Внутренняя память ПК

Все виды запоминающих устройств, расположенные на системной плате, образуют внутреннюю памятьПК, к которой относится:

  • оперативная память;
  • сверхоперативная память (кэш-память);
  • постоянная память;
  • энергонезависимая память.

Упрощенная схема внутренней памяти ПК показана на рис. 4.53.

Обозначены: БП – блок питания, МП – центральный микропроцессор, А – аккумулятор.

На схеме показаны:

  • энергозависимое оперативное запоминающее устройство – ОЗУ;
  • сверхоперативное энергозависимое ЗУ ( кэш-память) разного уровня;
  • постоянное запоминающее устройство (ПЗУ) и базовая система ввода-вывода (BIOS);
  • память CMOS с автономным источником питания А (запитывает также часы);
  • показана дополнительно виртуальная память (файл «подкачки» на жестком диске HD)

 
 

 

 


Рис. 4.5. Упрощённая схема внутренней памяти ПК

Оперативная память (ОЗУ – оперативное запоминающее устройство, она же RAM)— это энергозависимая часть компьютерной системы, в которой временно хранятся данные и команды, необходимые процессору для выполнения им операций. Главными характеристиками памяти являются ее тактовая частота, от неё зависит пропускная способность и её объем.

Высокое быстродействие определяет название (оперативная) данного вида памяти. Ключевой особенностью оперативной памяти является ее энергозависимость, т.е. данные хранятся только при включенном компьютере.

Важным показателем для памяти считается поколение, к которому она принадлежит. Безусловно, что память различных поколений имеет абсолютно различные свойства (тактовую частоту, энергопотребление, напряжение питания, пропускную способность и т.д.).

Разъемы для установки модулей памяти для различных поколений различны, и это нужно учитывать при выборе способа подключения к системной плате.

В наше время в настольных ПК и в ноутбуках в основном применяется память типа DIMM (двухсторонний модуль памяти) DDR (синхронная динамическая память со свободным доступом и удвоенной скоростью передачи информации) 3-х различных поколений:

· DIMM DDR – память первого поколения, считается сильно устаревшей и встречается только лишь в ПК 4-5 летней давности,

· DIMM DDR II – память 2-го поколения, в данное время энергично замещается DDR III.

· DIMM DDR III – память 3-го поколения.

Номер поколения всегда отображается в названии модуля памяти.

На рис. 4.6. показаны различные типы модулей оперативной памяти.

 
 

 


Рис.4.6. Модули оперативной памяти.

Динамическаяпамять при всей простоте и низкой стоимости обладает существенным недостатком, заключающимся в необходимости периодической регенерации (обновлении) содержимого памяти.

Микросхемы динамической памяти используются как основная оперативная память, а микросхемы статической — для кэш-памяти.

Кэш-память (cache memory) используется для повышения быстродействия ПК. Принцип «кэширования» заключается в использовании быстродействующей памяти для хранения наиболее часто используемых данных или команд, тем самым, сокращая количество обращений к более медленной оперативной памяти. При обработке данных микропроцессор сначала обращается к кэш-памяти, и только тогда, когда там отсутствуют нужные данные, происходит обращение к оперативной памяти. Чем больше размер кэш-памяти, тем большая вероятность, что необходимые данные находятся в ней. Поэтому высокопроизводительные процессоры имеют повышенные объемы кэш-памяти.

Кэш-память процессора различают по уровням.

  • кэш-память первого уровня. Конструктивно размещается на одном кристалле с процессором и имеет объем порядка нескольких десятков Кбайт.
  • кэш-память второго уровня. Размещается на отдельном кристалле, но в границах процессора с объемом в сто и более Кбайт.
  • кэш-память третьего уровня. Реализуется на отдельных быстродействующих микросхемах с расположением на материнской плате и имеет объем один и более Мбайт.

Оперативная память в ПК размещена в стандартных модулях. Каждой ячейке оперативной памяти присвоен уникальный адрес, количество адресов определяется разрядностью шины адреса (при 32-разрядной адресации количество адресов составляет 232, т.е. потенциально можно адресовать до 4,3 Гб).

Постоянная память ROM (Read Only Memory) предназначена для хранения неизменяемой информации. Наличие постоянной памяти в ПК обусловлено необходимостью выполнения первоначальных действий до загрузки операционной системы при запуске компьютера.

В постоянной памяти записаны команды, которые компьютер выполняет сразу после включения питания. Механизм запуска ПК основан на том, что при включении ПК микропроцессор обращается по специальному стартовому адресу, который ему всегда из­вестен, за своей первой командой. Этот адрес указывает на постоянную память, которая физически размещается в постоянном запоминающем устройстве(ПЗУ). Микросхема ПЗУ способна продолжительное время сохранять информацию даже при отключенном компьютере, поэтому постоянную память также называют энергонезависимой памятью.

Комплект программ, находящийся в ПЗУ, составляет базовую систему ввода/вывода BIOS(Basic Input Output System). BIOS содержит программы управления клавиатурой, видеокартой, дисками, портами и другими устройствами. Основное назначение этих программ состоит в том, чтобы проверить состав и работоспособность системы и обеспечить взаимодействие основных узлов ПК до загрузки какой-либо операционной системы. Кроме этого, в BIOS входит программа тестирования, которая выполняется при включении компьютере (POST, Power On Self Test).

Система BIOS в современных ПК реализована в виде одной микросхемы ПЗУ, установленной на системной плате компьютера. Для хранения BIOS в материнских платах используется электрически перепрограммируемое запоминающее устройство.

В настоящее время среди разработчиков BIOS для персональных компьютеров наиболее известны три фирмы: American Megatrends, Inc., Intel и Phoenix Technologies. Именно их продукция встречается на подавляющем большинстве материнских плат.

Для хранения информации о текущей конфигурации ПК, используемой при первоначальной загрузке программами BIOS, в состав внутренней памяти также входит микросхема энергонезависимой памяти (конструктивно расположена на системной плате), которая называется CMOS RAM.

От оперативной памяти CMOS-память отличается тем, что ее содержимое не пропадает при отключении компьютера, а от постоянной памяти она отличается тем, что данные можно заносить туда и изменять самостоятельно в зависимости от того, какое оборудование входит в состав системы. Под энергонезависимостью этой памяти понимается ее независимость от состояния ПК (включен или выключен). В действительности микросхема памяти CMOS постоянно питается от небольшого элемента питания, расположенного на системной плате (А – на рис.4.5.).

Для внесения изменений о конфигурации ПК в BIOS включена программа Setup, которая может изменять содержимое CMOS-памяти, то есть задавать параметры конфигурации системы. Вызов программы в зависимости от версии осуществляется определенной комбинацией клавиш: Del — для AWARD BIOS и Ins или F2 — для некоторых версий AMI BIOS. Как правило, при первоначальной загрузке на экране ПК указывается название клавиши, которую следует нажать для запуска программы Setup.

При загрузке и тестировании оборудования BIOS подает на динамик компьютера звуки, по которым можно, диагностировать неисправность.

Например, если неисправна видеокарта, то подается 1 длинный и 2 коротких сигнала; а если неисправна оперативная память — то повторяющиеся короткие сигналы. При отсутствии ошибок подается длинный сигнал.