14

МОРДОВСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ

им. Н. П. Огарёва

Реферат

на тему:

"Оперативная память ПЭВМ, назначение и характеристика. Распределение оперативной памяти. Понятия обычной, расширенной, дополнительной памяти ПЭВМ."

Выполнила: студентка I курса экономического факультета заочного отделения статистики Нарбекова Г. Н.

Проверил: Шаранов И. М.

Саранск 1999 г.

План:

Введение.

Общий обзор видов памяти.

Назначение и характеристика.

Логическая организация памяти.

Дополнительная (expanded) память.

Расширенная (extended) память.

Кэш-память.

Адресация памяти процессором.

ОЗУ ПЭВМ IBM PC: взгляд со стороны.

Список используемой литературы.

Введение.

Одним из самых важным элементов компьютера является память. Все персональные компьютеры используют три вида памяти: оперативную, постоянную и внешнюю (различные накопители). Оперативная память предназначена для хранения переменной информации, так как она допускает изменение своего содержимого в ходе выполнения микропроцессором соответствующих операций. Поскольку в любой момент времени доступ может осуществляться к произвольно выбранной ячейке, то этот вид памяти называют также памятью с произвольной выборкой - RAM (Random Access Memory). Все программы, в том числе и игровые, выполняются именно в оперативной памяти. Постоянная память обычно содержит такую информацию, которая не должна меняться в течение длительного времени. Постоянная память имеет собственное название - ROM (Read Only Memory), которое указывает на то, что ею обеспечиваются только режимы считывания и хранения.

В данной работе мы рассмотрим работу и устройство оперативной памяти.

Общий обзор видов памяти ЭВМ.

Запоминающие устройства можно классифицировать по следующим критериям:

1. По типу запоминающих элементов: полупроводниковые, магнитные, конденсаторные, оптоэлектронные, голографические, криогенные.

2. По функциональному назначению: ОЗУ, БЗУ, СОЗУ, ВЗУ, ПЗУ, ППЗУ, РГПЗУ.

3. По типу/способу организации обращения: с последовательным поиском, с прямым доступом(большинство современных ОЗУ), адресные, ассоциативные, стековые, магазинные.

4. По характеру считывания: с разрушением информации, без разрушения информации.

5. По способу хранения: статические, динамические.

6. По способу организации: однокоординатные, двухкоординатные, трехкоординатные, двух-трехкоординатные.

Назначение и характеристика.

Название "оперативная" эта память получила потому, что она работает очень быстро, так что процессору не приходится ждать при чтении данных из памяти или записи в память. Однако содержащиеся в ней данные сохраняются только пока компьютер включен, при выключении компьютера содержимое оперативной памяти стирается.

ОЗУ служит для хранения программ которыми занят процессор в данное время. Так же в ОЗУ хранятся данные этих самых программ. Именно из ОЗУ процессор и сопроцессор берут программы и исходные данные для обработки, в нее они записывают полученные результаты. С усовершенствованием компьютеров стали усложняться форматы данных. Но в своей основе данные не изменились. Они так и остались упорядоченной последовательностью логических единиц и нулей. По сути, именно так хранятся данные в ОЗУ. Каждый разряд памяти(ячейка, хранящая «1» или «0») называется – бит. Информация «разбивается» на блоки по 8 бит, называемые байтами. Каждый байт может хранить целое натуральное значение от 0 до 255 путём записи его в двоичной системе счисления. В одном байте может кодироваться три вида информации: код команды микропроцессора, число и символ. Вид информации не конкретно нигде(в байте) не задаётся, а зависит от хода программы. Если процессор считывает байт как команду то это команда; если программа(или процессор) считывает байт как числовые данные то это числовые данные; если программа считывает байт как символьные данные то это символьные данные. Последовательность из двух байт называется – «машинное слово». Машинное слово тоже может являться командой(т. к. у процессора их больше 256 штук и в одном байте они не «умещаются»), но чаще всего это адрес ячейки из адресного пространства от 0 до 65535 байт(именно столько значений можно записать в два байта), либо число от 0 до 65535.

Каждые 1024 байта называются килобайтом(1Кб=1024 байта), каждые 1024 килобайта – мегабайтом(1Мб=1024Кб=1048576 байт), каждые 1024 мегабайта – гигабайтом(1Гб=1024Мб=1048576Кб=1073741824 байта). Дальнейшей названия в наше время ещё не актуальны в связи с ненадобностью больших объёмов памяти. От количества памяти прямо пропорционально зависят возможности компьютера. Вот приблизительная оценка возможностей компьютера:

1Мб и менее – возможна работа только в среде DOS;

4Мб – возможна работа в Windows 3.1 с большими неудобствами;

8Мб – возможна комфортная работа в Windows 3.1, реально работать в Windows 95 и OS/2 Warp но не очень быстро;

16Мб – возможна комфортная работа в Windows 95 и OS/2 Warp, не полноценная работа в Windows NT;

32Мб и более – возможна комфортная работа в Windows NT. В основном такие объёмы используются для серверов локальных сетей и для работы с фото-, видео- и аудиоинформацией.

Логическая организация памяти.

Как известно, используемый в IBM РС, PC/XT микропроцессор i8088 через свои 20 адресных шин предоставляет доступ всего к 1-Мбайтному пространству памяти. Первые 640 Кбайт адресуемого пространства в IBM РС-совместимых компьютерах называют обычно стандартной памятью (conventional memory). Оставшиеся 384 Кбайта зарезервированы для системного использования и носят название памяти в верхних адресах (UMB, Upper Memory Blocks, High DOS Memory или UM Area - UMA). Эта область памяти резервируется для служебных целей:

1. Для хранения части операционной системы DOS, которая обеспечивает тестирование компьютера, начальную загрузку операционной системы, а также выполнение основных низкоуровневых услуг ввода-вывода;

2. Для передачи изображения на экран;

3.для хранения различных расширений операционной системы, которые поставляются вместе с дополнительными устройствами компьютера.

Дополнительная (expanded) память.

Почти на всех персональных компьютерах область памяти UMB редко оказывается заполненной полностью. Пустует, как правило, область расширения системного ROM BIOS или часть видеопамяти и области под дополнительные модули ROM. На этом и базируется спецификация дополнительной памяти EMS (Ехpanded Memory Specification), впервые разработанная фирмами Lotus Development, Intel и Microsoft (поэтому называемая иногда LIM-cпeцификацией). Эта спецификация позволяет использовать оперативную память свыше стандартных 640 Кбайт для прикладных программ. Принцип использования дополнительной памяти основан на переключении блоков (страниц) памяти. В области UMB, между видеобуфером и системным RGM BIOS, выделяется незанятое 64-Кбайтное "окно", которое разбито на страницы. Программные и аппаратные средства позволяют отображать любой сегмент дополнительной памяти в любую из выделенных страниц "окна(TM). Хотя микропроцессор всегда обращается к данным, хранимым в "окне" (адрес ниже 1 Мбайта), адреса этих данных могут быть смещены в дополнительной памяти относительно "окна" на несколько мегабайт (см. рис. 1). В компьютерах на процессоре i8088 для реализации дополнительной памяти должны применяться специальные платы с аппаратной поддержкой "подкачки" блоков (страниц) памяти и соответствующий программный драйвер. Разумеется, платы дополнительной памяти могут устанавливаться и в компьютер на базе процессоров i80286 и выше.

Расширенная (extended) память.

Компьютеры, использующие процессор i80286 с 24-разрядными адресными шинами, физически могут адресовать 16 Мбайт, а в случае процессоров i80386/486 - 4 Гбайта памяти. Такая возможность имеется только для защищенного режима работы процессора, который операционная система MS-DOS не поддерживает. Расширенная память (extended) располагается выше области адресов 1 Мбайт (не надо путать 1 Мбайт ОЗУ и 1 Мбайт адресного пространства). Для работы с расширенной памятью микропроцессор должен переходить из реального в защищенный режим и обратно. В отличие от i80286 микропроцессоры i80386/486 выполняют эту операцию достаточно просто, именно поэтому для них в составе MS-DOS имеется специальный драйвер - менеджер памяти ЕММ386 (см. рис. 2).

Кстати, при наличии соответствующего драйвера расширенную память можно эмулировать как дополнительную. Аппаратную поддержку в этом случае должен обеспечивать микропроцессор не ниже i80386 или вспомогательный набор специальных микросхем (например, наборы NEAT фирмы Chips and Technologies). Следует заметить, что многие платы памяти, поддерживающие стандарт LIM/EMS, могут использоваться также и в качестве расширенной памяти.

Кэш-память.

Для достаточно быстрых компьютеров (например, на основе intel-80386 с тактовой частотой более 25 мгц или intel-80486) необходимо обеспечить быстрый доступ к оперативной памяти, иначе микропроцессор будет простаивать и быстродействие компьютера уменьшится. Для этого такие компьютеры могут оснащаться кэш-памятью, т.е. "сверхоперативной" памятью относительно небольшого объема (обычно от 64 до 256 кбайт), в которой хранятся наиболее часто используемые участки оперативной памяти. Кэш-память располагается "между" микропроцессором и оперативной памятью, и при обращении микропроцессора к памяти сначала производится поиск нужных данных в кэш-памяти. Поскольку время доступа к кэш-памяти в несколько раз меньше, чем к обычной памяти, а в большинстве случаев необходимые микропроцессору данные содержаться в кэш-памяти, среднее время доступа к памяти уменьшается. Для компьютеров на основе intel-80386dx или 80486sx размер кэш-памяти в 64 кбайт является удовлетворительным, 128 кбайт - вполне достаточным. Компьютеры на основе intel-80486dx и dx2 обычно оснащаются кэш-памятью емкостью 256 кбайт.

Адресация памяти процессором.

Микропроцессору i80x86 в процессе своей работы постоянно приходится адресовать адресное пространство своей памяти. Остановимся подробнее на этом процессе.

Основная проблема сложности адресации в том что двоичное слово(стандартный размер адресных регистров процессора) способно адресовать лишь 64Кб а в распоряжении процессора в 16 раз больше памяти, т. е. 1Мб.