Виды памяти

Автор: Пользователь скрыл имя, 17 Ноября 2011 в 14:04, реферат

Краткое описание

раскрыты все виды памяти

Файлы: 1 файл

реферат по инфо.doc

— 129.50 Кб (Скачать)

Оглавление:

1.Введение.

2.Для чего нужна память? Какие бывают виды памяти?

3.Оперативная память.

4.Внешняя память.

5.Микросхемы памяти.

6.Виртуальная память.

7.Заключение.

1.Введение

История появления первых вычислительных машин уходит в далекое пошлое. Так, еще в XVII веке немецким ученым В. Шиккардом была изобретена вычислительная машина, которая выполняла четыре вычислительных действия, а также накапливала промежуточные результаты вычислений. В 1834 году английский ученый Ч. Беббедж создал вычислительную машину, названную им аналитической, которая имела вычислительное устройство, память и элементы автоматического управления вычислительным процессором. В конце XIX века американский изобретатель Г.Голле Рит сконструировал первые перфорационные машины, которые выполняли сортировальные и некоторые вычислительные операции. В нашей стране в 1930-1950 гг. были достигнуты значительные успехи в области разработки средств вычислительной техники. В этот период были созданы полные комплекты перфорационных вычислительных машин, а также различные аналоговые вычислительные машины и моделирующие устройства.

Перспективы развития ОП

Память компьютера организована в виде множества ячеек, в которых могут храниться значения; каждая ячейка обозначается адресом. Размеры этих ячеек и, собственно, типы значений, которые могут в них храниться, отличаются у разных компьютеров. Некоторые старые компьютеры имели очень большой размер ячеек, иногда до 64К бит в каждой ячейке. Эти большие ячейки назывались "словами". Супер-компьютеры Крей и компьютер Юниварк ориентированы на работу со словами. Трудность работы со словами большой длины заключается в том, что обычно программы работают не с целыми словами, а с их частями. Поэтому большинство современных компьютеров, и в том числе все персональные компьютеры, используют значительно меньшей размер ячейки памяти, состоящей всего из 8 бит или "байта": байт - это очень удобная единица информации, отчасти потому, что он позволяет хранить код одной буквы алфавита или одного символа. Поскольку символ занимает в точности один байт, термин "байт" и "символ" часто используются в одном и том же смысле. Так как IBM/PC использует ячейки памяти длиной 8 бит или 1 байт, в памяти могут храниться значения, которые можно выразить восемью битами. Это значение до двух в восьмой степени или 256. Смысл величины, записанной в ячейку памяти, зависит от способа ее использования> Можно считать, что байт содержит код алфавитного символа - так называемый код ASCII. В то же время его можно рассматривать и как число. Все 256 положительные числа от 0 до 255, либо как числа со знаками в диапазоне от -128 до + 127. Кроме того, байт может как часть большого объема данных, например, строки символов или двухбайтного числа.Для удобства манипулирования символьными данными компьютеру необходимо чтобы коды символов преобразовались в байтовые величины. Большинство компьютеров, включая IBM/PC, используют код ASCII, американский стандартный код для обмена информации. Большинство компьютеров фирмы "IBM" используют другую схему кодирование символов, называющуюся EBCDIC; системы ASCII и EBSDIC организованы по-разному, но перекодировка из одной системы в другую большого труда не составляет.Всем компьютерам требуется память нескольких видов. Память требуется на каждом шагу выполнения программ. Память нужна как для использования данных, так и для хранения результатов. Она необходима для взаимодействия с периферией компьютера и даже для поддержания образа, видимого на экране. В компьютерных системах работа с памятью основывается на очень простых концепциях. В принципе, все, что требуется от компьютерной памяти, - это сохранять один бит информации так, чтобы потом он мог быть извлечен оттуда.

2.Для чего нужна память? Какие бывают виды памяти?

Компактная микроэлектронная “память” широко применяется в современной аппаратуре самого различного назначения. Но тем не менее разговор о классификации памяти, её видах следует начать с определения места и роли, отведённой памяти в ЭВМ. Память является одной из самых главных функциональных частей машины, предназначенной для записи, хранения и выдачи команд и обрабатываемых данных. Следует сказать, что команды и данные поступают в ЭВМ через устройство ввода, на выходе которого они получают форму кодовых комбинаций 1 и 0. Основная память, как правило, состоит из запоминающих устройств двух видов оперативного (ОЗУ) и постоянного (ПЗУ). ОЗУ предназначено для хранения переменной информации; оно допускает изменение своего содержимого в ходе выполнения вычислительного процесса. Таким образом, процессор берёт из ОЗУ код команды и, после обработки каких-либо данных, результат обратно помещается в ОЗУ. Причем возможно размещение в ОЗУ новых данных на месте прежних, которые при этом перестают существовать. В ячейках происходит стирание старой информации и запись туда новой. Из этого видно, что ОЗУ является очень гибкой структурой и обладает возможностью Компактная микроэлектронная “память” широко применяется в современной аппаратуре самого различного назначения. Но тем не менее разговор о классификации памяти, её видах следует начать с определения места и роли, отведённой памяти в ЭВМ. Память является одной из самых главных функциональных частей машины, предназначенной для записи, хранения и выдачи команд и обрабатываемых данных. Следует сказать, что команды и данные поступают в ЭВМ через устройство ввода, на выходе которого они получают форму кодовых комбинаций 1 и 0. Основная память, как правило, состоит из запоминающих устройств двух видов оперативного (ОЗУ) и постоянного (ПЗУ). ОЗУ предназначено для хранения переменной информации; оно допускает изменение своего содержимого в ходе выполнения вычислительного процесса. Таким образом, процессор берёт из ОЗУ код команды и, после обработки каких-либо данных, результат обратно помещается в ОЗУ. Причем возможно размещение в ОЗУ новых данных на месте прежних, которые при этом перестают существовать. В ячейках происходит стирание старой информации и запись туда новой. Из этого видно, что ОЗУ является очень гибкой структурой и обладает возможностью перезаписывать информацию в свои ячейки неограниченное количество раз по ходу выполнения программы. Поэтому ОЗУ играет значительную роль в ходе формирования виртуальных адресов ПЗУ, содержит такой вид информации, которая не должна изменяться в ходе выполнения процессором программы. Такую информацию составляют стандартные подпрограммы, табличные данные, коды физических констант и постоянных коэффициентов. Эта информация заносится в ПЗУ предварительно, и блокируется путем пережигания легкоплавких металлических перемычек в структуре ПЗУ. В ходе работы процессора эта информация может только считываться. Таким образом, ПЗУ работает только в режимах хранения и считывания.
Из приведённых выше характеристик видно, что функциональные возможности ОЗУ шире чем ПЗУ: оперативное запоминающее устройство может работать в качестве постоянного, то есть в режиме многократного считывания однократно записанной информации, а ПЗУ
не может быть использовано в качестве ОЗУ. Это заключение, в свою очередь, приводит к выводу, что ПЗУ не участвует в процессе формирования виртуальной памяти. Но бесспорно, ПЗУ имеет свои достоинства, например, сохранять информацию при сбоях, отключении питания (свойство энергонезависимости). Для обеспечения надежной работы ЭВМ при отказах питания нередко ПЗУ используется в качестве памяти программ. В таком случае программа заранее “зашивается” в ПЗУ.

3.Оперативная память

Этот уровень памяти компьютера подобен кратковременной памяти человека. Когда человек сосредоточен на выполнении какого-либо дела — готовит пищу, совершает покупки, играет на музыкальном инструменте, управляет автомобилем, — он хорошо помнит все детали, подробности текущей ситуации, а также план выполняемой работы. После перехода к другой деятельности все это забывается, но в памяти возникает другой план и другие подробности.

Оперативной памятью называется устройство компьютера, предназначенное для хранения выполняющихся в текущий момент времени программ, а также всех данных, необходимых для их выполнения.

Процессор компьютера имеет непосредственный доступ ко всей информации, которая находится в оперативной памяти и именно поэтому программы, находящиеся в оперативной памяти, могут быть выполнены процессором, а данные, находящиеся в оперативной памяти, могут быть по этим программам обработаны.

Из определения следует, что в оперативной памяти на стадии выполнения могут одновременно находиться несколько программ. Кроме того, в оперативной памяти могут находиться как обрабатываемые, так и уже обработанные программой данные.

Можно считать, что оперативная память представляет собой последовательность пронумерованных байтов. Каждый байт имеет свой собственный номер, который по аналогии с номерами домов на улице принято называть адресом. Содержимое любого байта памяти может обрабатываться независимым от остальных байтов образом. Указав адрес байта, можно прочитать код, который в нем записан, или занести, записать в этот байт какой-либо другой код. Поэтому оперативную память называют еще прямо адресуемой памятью, памятью с прямым доступом, и обозначают RAM (Random Access Memory— память произвольного доступа). Для оперативной памяти используются еще и некоторые другие названия и обозначения: оперативное запоминающее устройство (ОЗУ),основная оперативная память (ООП), просто основная память (ОП).

Максимально возможный объем оперативной памяти, который иногда называют адресным пространством, и объем памяти, фактически присутствующий в составе машины, являются важнейшими характеристиками данной модели в целом и конкретного экземпляра компьютера. .Адресное пространство является величиной постоянной для данной модели, в то время как фактический объем оперативной памяти может у разных экземпляров быть разным, но он не может быть больше, чем адресное пространство для данной модели. У последних на сегодняшний день моделей персональных компьютеров семейства IBMPC максимально возможный объем оперативной памяти равен 64 Гбайт. Стандартным для современных персональных компьютеров общего назначения (массовых ПК) считается фактический объем оперативной памяти 128—256 Мбайт, а во многих случаях уже рекомендуется 256-512 Мбайт. По-видимому, в ближайшее время этот показатель может достигнуть уровня 1 -2 Гбайт.

Отличительными особенностями оперативной памяти являются ее энергозависимость и относительно высокая стоимость. Энергозависимость означает, что при отключении электропитания компьютера вся информация, которая хранится в оперативной памяти, безвозвратно теряется.Кроме оперативной памяти в состав персонального компьютера входит родственная ей кэш-память, или просто кэш (cache— запас, тайный склад или наличные, карманные деньги, то есть деньги, которые всегда «под рукой»). Это сверхбыстрая память относительно небольшого объема — 128-512 Кбайт (в последних по времени разработках до 1-2 Мбайт). Иногда ее называют сверхоперативной памятью. По структуре и принципу работы кэш ничем не отличается от оперативной памяти. Однако скорость передачи данных при обмене с кэшем значительно выше, чем при обмене с оперативной памятью, но и стоит она дороже. Кэш используется как промежуточное звено между процессором и оперативной памятью, которое обеспечивает повышение скорости вычислений. Дело в том, что процессор обрабатывает данные с очень большой скоростью, которая намного превышает скорость считывания и записи в оперативную память. Поэтому при совместной работе процессор будет простаивать, подстраиваясь под скорость оперативной памяти. Чтобы избежать этого, как раз и вводится промежуточный, скоростной уровень памяти — кэш, который обеспечивает значительное сглаживание разницы в скоростях работы процессора и оперативной памяти. В тот момент, когда процессору потребуются данные для обработки, он обращается не в «далекую» оперативную память, а в кэш-память, которая находится «под рукой», поближе. В современных машинах предусматривается до трех уровней кэш-памяти. Можно упомянуть и еще один вид памяти компьютера — постоянную память, ПЗУ (постоянное запоминающее устройство), или ROM (Read Only Memory— память только для чтения). Эта память отличается от оперативной тем, что запись информации в ПЗУ осуществляется только один раз на заводе-изготовителе, И в дальнейшем из этой памяти возможно только чтение. Кроме того, при отключении электропитания данные, записанные в ПЗУ, сохраняются. Постоянная память используется для хранения наиболее важных и часто используемых служебных программ, которые осуществляют проверку работы отдельных устройств компьютера (тестирование), а также выполняют постоянно используемые операции по обмену данными между клавиатурой, монитором и памятью компьютера. Этот комплекс программ образует базовую систему ввода-вывода или сокращенно BIOS (Base Input Output System— базовая ввода-вывода система). В современных компьютерах оперативная память, а также кэш и ПЗУ реализованы на интегральных, больших или сверхбольших интегральных схемах, которые отличаются от больших схем еще большей плотностью монтажа и, соответственно, заменяют миллионы транзисторных элементов.

4.Внешняя память

Этот уровень памяти компьютера похож на вспомогательные средства, используемые человеком для долговременного хранения важных сведений — записные книжки, всевозможные справочники, фотографии, звукозаписи, кинопленки, видеозаписи и т. д. Такие носители информации естественно считать внешними по отношению к «внутренней» памяти, «находящейся» в голове человека.

Внешней памятью называется группа устройств, которые предназначены для долговременного хранения больших массивов информации — программ и данных. Внешнюю память компьютера, или ВЗУ (внешние запоминающие устройства), можно представлять себе как значительный по объему информационный склад, где программы и данные могут храниться годами до тех пор, пока они не потребуются. Несмотря на то, что фактически эти устройства находятся внутри корпуса персонального компьютера, для их обозначения используется термин «внешняя память», так как это сложилось исторически. Процессор, то есть устройство, обеспечивающее задаваемую программой обработку данных, не имеет непосредственного доступа к внешней памяти. Поэтому программа, находящаяся во внешней памяти, не может в ней выполняться, а данные не могут быть каким-либо образом обработаны. В этом и состоит самое главное функциональное отличие внешней памяти от оперативной. Во внешней памяти программы и данные хранятся в «нерабочем состоянии», а в оперативной программы и данные хранятся во время выполнения (и только во время выполнения) программ. Для того чтобы выполнить какую бы то ни было программу, ее сначала нужно «взять со склада» — найти на внешнем устройстве и перенести в оперативную память, где она и сможет выполняться. Аналогичным образом, чтобы обработать данные, физически находящиеся во внешней памяти, их нужно сначала перенести в оперативную память. Перенос программы из внешней памяти в оперативную называется загрузкой программы, а инициирование (начало) ее выполнения называют запуском программы или передачей управления этой программе. Важнейшей особенностью внешней памяти является ее энергонезависимость. Это означает, что информация хранится в ней независимо от того, включено или выключено электропитание компьютера. Кроме того, внешняя память гораздо дешевле и имеет значительно большие объемы по сравнению с оперативной. Но скорость передачи данных при обмене с внешними запоминающими устройствами значительно меньше, чем у оперативной памяти. В настоящее время в качестве внешней памяти в основном используются гибкие магнитные, жесткие магнитные и оптические диски.

5. Микросхемы памяти.

Как было сказано ранее, в современных компьютерах используется так называемая электронная память. Для построения ОЗУ, ПЗУ, регистровых ЗУ в настоящее время широко применяют полупроводниковые интегральные микросхемы, которые изготавливают по специальной полупроводниковой технологии с применением интегральных схем (ИС) и больших интегральных схем (БИС) на основе кремния с высокой степенью интеграции. Основной составной частью микросхемы ОЗУ является массив элементов памяти, объединённых в матрицу накопителя. Элемент памяти (ЭП) может хранить один бит информации. Каждый ЭП обязательно имеет свой адрес. Для обращения к ЭП необходимо его “выбрать” с помощью кода адреса, сигналы которого подводят к соответствующим выводам микросхемы. ПЗУ построено аналогично, а функции ЭП в микросхемах ПЗУ выполняют перемычки в виде проводников. Это был краткий экскурс в так называемые “ресурсы” машинной памяти, необходимый для более глубокого понимания, как функционирования компьютера, так и основной темы проекта.

6.Виртуальная память.

Что это такое? Для чего это нужно?

Проблема виртуальной памяти: что это такое и для чего это нужно? Дело в том, что с развитием и появлением новых компьютерных технологий, машины несомненно преобразились в лучшую сторону: в мире профессиональных программистов уже не существует понятия “ОЗУ на ферритовых сердечниках” или “накопителей на магнитных лентах”. Что и говорить, с изобретением персонального компьютера, даже простой непрофессиональный пользователь получил возможность использовать ПК для собственных целей и нужд. Фирмой Intel™ и другими производителями вычислительной техники были выпущены компьютеры достаточно простые в обращении (по сравнению с огромными ламповыми IBM1401 или “Унивак П”). Компьютеры нового поколения Фирмой Texas Instruments® выпущена модель 486DX475Mhz.
имели процессоры Intel™ 80386, 80486, с 16ти и 32х разрядными шинами, огромным быстродействием (2566Mhz). Эти персоналки большой шаг вперед в развитии компьютерных технологий. Вместе с этим у пользователя появилась тенденция “оседлать” быструю машину заставить её делать как можно больше. Как экономить машинное время и в то же время производить больше? Ответ на этот вопрос был найден посредством организации
мультипрограммной работы ЭВМ. Этот метод был признан очень удобным, так как при организации мультипрограммного цикла:

Информация о работе Виды памяти