Урок 13
Процессор. Память. Устройства ввода и вывода
§34. Процессор. §35. Память. §36. Устройства ввода. §37. Устройства вывода
Содержание урока
§34. Процессор
§35. Память
Внутренняя память
Взаимодействие разных видов памяти
Основные характеристики памяти
§36. Устройства ввода
§37. Устройства вывода
§35. Память
Внутренняя память
Внутренняя память — часть памяти компьютера, которая используется для хранения программ и данных во время решения задачи.
Часто её называют основной памятью. В состав внутренней памяти входят ОЗУ (оперативное запоминающее устройство) и ПЗУ (постоянное запоминающее устройство).
Внутренняя память строится в соответствии с базовыми принципами, описанными ранее в § 32. Основное отличие внутренней памяти от внешней — произвольный доступ к отдельным ячейкам памяти по их адресам (обращение к внешней памяти происходит иначе, см. далее).
Информация, хранящаяся в ОЗУ, считается временной (оперативной), поэтому пользователь должен сам сохранять необходимые данные во внешней памяти.
Часто говорят, что при выключении питания информация в ОЗУ пропадает. Строго говоря, это не совсем правильно, поскольку существуют элементы памяти, способные сохранять свое состояние даже после отключения питания. Однако при повторном включении (или перезагрузке) компьютера программное обеспечение не способно восстановить, где и какая информация находилась «в прошлый раз». Именно поэтому, если при наборе текста перезагрузить компьютер, работу придётся повторять заново.
Внутренняя память может быть построена на основе самых разных технологий. Самые первые ЭВМ имели ОЗУ на электронно-лучевых трубках, причем их количество соответствовало разрядности памяти (каждый бит числа считывался из отдельной трубки). Затем появилась память на магнитных сердечниках (рис. 5.13). Намагниченное состояние сердечника соответствовало единичному состоянию бита, ненамагниченное — нулевому. Заметим, что данные в магнитных ячейках памяти полностью сохранялись и после выключения питания. Наконец, развитие микроэлектроники позволило изготовить компактную полупроводниковую память (рис. 5.14), которая сейчас и применяется в персональных компьютерах.
Рис. 5.13. Магнитное ОЗУ: слева — биты памяти, справа — устройство выборки нужного адреса
Рис. 5.14. Модуль полупроводниковой памяти
Существуют два типа оперативной памяти, отличающиеся по технологии изготовления, — статическая и динамическая. Первая строится на триггерах (об устройстве триггера см. в § 24), а вторая — на полупроводниковых конденсаторах. Конденсатор намного проще и меньше триггера, так что на одном и том же кристалле можно сделать гораздо больше запоминающих элементов динамического типа, чем статического. Поэтому динамическая память имеет большую ёмкость и меньшую стоимость, чем статическая. К сожалению, у неё есть очень существенный недостаток: она работает намного медленнее статической. Сейчас в персональных компьютерах используется динамическая оперативная память.
Что касается ПЗУ, то технологии их изготовления также постепенно совершенствовались. Первоначально информация в ПЗУ заносилась только на заводе. Затем появились программируемые ПЗУ, которые потребитель мог заполнить сам, поместив «чистую» («пустую») микросхему в специальное устройство — программатор. В некоторых микросхемах этого типа в качестве запоминающих элементов использовали тонкие токопроводящие перемычки. Наличие перемычки означало единицу. Программатор мощными импульсами тока пережигал нужные перемычки, тем самым устанавливая биты в нулевое состояние1. Очевидно, что процесс записи информации таким способом был необратимым.
1 Так сгорают плавкие предохранители в бытовой аппаратуре.
Позднее появились перепрограммируемые ПЗУ, в которых очистка информации сначала производилась ультрафиолетовыми лучами, а затем — с помощью электрических импульсов. Современные перепрограммируемые ПЗУ используют флэш-память (рис. 5.15). Каждый элемент такой памяти изготовлен на основе особой разновидности транзисторов, так что это тоже полупроводниковая память. Изменить содержимое такого ПЗУ можно даже без программатора, запустив специальную программу.
Рис. 5.15. Флэш-BIOS на плате компьютера
Как правило, компьютер содержит микросхему ПЗУ, в которой записано встроенное программное обеспечение — набор программ, обеспечивающих проверку аппаратуры, начальную загрузку компьютера и обмен данными с некоторыми устройствами (клавиатурой, монитором, дисками). В компьютерах семейства IBM PC такое программное обеспечение называется BIOS (англ. Basic Input/Output System — базовая система ввода/вывода).
В IBM-совместимых компьютерах есть ещё один особый вид памяти — память конфигурации (CMOS-память). В ней хранятся разнообразные настройки аппаратного обеспечения, а также часы и календарь, благодаря которым компьютер всегда «знает» текущую дату и время. Данные сохраняются благодаря питанию от небольшой батарейки. CMOS-память — это особая память, которая не входит в адресное пространство внутренней памяти. Поэтому к ней невозможно обратиться просто по адресу, и в этом смысле она скорее похожа на внешнюю память. Для работы с памятью конфигурации в ПЗУ современного ПК предусмотрена специальная программа (она называется BIOS Setup), причём работать с ней пользователь может только до загрузки операционной системы (при включении компьютера).
Следующая страница 
Внешняя память
Cкачать материалы урока
