Все перечисленные типы памяти после отключения питания теряли информацию, но в ПК есть информация, которую нельзя терять, а потому разработали специальные типы памяти. [9]
NVRAM (Non Volatile) используется для долговременного хранения данных, которые ни при каких обстоятельствах не должны быть утеряны. Здесь хранят код BIOS компьютера, BIOS карт расширения, конфигурация периферийных устройств, скан–коды клавиатуры.
Существует несколько типов энергонезависимой памяти. Они различаются по способу перезаписи информации и применяются в разных областях.
Микросхемы ROM (Read Only Memory) сейчас не применяются, т.к. они не дают менять записанную в них информацию.
PROM (Programmable Read Only Memory) – программируются специальными программаторами однократно после изготовления. Они не чувствительны к магнитным полям.
EPROM (Eriasable PROM) –стираемые и многократно перепрограммируемые микросхемы – недавно на них была BIOS системы и карт расширения. Используются в качестве знакогенератора принтера. Её можно перепрограммировать с помощью специального программатора, подключаемого к РС через COM– или LPT–порт. Стирается ультрафиолетовым излучением через специальное окно, имеющееся в корпусе микросхемы. Если окна нет, то стирают рентгеновским излучением. Запись производится побайтно в любую ячейку микросхемы с помощью электрических сигналов. После записи окно заклеивают для защиты информации.
EEPROM (Electrically Erasable Programmable Only Memory). Удаляется с помощью электрического сигнала.
Flash Memory перезаписывают без помощи специального программатора, непосредственно в РС. Основные её преимущества по сравнению с EEPROM – малое время доступа и малая длительность процесса стирания информации. Большинство микросхем BIOS относится к типу Flash EEPROM. Для установки новой версии BIOS используют специальную программу–прошивальщик, которая поставляется вместе с материнской платой (на дискете или компакт–диске) и файлом с новой системой BIOS.
|
|
FRAM – создана корпорацией Ramtron в 1984 году. В ней используется сегнетоэлектрическая плёнка на основе сплавов оксидов металлов (титана, циркония, свинца и т.п.). Информация сохраняется при отключении питания, что даёт преимущества динамической DRAM (многократно перезаписывается) и статической SRAM (высокая скорость), а также памяти ROM (энергонезависимость). Это быстрая и долговременная память. В ноябре 1998 года корпорация Samsung Electronics объявила о поставке пробной партии микросхемы FRAM ёмкостью 64 Кбайт.
MRAM (Magnetic RAM) – это новое поколение энергонезависимой магнитной памяти, разработанной совместно исследовательским центром IMEC (Бельгия) и корпорацией Toshiba. Основа памяти – многослойный «магнитный вентиль», выполненный в виде полупроводникового кристалла. Цикл «чтение/запись» для MRAM не превышает 6 нс.
Стековая организация памяти.
Во всех предыдущих типах памяти поиск искомой информации производится по адресу ячейки памяти или по её содержанию (как в кэш–памяти). Но есть возможность использовать безадресные команды, которые ускоряют работу. Для этих целей используется стек.
Стек представляет собой группу последовательно пронумерованных регистров или ячеек памяти, снабжённых указателем стека, в которой автоматически при записи или считывании устанавливается адрес последней занятой ячейки стека (называемой вершиной стека).
|
|
При операции записи заносимое в стек слово помещается в следующую по порядку свободную ячейку стека, а при считывании из стека извлекается последнее поступившее в него слово.
Это делается автоматически, поэтому могут использоваться команды с безадресным заданием операнда – здесь команда содержит адрес ячейки памяти или регистра, откуда слово передаётся в стек или куда загружается из стека. Это позволяет экономить память на форматах команд, но сложнее передача управления.
Виртуальная память.
Для увеличения объёма памяти системы и для работы в многозадачном режиме была разработана концепция виртуальной памяти.
Виртуальная память (Virtual Memory) представляет собой программно–аппаратное средство расширения пространства памяти, предоставляемой программе в качестве оперативной.
Эта память физически реализуется с помощью оперативной и дисковой памяти под управлением соответствующей операционной системы. [9]
Суть её в том, что на НЖМД создаётся файл обмена (Swap–файл), являющийся как бы расширением ОП.
Виртуальное пространство памяти разбито на страницы фиксированного размера (4 – 8 Кбайт). В физической ОП в каждый момент времени присутствует только часть из них. Остальные страницы хранятся на диске, откуда ОС может «подкачать» их в физическую память, предварительно выгрузив на диск часть неиспользуемых в данный момент модифицированных страниц.
Обращение процессора к ячейке виртуальной памяти, присутствующей в физической памяти, происходит обычным способом.
Если же затребованная область в данный момент не отображена в физической памяти, процессор вырабатывает внутреннее прерывание, по которому ОС программы организует замещение страниц, называемое свопингом (Swapping).
|
|
Когда все ячейки реальной ОП заняты, а для работы программ нужна память, менеджер виртуальной памяти ОС освобождает физическую память, перенося часть информации, которая давно не использовалась, в файл обмена.
Виртуальную память поддерживают процессоры, работающие в защищённом режиме, начиная с 80286, но реально её широко стали использовать только в ОС и оболочках для 32–разрядных процессоров.
В принципе файл подкачки может располагаться и на сетевом диске, но при этом трафик сети будет напряжённым. Вопросами организации виртуальной памяти занимается ядро ОС.
Концепция виртуальной памяти широко используется в многозадачных режимах ОС Windows 95/98, ME, 2000, XP и WINDOWS NT.
Шины
Общие сведения о шинах
Все компоненты на материнской плате каким–то образом должны быть соединены между собой. Это соединение осуществляется с помощью шин. [11]
Совокупность линий (проводников на материнской плате), по которым обмениваются информацией компоненты устройств и устройства РС, называется шиной (Bus). [12]
Шина предназначена для обмена между двумя и более устройствами.
Шина, связывающая только два устройства, называется портом.
Обычно шина имеет гнёзда для подключения внешних устройств, которые в результате сами становятся частью шины и могут обмениваться информацией со всеми другими подключаемыми к ней устройствами.
Шины в РС различаются по своему функциональному назначению.
Системная шина (или шина CPU) используется микросхемами и Chipset для пересылки информации от устройств к CPU и от CPU к устройствам. Это шина GTL+ c тактовой частотой 66, 100 и 133 МГц и пропускной способностью 528, 800 Кбайт/с и 1,06 Мбайт/с или шина EV6, у которой передача по обоим фронтам с тактовой частотой 377 МГц. Может использоваться 128–разрядная шина памяти (так как передача происходит без участия CPU).
Шина кэш–памяти предназначена для обмена информацией между CPU и кэш–памятью.
Шина памяти используется для обмена информацией между оперативной памятью и CPU.
Шины ввода/вывода (бывают стандартные и локальные).
Шина имеет собственную архитектуру, позволяющую реализовать важнейшие её свойства – возможность параллельного подключения практически неограниченного числа внешних устройств и обеспечения обмена информацией между ними. Архитектура любой шины включает следующие компоненты.
Линии данных (по ним происходит обмен данными между CPU, картами расширения, установленными в слоты, и памятью). В режиме DMA (Direct Memory Access) управление обменом данными осуществляется соответствующим контроллером, минуя CPU. Компьютеры семейства Pentium имеют 64–разрядную шину данных.
Линии адреса (процесс обмена возможен лишь в том случае, когда известен отправитель и получатель этих данных, а потому у каждого компонента РС, каждого регистра ввода/вывода и ячейки RAM, есть свой адрес – идентификационный код, который передаётся по этой шине). RAM временно хранит данные для ускорения обмена ими. Количество ячеек RAM не должно превышать 
, где m – разрядность адресной шины. В семействе Pentium она 32–разрядная и можно адресовать 4 Гбайт памяти.
Линии управления данными (шины управления) необходимы для записи (считывания) в регистры устройств, подключенных к шине, ряда необходимых при передаче данных сигналов: записи/считывания, готовности к приёму/передаче данных, подтверждения приёма данных, аппаратного прерывания, управления и инициализации контроллера.
Контроллер шины осуществляет управление процессом обмена данными и служебными сигналами и обычно выполняется в виде отдельной микросхемы или интегрируется в микросхемы Chipset.
Шины ввода/вывода
К шинам ввода/вывода относятся следующие: [11]
1) шина ISA–8, ISA–16 (Industrial Standard Architecture;
2) шина EISA (Electronic ISA);
3) шина VESA или VLB (Video Electronic Standard Assotiation или Vesa Local Bas);
4) шина PCI (Peripheral Component Interconnect). Она имеет следующие модели:
· PCI 1.0 – 32–разрядная, 132 Мбайт/с;
· PCI 2.0 – 64–разрядная, 264 Мбайт/с;
· PCI 5.0 64–разрядная.
5) PCI Express x1, х2, x4, х8, x16 и х32–канальные версии (266, 532, 1066, 2132, 4200 и 8400 Мбайт/с).
6) шина AGP (Accelerated Graphics Port) – 1х, 2х, 4х, 8х – пропускная способность 264 Мбайт/с, 528 Мбайт/с, 1 Гбайт/с и 4 Гбайт/с
Чипсет
Чипсет Intel 845 используется в процессорах Pentium 4 [10]. Есть разновидности I845E, I 845PE, I 845D. Они используются на разных материнских платах (в зависимости от частоты системной шины). Частота может изменяться от 1 000 до 3 060 Гц. Появились чипсет 865PE, Intel 865G и 875PE, Intel 915P/G и Intel 925X. Они поддерживают оперативную память стандарта PC 3 200 и DDR2 с частотой 600 МГц. Последняя разработка Intel 945P/G и Intel 955X. В чипсет Intel 945G входит интегрированное графическое ядро GMA950, обладающее достаточной для пользователя производительностью. Эти чипсеты поддерживают тактовую частоту системной шины 1 066 МГц и память DDR 667 МГц. В южный мост ICH7R интегрирована поддержка 4 портов Serial ATA II, Matrix RAID и аудиокодек, поддерживающий стандарт High Definition Audio. Этот мост не поддерживает порты Express x1 и 5–й и 10–й уровни RAID. Intel 955X поддерживает до 8 Гбайт оперативной памяти, включая память с ЕСС, и поддерживает процессоры Pentium Extreme Edition.