 |
Постоянное запоминающее устройство (ПЗУ)
|
|
|
|
ВНУТРЕННЯЯ ПАМЯТЬ
Прежде всего, напомню о микропроцессорной памяти, о которой упоминалось на прошлой лекции.
Микропроцессорная память
Микропроцессорная память - память небольшой емкости, но чрезвычайно высокого быстродействия (время обращения к МПП, т.е. время, необходимое на поиск, запись или считывание информации из этой памяти, измеряется наносекундами - тысячными долями микросекунды).
Она предназначена для кратковременного хранения, записи и выдачи информации, участвующей в вычислениях непосредственно в ближайшие такты работы машины. МПП используется для обеспечения высокого быстродействия машины. Микропроцессорная память состоит из быстродействующих регистров. Количество и разрядность регистров в разных микропроцессорах различны.
Регистры микропроцессора делятся на регистры общего назначения и специальные.
Специальные регистры применяются для хранения различных адресов (адреса команды, например), признаков результатов выполнения операций и режимов работы ПК (регистр флагов, например) и др.
Регистры общего назначения (РОН) являются универсальными и могут использоваться для хранения любой информации, но некоторые из них тоже должны быть обязательно задействованы при выполнении ряда процедур.
Основная память
Основная память содержит оперативное и постоянное запоминающие устройства.
Оперативное запоминающее устройство (Оперативная память)
RAM (Random Access Memory – память с произвольным доступом). Такой доступ подразумевает возможность получать данные из памяти по любым адресам в любом порядке.
В оперативной памяти хранятся исполняемые программы и обрабатываемые данные. Содержимое основной памяти теряется при отключении питания, перезагрузки операционной системы.
|
|
|
Особенности ОЗУ:
1. возможность считывать и записывать информацию из произвольного места ОЗУ
2. высокая скорость работы ОЗУ,
3. необходимость специальных мер по сохранению информации из ОЗУ после завершения работы
Постоянное запоминающее устройство (ПЗУ)
используется для хранения неизменяемой информации: загрузочных программ операционной системы, программ тестирования устройств компьютера и некоторых драйверов базовой системы ввода-вывода (BIOS - Base Input-Output System) и др. Из ПЗУ можно только считывать информацию. ПЗУ - энергонезависимое запоминающее устройство.
ПЗУ играет очень важную роль. В ней хранится BIOS, («врожденный безусловный рефлекс»). BIOS – содержит программы для проверки оборудования компьютера, начальной загрузки операционной системы и выполнения основных функций обслуживания узлов компьютера.
Более строго:
Все программы, записанные в BIOS можно разделить по выполнению следующих функций:
1. инициализация и начальное тестирование всех основных (стандартных) узлов компьютера.
2. загрузка операционной системы с внешнего устройства – гибкого диска, компакт-диска, винчестера.
3. обслуживание аппаратных прерываний, например, от клавиатуры и таймера, обработка программных прерываний БИОС, которые предназначены для управления обменом данными между операционной системой компьютера и подключенными к нему периферийными устройствами, выполнение базовых функций, например, вывод на экран монитора символа и работа с дисковыми устройствами
4. настройка и конфигурирование узлов системной платы и устройств, подключенных к ней с помощью программы BIOS SETUP. Хранение параметров конфигурации компьютера, которые настраиваются с помощью программы Setup, осуществляется в специальном участке памяти CMOS (complementary mtel-oxide semiconductor) (время, дата, геометрия винчестера, параметры процессора, установка пароля на БИОС, настройка параметров чипсета и др.). После настройки параметров в Setup их запись осуществляется именно в этом виде памяти. Она питается автономно с помощью батарейки, позволяющей кроме всего прочего поддерживать правильные значения даты и времени после перерывов в работе компьютера.
|
|
|
Техника формирования содержимого ПЗУ может быть различной. Первоначально это делалось только на заводе в процессе изготовления микросхемы. Потом появились ПЗУ, которые потребитель мог заполнить сам, поместив «чистую» микросхему в специальное устройство «программатор» (микросхемы – где каждый бит памяти моделировался тонкой токопроводящей перемычкой. Ее наличие – единица, ее отсутсвие – ноль. В программаторе перемычки пережигались в соответствии с задачей. Процесс формирования нулевых битов при этом очевидно необратим.)
Сейчас появились конструкции ПЗУ, которые можно запрограммировать несколько раз. Перепрограммируемые ПЗУ (ППЗУ). Стирание старой информации (то есть установка всех битов в единичное состояние) производилось ультрафиолетовым излучением, для которого в корпусе микросхемы делалось специальное окошечко. Наконец последние разработки ППЗУ позволяют производить обновление чисто электрическим путем, без специального программатора и не вынимая из платы. Одна из современных разновидностей – флэш-память. Модули или карты FLASH-памяти могут устанавливаться прямо в разъемы материнской платы.
Для перезаписи информации необходимо подать на специальный вход FLASH-памяти напряжение программирования (12В), что исключает возможность случайного стирания информации. Перепрограммирование FLASH- памяти может выполняться непосредственно с дискеты или с клавиатуры ПК при наличии специального контроллера либо с внешнего программатора, подключаемого к ПК.
FLASH-память используется для создания весьма быстродействующих компактных, альтернативных НЖМД запоминающих устройств. Новые технологии изготовления ПЗУ позволяют "прямо с дискеты" обновлять и заменять программы БИОС на более новые версии при модернизации ПК. Но могут вирусы в БИОС попасть.
|
|
|
КЭШ-память
Обмен данными внутри процессора происходит в несколько раз быстрее, чем обмен с другими устройствами, например с основной памятью. Для того, чтобы уменьшить количество обращения к основной памяти, создают буферную область - так называемую кэш память.
Появился этот вид памяти сравнительно недавно, но с 486-го процессора без нее не обходится ни одна модель. Название от cache – тайник. Он не видим для пользователя и данные, хранящиеся там, недоступны для прикладных программ.
Основная идея работы кэш памяти заключается в том, что извлеченные из ОЗУ данные или команды программы копируются в кэш, одновременно в специальный каталог адресов, который находится в той же самой памяти, запоминается, откуда информация была извлечена. Если данные потребуются повторно, то уже не надо будет терять время на обращение к ОЗУ – их можно получить из кэш значительно быстрее. "Удачные" обращения в кэш-память называет попаданиями в кэш. Процент попаданий тем выше, чем больше размер кэш-памяти, поэтом у высокопроизводительные процессоры комплектуют повышенным объемом памяти.
Поскольку объем кэша существенно меньше объема оперативной памяти, его контроллер тщательно следит за тем, какие данные следует сохранять в кэш, а какие заменять: удаляется та информация, которая используется реже, или не используется совсем. Контроллер также обеспечивает своевременную запись измененных данных из кэша обратно в основное ОЗУ.
По принципу записи результатов различают два типа КЭШ-памяти:
§ КЭШ-память "с обратной записью" - результаты операций прежде, чем их записать в ОП, фиксируются в КЭШ-памяти, а затем контроллер КЭШ-памяти самостоятельно перезаписывает эти данные в ОП;
§ КЭШ-память "со сквозной записью" - результаты операций одновременно, параллельно записываются и в КЭШ-память, и в ОП.
В современных компьютерах кэш-память обычно реализуется по двухуровневой схеме. При этом первичный кэш (уровень 1) встроен непосредственно внутрь процессора, а вторичный (уровень 2) устанавливается на системной плате.
|
|
|
12 |
