Urządzenia pamięci

Pamięć jest jak ludzki mózg. Służy do przechowywania danych i instrukcji. Pamięć komputera to przestrzeń do przechowywania w komputerze, w której mają być przetwarzane dane i przechowywane są instrukcje wymagane do przetwarzania.

Pamięć jest podzielona na dużą liczbę małych części. Każda część nazywana jest komórką. Każda lokalizacja lub komórka ma unikalny adres, który zmienia się od zera do rozmiaru pamięci minus jeden.

Na przykład, jeśli komputer ma 64 tys. Słów, to ta jednostka pamięci ma 64 * 1024 = 65536 miejsc w pamięci. Adresy tych lokalizacji wahają się od 0 do 65535.

Pamięć jest przede wszystkim dwojakiego rodzaju

Internal Memory - pamięć podręczna i pamięć podstawowa / główna
External Memory - dysk magnetyczny / dysk optyczny itp.

Charakterystyka hierarchii pamięci jest zgodna, gdy przechodzimy od góry do dołu.

Zwiększona pojemność w zakresie przechowywania.
Zmniejsza się koszt na bit pamięci.
Zmniejsza się częstotliwość dostępu do pamięci przez procesor.
Czas dostępu CPU wydłuża się.

Baran

Pamięć RAM stanowi wewnętrzną pamięć procesora do przechowywania danych, programu i wyników programu. Jest to pamięć do odczytu / zapisu. Nazywa się to pamięcią o dostępie swobodnym (RAM).

Ponieważ czas dostępu w pamięci RAM jest niezależny od adresu do słowa, to znaczy, każda lokalizacja pamięci w pamięci jest tak samo łatwo dostępna, jak inna lokalizacja i zajmuje tyle samo czasu. Możemy sięgnąć do pamięci losowo i bardzo szybko, ale może to być również dość drogie.

Pamięć RAM jest ulotna, tzn. Zapisane w niej dane są tracone, gdy wyłączymy komputer lub nastąpi awaria zasilania. W związku z tym w komputerach często używany jest zapasowy system zasilania bezprzerwowego (UPS). Pamięć RAM jest niewielka, zarówno pod względem rozmiaru fizycznego, jak i ilości danych, które może pomieścić.

RAM jest dwojakiego rodzaju

Statyczna pamięć RAM (SRAM)
Dynamiczna pamięć RAM (DRAM)

Statyczna pamięć RAM (SRAM)

Słowo staticwskazuje, że pamięć zachowuje swoją zawartość tak długo, jak długo pozostaje włączona. Jednak dane są tracone, gdy spada moc z powodu niestabilności. Układy SRAM wykorzystują matrycę 6-tranzystorów bez kondensatorów. Tranzystory nie wymagają zasilania, aby zapobiec wyciekom, więc SRAM nie musi być regularnie odświeżany.

Ze względu na dodatkową przestrzeń w matrycy, SRAM zużywa więcej chipów niż DRAM dla tej samej ilości miejsca, co zwiększa koszty produkcji.

Statyczna pamięć RAM jest używana, ponieważ pamięć podręczna musi być bardzo szybka i mała.

Dynamiczna pamięć RAM (DRAM)

DRAM, w przeciwieństwie do SRAM, musi być ciągły refreshedw celu zachowania danych. Odbywa się to poprzez umieszczenie pamięci w obwodzie odświeżania, który przepisuje dane kilkaset razy na sekundę. DRAM jest używany w większości pamięci systemowych, ponieważ jest tani i mały. Wszystkie pamięci DRAM składają się z komórek pamięci. Ogniwa te składają się z jednego kondensatora i jednego tranzystora.

ROM

ROM oznacza pamięć tylko do odczytu. Pamięć, z której możemy tylko czytać, ale nie możemy na niej pisać. Ten typ pamięci jest nieulotny. Informacje są przechowywane na stałe w takich pamięciach podczas produkcji.

Pamięć ROM przechowuje instrukcje wymagane do uruchomienia komputera po pierwszym włączeniu zasilania, operacja ta jest nazywana ładowaniem początkowym. Chipy ROM są używane nie tylko w komputerze, ale także w innych urządzeniach elektronicznych, takich jak pralka i kuchenka mikrofalowa.

Poniżej przedstawiono różne typy pamięci ROM -

MROM (zamaskowany ROM)

Pierwsze ROM-y były urządzeniami podłączonymi na stałe, które zawierały zaprogramowany zestaw danych lub instrukcji. Tego rodzaju ROMy są znane jako zamaskowane ROMy. Jest to niedrogi ROM.

PROM (programowalna pamięć tylko do odczytu)

PROM to pamięć tylko do odczytu, którą użytkownik może zmodyfikować tylko raz. Użytkownik kupuje pusty PROM i wprowadza żądaną zawartość za pomocą programatora PROM. W układzie PROM znajdują się małe bezpieczniki, które są przepalane podczas programowania. Można go zaprogramować tylko raz i nie można go usunąć.

EPROM (kasowalna i programowalna pamięć tylko do odczytu)

Pamięć EPROM można wymazać, wystawiając ją na działanie światła ultrafioletowego przez okres do 40 minut. Zwykle taką funkcję spełnia gumka EPROM. Podczas programowania ładunek elektryczny jest uwięziony w izolowanym obszarze bramki. Ładunek jest przechowywany przez ponad dziesięć lat, ponieważ nie ma ścieżki wycieku. W celu usunięcia tego ładunku światło ultrafioletowe przepuszczane jest przez okienko z kryształu kwarcu (pokrywę). To wystawienie na działanie światła ultrafioletowego rozprasza ładunek. Podczas normalnego użytkowania pokrywa kwarcowa jest uszczelniona naklejką.

EEPROM (pamięć kasowana elektrycznie i programowalna tylko do odczytu)

Pamięć EEPROM jest programowana i kasowana elektrycznie. Można go usunąć i przeprogramować około dziesięć tysięcy razy. Zarówno kasowanie, jak i programowanie zajmują od 4 do 10 ms (milisekund). W pamięci EEPROM dowolne miejsce może być selektywnie usuwane i programowane. Pamięci EEPROM można kasować po jednym bajcie, zamiast kasować cały układ. Dlatego proces ponownego programowania jest elastyczny, ale powolny.

Pamięć dostępu szeregowego

Dostęp sekwencyjny oznacza, że system musi przeszukiwać urządzenie pamięci masowej od początku adresu pamięci, aż znajdzie żądaną część danych. Urządzenie pamięci, które obsługuje taki dostęp, nazywa się pamięcią o dostępie sekwencyjnym lub pamięcią o dostępie szeregowym. Przykładem pamięci o dostępie szeregowym jest taśma magnetyczna.

Pamięć bezpośredniego dostępu

Pamięć o dostępie bezpośrednim lub pamięć o dostępie swobodnym odnosi się do warunków, w których system może przejść bezpośrednio do informacji, których potrzebuje użytkownik. Urządzenie pamięci, które umożliwia taki dostęp, nosi nazwę pamięci bezpośredniego dostępu. Dyski magnetyczne, dyski optyczne to przykłady pamięci o dostępie bezpośrednim.

Pamięć podręczna

Pamięć podręczna to bardzo szybka pamięć półprzewodnikowa, która może przyspieszyć procesor. Działa jako bufor między procesorem a pamięcią główną. Służy do przechowywania tych części danych i programów, które są najczęściej używane przez procesor. Części danych i programów są przesyłane z dysku do pamięci podręcznej przez system operacyjny, skąd procesor ma do nich dostęp.

Zalety

Pamięć podręczna jest szybsza niż pamięć główna.
Zużywa mniej czasu dostępu w porównaniu do pamięci głównej.
Przechowuje program, który można wykonać w krótkim czasie.
Przechowuje dane do tymczasowego użytku.

Niedogodności

Pamięć podręczna ma ograniczoną pojemność.
To jest bardzo drogie.

Pamięć wirtualna to technika umożliwiająca wykonywanie procesów, które nie są w pełni dostępne w pamięci. Główną widoczną zaletą tego schematu jest to, że programy mogą być większe niż pamięć fizyczna. Pamięć wirtualna to oddzielenie pamięci logicznej użytkownika od pamięci fizycznej.

Ta separacja umożliwia udostępnienie programistom bardzo dużej pamięci wirtualnej, gdy dostępna jest tylko mniejsza pamięć fizyczna. Poniżej przedstawiono sytuacje, w których nie jest wymagane pełne załadowanie całego programu do pamięci głównej.

Procedury obsługi błędów napisane przez użytkownika są używane tylko wtedy, gdy wystąpił błąd w danych lub obliczeniach.
Niektóre opcje i funkcje programu mogą być używane rzadko.
Wiele tabel ma przypisaną stałą ilość przestrzeni adresowej, mimo że w rzeczywistości używana jest tylko niewielka część tabeli.
Możliwość wykonania programu, który jest tylko częściowo w pamięci, niweczy wiele korzyści.
Do załadowania lub zamiany każdego programu użytkownika w pamięci potrzebna byłaby mniejsza liczba operacji we / wy.
Program nie byłby już ograniczony ilością dostępnej pamięci fizycznej.
Każdy program użytkownika może zajmować mniej pamięci fizycznej, więcej programów może być uruchomionych w tym samym czasie, z odpowiednim wzrostem wykorzystania procesora i przepustowości.

Pamięć pomocnicza

Pamięć pomocnicza ma znacznie większy rozmiar niż pamięć główna, ale jest wolniejsza. Zwykle przechowuje programy systemowe, instrukcje i pliki danych. Jest również znany jako pamięć dodatkowa. Może być również używany jako pamięć przepełnienia / wirtualna w przypadku przekroczenia pojemności pamięci głównej. Procesor nie ma bezpośredniego dostępu do pamięci wtórnych. Najpierw dane / informacje z pamięci pomocniczej są przesyłane do pamięci głównej, a następnie CPU może uzyskać dostęp do tych informacji. Charakterystyka pamięci pomocniczej jest następująca -

Non-volatile memory - Dane nie są tracone po odcięciu zasilania.
Reusable - Dane pozostają w pamięci wtórnej na stałe do czasu ich nadpisania lub usunięcia przez użytkownika.
Reliable - Dane w pamięci dodatkowej są bezpieczne ze względu na wysoką stabilność fizyczną pamięci dodatkowej.
Convenience - Za pomocą oprogramowania komputerowego upoważnione osoby mogą szybko zlokalizować dane i uzyskać do nich dostęp.
Capacity - Pamięć dodatkowa może przechowywać duże ilości danych w zestawach wielu dysków.
Cost - Przechowywanie danych na taśmie lub dysku jest znacznie tańsze niż w przypadku pamięci podstawowej.