Бройдо В.Л., Ильина О.П. Архитектура ЭВМ и систем (2006) (1186249), страница 41
Текст из файла (страница 41)
д. К ПЗУ принято относить энергонезависимые постоянные и «полупостояииые» запоминающие устройства, из которых оперативно можно только считывать информацию, запись информации в ПЗУ выполняется вие ПК в лабораторных условиях или при иапичии специального программатора и в компьютере. По технологии записи информации можно выделить ПЗУ следующих типов: (3 микросхемы, программируемые только при изготовлении, — классические или масочные ПЗУ или КОМ; 199 Основная память 0 микросхемы, программируемые многократно, — перепрограммируемые ПЗУ, илн егазаЪ|е РВОМ (ЕРКОМ). Среди них следует отметить электрически перепрограммируемые микросхемы ЕЕРКОМ (Е1есгьйса! ЕгазаЫе РВОМ), в том числе флеш-память. Устанавливаемые на системной плате ПК модули и кассеты ПЗУ имеют емкость, как правило, не превышающую 128 Кбайт. Быстродействие у постоянной памяти меньшее, чем у оперативной, поэтому для повышения производительности содержимое ПЗУ копируется в ОЗУ, и во время работы непосредственно используется только эта копия, называемая также теневой ымятлью ПЗУ (БЪадотч КОМ), В настоящее время в ПК используются «полупостоянныеь, перепрограммируемые запоминающие устройства — флеш-память.
Модули или карты флеш-памяти могут устанавливаться прямо в разъемы материнской платы и имеют следующие параметры: емкость до 512 Мбайт (в ПЗУ В!05 используются до 128 Кбайт), время обращения по считыванию 0,035-0,2 мкс, время записи одного байта 2-10 мкс. Флеш-память — энергонезависимое запоминающее устройство. Примером такой памяти может служить память ХУКАМ вЂ” Хоп Уо!агйе кАМ со скоростью записи 500 Кбайт/с.
Обычно для перезаписи информации необходимо подать на специальный вход флеш-памяти напряжение программирования (12 В), что исключает возможность случайного стирания информации. Перепрограммирование флеш-памяти может выполняться непосредственно с гибкого диска или с клавиатуры ПК при наличии специального контроллера либо с внешнего программатора, подключаемого к ПК. Флеш-память бывает очень полезной как для создания весьма быстродействующих компактных альтернативных НМД запоминающих устройств — «твердотельных дисков», так и для замены ПЗУ, хранящего программы В!08, позволяя прямо с «дискетыь обновлять и заменять эти программы на более новые версии при модернизации ПК.
Логическая структура основной памяти Структурно основная память состоит из миллионов отдельных однобайтовых ячеек памяти. Общая емкость основной памяти современных ПК обычно лежит в пределах от 16 до 512 Мбайт. Емкость ОЗУ на один-два порядка превышает емкость ПЗУ: ПЗУ занимает 128 Кбайт, остальной объем — это ОЗУ. Каждая ячейка памяти имеет свой уникальный адрес.
Для ОЗУ и ПЗУ отводится единое адресное пространство. Адресное пространство определяет максимально возможное количество непосредственно адресуемых ячеек основной памяти. Адресное пространство зависит от разрядности адресных шин, поскольку максимальное количество адресов определяется разнообразием двоичных чисел, которые можно отобразить в и разрядах, то есть адресное пространство равно 2", где и — разрядность адреса. За основу в ПК взят 16-разрядный адресный код, равный по длине размеру машинного слова. При помощи 16-разрядного представления адреса можно непосредственно адресовать всего 2'в - 65 536 - 64 Кбайт ячеек памяти.
Это 64-килобайтовое поле памяти, так называемый сегмент, также является базовым в логической 2ОО Глава 11. Запоминающие устройства ПК структуре ОП. Следует заметить, что в защищенном режиме размер сегмента может быть иным и значительно превышать 64 Кбайт. Современные ПК (кроме простейших бытовых компьютеров) имеют основную память, емкостью существенно больше 1 Мбайт. Но память до 1 Мбайт является еще одним важным структурным компонентом ОП вЂ” назовем ее непосредственно адресуемой памятью (справедливо полностью только для реального режима).
Для адресации 1 Мбайт = 2'в - 1 048 576 ячеек непосредственно адресуемой памяти необходим 20-разрядный код, получаемый в ПК при помощи специальной структуризации адресов ячеек ОП. Абсолютный (полный, физический) адрес (А,~,) формируется в виде суммы нескольких составляющих, чаще всего используемыми из которых являются адрес сегмента и адрес смешения. Адрес сегмента (А„,„) — это начальный адрес 64-килобайтового поля, внутри которого находится адресуемая ячейка.
Адрес смещения (А,„) — это относительный 16-разрядный адрес ячейки внутри сегмента. А„должен быть 20-разрядным, но если принять условие, что А должен быть обязательно кратным параграфу (в последних четырех разрядах должен содержать нули), то однозначно определять этот адрес можно 16-разрядным кодом, «увеличенным» в 16 раз, что равносильно дополнению исходного кода справа четырьмя нулями и превращению его, таким образом, в 20-разрядный код. То есть условно можно записать: Ам 16 А +А,„.
Для удобства программирования и оптимизации ряда операций микропроцессоры ПК поддерживают еше две составляющие смещения: адрес базы и адрес индекса. Следует отметить, что процессор ПК может обращаться к основной памяти, используя только абсолютный адрес, в то время как программист может использовать все составляющие адреса, рассмотренные ранее. В современных ПК существует режим виртуальной адресации (гбггпа! — мнимый, кажущийся, воображаемый).
Виртуальная адресация применяется для увеличения адресного пространства ПК при наличии ОП большой емкости (простая виртуальная адресация) или при организации виртуальной памяти, в которую наряду с ОП включается и часть внешней (обычно дисковой) памяти. При виртуальной адресации вместо начального адреса сегмента А в формировании абсолютного адреса А,~ принимает участие многоразрядный адресный код, считываемьгй из специальных таблиц. Принцип простой виртуальной адресации можно пояснить следующим образом. В регистре сегмента содержится не А,, а некий селектор, имеющий структуру: СЛ ИНДЕКС где СЛ вЂ” вспомогательная служебная информация; Р— идентификатор, определяющий тип таблицы дескрипторов для формирования А«„„(таблицы дескрипторов создаются в ОП при виртуальной адресации автоматически): Основная намять го1 0 если Р - О, то используется глобальная таблица дескрипторов (01)Т) общая для всех задач, решаемых в ПК в многозадачном режиме; О если Г - 1, то используется локальная таблица дескрипторов (Е1)Т), создаваемая для каждой задачи отдельно.
В соответствии с индексом и идентификатором из СЕТ или 1.ПТ извлекается 64-битовая строка, содержащая, в частности, и адрес сегмента. Разрядность этого адреса зависит от размера адресного пространства микропроцессора, точнее, равна разрядности его адресной шины. Подобная виртуальная адресация используется в защищенном режиме работы микропроцессора. Для большей плотности размещения информации в оперативной памяти (уменьшения сегментированности, характерной для многозадачного режима) часто практикуется сваивнтно-страничнал адресация, при которой поля памяти вьщеляются программам внутри сегментов страницами размером от 2 до 4 Кбайт. Формирование сегмент- но-страничной структуры адресов выполняется автоматически операционной системой.
Виртуальная память создается при недостаточном объеме оперативной памяти, не позволяющем разместить в ней сразу всю необходимую информацию для выполняемого задания. При загрузке очередной задачи в оперативную память необходимо выполнить распределение машинных ресурсов, в частности оперативной памяти, между компонентами одновременно решаемых задач (в принципе, оперативной памяти может не хватить и для решения одной сложной задачи). При подготовке программ в их код заносятся условные адреса, которые должны быть затем привязаны к конкретному месту в памяти.
Распределение памяти может выполняться или в статическом режиме до загрузки программы в ОП, или в динамическом режиме автоматически в момент загрузки программы либо в процессе ее выполнения. Статическое распределение памяти весьма трудоемко, поэтому применяется редко. Если очевидно, что реальная память меньше требуемого программой адресного пространства, программист может вручную разбить программу на части, вызываемые в ОП по мере необходимости, — создать оверлейную структуру программы.
Обычно же используется режим динамического распределения памяти. При динамическом распределении памяти в случае недостаточной емкости ОП полезно воспользоваться виртуальной памятью. В режиме виртуальной памяти пользователь имеет дело не с физической ОП, действительно имеющейся в ПК, а с виртуальной одноуровнввой памятью, емкость которой равна всему адресному пространству микропроцессора. На всех этапах подготовки программы, включая ее загрузку в оперативную память, в программе используются виртуальные адреса, и лишь при непосредственном исполнении машинной команды выполняется преобразование виртуальных адресов в реальные физические адреса ОП.
При этом реально программа может размещаться частично в ОП, частично во внешней памяти на жестком диске. Технология организации виртуальной памяти следующая. Физические оперативная и дисковая (привлеченная к задаче) память и виртуальная память разбиваются на страницы одинакового размера по 4 Кбайт. Страницам виртуальной и физи- аоа Глава 11. Запоминающие устройства ПК ческой памяти присваиваются номера, которые сохраняются одними и теми же на весь период решения задачи. Операционная система формирует две таблицы: С3 страниц виртуальной памяти; 0 физического размещения страниц, и устанавливает логические связи между ними (рис. 11.2). Рис.
11.2. Таблица страниц виртуальной памяти На рис. 11.2 видно, что физические страницы могут находиться в текущий момент времени как в оперативной, так и во внешней памяти. Из внешней памяти виртуальные страницы автоматически перемещаются в оперативную только тогда, когда к ним происходит обращение.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
