Podstawy komputerów - pamięć podstawowa
W komputerach wymagana jest pamięć do przechowywania danych i instrukcji. Pamięć jest fizycznie zorganizowana jako duża liczba komórek, z których każda może przechowywać jeden bit. Logicznie są one zorganizowane w grupy nazwanych bitówwordsktóre mają przypisany adres. Dane i instrukcje są dostępne za ich pośrednictwemmemory address. Szybkość, z jaką można uzyskać dostęp do tych adresów pamięci, określa koszt pamięci. Szybsza prędkość pamięci, wyższa cena.
Można powiedzieć, że pamięć komputerowa jest zorganizowana w sposób hierarchiczny, gdzie pamięć o najszybszych prędkościach dostępu i najwyższych kosztach znajduje się na górze, podczas gdy pamięć o najniższych prędkościach, a tym samym najniższych kosztach, znajduje się na dole. W oparciu o te kryteria pamięć jest dwojakiego rodzaju -primary i secondary. Tutaj przyjrzymy się szczegółowo pamięci podstawowej.
Główne cechy pamięci podstawowej, które odróżniają ją od pamięci dodatkowej to:
- Dostęp do niego uzyskuje bezpośrednio procesor
- Jest to najszybsza dostępna pamięć
- Każde słowo jest również przechowywane
- Jest ulotny, tzn. Jego zawartość jest tracona po wyłączeniu zasilania
Ponieważ pamięć podstawowa jest droga, opracowywane są technologie optymalizujące jej wykorzystanie. Są to szerokie typy dostępnej pamięci podstawowej.
Baran
RAM oznacza Random Access Memory. Procesor uzyskuje bezpośredni dostęp do wszystkich adresów pamięci, niezależnie od długości słowa, co przyspiesza przechowywanie i odzyskiwanie. Pamięć RAM to najszybsza dostępna pamięć, a zatem najdroższa. Te dwa czynniki oznaczają, że pamięć RAM jest dostępna w bardzo małych ilościach do 1 GB. Pamięć RAM jest niestabilna, ale mogę należeć do dowolnego z tych dwóch typów
DRAM (dynamiczna pamięć RAM)
Każda komórka pamięci w pamięci DRAM składa się z jednego tranzystora i jednego kondensatora, które przechowują jeden bit danych. Jednak ta komórka zaczyna tracić ładunek, a zatem dane są przechowywane w czasie krótszym niż tysięczna sekundy. Dlatego musi być odświeżany tysiąc razy na sekundę, co zajmuje czas procesora. Jednak ze względu na mały rozmiar każdej komórki jeden DRAM może mieć dużą liczbę komórek. Pamięć podstawowa większości komputerów osobistych jest wykonana z DRAM.
SRAM (SRAM)
Każda komórka w SRAM jest wykonana z przerzutnika, który przechowuje jeden bit. Zachowuje swój bit do momentu włączenia zasilania i nie wymaga odświeżania jak DRAM. Ma również krótsze cykle odczytu i zapisu w porównaniu do DRAM. SRAM jest używany w specjalistycznych aplikacjach.
ROM
ROM oznacza Read Only Memory. Jak sama nazwa wskazuje, pamięć ROM może być odczytywana tylko przez procesor. Nie można zapisać nowych danych do pamięci ROM. Dane, które mają być zapisane w pamięci ROM, są zapisywane na etapie produkcji. Zawierają dane, których nie trzeba zmieniać, takie jak sekwencja rozruchowa komputera lub tabele algorytmiczne do zastosowań matematycznych. ROM jest wolniejszy i przez to tańszy niż pamięć RAM. Zachowuje swoje dane nawet po wyłączeniu zasilania, czyli jest nieulotny. Pamięci ROM nie można zmienić tak, jak może to być pamięć RAM, ale dostępne są technologie programowania tego typu pamięci ROM -
PROM (programowalna pamięć ROM)
PROM można zaprogramować za pomocą specjalnego urządzenia sprzętowego zwanego programatorem PROM lub palnikiem PROM.
EPROM (kasowalna programowalna pamięć ROM)
Pamięć EPROM można wymazać, a następnie zaprogramować za pomocą specjalnych sygnałów elektrycznych lub promieni UV. Pamięci EPROM, które można usunąć za pomocą promieni UV, nazywane są UVEPROM, a te, które można usunąć za pomocą sygnałów elektrycznych, nazywane są EEPROM. Jednak obsługa sygnałów elektrycznych jest łatwiejsza i bezpieczniejsza niż promieniowanie UV.
Pamięć podręczna
Nazywa się mały fragment szybkiej pamięci ulotnej dostępnej dla procesora do szybkiego przetwarzania cache memory. Pamięć podręczna może być zarezerwowaną częścią pamięci głównej, innym chipem procesora lub niezależnym szybkim urządzeniem magazynującym. Pamięć podręczna składa się z szybkich pamięci SRAM. Nazywa się proces przechowywania niektórych danych i instrukcji w pamięci podręcznej w celu uzyskania szybszego dostępucaching. Buforowanie jest wykonywane, gdy zestaw danych lub instrukcji jest uzyskiwany wielokrotnie.
Gdy procesor potrzebuje jakichś danych lub instrukcji, najpierw sprawdza pamięć podręczną. Jeśli jest tam niedostępny, następuje dostęp do pamięci głównej i na końcu pamięci dodatkowej. Ponieważ pamięć podręczna ma bardzo dużą prędkość, czas spędzony na uzyskiwaniu do niej dostępu za każdym razem jest znikomy w porównaniu z czasem zaoszczędzonym, jeśli dane rzeczywiście znajdują się w pamięci podręcznej. Nazywa się wyszukiwanie danych lub instrukcji w pamięci podręcznejcache hit.