Устройства памяти

Память похожа на человеческий мозг. Он используется для хранения данных и инструкций. Компьютерная память - это место для хранения данных в компьютере, где данные должны обрабатываться и хранятся инструкции, необходимые для обработки.

Память разделена на большое количество мелких частей. Каждая часть называется ячейкой. Каждое место или ячейка имеет уникальный адрес, который варьируется от нуля до размера памяти минус один.

Например, если в компьютере 64k слов, то этот блок памяти имеет 64 * 1024 = 65536 ячеек памяти. Адрес этих мест варьируется от 0 до 65535.

Память в основном бывает двух типов

Internal Memory - кэш-память и первичная / основная память
External Memory - магнитный диск / оптический диск и т. Д.

Характеристики Иерархии Памяти следуют, когда мы идем сверху вниз.

Емкость с точки зрения хранения увеличивается.
Стоимость на бит памяти снижается.
Частота обращения ЦП к памяти снижается.
Время доступа ЦП увеличивается.

баран

RAM представляет собой внутреннюю память CPU для хранения данных, программы и результатов программы. Это память для чтения / записи. Это называется оперативной памятью (RAM).

Поскольку время доступа в ОЗУ не зависит от адреса слова, то есть до каждого места хранения внутри памяти так же легко добраться, как и до другого места, и требуется такое же количество времени. Мы можем обращаться к памяти произвольно и очень быстро, но это также может быть довольно дорогостоящим.

ОЗУ является энергозависимым, т.е. данные, хранящиеся в нем, теряются при выключении компьютера или при сбое питания. Следовательно, с компьютерами часто используется резервная система бесперебойного питания (ИБП). ОЗУ имеет небольшой размер как с точки зрения физического размера, так и с точки зрения объема данных, которые он может хранить.

Оперативная память бывает двух типов

Статическая RAM (SRAM)
Динамическая RAM (DRAM)

Статическая RAM (SRAM)

Слово staticуказывает, что память сохраняет свое содержимое, пока остается поданным питание. Однако данные теряются при отключении питания из-за нестабильности. В микросхемах SRAM используется матрица из 6 транзисторов без конденсаторов. Транзисторы не требуют питания для предотвращения утечки, поэтому SRAM не нужно регулярно обновлять.

Из-за дополнительного места в матрице SRAM использует больше микросхем, чем DRAM, для того же объема памяти, что увеличивает производственные затраты.

Используется статическая ОЗУ, поскольку кеш-память должна быть очень быстрой и небольшой.

Динамическая RAM (DRAM)

DRAM, в отличие от SRAM, необходимо постоянно refreshedдля того, чтобы поддерживать данные. Это делается путем помещения памяти в схему обновления, которая перезаписывает данные несколько сотен раз в секунду. DRAM используется для большинства системной памяти, потому что она дешевая и маленькая. Все DRAM состоят из ячеек памяти. Эти ячейки состоят из одного конденсатора и одного транзистора.

ПЗУ

ПЗУ означает постоянное запоминающее устройство. Память, из которой мы можем только читать, но не можем писать. Этот тип памяти энергонезависимый. Информация постоянно сохраняется в такой памяти во время производства.

В ПЗУ хранятся инструкции, необходимые для запуска компьютера при первом включении электричества. Эта операция называется начальной загрузкой. Чип ПЗУ используется не только в компьютере, но и в других электронных устройствах, таких как стиральная машина и микроволновая печь.

Ниже приведены различные типы ПЗУ -

MROM (маскированное ПЗУ)

Самые первые ПЗУ были жестко зашитыми устройствами, которые содержали заранее запрограммированный набор данных или инструкций. Такие ПЗУ известны как ПЗУ с масками. Стоит недорого ПЗУ.

PROM (программируемая постоянная память)

PROM - это постоянная память, которая может быть изменена пользователем только один раз. Пользователь покупает пустой PROM и вводит желаемое содержимое с помощью программатора PROM. Внутри микросхемы PROM есть небольшие предохранители, которые сгорают во время программирования. Его можно запрограммировать только один раз, и его нельзя стереть.

EPROM (стираемая и программируемая постоянная память)

EPROM можно стереть, подвергнув его ультрафиолетовому свету в течение до 40 минут. Обычно эту функцию выполняет ластик СППЗУ. Во время программирования электрический заряд задерживается в изолированной области затвора. Заряд сохраняется более десяти лет, поскольку в заряде нет пути утечки. Для стирания этого заряда ультрафиолетовый свет пропускается через кварцевое окно (крышку). Воздействие ультрафиолетового света рассеивает заряд. При нормальном использовании кварцевая крышка закрывается наклейкой.

EEPROM (электрически стираемая и программируемая постоянная память)

EEPROM программируется и стирается электрически. Его можно стереть и перепрограммировать около десяти тысяч раз. И стирание, и программирование занимают от 4 до 10 мс (миллисекунды). В EEPROM любое место можно выборочно стереть и запрограммировать. EEPROM можно стирать по одному байту, а не стирать весь чип. Следовательно, процесс перепрограммирования гибкий, но медленный.

Память с последовательным доступом

Последовательный доступ означает, что система должна искать устройство хранения с начала адреса памяти, пока не найдет требуемый фрагмент данных. Устройство памяти, которое поддерживает такой доступ, называется памятью с последовательным доступом или памятью с последовательным доступом. Магнитная лента является примером памяти с последовательным доступом.

Память прямого доступа

Память с прямым доступом или память с произвольным доступом относится к условиям, при которых система может напрямую обращаться к информации, которую хочет пользователь. Устройство памяти, поддерживающее такой доступ, называется памятью с прямым доступом. Магнитные диски, оптические диски являются примерами памяти прямого доступа.

Кэш-память

Кэш-память - это высокоскоростная полупроводниковая память, которая может увеличить скорость процессора. Он действует как буфер между ЦП и основной памятью. Он используется для хранения тех частей данных и программы, которые наиболее часто используются ЦП. Части данных и программ передаются с диска в кэш-память операционной системой, откуда ЦП может получить к ним доступ.

Преимущества

Кэш-память работает быстрее, чем основная память.
Он потребляет меньше времени доступа по сравнению с основной памятью.
В нем хранится программа, которую можно выполнить за короткий промежуток времени.
В нем хранятся данные для временного использования.

Недостатки

Объем кэш-памяти ограничен.
Это очень дорого.

Виртуальная память - это метод, позволяющий выполнять процессы, которые не полностью доступны в памяти. Основное видимое преимущество этой схемы состоит в том, что программы могут быть больше физической памяти. Виртуальная память - это отделение логической памяти пользователя от физической памяти.

Это разделение позволяет предоставить программистам очень большую виртуальную память, когда доступна только меньшая физическая память. Ниже приведены ситуации, когда не требуется полностью загружать всю программу в основную память.

Написанные пользователем подпрограммы обработки ошибок используются только в случае возникновения ошибки в данных или вычислении.
Некоторые опции и функции программы могут использоваться редко.
Многим таблицам назначается фиксированный объем адресного пространства, даже если фактически используется лишь небольшой объем таблицы.
Возможность выполнять программу, которая находится в памяти лишь частично, противоречит многим преимуществам.
Для загрузки или перестановки каждой пользовательской программы в память потребуется меньше операций ввода-вывода.
Программа больше не будет ограничена объемом доступной физической памяти.
Каждая пользовательская программа могла бы занимать меньше физической памяти, больше программ могло быть запущено за одно и то же время, с соответствующим увеличением использования ЦП и пропускной способности.

Вспомогательная память

Вспомогательная память намного больше по размеру, чем основная память, но работает медленнее. Обычно в нем хранятся системные программы, инструкции и файлы данных. Это также известно как вторичная память. Его также можно использовать как переполнение / виртуальную память в случае превышения объема основной памяти. Процессор не может получить доступ к вторичной памяти напрямую. Сначала данные / информация из вспомогательной памяти передаются в основную память, а затем к этой информации может получить доступ ЦП. Характеристики вспомогательной памяти следующие -

Non-volatile memory - Данные не теряются при отключении питания.
Reusable - Данные остаются во вторичном хранилище на постоянной основе, пока они не будут перезаписаны или удалены пользователем.
Reliable - Данные во вторичном хранилище безопасны благодаря высокой физической стабильности вторичного устройства хранения.
Convenience - С помощью компьютерного программного обеспечения уполномоченные люди могут быстро находить данные и получать к ним доступ.
Capacity - Вторичное хранилище может хранить большие объемы данных в наборах из нескольких дисков.
Cost - Хранить данные на ленте или диске намного дешевле, чем в первичной памяти.