Содержание

Для начала нужно понять принцип действия и определиться с понятиями. Рассмотрим подробнее, что такое ОЗУ в компьютере и на других мобильных устройствах. Чтобы разобраться, чем отличается временное хранение данных на оперативной памяти от хранения на жестком диске, нужно понять механизм их работы.

Оперативная память. Что это?

Оперативная память (сокращенно ОЗУ) — это одна из важнейших составляющих технической Без этого компонента система работать не сможет. Модуль ОЗУ отвечает за быстродействие производимых на ПК операций, а также за общую скорость обработки данных устройства. Чем больше объем ОЗУ, тем больше потоков может принять и выдать процессор. Служит оперативная память для кратковременного хранения информации, чтобы осуществлять проведение операций в течение текущего сеанса работы компьютера.

Это общие сведения о том, что такое ОЗУ.

Для чего нужна ОЗУ и в чем ее отличие от ПЗУ (жесткого диска)?

Технически оперативная память представляет собой компонент системы, который хранит информацию, только пока включен компьютер и модуль ОЗУ получает электропитание. При выключении компьютера или нарушении подачи напряжения данные, содержащиеся в оперативной памяти, стираются.

В этом и есть главное отличие оперативной памяти от ПЗУ и съемных носителей, в котором информация хранится постоянно и не очищается при выключении. ОЗУ выступает в качестве передаточного звена между процессором компьютера и ПЗУ. Сделано это для того, чтобы максимально ускорить работу системы. Во время сеанса в ОЗУ загружаются необходимые файлы. Это значительно повышает скорость работы.

Жесткий диск хранит информацию на механическом носителе, не зависящем от постоянного питания, но скорость обработки данных на нем значительно ниже, чем на модуле ОЗУ. Если бы операции компьютера производились с использованием ПЗУ, то работа системы была бы крайне медленной. Оперативная память же во много раз быстрее обрабатывает потоковые сигналы, хоть и требует поддержания постоянного напряжения. К оперативной памяти также обращаются и другие системные устройства, например, видеокарта, звуковая карта. При работе в Интернете браузеры тоже используют оперативную память, загружая в нее страницы сайтов. По сути, все процессы, исполняемые на компьютере, обрабатываются через ОЗУ. Теперь мы выяснили, что такое ОЗУ. Уяснили также, чем она отличается от ПЗУ. А что такое ОЗУ в ноутбуке? Принцип действия тот же, только модули более компактны.

Обработанные данные можно сохранить или редактировать на жестком диске через различные пользовательские программы и интерфейсы. Передача импульсов между оперативной памятью и осуществляется с помощью системной шины.

ОЗУ на мобильных устройствах?

Сегодня все большую популярность приобретают портативные устройства — смартфоны, телефоны, планшетные ПК. Для работы этих устройств также необходима оперативная память. Что такое ОЗУ в телефоне? Принцип работы современных телефонов и планшетов схож с таковым у обычного компьютера. Поэтому ответ на вопрос о том, что такое ОЗУ в компьютере, практически универсален. Достаточно разбираться в принципах работы одного устройства. К примеру, нужно узнать, что такое ОЗУ в планшете или в смартфоне (телефоне). В данных устройствах оперативная память тоже является системным буфером для обработки информации при работе с приложениями и интерфейсами во включенном состоянии аппарата, который также очищается при выключении устройства. Но, задаваясь вопросом о том, что такое ОЗУ в смартфоне или телефоне, нужно учесть одно отличие: количество системных и служебных процессов, которые выполняются на мобильной платформе, меньше, чем на полноценном компьютере. При меньшем объеме оперативной памяти, чем на ПК, смартфон или планшет может обрабатывать ресурсоемкие программы (различные редакторы, работа с видео, игры).

Еще с помощью оперативной памяти определяется последовательность запуска системных служб, устанавливаются приоритеты исполнения пользовательских приложений и регулируются текущие рабочие процессы на устройстве. На аппаратах с операционной системой Android эти манипуляции осуществляются в настройках, регулируется их работа с помощью диспетчера задач. Это базовая информация о том, что такое ОЗУ в телефоне и других современных мобильных платформах.

Внешний вид ОЗУ

На обычных персональных компьютерах модули ОЗУ устанавливают в соответствующие слоты (разъемы) на материнской плате. Сами они представляют собой небольшие микросхемы и имеют отличия по форме, стандарту и объему. Также выпускают более мощные по своим техническим характеристикам схемы памяти. Они применяются там, где требуется максимальная скорость обработки информации. Такие виды ОЗУ внешне не похожи на обычные пользовательские модули. При активной работе они сильно нагреваются, и поэтому производители комплектуют их принудительной Это сохраняет заявленное быстродействие на высокочастотных процессах и стабильность работы памяти ОЗУ.

Разновидности оперативной памяти

По типу различают 2 вида оперативной памяти, которые используются на компьютерах и других устройствах: статического типа (SRAM) и динамического типа (DRAM). Они работают на полупроводниковых материалах. Доступ к любой части таких ОЗУ осуществляется произвольно, посредством обращения к ее уникальному адресу.

Статическая память (SRAM)

Имеет высокую производительность за счет использования особых схем исполнительных полупроводников. Однако при видимых преимуществах имеются и недостатки, например, она требует много места для размещения. Кроме того, такой вид памяти дорогостоящий по цене.

Чем отличается внутренняя память от памяти телефона?

Поэтому SRAM применяют для хранения небольшого объема кратковременной кэш-памяти на чипсете процессора и других устройствах компьютера. Останавливаться особо на этом виде памяти в данном обзоре мы не станем.

Динамическая память (DRAM)

На большинстве компьютеров в качестве ОЗУ применяется именно этот вид. Здесь применен принцип работы с использованием конденсаторов, обработка данных производится на высоких частотах. Стоимость же такой ОЗУ сравнительно невысока. У памяти динамического типа также имеются недостатки. Связаны они с техническим устройством DRAM. Конденсаторы, которые используются на этих модулях, имеют малую внутреннюю емкость. Это приводит к их быстрой разрядке и необходимости своевременного пополнения заряда (регенерирования). Периодическая регенерация памяти приводит к замедлению производительности системы. Поэтому разработчики ищут технические решения по ускорению работы. Для этой цели созданы специальные схемы. Их применение стабилизирует работу памяти и минимизирует задержки для регулярного восполнения объема.

Скорость в ОЗУ

Оперативная память подразделяется по скорости обработки данных. Одним из первых видов ОЗУ стала DDR SDRAM. Ее особенностью была удвоенная скорость исполнения операций. Сейчас она устарела и не применяется. Ей на смену пришла DDR2 SDRAM. На этом образце частота рабочей шины была увеличена вдвое. Пиковая частота достигала 1200 МГц.

Сейчас в основном используется память DDR3. При ее разработке удалось снизить энергопотребление и в то же время повысить производительность и скорость памяти, а также удвоить ее рабочую частоту. Модули разных поколений несовместимы между собой технически и механически. Что такое ОЗУ будущего? Большие надежды возлагают на следующее поколения оперативной памяти — DDR4. Создатели работают над техническим усовершенствованием: понижением энергозатрат и стоимости, повышением быстродействия и эффективности.

От чего ещё зависит скорость работы компьютера?

Совокупность всех аппаратных составляющих компьютера является немаловажным фактором быстродействия всей системы. Можно установить самую быструю память, но если какой-то элемент технической архитектуры будет не справляться с высокими скоростями, то от этого будет замедляться общая скорость работы.

В современных устройствах для повышения эффективности работы стали устанавливать внутреннюю память. Это позволяет быстрее оперировать с данными и разгружать ОЗУ. Некоторые мощные видеокарты имеют собственные модули ускорения, а также новые жесткие диски оснащаются буфером обмена для быстрой работы. Впрочем, это лишь дополнительные средства к основному модулю ОЗУ.

В чем заключается назначение ПЗУ.

Постоянное запоминающее устройство (ПЗУ) — энергонезависимая память, используется для хранения массива неизменяемых данных.

Постоянные ЗУ предназначены для хранения информации ко­торая остается неизменной в течение всего времени работы устрой­ства. Эта информация не исчезает при снятии напряжения питания.

Поэтому в ПЗУ возможен только режим считывания инфор­мации, причем считывание не сопровождается ее разрушением.

Класс ПЗУ не однороден и, как отмечалось ранее, может быть разбит на несколько самостоятельных подклассов. Однако все эти подклассы используют один и тот же принцип представления ин­формации. Информация в ПЗУ представляется в виде наличия или отсутствия соединения между шинами адреса (ША) и данных. В этом смысле ЭЗЭ ПЗУ подобен ЭЗЭ динамического ОЗУ, в ко­тором конденсатор памяти Сп либо закорочен, либо исключен из схемы.

2. Историческая хронология развития ПЗУ. Технологии ПЗУ по принцепу записи\перезаписи его содержимого: ROM, PROM, EPROM, EEPROM, flashROM. Привести характеристику этих технологий и рисунки показывающии строение ячеек.

Очень часто в различных применениях требуется хранение информации, которая не изменяется в процессе эксплуатации устройства. Это такая информация как программы в микроконтроллерах, начальные загрузчики и BIOS в компьютерах, таблицы коэффициентов цифровых фильтров в сигнальных процессорах. Практически всегда эта информация не требуется одновременно, поэтому простейшие устройства для запоминания постоянной информации можно построить на мультиплексорах. Схема такого постоянного запоминающего устройства приведена на рисунке 1.

Рисунок 1. Схема постоянного запоминающего устройства, построенная на мультиплексоре.

В этой схеме построено постоянное запоминающее устройство на восемь одноразрядных ячеек. Запоминание конкретного бита в одноразрядную ячейку производится запайкой провода к источнику питания (запись единицы) или запайкой провода к корпусу (запись нуля). На принципиальных схемах такое устройство обозначается как показано на рисунке 2.

Рисунок 2. Обозначение постоянного запоминающего устройства на принципиальных схемах.

Для того, чтобы увеличить разрядность ячейки памяти ПЗУ эти микросхемы можно соединять параллельно (выходы и записанная информация естественно остаются независимыми). Схема параллельного соединения одноразрядных ПЗУ приведена на рисунке 3.

Рисунок 3. Схема многоразрядного ПЗУ.

В реальных ПЗУ запись информации производится при помощи последней операции производства микросхемы — металлизации. Металлизация производится при помощи маски, поэтому такие ПЗУ получили название масочных ПЗУ. Еще одно отличие реальных микросхем от упрощенной модели, приведенной выше — это использование кроме мультиплексора еще и демультиплексора. Такое решение позволяет превратить одномерную запоминающую структуру в многомерную и, тем самым, существенно сократить объем схемы дешифратора, необходимого для работы схемы ПЗУ. Эта ситуация иллюстрируется следующим рисунком:

Рисунок 4. Схема масочного постоянного запоминающего устройства.

Масочные ПЗУ изображаются на принципиальных схемах как показано на рисунке 5. Адреса ячеек памяти в этой микросхеме подаются на выводы A0 … A9. Микросхема выбирается сигналом CS. При помощи этого сигнала можно наращивать объем ПЗУ (пример использования сигнала CS приведЈн при обсуждении ОЗУ). Чтение микросхемы производится сигналом RD.

Рисунок 5. Обозначение масочного постоянного запоминающего устройства на принципиальных схемах.

Программирование масочного ПЗУ производится на заводе изготовителе, что очень неудобно для мелких и средних серий производства, не говоря уже о стадии разработки устройства. Естественно, что для крупносерийного производства масочные ПЗУ являются самым дешевым видом ПЗУ, и поэтому широко применяются в настоящее время. Для мелких и средних серий производства радиоаппаратуры были разработаны микросхемы, которые можно программировать в специальных устройствах — программаторах. В этих микросхемах постоянное соединение проводников в запоминающей матрице заменяется плавкими перемычками, изготовленными из поликристаллического кремния. При производстве микросхемы изготавливаются все перемычки, что эквивалентно записи во все ячейки памяти логических единиц. В процессе программирования на выводы питания и выходы микросхемы подаЈтся повышенное питание. При этом, если на выход микросхемы подаЈтся напряжение питания (логическая единица), то через перемычку ток протекать не будет и перемычка останется неповрежденной. Если же на выход микросхемы подать низкий уровень напряжения (присоединить к корпусу), то через перемычку будет протекать ток, который испарит эту перемычку и при последующем считывании информации из этой ячейки будет считываться логический ноль.

Такие микросхемы называются программируемыми ПЗУ (ППЗУ) и изображаются на принципиальных схемах как показано на рисунке 6. В качестве примера можно назвать микросхемы 155РЕ3, 556РТ4, 556РТ8 и другие.

Рисунок 6. Обозначение программируемого постоянного запоминающего устройства на принципиальных схемах.

Программируемые ПЗУ оказались очень удобны при мелкосерийном и среднесерийном производстве. Однако при разработке радиоэлектронных устройств часто приходится менять записываемую в ПЗУ программу.

ППЗУ при этом невозможно использовать повторно, поэтому раз записанное ПЗУ при ошибочной или промежуточной программе приходится выкидывать, что естественно повышает стоимость разработки аппаратуры. Для устранения этого недостатка был разработан еще один вид ПЗУ, который мог бы стираться и программироваться заново.

ПЗУ с ультрафиолетовым стиранием строится на основе запоминающей матрицы построенной на ячейках памяти, внутреннее устройство которой приведено на следующем рисунке:

Рисунок 7. Запоминающая ячейка ПЗУ с ультрафиолетовым и электрическим стиранием.

Ячейка представляет собой МОП транзистор, в котором затвор выполняется из поликристаллического кремния. Затем в процессе изготовления микросхемы этот затвор окисляется и в результате он будет окружен оксидом кремния — диэлектриком с прекрасными изолирующими свойствами. В описанной ячейке при полностью стертом ПЗУ заряда в плавающем затворе нет, и поэтому транзистор ток не проводит. При программировании микросхемы на второй затвор, находящийся над плавающим затвором, подаЈтся высокое напряжение и в плавающий затвор за счет тунельного эффекта индуцируются заряды. После снятия программирующего напряжения на плавающем затворе индуцированный заряд остаЈтся и, следовательно, транзистор остаЈтся в проводящем состоянии. Заряд на плавающем затворе может храниться десятки лет.

Структурная схема постоянного запоминающего устройства не отличается от описанного ранее масочного ПЗУ. Единственно вместо перемычки используется описанная выше ячейка. В репрограммируемых ПЗУ стирание ранее записанной информации осуществляется ультрафиолетовым излучением. Для того, чтобы этот свет мог беспрепятственно проходить к полупроводниковому кристаллу, в корпус микросхемы встраивается окошко из кварцевого стекла.

При облучении микросхемы, изолирующие свойства оксида кремния теряются и накопленный заряд из плавающего затвора стекает в объем полупроводника и транзистор запоминающей ячейки переходит в закрытое состояние. Время стирания микросхемы колеблется в пределах 10 — 30 минут.

Количество циклов записи — стирания микросхем находится в диапазоне от 10 до 100 раз, после чего микросхема выходит из строя. Это связано с разрушающим воздействием ультрафиолетового излучения. В качестве примера таких микросхем можно назвать микросхемы 573 серии российского производства, микросхемы серий 27сXXX зарубежного производства. В этих микросхемах чаще всего хранятся программы BIOS универсальных компьютеров. Репрограммируемые ПЗУ изображаются на принципиальных схемах как показано на рисунке 8.

Рисунок 8. Обозначение репрограммируемого постоянного запоминающего устройства на принципиальных схемах.

Так так корпуса с кварцевым окошком очень дороги, а также малое количество циклов записи — стирания привели к поиску способов стирания информации из ППЗУ электрическим способом. На этом пути встретилось много трудностей, которые к настоящему времени практически решены. Сейчас достаточно широко распространены микросхемы с электрическим стиранием информации. В качестве запоминающей ячейки в них используются такие же ячейки как и в РПЗУ, но они стираются электрическим потенциалом, поэтому количество циклов записи — стирания для этих микросхем достигает 1000000 раз. Время стирания ячейки памяти в таких микросхемах уменьшается до 10 мс. Схема управления для таких микросхем получилась сложная, поэтому наметилось два направления развития этих микросхем:

Как расшифровать аббревиатуры ПЗУ и ОЗУ?

ЕСППЗУ

2. FLASH -ПЗУ

Электрически стираемые ППЗУ дороже и меньше по объему, но зато позволяют перезаписывать каждую ячейку памяти отдельно. В результате эти микросхемы обладают максимальным количеством циклов записи — стирания. Область применения электрически стираемых ПЗУ — хранение данных, которые не должны стираться при выключении питания. К таким микросхемам относятся отечественные микросхемы 573РР3, 558РР и зарубежные микросхемы серии 28cXX. Электрически стираемые ПЗУ обозначаются на схемах как показано на рисунке 9.

Рисунок 9. Обозначение электрически стираемого постоянного запоминающего устройства на принципиальных схемах.

В последнее время наметилась тенденция уменьшения габаритов ЭСППЗУ за счет уменьшения количества внешних ножек микросхем. Для этого адрес и данные передаются в микросхему и из микросхемы через последовательный порт. При этом используются два вида последовательных портов — SPI порт и I2C порт (микросхемы 93сXX и 24cXX серий соответственно). Зарубежной серии 24cXX соответствует отечественная серия микросхем 558РРX.

FLASH — ПЗУ отличаются от ЭСППЗУ тем, что стирание производится не каждой ячейки отдельно, а всей микросхемы в целом или блока запоминающей матрицы этой микросхемы, как это делалось в РПЗУ.

Рисунок 10. Обозначение FLASH памяти на принципиальных схемах.

При обращении к постоянному запоминающему устройству сначала необходимо выставить адрес ячейки памяти на шине адреса, а затем произвести операцию чтения из микросхемы. Эта временная диаграмма приведена на рисунке 11.

Рисунок 11. Временная диаграмма чтения информации из ПЗУ.

На рисунке 11 стрелочками показана последовательность, в которой должны формироваться управляющие сигналы. На этом рисунке RD — это сигнал чтения, A — сигналы выбора адреса ячейки (так как отдельные биты в шине адреса могут принимать разные значения, то показаны пути перехода как в единичное, так и в нулевое состояние), D — выходная информация, считанная из выбранной ячейки ПЗУ.

· ROM — (англ. read-only memory, постоянное запоминающее устройство), масочное ПЗУ, изготавливается фабричным методом. В дальнейшем нет возможности изменить записанные данные.

· PROM — (англ. programmable read-only memory, программируемое ПЗУ (ППЗУ)) — ПЗУ, однократно «прошиваемое» пользователем.

· EPROM — (англ. erasable programmable read-only memory, перепрограммируемое/репрограммируемоеПЗУ (ПППЗУ/РПЗУ)). Например, содержимое микросхемы К537РФ1 стиралось при помощи ультрафиолетовой лампы. Для прохождения ультрафиолетовых лучей к кристаллу в корпусе микросхемы было предусмотрено окошко с кварцевым стеклом.

· EEPROM — (англ. electrically erasable programmable read-only memory, электрически стираемое перепрограммируемоеПЗУ). Память такого типа может стираться и заполняться данными несколько десятков тысяч раз. Используется в твердотельных накопителях. Одной из разновидностей EEPROM является флеш-память (англ. flash memory).

· flashROM — (англ. flash read-only memory) — разновидность полупроводниковой технологии электрически перепрограммируемой памяти (EEPROM). Это же слово используется в электронной схемотехнике для обозначения технологически законченных решений постоянных запоминающих устройств в виде микросхем на базе этой полупроводниковой технологии. В быту это словосочетание закрепилось за широким классом твердотельных устройств хранения информации.



Для начала нужно понять принцип действия и определиться с понятиями. Рассмотрим подробнее, что такое ОЗУ в компьютере и на других мобильных устройствах.

Постоянное запоминающее устройство (ПЗУ или ROM)

Чтобы разобраться, чем отличается временное хранение данных на оперативной памяти от хранения на жестком диске, нужно понять механизм их работы.

Оперативная память. Что это?

Оперативная память (сокращенно ОЗУ) — это одна из важнейших составляющих технической Без этого компонента система работать не сможет. Модуль ОЗУ отвечает за быстродействие производимых на ПК операций, а также за общую скорость обработки данных устройства. Чем больше объем ОЗУ, тем больше потоков может принять и выдать процессор. Служит оперативная память для кратковременного хранения информации, чтобы осуществлять проведение операций в течение текущего сеанса работы компьютера.

Это общие сведения о том, что такое ОЗУ.

Для чего нужна ОЗУ и в чем ее отличие от ПЗУ (жесткого диска)?

Технически оперативная память представляет собой компонент системы, который хранит информацию, только пока включен компьютер и модуль ОЗУ получает электропитание. При выключении компьютера или нарушении подачи напряжения данные, содержащиеся в оперативной памяти, стираются.

В этом и есть главное отличие оперативной памяти от ПЗУ и съемных носителей, в котором информация хранится постоянно и не очищается при выключении. ОЗУ выступает в качестве передаточного звена между процессором компьютера и ПЗУ. Сделано это для того, чтобы максимально ускорить работу системы. Во время сеанса в ОЗУ загружаются необходимые файлы. Это значительно повышает скорость работы.

Жесткий диск хранит информацию на механическом носителе, не зависящем от постоянного питания, но скорость обработки данных на нем значительно ниже, чем на модуле ОЗУ. Если бы операции компьютера производились с использованием ПЗУ, то работа системы была бы крайне медленной. Оперативная память же во много раз быстрее обрабатывает потоковые сигналы, хоть и требует поддержания постоянного напряжения. К оперативной памяти также обращаются и другие системные устройства, например, видеокарта, звуковая карта. При работе в Интернете браузеры тоже используют оперативную память, загружая в нее страницы сайтов. По сути, все процессы, исполняемые на компьютере, обрабатываются через ОЗУ. Теперь мы выяснили, что такое ОЗУ. Уяснили также, чем она отличается от ПЗУ. А что такое ОЗУ в ноутбуке? Принцип действия тот же, только модули более компактны.

Обработанные данные можно сохранить или редактировать на жестком диске через различные пользовательские программы и интерфейсы. Передача импульсов между оперативной памятью и осуществляется с помощью системной шины.

ОЗУ на мобильных устройствах?

Сегодня все большую популярность приобретают портативные устройства — смартфоны, телефоны, планшетные ПК. Для работы этих устройств также необходима оперативная память. Что такое ОЗУ в телефоне? Принцип работы современных телефонов и планшетов схож с таковым у обычного компьютера. Поэтому ответ на вопрос о том, что такое ОЗУ в компьютере, практически универсален. Достаточно разбираться в принципах работы одного устройства. К примеру, нужно узнать, что такое ОЗУ в планшете или в смартфоне (телефоне). В данных устройствах оперативная память тоже является системным буфером для обработки информации при работе с приложениями и интерфейсами во включенном состоянии аппарата, который также очищается при выключении устройства. Но, задаваясь вопросом о том, что такое ОЗУ в смартфоне или телефоне, нужно учесть одно отличие: количество системных и служебных процессов, которые выполняются на мобильной платформе, меньше, чем на полноценном компьютере. При меньшем объеме оперативной памяти, чем на ПК, смартфон или планшет может обрабатывать ресурсоемкие программы (различные редакторы, работа с видео, игры).

Еще с помощью оперативной памяти определяется последовательность запуска системных служб, устанавливаются приоритеты исполнения пользовательских приложений и регулируются текущие рабочие процессы на устройстве. На аппаратах с операционной системой Android эти манипуляции осуществляются в настройках, регулируется их работа с помощью диспетчера задач. Это базовая информация о том, что такое ОЗУ в телефоне и других современных мобильных платформах.

Внешний вид ОЗУ

На обычных персональных компьютерах модули ОЗУ устанавливают в соответствующие слоты (разъемы) на материнской плате. Сами они представляют собой небольшие микросхемы и имеют отличия по форме, стандарту и объему. Также выпускают более мощные по своим техническим характеристикам схемы памяти. Они применяются там, где требуется максимальная скорость обработки информации. Такие виды ОЗУ внешне не похожи на обычные пользовательские модули. При активной работе они сильно нагреваются, и поэтому производители комплектуют их принудительной Это сохраняет заявленное быстродействие на высокочастотных процессах и стабильность работы памяти ОЗУ.

Разновидности оперативной памяти

По типу различают 2 вида оперативной памяти, которые используются на компьютерах и других устройствах: статического типа (SRAM) и динамического типа (DRAM). Они работают на полупроводниковых материалах. Доступ к любой части таких ОЗУ осуществляется произвольно, посредством обращения к ее уникальному адресу.

Статическая память (SRAM)

Имеет высокую производительность за счет использования особых схем исполнительных полупроводников. Однако при видимых преимуществах имеются и недостатки, например, она требует много места для размещения. Кроме того, такой вид памяти дорогостоящий по цене. Поэтому SRAM применяют для хранения небольшого объема кратковременной кэш-памяти на чипсете процессора и других устройствах компьютера. Останавливаться особо на этом виде памяти в данном обзоре мы не станем.

Динамическая память (DRAM)

На большинстве компьютеров в качестве ОЗУ применяется именно этот вид. Здесь применен принцип работы с использованием конденсаторов, обработка данных производится на высоких частотах. Стоимость же такой ОЗУ сравнительно невысока. У памяти динамического типа также имеются недостатки. Связаны они с техническим устройством DRAM. Конденсаторы, которые используются на этих модулях, имеют малую внутреннюю емкость. Это приводит к их быстрой разрядке и необходимости своевременного пополнения заряда (регенерирования). Периодическая регенерация памяти приводит к замедлению производительности системы. Поэтому разработчики ищут технические решения по ускорению работы. Для этой цели созданы специальные схемы. Их применение стабилизирует работу памяти и минимизирует задержки для регулярного восполнения объема.

Скорость в ОЗУ

Оперативная память подразделяется по скорости обработки данных. Одним из первых видов ОЗУ стала DDR SDRAM. Ее особенностью была удвоенная скорость исполнения операций. Сейчас она устарела и не применяется. Ей на смену пришла DDR2 SDRAM. На этом образце частота рабочей шины была увеличена вдвое. Пиковая частота достигала 1200 МГц.

Сейчас в основном используется память DDR3. При ее разработке удалось снизить энергопотребление и в то же время повысить производительность и скорость памяти, а также удвоить ее рабочую частоту. Модули разных поколений несовместимы между собой технически и механически. Что такое ОЗУ будущего? Большие надежды возлагают на следующее поколения оперативной памяти — DDR4. Создатели работают над техническим усовершенствованием: понижением энергозатрат и стоимости, повышением быстродействия и эффективности.

От чего ещё зависит скорость работы компьютера?

Совокупность всех аппаратных составляющих компьютера является немаловажным фактором быстродействия всей системы. Можно установить самую быструю память, но если какой-то элемент технической архитектуры будет не справляться с высокими скоростями, то от этого будет замедляться общая скорость работы.

В современных устройствах для повышения эффективности работы стали устанавливать внутреннюю память. Это позволяет быстрее оперировать с данными и разгружать ОЗУ. Некоторые мощные видеокарты имеют собственные модули ускорения, а также новые жесткие диски оснащаются буфером обмена для быстрой работы. Впрочем, это лишь дополнительные средства к основному модулю ОЗУ.

ПЗУ используются для хранения постоянно выполняемых программ ЭВМ, а также для реализации произвольных булевых функций.

Классификация ПЗУ.

1. Масочные ПЗУ. Это ПЗУ, информация в которые записывается на заводе изготовителе. У таких микросхем на корпусе наносят обозначение о версии программного кода, который туда записан (в виде ревизии). На принципиальных схемах такие микросхемы обозначают как ROM (Read Only Memory), в названии имеет индекс РЕ.

2. ППЗУ — программируемые ПЗУ. Это ПЗУ с возможностью однократной записи информации пользователя. На принципиальных схемах обозначаются как PROM (Program ROM), в названии имеют индекс РТ.

3. РПЗУ — репрограммируемые ПЗУ. Эти ПЗУ допускают многократное программирование от 25 до 10,000 раз. Это микросхемы с электрическим стиранием. Использовать РПЗУ в качестве ОЗУ нельзя, поскольку скорость записи в РПЗУ, по сравнению с ОЗУ, очень низкая. На принципиальных схемах такие микросхемы обозначают как EEPROM (Electric Erase PROM), в названии имеют индекс РР. В последнее время в отдельный класс выделились микросхемы серии Flash PROM. Эта технология также подразумевает электрическое стирание информации из ПЗУ. Достоинства этих микросхем перед EEPROM — более высокая скорость записи данных. Однако память этого типа имеет меньший ресурс, количество циклов записи — до 1,000 циклов. Несмотря на этот недостаток, во всех современных компьютерных системах используется именно Flash PROM в качестве БИОС различных устройств.

4. РПЗУУФ — репрограммируемые ПЗУ с ультрафиолетовым стиранием. Микросхемы этого типа также предоставляют возможность многократной перезаписи, однако, в отличие от микросхем типа EEPROM, стирание информации из РПЗУУФ происходит под воздействием ультрафиолетового излучения. В настоящее время подобные микросхемы постепенно уступают свои позиции Flash PROM.

Упрощённая принципиальная схема ППЗУ.

Для примера рассмотрим принципиальную схему ПЗУ (см. рис.), имеющей 256 ячеек по 8 бит каждая. ПЗУ с таким объёмом ранимой информации называют 256*8.

ПЗУ имеет: входные сигналы А0 — А7 которые называются входами адреса и определяют адрес ячейки памяти с которой выполняются действия чтения и программирования, а также выходные сигналы D0 — D7 на которых появляется читаемая из ячейки информация. Основными составными частями ПЗУ можно считать дешифратор (DC) и матрицу транзисторных элементов. Каждой ячейке памяти соответствует свой выход дешифратора, который активизируется при поступлении на его вход соответствующего адреса. Активный уровень выхода дешифратора — единица. При появлении на соответствующем выходе дешифратора единицы все транзисторы, подключенные к этой линии базами, пытаются открыться. Удаётся это сделать только тем, у кого есть плавкие перемычки. И на соответствующей линии выхода появляется единица. На остальных выходах остаются нули. Таким образом, говорят, что операция программирования однократно программируемой ПЗУ — это операция прожигания. Пример подобной микросхемы — К155РЕ3 — 32*8. Обозначение указанной микросхемы на принципиальных схемах имеет следующий вид:

Приведённая микросхема имеет выходы с открытым коллектором. Кроме указанных выше, микросхема имеет входы чтения RD и сигнал выбора кристалла CS. Сигнал выбора микросхемы по существу является стробирующим входом дешифратора, расположенного внутри микросхемы ПЗУ.

Чтобы прочесть информацию из микросхемы с какой-либо ячейки ПЗУ, в начале подаются сигналы адреса и сигнал выбора микросхемы, который приравнивается к сигналу адреса (по иерархии значимости сигналов, необходимых для нормальной работы микросхемы ПЗУ).

Что такое озу и пзу в телефоне?

Сигнал выбора микросхемы выбирает целиком всю микросхему (т.е. подключает её), а сигнал адреса выбирает конкретную ячейку. Чтобы внутри микросхемы выполнилась дешифрация адреса, требуется некоторое время τ1 = 50 — 200 нс — время выборки. По истечению этого времени, на микросхему подают сигнал чтения RD, по которому на выходе начинают формироваться читаемые данные. Нормальные данные (т.е. полностью сформированные) появляются на выходе только через τ2 = 20 — 50 нс.

Таким образом, диаграмма сигналов выглядит следующим образом:

Использование ПЗУ для реализации произвольной булевой функции.

ПЗУ — идеальный прибор для реализации булевых функций в количестве равном количеству выходов данных, а количество переменных = количеству адресных входов. Таблица истинности булевой функции, с помощью которой она задаётся, представляет собой готовую карту прошивки ПЗУ.

А10 А9 А1 А0 D7 D0

Булева функция задаётся таблицей, в которой перечислены все возможные комбинации входных переменных, количество таких комбинаций для n — переменных 2n. Карта прошивки ПЗУ в своей упорядоченной форме представляет собой упорядоченный набор аргументов, а выходы — её значения.

Расширение ПЗУ по выходам.

Расширение ПЗУ по выходам реализуется путём объединения нескольких микросхем, при котором адресные входы микросхем соединяются в параллель. При таком включении, каждая микросхема содержит часть карты прошивки ПЗУ, которая соответствует номерам выходов соответствующей микросхемы. Подобное включение может потребоваться, например, для расширения разрядности шины данных блока памяти, либо для реализации дискретного автомата с большим количеством выходов. Включение микросхем в этом случае будет следующее:

Расширение ПЗУ по входам (по адресу).

Очень часто, для организации блоков памяти используют не одну микросхему ПЗУ, а несколько. Такой подход обусловлен как требованиями к разрядности получаемой шины данных, так и требованиями к информационному объёму блока памяти. Другими словами, часто приходиться объединять несколько микросхем памяти определённой информационной ёмкости, для получения блока памяти с заданными параметрами. Кроме этого, необходимо отметить и тот факт, что номенклатурный ряд выпускаемых микросхем далеко не покрывает все возможные требования к информационному объёму, скорости работы и прочее.

Принимая во внимание вышесказанное, необходимо рассмотреть вопрос об объединении нескольких микросхем, с целью повышения информационной ёмкости формируемого блока. Расширение микросхем памяти по входам требует дополнительной логики, которая будет переключать микросхемы в зависимости от адреса, поступающего на блок памяти. Наличие указанной логики обусловлено тем, что микросхемы памяти, при объединении, имеют меньшее количество адресных входов, чем получаемый блок. Естественно, что остальные разряды подаваемого на блок памяти адреса необходимо также обрабатывать. Этим занимается дешифратор, который, в зависимости от старших разрядов адреса, выбирает соответствующую этому адресу микросхему памяти. Схема включения микросхем в этом случае будет иметь вид:

В приведённой схеме все выводы микросхем памяти включены параллельно (за исключением сигналов выбора кристалла). В каждый момент времени работает только одна микросхема памяти, а все остальные находятся в третьем состоянии.

Постоянное запоминающее устройство (ПЗУ) — что это такое и зачем используется

Лабораторная работа 1

ИЗУЧЕНИЕ РАБОТЫ МИКРОПРОЦЕССОРА Intel 80×86

КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ:

1. Что такое микро-ЭВМ?

Ответ: Микро-ЭВМ ─ это конструктивно завершенное универсальное вычислительное устройство, имеющее собственный источник питания, панель управления, комплект программного обеспечения.

2. Что такое микропроцессор? Его существенные отличия от микро-ЭВМ.

Ответ: Микропроцессор ─ составная часть микро-ЭВМ, представляет собой интегральную микросхему (или несколько микросхем), выполняющую все вычисления и обработку цифровой информации, заданных программой в машинных кодах. Микропроцессор в отличии от микро-ЭВМ не имеет собственного источника питания, панели управления и программного обеспечения.

3. Какие области памяти доступны программисту?

Ответ: Программисту доступны все области памяти, исключая буферные регистры (РАк, УС, РС, СК, РК, РА, РОН, РСН).

4. Какие адреса памяти относятся к ПЗУ и ОЗУ?

Ответ: Для персонального компьютера характерно стандартное распределение непосредственно адресуемой памяти между ОЗУ и ПЗУ и функционально-ориентированной информацией:

ОЗУ:

А. 64кБ Область служебных программ и данных ОС.

Б. 576кБ Область программ и данных пользователя.

В. 256кБ Область видео-памяти и служебных программ.

ПЗУ: 128кБ Область программ начальной загрузки ОС.

5. В чем заключается принципиальное отличие ПЗУ от ОЗУ?

Ответ: Принципиальное различие ОЗУ и ПЗУ в том, что ОЗУ ─ память с произвольным доступом для микропроцессора, а ПЗУ ─ память только для чтения микропроцессором.

6. Что происходит при попытке записи данных в ПЗУ?

Ответ: При попытке записи данных в ПЗУ система выдаст сообщение об ошибке. Отсюда следует, что данные в ПЗУ программист изменить не может.

7. Сохраняется ли в памяти Intel 80X86 программа после выключения источника питания?

Ответ: Программа в памяти Intel 80х86 после выключения источника питания сохраняется в течении 3 дней.

8. Что такое программа-отладчик и ее функции?

Ответ: Программа отладчик ─ это специальная программа, предназначенная для трассировки и анализа выполнения других программ. Она позволяет осуществить трассировку, идентификацию листа и вида ошибок в программе, наблюдение за изменением значений переменных, выражений.

Лабораторная работа 2

ИЗУЧЕНИЕ АРИФМЕТИЧЕСКИХ КОМАНД И КОМАНД ПЕРЕСЫЛКИ ДАННЫХ

КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ:

1. Что такое команда МП?

Ответ: Машинной командой называется такая запись, которая имеет строчную форму записи каждой инструкции, содержащей простую операцию, и представляет собой код, определяющий операцию вычислительной машины и данные, участвующие в операции.

2. Что такое система команд МП?

Ответ: Системой команд называется перечень команд, выполняемых ЭВМ.

3. Назовите группы команд Intel 80x86?

Ответ: 1) Команды пересылки данных, команды общего назначения.

2) Арифметические команды.

3) Команды манипулирования битами.

4) Строковые команды.

5) Команды условного и безусловного переходов.

6) Команды прерывания.

7) Команды управления МП.

4. Из каких частей состоит команда МП?

Ответ: В общем случае команда состоит из операционной и адресной частей:

Операционная часть содержит код операции (КОП), который задает вид выполняемой операции. Адресная часть может состоять в свою очередь из нескольких полей и содержит информацию об адресах операндов, а в некоторых случаях об адресе следующей команды.

5 Что такое мнемокод?

Ответ: Мнемоническая команда (мнемокод) или просто команда указывает Ассемблеру, какое действие должен выполнить данный оператор (команда).

6. Назовите способы адресации памяти в Intel 80x86, приведите примеры команд с соответствующими способами адресации.

Ответ: Способы адресации памяти:

1) Прямая адресация (например: mov AX, или mov AX,WORDA );

2) Непосредственная адресация (например: mov AX,25);

3) Регистровая адресация (например: mov AX,BX);

4) Индексная адресация (например: mov DX, или mov DX,DS: );

5) Относительная адресация (например: mov AH,AL);

6) Строковая адресация

7. Для чего служат команды пересылки данных?

Ответ: Для пересылки данных из одной части памяти ЭВМ в другую без изменения передаваемых данных.

8. Назовите значения разрядов регистра признаков Intel 80x86?

Ответ:

Флаг Назначение

O (Переполнение) Указывает на переполнение старшего бита (О=1) при арифметических командах.

D (Направление) Обозначает левое (D=1) или правое (D=0) направление пересылки или сравнения строковых данных.

I (Прерывание) Указывает на возможность внешних прерываний (I=1).

T (Пошаговый режим) Обеспечивает возможность работы процессора в пошаговом режиме (T=1).

S (Знак) Содержит результирующий знак при арифметических операциях (0 — плюс, 1 — минус).

Z (Ноль) Показывает результат арифметических операций и операций сравнения (0 — ненулевой, 1 — нулевой результат).

A (Внешний перенос) Содержит перенос из 3-го бита (А=1) для 8-битовых данных, используется для специальных арифметических операций.

P (Контроль четности) Показывает четность младших 8-битовых данных (1 — четное, 0 — нечетное число).

C (Перенос) Содержит перенос из старшего бита (С=1) после арифметических операций, а также последний бит при сдвигах или циклических сдвигах.

Назначение и характеристика ПЗУ.

Постоянная память, или постоянное запоминающее устройство (ПЗУ или ROM, англ.) Служит для хранения программ начальной загрузки компьютера и тестирования его узлов. Используется только для чтения. Она энергонезависима, то есть записанная в ней информация не изменяется после выключения компьютера.

· По виду доступа:

· С параллельным доступом (parallel mode или random access): такое ПЗУ может быть доступно в системе в адресном пространстве ОЗУ. Например, К573РФ5;

· С последовательным доступом: такие ПЗУ часто используются для однократной загрузки констант или прошивки в процессор или ПЛИС, используются для хранения настроек каналов телевизора, и др. Например, 93С46, AT17LV512A.

· По способу программирования микросхем (записи в них прошивки):

· Непрограммируемые ПЗУ;

· ПЗУ, программируемые только с помощью специального устройства — программатора ПЗУ (как однократно, так и многократно прошиваемые). Использование программатора необходимо, в частности, для подачи нестандартных и относительно высоких напряжений (до +/- 27 В) на специальные выводы.

· Внутрисхемно (пере)программируемые ПЗУ (ISP, in-system programming) — такие микросхемы имеют внутри генератор всех необходимых высоких напряжений, и могут быть перепрошиты без программатора и даже без выпайки из печатной платы, программным способом.

В постоянную память часто записывают микропрограмму управления техническим устройством: телевизором, сотовым телефоном, различнымиконтроллерами, или компьютером (BIOS или OpenBoot на машинах SPARC).

Назначение и характеристика ОЗУ.

Оперативная память, или оперативное запоминающее устройство (ОЗУ или RAM, англ.) Онапредназначена для хранения информации, изменяющейся в ходе выполнения процессором операций по ее обработке.

Постоянное запоминающее устройство

Используется как для чтения, так и для записи информации. Энергозависима, то есть вся информация хранится в этой памяти только тогда, когда компьютер включен.

Физически для построения запоминающего устройства типа RАМ используют микросхемы динамической и статической памяти, для которых сохранение бита информации означает сохранение электрического заряда (именно этим объясняется энергозависимость всей оперативной памяти, то есть потеря при выключении компьютера всей информации, хранимой в ней).

Оперативная память компьютера физически выполняется на элементах динамической RАМ, а для согласования работы сравнительно медленных устройств (в нашем случае динамической RАМ) со сравнительно быстрым микропроцессором используют функционально для этого предназначенную кэш-память, построенную из ячеек статической RАМ. Таким образом, в компьютерах присутствуют одновременно оба вида RАМ. Физически внешняя кэш-память также реализуется в виде микросхем на платах, которые вставляются в соответствующие слоты на материнской плате.

Основные элементы ПК.

Конструктивно ПК выполнены в виде центрального системного блока, к которому через разъемы — стыки подключаются внешние устройства: дополнительные блоки памяти, клавиатура, дисплей, принтер и др.

Системный блок обычно включает в себя системную плату, блок питания, накопители на дисках, разъемы для дополнительных устройств и платы расширения с контроллерами — адаптерами внешних устройств.

На системной плате (часто ее называют материнской платой — motherboard), в свою очередь, размещаются: микропроцессор; математический сопроцессор; генератор тактовых импульсов; модули (микросхемы) ОЗУ и ПЗУ; микросхема CMOS-памяти; адаптеры клавиатуры, НМД и НГМД; порты ввода-вывода; контроллер прерываний; таймер и др.

Все они подсоединяются к материнской плате с помощью разъемов (слотов).

Дата добавления: 2017-03-18; просмотров: 1234 | Нарушение авторских прав

Рекомендуемый контект:


Поиск на сайте: