Виды компьютерной памяти

Виды компьютерной памяти История в XVII веке немецким ученым В. Шиккардом была изобретена вычислительная машина, 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. в каждой ячейке. Эти большие ячейки назывались "словами". Супер-компьютеры Крей и компьютер Юниварк ориентированы на работу со словами. программы работают не с целыми словами, а с их частями. Поэтому большинство значительно меньшей размер ячейки памяти, состоящей всего из 8 бит или "байта": 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, "IBM" используют другую схему 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. Организация памяти Одним из основных элементов компьютера, позволяющим ему нормально функционировать, является память. Внутренняя память компьютера - это место временным рабочим пространством; в отличие от нее внешняя память, такая как файл на дискете, предназначена для долговременного хранения информации. Информация во внутренней памяти не сохраняется при выключении питания. Каждая ячейка памяти имеет адрес, который используется для ее нахождения. Адреса - это числа, начиная с нуля для первой ячейки, увеличивающиеся по направлению к последней ячейке памяти. Поскольку адреса - это те же числа, компьютер может использовать арифметические операции для вычисления адресов памяти. Архитектура каждого компьютера накладывает собственные ограничения на величину адресов. Наибольший возможный адрес определяет объем адресного пространства использует память меньшего объема, чем допускается его возможностями адресации. Если архитектура компьютера предусматривает наибольшее адресное пространство, это накладывает суровые ограничения на возможности такого компьютера IBM/PC использует возможности адресации микропроцессора 8088 полностью. Адреса в 8088 имеют длину 20 бит, следовательно, процессор позволяет адресовать два в двадцатой степени байта или 1024 К. Такое большое адресное пространство позволяет свободно использовать ресурсы может выполнять микропроцессор 8088, ограничивается манипуляцией с 16-разрядными числами, что дает диапазон значений от 0 до 64 К. Поскольку полный адрес должен состоять из 20 разрядов, необходимо было разработать способ управления 20 разрядами. Решение было найдено путем использования принципа сегментированной регистры сегментов, предназначенные для хранения сегментной части адресов. Загрузив в регистр сегмента некоторое значение, можно адресовать следующие за работать только с 64К байтами из общего адресного пространства в 1. 024К. Путем изменения значения в регистре сегмента можно адресовать любую ячейку памяти. Чтобы иметь возможность в каждый момент времени работать более чем с 64К памяти, в микропроцессоре 8088 предусмотрены четыре различных регистра сегмента, каждый из которых имеет особое назначение. Память компьютера используется для различных целей - часть ее занимает программа, другая часть используется для хранения данных, с которыми в данный момент работает программа. Поэтому два регистра сегмента выделены для программы и для данных. Для указания базового адреса памяти, используемая для специальных целей, называется стеком, и ее адрес указывается регистром стека SS. Для обеспечения дополнительных возможностей адресации имеется регистр дополнительного сегмента (или сегмента расширения), ES. Когда программа подготавливается к выполнению, операционная система, такая как части программ, данных и стека в регистры сегментов CS, DS и SS заносятся адреса этих ячеек. При выполнении программы адреса в этих регистрах позволяют находить нужные ячейки памяти. DOS и языковые процессоры используют программные соглашения, которые позволяют увеличить объем программ практически неограниченно, в то время как их адресуемая область данных ограничена 64К. Вы легко заметите это ограничение, работая с Паскалем или компилятором Бейсика. Для "встроенного" интерпретатора Бейсика для мы считаем своей программой, на Бейсике фактически является частью данных интерпретатора. Таким образом, для интерпретатора Бейсика суммарный объем Как Бейсик, так и Паскаль, лишь до определенной степени позволяют манипулировать сегментированными адресами. Вы можете непосредственно изменять содержимое регистрами, иначе все может совершенно запутаться. Однако, определенный способ использования в программах сегментированной адресации все же имеется. Паскаль разрешает использование сегментированной адресации, правда, в более переменную как сегментированный адрес, например: Var примерадреса : adasmem, а затем непосредственно задать его сегментную и относительную части ('. s' и '. r', соответственно): примерадреса. s : = # 2222; примерадреса. r : = # 3333; Когда все эти присваивания выполнены, можно осуществлять доступ к памяти с помощью указателя сегментированного адреса: x : = примерадреса^; if(chr(x)> = "а") and (chr(x)< = "z") then примерадреса^ : = x - 32; Имея адресное пространство свыше миллиона байт IBM/PC позволяет более удобно и более гибко использовать память, чем большинство других, меньших персональных компьютеров. С одной стороны, резервирование определенных ячеек памяти может наложить ограничение на возможные применения компьютера. В IBM/PC резервируется несколько областей в верхних адресах памяти. Эти области имеют особое значение, а все нижние адреса оставлены для свободного использования. Таким образом, сочетаются достоинства использования зарезервированных блоков памяти и сохранения как можно большего объема памяти для свободного использования. практически всегда занимаетсяпостоянным запоминающим устройством или ПЗУ. Ниже области ПЗУ располагается большой сегмент памяти, предназначенный для экране, необходимо использовать специальную область памяти, которая может соединен. В IBM/PC экранная память входит в общее адресное пространство компьютера (хотя конструктивно она размещается на плате расширения для дисплея). Блок экранной памяти начинается с адреса В000 и занимает 64К, вплоть до адреса С000. этот блок делится на две части. Нижняя половина, начинающаяся с адреса В000, используется монохромным дисплеем. Верхняя половина, начинающаяся с адреса В800, используется цветным графическим дисплеем. Ни один из дисплейных адаптеров не требует и не использует все 32К, выделенные для них. Монохромный дисплей использует всего 4К, а цветной графический дисплей использует 16К. Оставшаяся часть памяти в настоящее время не используется, но может понадобиться для более Фактически, для дисплейных адаптеров выделено больше памяти, чем эти 64К от В000 до С000. Блок в 64К, предшествующий им, также зарезервирован. Первые 16К, от А000 до А4000, зарезервированы совершенно таинственным образом, не имеется ни малейшего указания на то, для чего это сделано. Остальные 48К этого блока от А400 до В000, входит в область 112К, которая считается зарезервированной для экранной памяти. Объем памяти, расположенной ниже адреса А000, составляет 64К, которые предназначены для обычного использования памяти компьютера. Первые 64К располагаются на основной системной плате IBM/PC, а все остальные микросхемы памяти размещаются в блоках расширения. IBM/PC поддерживает всего 256К памяти, но этот предел связан только с тестами BIOS, которые при запуске компьютера проверяют такой объем памяти. Всегда можно подключить больше, чем 256К памяти. Вся обычная оперативная память, подключенная к компьютеру, располагается в нижних адресах общего адресного пространства. Мы можем подключить такой объем памяти, какой нам необходим в пределах, накладываемых зарезервированными адресами. Независимо от того, подключено ли к компьютеру 48К или 576К, они всегда размещаются, начиная с адреса 0000. Таким образом, оперативная память (ОП) всегда занимает нижние адреса пространства, а постоянная память - в верхних адресах. Между ними располагается экранная память. Между всеми этими разделами конца экранной памяти до начала постоянно запоминающих устройств. Это неиспользуемая часть памяти IBM/PC. Модернизация памяти Функция ОП является хранение слов информации, каждое из которых в равной мере доступно процессору и другим устройствам ЭВМ, связанным с оперативной памятью. Равнодоступность слов достигается путем присваивания адреса каждой ячейке ОП и обеспечения возможности доступа к информации при любом порядке поступления адресов. В структурном отношении ОП состоит из комплекса быстродействующих запоминающих устройств. Память всегда была важным элементом компьютера. Первый компьютер обладал способностью обращаться к 640К оперативной памяти - RAM. Но в те дни, когда стандартом считались 64К, это было слишком большой величиной, настолько большой, что даже не знали, что можно с ней делать. В настоящее время памяти в 640К уже не хватает. Память компьютера обычно называют RAM, что означает память с оперативным компьютера и используемая программным обеспечением таким образом, чтобы мы могли создавать и обрабатывать информацию. Память может быть либо временной, либо RAM - это временная память, потому что, когда отключить питание, содержимое RAM дисках, которые хранят информацию постоянно. Информация, записанная в дисковую память, не стирается при выключении питания компьютера. Однако компьютер не может непосредственно обрабатывать информацию, хранящуюся на диске. Он работает обязанностей, на микропроцессор возложена обязанность управления памятью, с которой он прекрасно справляется. В памяти он хранит различные величины, память, тем больше информации он может хранить и тем больше информации сможет обрабатывать 9 по заданной программе микропроцессора. же, как и к RAM, но запись в эту память производить нельзя. Она хранит информацию постоянно, поэтому информация может только считываться. Содержимое ROM не потеряется при выключенном питании. В компьютерах ROM используется в различных целях. Система BIOS персонального компьютера (ПК) хранится в микросхеме ROM. Кроме ограничения в 1 Мб используемой в персональном компьютере оперативной памяти RAM при работе с DOS мы должны знать, что память в ПК является непрерывной. Типы памяти DOS признает четыре различных типа памяти: обычная, верхняя, расширенная и дополнительная память. Первые три типа различаются только своим расположением на карте памяти ПЭВМ. Четвертый тип памяти - это дополнительная память, которая называется также LIM-EMS-памятью или просто EMS-памятью и лежит вне адресного пространства микропроцессора. Карта памяти Обычная память прикладные программы. Она простирается от начала памяти до отметки 640К. Если на система, можно, введя МЕМ в командной строке DOS. Этот объем будет изменяться в зависимости от того, как выглядят файлы AUTOEXEC. BAT и CONFIG. SYS. Важнейший шаг, который можно сделать, чтобы предоставить программам больше пространство, заключается во включении в AUTOEXEC. BAT и CONFIG. SYS команд, увеличивающих наибольший размер выполняемой программы, о котором сообщает МЕМ. Можно больше узнать об использовании обычной памяти с помощью ключа /P команды МЕМ. Блок окружения - область памяти, в которой хранятся строки, созданные командами SET, PATH и PROMPT. DOS обеспечивает блок окружения, содержащий копию этих строк для каждой загружаемой и выполняемой программы. Можно извлечь еще больше информации из этого листинга обычной памяти. Расширенная память Расширенная память - это память, которая лежит выше отметки 1М. Расширенная память могут использовать драйверы, поставляемые с DOS 5 (RAMDrive и SMARTDrive) защитный режим, копируют данные в расширенную память или из нее и медленно микропроцессора, позволяющие им достигнуть расширенной памяти, оставаясь в обычном режиме. Некоторые прикладные программы также будут использовать расширенную память, и при ее преобразовании в дополнительную можно заставить программы, которые используют дополнительную память, а не расширенную память, все же косвенно ее использовать. В версии 5 большая часть самой DOS может быть загружена в расширенную память, освобождая дополнительный объем обычной память для прикладных программ. называемым HIMEM. SYS, который призван управлять расширенной памятью. HIMEM. SIS управляет потоками данных для всей памяти объемом 640К, включая область верхней памяти. Дополнительная память электронных таблиц требуется большой объем обычной памяти, а стандартная память DOS не может удовлетворить эту потребность. Поэтому была разработана спецификация дополнительной памяти или EMS. EMS определяет дополнительную память. В действительности эта память не является частью памяти DOS, она Чтобы получить доступ к дополнительной памяти, прикладная программа требует у ЕММ (драйвер, который предоставляет программам доступ к памяти), определенное число логических страниц и затем ставит им в соответствие физические страницы в страничном блоке. ЕММ делит всю ОЗУ на плате на ряд блоков размером по 16К, памяти размером 64К и делит его на 4 равных блока по 16К, которые называются физическими страницами. Как только логическая страница связывается с физической страницей, программа может считать из этой памяти или записать в нее, как если бы это была обычная память, использующая стандартные адреса, состоящие из сегментов и смещений. Память EMS используется для хранения данных, SMARTDrive электронные диски и кеш-буферы. Верхняя память оказывается, что многие из адресов в верхней памяти не используются. В ПК 386 с представляющий собой участок памяти, содержимое которого определяет, что вы крайней мере, некоторого свободного пространства между 640К и 1М; вот почему область верхней памяти так важна для DOS 5. DOS 5 поступает пользователю со специальным драйвером EMM386. EXE, который может конвертировать неиспользуемое пространство в области верхней памяти в используемое ОЗУ на ПК 386 и 486. Эти части ОЗУ называются блоками верхней памяти. В совокупности с командами DOS 5 ( LOADHIGH и DEVICEHIGH ), ЕММ386. ЕХЕ Чтобы создать блоки верхней памяти, драйвер ЕММ386. ЕХЕ переводит в DOS в режим виртуального МП 8086 микропроцессоров 80386 и 80486, который не поддерживается в МП 80286. Режим виртуального МП 8086 сходен с реальным режимом, за исключением одной очень важной особенности. При работе DOS в режиме виртуального МП 8086 известную как страничная организация. При такой организации считывания и записи одной области памяти перенаправляются по другим адресам. После того, как ЕММ386. ЕХЕ идентифицирует неиспользуемые участки области верхней памяти, он перепрограммирует микропроцессор 386 или 486 так, чтобы он пере направлял операции считывания и записи, предназначенные для этих областей верхней памяти, в расширенную память. Таким образом, эти неиспользованные области превращаются в блоки верхней памяти (UMB), а ЕММ386. ЕХЕ, в сущности, заполняет их ОЗУ из области памяти выше отметки 1Мб. Загрузка DOS в старшую память Чтобы достичь большего объема памяти, пригодного для DOS в нижних 640К, одно из программ. При использовании DOS 5 максимальный размер выполняемой программы устройств или резидентные программы, или использовать большое количество дисковых буферов и дисковых файлов, максимальный размер выполняемой программы будет даже меньше. Загруженная DOS располагается близко к началу обычной памяти, где она потребляет 60К ОЗУ, оставляя свободных 580К для прикладных программ. Большая часть DOS прикладных программ свободных более 623К. В расширенную память перемещается не вся DOS, а большая ее часть, так что увеличивается размер выполняемой программы более чем на 40К. Участок, остающийся в обычной памяти - это тот минимум, который требует DOS для поддержания своей работы. Конфигурирование системы для загрузки DOS в НМА, а не в младшие адреса, требует двух простых изменений в файле CONFIG. SYS. Сначала надо добавить команду DEVICE= с тем, чтобы HIMEM. SYS загружался всякий раз при запуске компьютера. Эта команда не обязательно должна быть первой в файле CONFIG. SYS, но она обязательно должна идти перед другими командами, которые загружают драйверы, использующие HIMEM. SYS. Добавление директивы DOS=HIGH После добавления строки, загружающей HIMEM. SYS, надо включить в DOS=HIGH Если файл CONFIG. SYS уже содержит команду DOS=UMB, то вместо добавления новой строки надо изменить существующую, чтобы она выглядела следующим образом: DOS =HIGH заставляет DOS загружаться в НМА. Кроме того, программа установки DOS Команда BUFFERS определяет число буферов, которое может использовать ОС, каждого буфера равен 528 байтам, из них непосредственно под информацию, а 16 байт используется для хранения информации о самом буфере. BUFFERS= резервирует под буферизацию данных, поступающие на диски или с них. Добавление в CONFIG. SYS также перемещает в НМА дисковые буферы, создаваемые командой BUFFERS. Пример BUFFERS=20 DOS=HIGH Загрузка резидентных программ и драйверов устройств в старшую память: Чтобы достичь большего объема памяти, пригодного для DOS в нижних 640К, одно из простейших и наиболее эффективных конфигурационных изменений, которое можно DEVICEHIGH. Ее формат: где driver - имя драйвера устройства, parameters - необязательный список параметров, передаваемых драйверу при установке, а size - минимальный объем верхней памяти, который должен быть освобожден для загрузки драйвера в старшую память. Для драйвера устройства необходимо указать букву, означающую дисковод (d:), откуда он загружается и имя каталога (path), если только драйвер не хранится в корневом каталоге дисковода, откуда загружается. Обычно указывают весь путь к драйверу, чтобы DOS имела информацию, необходимую ей для нахождения драйвера. Команда DEVICEHIGH пригодна лишь внутри COVFIG. SIS. Все драйверы, поступающие с только ЕММ386. ЕХЕ и YIMEM. SYS. До тех пор, пока эти два драйвера не загружены, Приводимый ниже пример показывает, как используется команда, включенная в CONFIG. SYS, загружает ANSI. SYS (драйвер расширения возможностей экрана и клавиатуры, входящий в состав DOS) в UMB: DEVICEHIGH=C:\DOS\ANSI. SYS Важно разместить команду DEVISEHIGH после команд DEVICE, которые загружают драйвер в обычную, а не в верхнюю память. Кроме того, вы не получите никаких местонахождение AVSI. SYS, то будете думать, что драйвер загружен в старшую память, тогда как на самом деле он загружен в младшую. Загрузка FILES в верхнюю память Команда FILES= (одна из 15 команд файла CONFIG. SYS, поддерживаемых DOS 5) себя для хранения информации об открытых файлах. и драйверов в старшую память, то с помощью утилиты UMBFILES вы можете переместить в верхнюю память большую часть таблицы файлов. Эта утилита для прикладных программ. Формат для UMBFILES следующий: где nn - число от 1 до 247. Оно определяет число элементов в системной таблице файлов. Команда LOADHIGH Синтаксис команды LOADHIGH: память, а parameters - список необязательных параметров командной строки, которые нужны резидентной программе. Необходимо указать параметр d:path лишь тогда, когда каталог, в котором хранится резидентная программа, не является текущим. Техника безопасности при работе с ЭВМ В помещении ЭВМ должна быть проложена шина защитного заземления сечением не менее 120 мм2. Участки шин должны свариваться внахлест на длине не менее двойной ширины шины. Корпуса всех устройств ЭВМ должны иметь надежное электрическое соединение с шиной защитного заземления в машинном зале. При эксплуатации ЭВМ -подключать и отключать разъемы кабелей электропитания и блоков вентиляции при поданном напряжения электросети; -снимать крышки, щиты, закрывающие доступы к токоведущим частям; Обеспечение пожарной безопасности безопасности: -необходимо иметь 2 огнетушителя; -материалы для акустической отделки стен и потолков должны быть негорючими; -древесностружечные и древесноволокнистые плиты должны применяться только при их глубокой пропитке огнезащитными составами; -стальные несущие и ограждающие конструкции должны быть защищены огнезащитными материалами и красками; -плиты съемного пола должны быть выполнены из несгораемых или трудно сгораемых материалов; -различные помещения должны отделяться друг от друга противопожарными стенами и перегородками; устанавливать автоматическую систему пожарной защиты; -нельзя оставлять без наблюдения включенную в сеть электронную машину; -нельзя оставлять на устройствах остатки проводов, вату, марлю и другой обтирочный материал; Меры безопасности при работе с ПК вредных излучений, неблагоприятно влияющих на здоровье человека. Определенные рекомендации для пользователей ПК с точки зрения охраны их труда: -при размещении в одной комнате нескольких ПК расстояние от рабочего места каждого оператора до задних и боковых стенок соседних ПК должно составлять не менее 1,2м (именно через эти стенки имеет место наиболее сильное излучение от каждые два часа, а при интенсивной работе - через каждый час; -рабочее место должно быть оборудовано так, чтобы исключать неудобные позы и длительные напряжения тела; -при вводе данных с клавиатуры рекомендуется не зажимать телефонную трубку между плечом и ухом, а также бросить курить (что вредно как для пользователя, так и для компьютера); Ни в коем случае нельзя загораживать заднюю стенку системного блока или ставить ПК вплотную к стене - это приводит к нарушению охлаждения системного блока и его перегреву. Тоже самое относится к дисплею - нельзя класть на него основные устройства системы ПК (протирать пыль следует протирать сухой тряпкой), закрывать их полиэтиленовыми чехлами по окончании работы и вообще следить за толщиной слоя пыли в рабочем помещении. Рекомендации по организации рабочего места: расположенные слишком низко или под неправильным углом, являются основными причинами появления сутулости; -нижний уровень экрана должен находиться на 20см ниже уровня глаз; -экран компьютера – на расстоянии 75-120см от глаз; -высоту клавиатуры отрегулировать так, чтобы кисть пользователя располагалась прямо; -спинка стула должна поддерживать спину пользователя; -кресло и клавиатуру устанавливают так, чтобы не надо было далеко тянуться; -если при работе приходится смотреть на документы, подставку с оригиналом документа следует установить на одной плоскости с экраном и на одной с ним высоте; -экран компьютера должен располагаться под прямым углом по отношению к окнам, а не прямо перед ними или позади них. Окна целесообразно занавесить или перекрыть жалюзи; компьютера; Оглавление: ИСТОРИЯ ПЕРСПЕКТИВЫ РАЗВИТИЯ ОП ОРГАНИЗАЦИЯ ПАМЯТИ МОДЕРНИЗАЦИЯ ПАМЯТИ ТИПЫ ПАМЯТИ ОБЫЧНАЯ ПАМЯТЬ РАСШИРЕННАЯ ПАМЯТЬ ДОПОЛНИТЕЛЬНАЯ ПАМЯТЬ ВЕРХНЯЯ ПАМЯТЬ ЗАГРУЗКА DOS В СТАРШУЮ ПАМЯТЬ Перемещение DOS в НМА Установка HIMEM. SYS Добавление директивы DOS=HIGH Загрузка BUFFERS в НМА ЗАГРУЗКА РЕЗИДЕНТНЫХ ПРОГРАММ И ДРАЙВЕРОВ УСТРОЙСТВ В СТАРШУЮ ПАМЯТЬ Загрузка FILES в верхнюю память Команда LOADHIGH ТЕХНИКА БЕЗОПАСНОСТИ ПРИ РАБОТЕ С ЭВМ Обеспечение пожарной безопасности