Память вычислительных систем. Принципы действия ячеек памяти (динамические и статические запоминающие устройства), контроллер динамического ЗУ. Энергонезависимая память

DRAM (dynamic random access memory) — тип энергозависимой полупроводниковой памяти с произвольным доступом (RAM), также запоминающее устройство, наиболее широко используемое в качестве ОЗУ современных компьютеров.

Одна ячейка представляет собой конденсатор. При “1” конденсатор заряжен, при “0” разряжен. При считывании конденсатор разряжается, по этому после считывания его требуется перезаписать. Также конденсатор быстро разряжается за счет токов утечки – их постоянно нужно перезаряжать (refresh циклами, или регенерацией), что осуществляет контроллер динамического ЗУ.

Статическая оперативная память с произвольным доступом (SRAM, static random access memory) — полупроводниковая оперативная память.

Одна ячейка представляет собой триггер. Не требует циклов перезаписи. При включенном питании будет хранить данные сколь угодно долго. Однако SRAM и DRAM – энергозависимая память, при выключении теряют данные.

SRAM – обладают меньшей информационной емкостью и большей стоимостью, более быстрая, не требует дополнительного контроллера для циклов перезаписи. Информационная ёмкость DRAM выше – ее стоимость ниже, быстродействие ниже.

1.4. Критерии, методы и способы распределения адресного пространства. Организация основной памяти. Буферные ЗУ. Организация виртуальной памяти.

Различают в общем случае следующие виды распределения адресов:

1. линейное адресное пространство

2. сегментированное адресное пространство

3. дескрипторный принцип доступа

При линейном распределении память не структурирована, произвольные участки памяти используются для данных, стека, программ, исключение таблица векторов прерываний, которая расположена в 0000h области памяти – для intel, в ffffh – для Motorola.

Принцип сегментного адресного пространства получил распространение с выходом x86, теперь на кристалле 4 новых регистра – регистры указатели начала сегмента, они хранят адрес начала функциональных блоков в памяти. Команды, данные, стек, дополнительный сегмент. Смещение внутри блоков вычисляется относительно регистров смещения: для сегмента команд с базовым адресом CS – смещение является регистр IP – счетчик команд; для стекового сегмента SS – базовый адрес, смешение вычисляется по указателю SP; для сегмента данных суммируются регистры SE и SD. Если происходит выход за границы сегментов, то формируется прерывание.

Дескриптор – участок памяти (несколько байт, слов) хранящий информацию о местонахождении и уровню доступа к другому участку. При дескрипторном распределении памяти – один процессор имеет один комплект регистров, для реализации мультизадачности каждый раз когда запускается новая задача в (виртуальной) сверх быстрой памяти системы организуется копия регистров. Каждый раз при изменении внутреннего регистра процессора – тут же меняется содержимое его виртуальной копии.

Все задачи связаны списком, доступ к конкретной осуществляется через дескриптор. Дескрипторы также связаны в список, а адрес дескрипторов хранится в системном регистре – процессор переключается между дескрипторами – т.е. переключается между задачами.

Виртуальная память — технология управления памятью ЭВМ, разработанная для многозадачных операционных систем. При использовании данной технологии для каждой программы используются независимые схемы адресации памяти, отображающиеся тем или иным способом на физические адреса в памяти ЭВМ. Позволяет увеличить эффективность использования памяти несколькими одновременно работающими программами, организовав множество независимых адресных пространств, и обеспечить защиту памяти между разными приложениями. Также позволяет программисту использовать больше памяти, чем установлено в компьютере, за счет откачки неиспользуемых страниц на вторичное хранилище Назначение буферных ЗУ состоит в сокращении времени передачи информации между процессором и более медленными уровнями памяти компьютера. Буферная память может устанавливаться на различных уровнях. Ранее такие буферные ЗУ в отечественной литературе называли сверхоперативными, сейчас это название практически полностью вытеснил термин "кэш-память" или просто кэш.