Как называется каждая ячейка памяти компьютера

Обновлено: 03.07.2024

Информация, вводимая в компьютер и возникающая в ходе его работы, хранится в его памяти. Память компьютера можно представить как длинную страницу, состоящую из отдельных строк.

Содержимое ячейки памяти называется машинным словом.

Ячейка памяти состоит из некоторого числа однородных элементов. Каждый элемент способен находиться в одном из двух состояний и служит для изображения одного из разрядов числа. Именно поэтому каждый элемент ячейки называют разрядом.

Нумерацию разрядов в ячейке принято вести справа налево, самый правый разряд имеет порядковый номер 0. Это младший разряд ячейки памяти, старший разряд имеет порядковый номер ( n -1) в n -разрядной ячейке памяти.

Содержимым любого разряда может быть либо 0, либо 1.

Использование двоичной системы счисления в качестве внутренней системы представления информации вызвано конструктивными особенностями элементов вычислительных машин.

В байтовом алфавите байт является минимальной единицей информации, обрабатываемой в ЭВМ. Для записи чисел также используют 32-разрядный формат (машинное слово), 16-разрядный формат (полуслово) и 64-разрядный формат (двойное слово). Обратите внимание на нумерацию разрядов в ячейках памяти для представленных форматов данных.

Для измерения объема хранимой информации используются более крупные единицы объема памяти:

Для целых чисел существуют два представления: беззнаковое (только для неотрицательных целых чисел) и со знаком. Очевидно, что отрицательные числа можно представлять только в знаковом виде.

Различие в представлении целых чисел со знаком и без знака вызвано тем, что в ячейках одного и того же размера в беззнаковом типе можно представить больше различных положительных чисел, чем в знаковом.

Например, в байте (8 разрядов) можно представить беззнаковые числа от 0 до 255.

Максимальное число, записанное в восьми разрядах ячейки соответствует восьми единицам и равно:

11111111₂ = 1*2 7 + 1*2 6 + 1*2 5 + 1*2 4 + 1*2 3 + 1*2 2 + 1*2 1 + 1*2 0 = 255.

Таким образом, для беззнаковых типов нижняя граница диапазона значений всегда равна 0, а верхнюю границу диапазона допустимых значений можно подсчитать, зная количество разрядов, занимаемых элементами данного типа.

Знаковые положительные числа в байте можно представить только от 0 до 127.

Старший (левый) разряд отводится под знак числа, остальные

7 разрядов под само число. Максимальное число в знаковом представлении соответствует семи единицам и равно:

1111111₂ = 1*2 6 + 1*2 5 + 1*2 4 + 1*2 3 + 1* 2 + 1*2 1 + 1*2 0 = 127.

Поэтому, если известно, что некоторая числовая величина является неотрицательной, то лучше рассматривать ее как беззнаковую.

Диапазон допустимых значений для знаковых типов рассчитывается по формулам:

Рассмотрим алгоритм представления в компьютере целых положительных чисел.

1. Для этого целое положительное число переводится в двоичную систему счислени

2. Полученное двоичное число записывается в 8 разрядах так, что в младшем разряде ячейки находится младший разряд числа.

Мы рассмотрели компьютерное представление целых положительных чисел.

Следующий вопрос: как представляются в компьютере целые отрицательные числа.

В ЭВМ в целях упрощения выполнения арифметических операций применяют специальные коды для представления чисел. Использование кодов позволяет свести операцию вычитания чисел к операции поразрядного сложения кодов этих чисел.

Применяются прямой, обратный и дополнительный коды чисел.

1) Разряды числа в коде жестко связаны с определенной разрядной сеткой.

2) Для записи кода знака в разрядной сетке отводится фиксированный, строго определенный разряд.

Например, если за основу представления кода взят один байт, то для представления числа будет отведено 7 разрядов, а для записи кода знака один разряд. Знаковым разрядом является старший разряд в разрядной сетке.

Прямой код двоичного числа совпадает по изображению с записью самого числа. Значение знакового разряда для положительных чисел равно 0, а для отрицательных чисел 1.

Пример. В случае, когда для записи кода выделен один байт, для числа +1101 прямой код 0,0001101, для числа -1101 прямой код 1,0001101.

Обратный код для положительного числа совпадает с прямым кодом.

Для отрицательного числа все цифры числа заменяются на противоположные (1 на 0, 0 на 1), а в знаковый разряд заносится единица.

Для числа +1101 прямой код 0,0001101; обратный код 0,0001101.

Для числа -1101 прямой код 1,0001101; обратный код 1,1110010.

Дополнительный код положительного числа совпадает с прямым кодом.

Для отрицательного числа дополнительный код образуется путем получения обратного кода и добавлением к младшему разряду единицы.

Итак, все целые отрицательные числа в компьютере представляются дополнительным кодом.

Ячейка памяти является основным строительным блоком памяти компьютера . Ячейка памяти представляет собой электронную схему, которая хранит один бит двоичной информации, и она должна быть настроена на сохранение логической 1 (высокий уровень напряжения) и сброшена для сохранения логического 0 (низкий уровень напряжения). Его значение сохраняется / сохраняется до тех пор, пока оно не будет изменено процессом установки / сброса. Доступ к значению в ячейке памяти можно получить, прочитав его.

За всю историю вычислений использовались разные архитектуры ячеек памяти, включая базовую память и пузырьковую память . Сегодня наиболее распространенной архитектурой ячеек памяти является МОП-память , которая состоит из ячеек памяти металл-оксид-полупроводник (МОП). Современная оперативная память (RAM) использует полевые МОП-транзисторы (MOSFET) в качестве триггеров наряду с МОП-конденсаторами для определенных типов оперативной памяти.

Ячейка памяти SRAM ( статическое ОЗУ ) представляет собой тип триггерной схемы, обычно реализуемой с использованием полевых МОП-транзисторов. Они требуют очень низкой мощности, чтобы сохранить сохраненное значение, когда к нему нет доступа. Второй тип, DRAM ( динамическое ОЗУ ), основан на МОП-конденсаторах. Зарядка и разрядка конденсатора может сохранять в ячейке «1» или «0». Однако заряд в этом конденсаторе будет медленно рассеиваться, и его необходимо периодически обновлять. Из-за этого процесса обновления DRAM потребляет больше энергии. Однако DRAM может обеспечить большую плотность хранения.

С другой стороны, большая часть энергонезависимой памяти (NVM) основана на архитектурах ячеек памяти с плавающим затвором . Технологии энергонезависимой памяти, включая EPROM , EEPROM и флэш-память, используют ячейки памяти с плавающим затвором, которые основаны на транзисторах MOSFET с плавающим затвором .

СОДЕРЖАНИЕ

Описание

Ячейка памяти - это фундаментальный строительный блок памяти. Это может быть реализовано с использованием различных технологий, таких как биполярные , MOS и другие полупроводниковые устройства . Он также может быть изготовлен из магнитного материала, такого как ферритовые сердечники или магнитные пузыри. Независимо от используемой технологии реализации, назначение двоичной ячейки памяти всегда одно и то же. Он хранит один бит двоичной информации, к которой можно получить доступ, прочитав ячейку, и он должен быть настроен на сохранение 1 и сброс для сохранения 0.

Значение

Логические схемы без ячеек памяти или путей обратной связи называются комбинационными , их выходные значения зависят только от текущего значения их входных значений. У них нет памяти. Но память - ключевой элемент цифровых систем . В компьютерах это позволяет хранить как программы, так и данные, а ячейки памяти также используются для временного хранения выходных данных комбинационных схем, которые впоследствии будут использоваться цифровыми системами. Логические схемы, использующие ячейки памяти, называются последовательными схемами . Его выход зависит не только от текущего значения его входов, но и от предыдущего состояния схемы, которое определяется значениями, хранящимися в ее ячейках памяти. Эти схемы требуют для своей работы синхронизирующего генератора или часов.

Компьютерная память, используемая в большинстве современных компьютерных систем, в основном построена из ячеек DRAM; поскольку компоновка намного меньше, чем SRAM, она может быть более плотно упакована, что даст более дешевую память с большей емкостью. Поскольку ячейка памяти DRAM хранит свое значение как заряд конденсатора, и есть проблемы с утечкой тока, ее значение необходимо постоянно перезаписывать. Это одна из причин, по которым ячейки DRAM работают медленнее, чем ячейки SRAM (статической RAM) большего размера, значение которых всегда доступно. Вот причина , почему SRAM память используется для on- микросхемы кэш - памяти , включенного в современных микропроцессорных чипов.

История

11 декабря 1946 года Фредди Уильямс подал заявку на патент на свое запоминающее устройство на электронно-лучевой трубке (ЭЛТ) ( трубка Вильямса ) со 128 40- битными словами. Он был введен в эксплуатацию в 1947 году и считается первой практической реализацией оперативной памяти (ОЗУ). В том же году Фредерик Вие подал первые заявки на патент на память с магнитным сердечником . Практическая память на магнитных сердечниках была разработана Ан Вангом в 1948 году и усовершенствована Джеем Форрестером и Яном А. Райчманом в начале 1950-х годов, прежде чем она была коммерциализирована с компьютером Whirlwind в 1953 году. Кен Олсен также внес свой вклад в его разработку.

Полупроводниковая память началась в начале 1960-х годов с биполярных ячеек памяти, сделанных из биполярных транзисторов . Хотя он улучшил производительность, он не мог конкурировать с более низкой ценой на память с магнитным сердечником.

Ячейки памяти MOS

Изобретение MOSFET ( полевого транзистора металл-оксид-полупроводник), также известного как MOS-транзистор, Мохамедом М. Аталлой и Давоном Кангом в Bell Labs в 1959 году, позволило на практике использовать металл-оксид-полупроводник (MOS ) транзисторы в качестве элементов хранения ячеек памяти, функция, ранее выполняемая магнитными сердечниками . Первые современные ячейки памяти были введены в 1964 году, когда Джон Шмидт разработал первый 64-битный р-канальный МОП ( МОП ) статическая память с произвольным доступом (ОЗУ).

SRAM обычно имеет ячейки с шестью транзисторами , тогда как DRAM (динамическая память с произвольным доступом) обычно имеет ячейки с одним транзистором. В 1965 году электронный калькулятор Toshiba Toscal BC-1411 использовал форму емкостной биполярной памяти DRAM, хранящей 180-битные данные в дискретных ячейках памяти, состоящих из германиевых биполярных транзисторов и конденсаторов. Технология MOS - это основа современной DRAM. В 1966 году доктор Роберт Х. Деннард из исследовательского центра IBM Thomas J. Watson работал над MOS-памятью. Изучая характеристики технологии МОП, он обнаружил, что она способна создавать конденсаторы , и что сохранение заряда или отсутствие заряда на МОП-конденсаторе может представлять 1 и 0 бита, в то время как МОП-транзистор может управлять записью заряда в конденсатор. Это привело к его разработке ячейки памяти DRAM с одним транзистором. В 1967 году Деннард подал патент на ячейку памяти DRAM с одним транзистором, основанную на технологии MOS.

Первый коммерческий биполярный 64-битный SRAM был выпущен Intel в 1969 году с 3101 Schottky TTL . Годом позже был выпущен первый чип интегральной схемы DRAM , Intel 1103 , основанный на технологии MOS. К 1972 году он побил предыдущие рекорды по продажам полупроводниковой памяти . Чипы DRAM в начале 1970-х годов имели ячейки с тремя транзисторами, прежде чем ячейки с одним транзистором стали стандартом с середины 1970-х годов.

Двумя наиболее распространенными типами ячеек памяти DRAM с 1980-х годов были ячейки траншейного конденсатора и ячейки с пакетом конденсаторов. Ячейки с канавками - это места, где в кремниевой подложке сделаны отверстия (канавки), боковые стенки которых используются в качестве ячеек памяти, тогда как ячейки с накопленными конденсаторами являются самой ранней формой трехмерной памяти (3D-память), где ячейки памяти укладываются вертикально в трехмерную ячеистую структуру. Оба дебютировали в 1984 году, когда Hitachi представила память с траншейными конденсаторами, а Fujitsu - память с накопительными конденсаторами.

Ячейки памяти MOS с плавающим затвором

С плавающим затвором МОП - транзистор (FGMOS) был изобретен Давоном Канга и Саймона Sze в Bell Labs в 1967 г. Они предложили концепцию ячеек памяти с плавающим затвором, с использованием FGMOS транзисторов, которые могут быть использованы для получения перепрограммируемой ROM (память только для чтения ). Ячейки памяти с плавающим затвором позже стали основой для технологий энергонезависимой памяти (NVM), включая EPROM (стираемое программируемое ПЗУ), EEPROM (электрически стираемое программируемое ПЗУ) и флэш-память .

Флэш-память была изобретена Фудзио Масуока в компании Toshiba в 1980 году. Масуока и его коллеги представили изобретение NOR-флеш-памяти в 1984 году, а затем NAND-флеш-памяти в 1987 году. Флэш-память с многоуровневыми ячейками (MLC) была представлена NEC , которая продемонстрировала четырехъядерные технологии. Уровень ячеек в микросхеме флэш-памяти объемом 64 Мбайт , хранящей 2 бита на ячейку, в 1996 году. 3D V-NAND , в котором ячейки флэш-памяти укладываются вертикально с использованием технологии трехмерной флэш-ловушки заряда (CTP), была впервые анонсирована Toshiba в 2007 году и впервые появилась на рынке произведен компанией Samsung Electronics в 2013 году.

Реализация

На следующих схемах подробно описаны три наиболее часто используемые реализации ячеек памяти:

Минимальной единицей информации является бит или кратные ему единицы: килобит (1 кб = 1024 бита), мегабит (1Мб = 1024кбит), гигабит (1Гб = 1024Мбит). Но чаще пользуются единицей байт (1 байт = 8 бит), или же кратными ему единицами: килобайт (1 КБ = 1024 байта), мегабайт (1МБ = 1024кБ), гигабайт (1ГБ = 1024МБ). Для измерения больших объемов памяти используются терабайты и петабайты.

Компьютерную память можно классифицировать по типу доступа:

последовательный доступ (магнитные ленты)
произвольный доступ (оперативная память)
прямой доступ (жесткие магнитные диски);
ассоциативный;

по типу электропитания:

буферная;
временная;
кэш-память;
корректирующая;
управляющая;
коллективная.

по типу носителя и способу записи информации:

акустическая;
голографическая;
емкостная;
криогенная;
лазерная;
магнитная;
магнитооптическая;
молекулярная;
полупроводниковая;
ферритовая;
фазоинверсная;
электростатическая.

Оперативная память компьютера

Оперативная память современного компьютера разделена на несколько типов. Хотя в основе всех типов памяти лежит обычная ячейка памяти, представляющий собой комбинацию из транзистора и конденсатора, благодаря различным внешним интерфейсам и устройствам взаимодействия с компьютером модули памяти они все же отличаются друг от друга.

Это наиболее дешевый способ производства ячеек памяти. Состояние конденсатора определяет, содержит ячейка «0» или «1», но само наличие конденсатора является причиной некоторых ограничений динамической памяти.

Таким образом, каждый раз при считывании информации должна проводиться и его запись. В результате увеличивается время циклического доступа, и повышается латентность.

Массовое распространение получили следующие виды оперативной памяти DDR (уже не пользуется большим спросом), DDR2, DDR3, DDR4.

Внешний вид модулей памяти DDR, DDR2, DDR3

В каждом модуле оперативной памяти содержится также специальная микросхема SPD. В этой микросхеме хранятся данные о модуле памяти: дата изготовления модуля, основные характеристики модуля и тому подобное.

Кэш память

Персональные компьютеры также имеют скрытую память. Фактически, из-за разницы в скорости процессоров и схем основной памяти, большинство персональных компьютеров имеют два разных типа кэша, известных как «Уровень 1» (уровень 1 или L1) и «Уровень 2». Уровень 2 или L2 кэш).

L1 кэш-память

Кэш L1 содержит адреса памяти, которые соответствуют данным и машинным командам. Он часто делится на два раздела для этих двух типов адресов. Машинные команды, выполняемые внутри процессора, особенно полезно кэшировать, когда процессор имеет конвейерную архитектуру, которая обрабатывает несколько команд одновременно.

Кэш-память второго уровня

Кэш уровня 2 больше по размеру, чем L1, но не так быстр, и находится на материнской плате компьютера. Как мы уже говорили, его схемы в основном состоят из статической памяти. Кэш-память уровня 2 обычно имеет размер до 1 Мб, но его максимальный размер также зависит от материнской платы.

Память DDR

Память DDR2

Память этого стандарта использовалась в платформе Socket 775. По сути DDR2 память не имеет кардинальных отличий от DDR. Однако в то время как DDR осуществляет две передачи данных по шине за такт, DDR2 выполняет четыре таких передачи. При этом, построена DDR2 из таких же ячеек памяти, как и DDR, а для удвоения пропускной способности используется техника мультиплексирования.

Память DDR3

Передача данных по-прежнему осуществляется по обоим полупериодах синхросигнала на удвоенной «эффективной» частоте относительно собственной частоты шины памяти. Только рейтинги производительности выросли в 2 раза, по сравнению с DDR2. Типичными скоростными категориями памяти нового стандарта DDR3 являются разновидности от DDR3-800 до DDR3-1600 и выше. Очередное увеличение теоретической пропускной способности компонентов памяти в 2 раза вновь связано со снижением их внутренней частоты функционирования во столько же раз. Поэтому отныне, для достижения темпа передачи данных со скоростью 1 бит / такт по каждой линии внешней шины данных с «эффективной» частотой в 1600 МГц используемые 200-МГц микросхемы должны передавать по 8 бит данных за каждый свой такт. То есть,

Однако у данного типа памяти есть свои недостатки:

наряду с ростом пропускной способности выросла также и латентность памяти;
высокая цена модулей памяти.

Память DDR 4

На сегодня это основной тип памяти, который приобрел массовое применение. Первые тестовые образцы DDR4 были представлены в середине 2012 года фирмами Hynix, Micron и Samsung.

Благодаря 30 нм техпроцессу память DDR4 от Samsung имела объем 8 и 16ГБ и тактовую частоту 2133 МГц. 16 ГБ планки имеют два ряда чипов памяти, в отличие от привычного одного ряда. К тому же, они располагаются на печатной плате ближе друг к другу, что позволяет вместить ее два дополнительных чипа памяти с каждой стороны. Samsung обещает, что с переходом на передовой 20 нм техпроцесс, появится возможность создания модулей памяти объемом 32 ГБ. Модули памяти DDR4 от Samsung, работают с напряжением 1,2 В, в отличие от DDR3 планок, которые работают на 1,35 В. Это небольшая разница, позволяет экономить энергию на 40%.

Память для хранения информации: жесткий диск, твердотельные накопители

За счет вращения создается своеобразный подпор воздуха, благодаря которому считывающие головки не касаются поверхности пластин, хотя и находятся очень близко к ним (всего несколько микрометров). Это гарантирует надежность записи / считывания данных. При остановке пластин, головки перемещаются за пределы их поверхности, поэтому механический контакт между головками и пластинами практически исключен. Такая конструкция обеспечивает долговечность запоминающих устройств этого типа.

Основные характеристики жестких дисков:

Параметры жестких дисков

Классический жесткий диск имеет форм-фактор 3,5 дюйма. В ноутбуках, нетбуках и других портативных устройствах чаще всего используются устройства 2,5 или 1,8 дюйма, хотя встречаются и другие варианты.

Объем буфера специальной внутренней быстрой памяти диска, предназначенная для временного хранения данных с целью сглаживания перебоев при считывании и записи информации на носитель и ее передачи по интерфейсу. В современных запоминающих устройствах буфер может достигать размеров до 64 МБ. Чем этот показатель больше, тем лучше.

В последнее время начался выпуск жестких дисков со встроенной флэш-памятью в качестве кэша, что значительно улучшает скоростные показатели дисков.

Фирмы производители: IBM , Hitachi , Seagate , Samsung , Western Digital .

Запись магнитной информации продольного (а) и перпендикулярного (б) типа

Накопители SSD

Существует всего 2 типа SSD накопителей: SSD диски на основе флэш-памяти (самые популярные и распространенные), и SSD на основе оперативной памяти.

Основополагающим принципом организации работы флеш-памяти является хранение ею 1 бита данных в массиве транзисторов с плавающим затвором (элементарными ячейками), путем изменения и регистрации электрического заряда в изолированной области полупроводниковой структуры. Главной особенностью полевого транзистора, которая позволила ему получить всеобщее признание, как носителя информации, стала способность удерживать электрический разряд на плавающем затворе до 120 месяцев. Сам плавающий затвор изготовлен из поликристаллического кремния и со всех сторон окружен слоем диэлектрика, что исключает возможность контакта его с элементами транзистора. Располагается он между диэлектрической подкладкой и управляющим затвором. Управляющий электрод полевого транзистора и называется затвором.

Запись и стирание информации происходит за счет изменения приложенного заряда между затвором и истоком большим потенциалом, пока напряженность электрического поля в диэлектрике между каналом транзистора и изолированной областью не станет достаточной для возникновения туннельного эффекта. Таким образом электроны переходят через слой диэлектрика на плавающий затвор, обеспечивая его зарядом, а, значит, и наполнение элементарной ячейки битом информации. Также, для усиления эффекта туннелирования электронов при записи, применяется слабое ускорение электронов путем пропускания тока через канал полевого транзистора.

Для удаления информации управляющий затвор обеспечивается отрицательным напряжением высокой мощности с тем, чтобы позволить электронам переходить с плавающего затвора на исток. Подобная организация элементарных ячеек, объединенных в страницы, блоки и массивы и составляет твердотельный накопитель.

Преимущества SSD накопителей:

Недостатки SSD накопителей:

RAID массивы

RAID имеет две цели:

увеличение надежности хранения информации;
увеличение скорости записи / считывания.

Наиболее популярными видами RAID является RAID 0, 1 и 0 + 1.

Схема записи информации в массиве RAID 1 (отражение)

RAID 3 и 4 используют массив дисков с чередованием и выделенным диском четности.

Схема массива RAID 5

RAID 6. Все различия сводятся к тому, что используются две схемы четности. Система устойчива к отказам двух дисков. Основной сложностью является то, что для реализации этого приходится делать больше операций при выполнении записи. Из-за этого скорость записи чрезвычайно низкой.

Комбинация RAID 0 + 1, которая является массивом RAID 1, собранным на базе массивов RAID 0. Как и в массиве RAID 1, доступным будет только половина объема дисков. Но, как и в RAID 0, скорость будет выше, чем с одним диском. Для реализации такого решения необходимо минимум 4 диска.

Схематическое изображение массива RAID 0 + 1 (а) и RAID1 + 0 (б)

RAID 0 + 1 имеет высокую скорость работы и повышенную надежность, поддерживается даже дешевыми RAID контроллерами и является недорогим решением.

Выводы

Операти́вная па́мять (также оперативное запоминающее устройство, ОЗУ) — в информатике — память, часть системы памяти ЭВМ, в которую процессор может обратиться за одну операцию (jump, move и т. п.). Предназначена для временного хранения данных и команд, необходимых процессору для выполнения им операций. Оперативная память передаёт процессору данные непосредственно, либо через кэш-память. Каждая ячейка оперативной памяти имеет свой индивидуальный адрес.

В современных вычислительных устройствах, по типу исполнения различают два основных вида ОЗУ:

1. ОЗУ, собранное на триггерах, называемое статической памятью с произвольным доступом, или просто статической памятью - SRAM (Static RAM). Достоинство этой памяти - скорость. Поскольку триггеры собраны на вентилях, а время задержки вентиля очень мало, то и переключение состояния триггера происходит очень быстро. Также данная память не лишена недостатоков. Во-первых, группа транзисторов, входящих в состав триггера обходится дороже, даже если они вытравляются миллионами на одной кремниевой подложке. Кроме того, группа транзисторов занимает гораздо больше места, поскольку между транзисторами, которые образуют триггер, должны быть вытравлены линии связи. Эти соображения заставили изобретателей изобрести более экономичную память, как по стоимости, так и по компактности.

2. В более экономичной памяти для хранения разряда (бита) используют схему, состоящую из одного конденсатора и одного транзистора (в некоторых вариациях конденсаторов два). Такой вид памяти решает, во-первых, проблему дороговизны (один конденсатор и один транзистор дешевле нескольких транзисторов), а во-вторых, компактности (на том месте, где в SRAM размещается один триггер, то есть один бит, можно уместить восемь конденсаторов и транзисторов). Однако есть и свои минусы. Во-первых, память на основе конденсаторов работает медленнее, поскольку если в SRAM изменение напряжения на входе триггера сразу же приводит к изменению его состояния, то для того, чтобы установить в единицу бит на основе конденсатора, этот конденсатор нужно зарядить, а для того, чтобы бит установить в 0, соответственно, разрядить. А зарядка или разрядка конденсатора - гораздо более длительная операция, чем переключение триггера (в 10 и более раз), даже если конденсатор имеет весьма небольшие размеры. Есть и второй существенный минус - конденсаторы склонны к "стеканию" заряда, проще говоря, со временем конденсаторы разряжаются. Причем разряжаются они тем быстрее, чем меньше их емкость. В связи с этим обстоятельством, дабы не потерять содержимое битов, эти конденсаторы необходимо регенерировать через определённый интервал времени, чтобы восстанавливать заряд. Регенерация, выполняется путем считывания заряда (считывание заряда с конденсатора выполняется через транзистор). Контроллер памяти периодически приостанавливает все операции с памятью для регенерации ее содержимого. Эта операция - регенерация значительно снижает производительность ОЗУ. Память на конденсаторах получила название - динамическая память - DRAM (Dynamic RAM) за то, что разряды в ней хранятся не статически, а "стекают" динамически во времени.

Таким образом, DRAM значительно дешевле SRAM, ее плотность значительно выше, что позволяет на том же пространстве кремниевой подложки размещать больше битов, но при этом ее быстродействие очень низкое. SRAM, наоборот, является очень быстрой памятью, но зато и очень дорогой. В связи с чем обычную оперативную память строят на модулях DRAM, а SRAM используется при создании, например кэшей микропроцессоров всех уровней.

ОЗУ может изготавливаться как отдельный блок, или входить в конструкцию однокристальной ЭВМ или микроконтроллера.

Содержание

Пример структуры адресного пространства памяти на примере IBM PC

Основная область памяти

В область, называемую основной областью памяти (англ. conventional memory ), загружается таблица векторов прерываний, различные данные программы

Upper Memory Area

Upper Memory Area (UMA) занимает 384 Кбайт и используется для размещения информации об аппаратной части компьютера. Область условно делится на три области по 128 Кбайт. Первая область служит для видеопамяти. Через вторую область доступны верхней области с помощью специальных драйверов (например, EMM386.EXE, EMS.EXE, LIMEMS.EXE) и/или устройств расширения раньше использовалось для доступа к расширенной памяти через спецификацию расширенной памяти (англ. Expanded Memory Specification, EMS ). В современных компьютерах EMS практически не используется.

Дополнительная область памяти

Дополнительная память для 16-битных программ доступна через спецификацию дополнительной памяти (англ. eXtended Memory Specification, XMS ). Дополнительная память начинается с адресов выше первого мегабайта и её объём зависит от общего объёма оперативной памяти, установленной на компьютере.

High Memory Area

High Memory Area (HMA) — это область дополнительной памяти за первым мегабайтом размером 64 Кбайт минус 16 байт. Её появление было обусловлено ошибкой в процессоре 80286, в котором не отключалась 21-я линия адреса (а всего их в этом процессоре 24), в результате при обращении по адресам выше FFFF:000F обращение шло ко второму мегабайту памяти вместо начала первого мегабайта (как у 8086/8088). Таким образом, программы реального режима получили доступ к HMA.

Читайте также: