(2).