Постоянная память (ПЗУ, ППЗУ).

1) Оперативная память (ОП), (ОЗУ - оперативное запоминающее устройство, англ. RAM - Random Access Memory — память с произвольным доступом ) — это быстрое запоминающее устройство не очень большого объёма, непосредственно связанное с процессором и предназначенное для записи, считывания и временного хранения выполняемых программ и данных, обрабатываемых этими программами только во время работы компьютера, так как, когда компьютер выключается, все, что находилось в ОЗУ, пропадает. Это свойство памяти - энергозависимость, (это связано с ее физическимисполнением).

! ОЗУ – это память, в которой хранится исполняемая в данный момент времени программа и данные, с которыми она непосредственно работает.

! При выключенном компьютере вся информация из оперативной памяти стирается.

Структурно ОП можно представить как совокупность ячеек памяти, разделенных на разряды для хранения в каждом из них бита информации, т. е. память имеет дискретную структуру. В любую ячейку памяти записывается набор нулей и единиц или машинное слово – последовательность битов, воспринимаемое компьютером как единое целое. Машинное слово может быть. различной длины (зависит от типа компьютера) – от 8 до 64 бит и определяет наибольшее число, которое хранится в ячейке памяти. При байтовой архитектуре минимальной единицей измерения информации является байт, а машинное слово может равняться 2, 4 или 8 байтам. Поэтому можно говорить об объеме памяти ПК и измерять его в Килобайт, Мегабайт, Гигабайт, а также, в последнее время, Терабайт и Петабайт.

Все ячейки памяти пронумерованы. Номер ячейки называется адресом того байта, который записан в данный момент. Адрес ячейки не меняется, а содержимое ячейки (значение байта) может изменяться. Это свойство оперативной памяти – адресуемость.

В оперативной памяти в виде последовательности машинных слов хранятся наши данные и программы. Процессор в любой момент времени имеет доступ к произвольно выбранной ячейке, поэтому ОП называют памятью с произвольным доступом (с произвольной выборкой) - RAM - Random Access Memory.

Объем ОЗУ обычно составляет 4 - 64 Мбайтов, а для эффективной работы современного программного обеспечения желательно иметь не менее 16 Мбайт ОЗУ.

 Физически для построения запоминающих устройств типа RAM используют микросхемы динамической(DRAM)и статической памяти.

Обычно ОЗУ исполняется из интегральных микросхем памяти DRAM (Dynamic RAM — динамическое ОЗУ). Микросхемы DRAM работают медленнее, чем другие разновидности памяти, но стоят дешевле.

Каждый информационный бит в DRAM запоминается в виде электрического заряда крохотного конденсатора, образованного в структуре полупроводникового кристалла. Из-за токов утечки такие конденсаторы быстро разряжаются, и их периодически (примерно каждые 2 миллисекунды) подзаряжают специальные устройства. Этот процесс называется регенерацией памяти (Refresh Memory).

Статическая память основанная на работе триггеров, обладает большим быстродействием, т. е. имеет малое время доступа к ячейке информация хранится надежно, не требует восстановления. Но этот вид памяти дорог и энергоемок (происходит нагревание элементов), что уменьшает надежность. Реально статическую RAM используют в кэш-памяти.

Современные микросхемы имеют ёмкость 1-16 Мбит и более. Они устанавливаются в корпуса и собираются в модули памяти, в ПК располагаются на материнской плате в системном блоке.

Наиболее распространены модули типа SIMM (Single In-Line Memory Module — модуль памяти с однорядным расположением микросхем).

Рис.3. SIMM. Модуль памяти c однорядным расположением микросхем

В модуле SIMM элементы памяти собраны на маленькой печатной плате длиной около 10 см. Ёмкость таких модулей неодинаковая — 256 Кбайт, 1, 2, 4, 8, 16, 32 и 64 Мбайта. Различные модули SIMM могут иметь разное число микросхем — девять, три или одну, и разное число контактов — 30 или 72.

Важная характеристика модулей памяти — время доступа к данным, которое обычно составляет 60 – 80 наносекунд.

! Оперативное запоминающее устройство размещается на материнской плате.

2) Кэш (англ. cache), или сверхоперативная память — очень быстрое ЗУ небольшого объёма, которое используется при обмене данными между микропроцессором и оперативной памятью для компенсации разницы в скорости обработки информации процессором и несколько менее быстродействующей оперативной памятью.

Кэш-памятью управляет специальное устройство — контроллер, который, анализируя выполняемую программу, пытается предвидеть, какие данные и команды вероятнее всего понадобятся в ближайшее время процессору, и подкачивает их в кэш-память. При этом возможны как "попадания", так и "промахи". В случае попадания, то есть, если в кэш подкачаны нужные данные, извлечение их из памяти происходит без задержки. Если же требуемая информация в кэше отсутствует, то процессор считывает её непосредственно из оперативной памяти. Соотношение числа попаданий и промахов определяет эффективность кэширования.

Кэш-память реализуется на микросхемах статической памяти SRAM (Static RAM), более быстродействующих, дорогих и малоёмких, чем DRAM.

! Кэш-память – сверхбыстрая память, в которой хранятся наиболее часто используемые участки оперативной памяти.

3) Постоянная память (ПЗУ – постоянное запоминающее устройство, англ. ROM - Read Only Memory — память только для чтения) — энергонезависимая память, используется для хранения данных, которые никогда не потребуют изменения. Содержание памяти специальным образом “ зашивается ” в устройстве при его изготовлении для постоянного хранения. Из ПЗУ можно только читать.

! ПЗУ – это память, в которой хранится информация, присутствие которой постоянно необходимо в ПК. Эта информация хранится независимо от того, работает компьютер или нет.

Перепрограммируемая постоянная память (ППЗУ ) — энергонезависимая память, допускающая многократную перезапись своего содержимого с дискеты

Прежде всего, в постоянную память записывают программу управления работой самого процессора. В ПЗУ находятся программы управления дисплеем, клавиатурой, принтером, внешней памятью, программы запуска и остановки компьютера, тестирования устройств.

Важнейшая микросхема постоянной памяти — модуль BIOS (Basic Input/Output System — базовая система ввода-вывода) — совокупность программ, предназначенных для:
1) автоматического тестирования устройств после включения питания компьютера; 2) загрузки операционной системы в оперативную память. Роль BIOS двоякая: с одной стороны это неотъемлемый элемент аппаратуры (Hardware), а с другой строны — важный модуль любой операционной системы (Software).

Конструктивно процессор и оперативная память устанавливаются на системной плате.

Подключение всех внешних устройств -  клавиатуры, монитора, внешних ЗУ, мыши, принтера и т.д. обеспечивается через контроллеры, адаптеры, карты. Контроллеры, адаптеры или карты имеют свой процессор и свою память, т.е. представляют собой специализированный процессор.