Память компьютера – это устройство хранения информации. Её типы приведены на рис. 4.3.

На рисунке внутренняя память представлена как сумма двух типов памяти: оперативной и постоянной, а устройствами внешней памяти могут быть дискета, CD-ROM, CD-RW, CD-R, DVD-R, DVD-RW.

Оперативная память хранит данные и программу решения задачи в текущий момент времени и ряд вспомогательных программ для организации работы компьютера.

Постоянная память позволяет только считывать информацию, так как в ней хранятся программы контроля устройств и ряд программ, постоянно используемых при работе компьютера.

Внешняя память является автономной памятью и предназначена для длительного хранения информации. Её обработка производится после её перемещения в оперативную память.

Устройства хранения информации (жёсткие и гибкие диски, CD-ROM, DVD-ROM и др.) подключаются к южному мосту по шине UDMA (Ultra Direct Memory Access – прямое подключение к памяти).

Принцип работы оперативной памяти

Все вычислительные операции происходят в основной памяти и процессоре. Это связано с тем, что перед обработкой процессором данных и программ они должны быть помещены в определённую область основной памяти.

Некоторые программы и небольшие массивы данных могут находиться в памяти постоянно. Большинство из них помещаются в память только по мере необходимости, а затем отбрасываются (программы) или сохраняются в постоянной области хранения (данные), после чего занятое ими пространство снова становится доступным для новых программ и данных.

Основная память РС представляет собой комбинацию RAM (Random Access Memory – оперативной памяти), ROM (Read Only Memory – память «только для чтения», или постоянное запоминающее устройство – ПЗУ) и вакантных областей, т. е. процессор способен к адресации пространства физической памяти фиксированного размера [12]. Одни области этого пространства размещены на модулях RAM-памяти, другие – на микросхемах ПЗУ (ROM) или энергонезависимой NVRAM-памяти (non-volatile RAM).

Память является основным элементом любой ЭВМ. Элементы памяти в том или ином виде присутствуют в каждом конструктивном модуле ПК.

Оперативная память – временная память, так как данные хранятся в ней только до выключения ПК. Конструктивно память выполнена в виде модулей, которые можно заменять, дополнять, чтобы увеличить объём ОП.

К данным, находящимся в ОП – RAM-памяти (Random Access Memory – памяти с произвольным доступом), CPU имеет непосредственный доступ, а к периферийной или внешней памяти (НГМД, НЖМД) – через буфер, являющийся также разновидностью ОП, недоступной пользователю. Время доступа к данным мало, а потому скорость обработки их велика.

Запоминание данных в ОП носит временный характер не только из-за питания, но и потому, что память является динамической, т. е. она должна периодически обновляться. Так как информация хранится на конденсаторе, а токи утечки его разряжают, то информация теряется.

Для сохранения информации проводится регенерация памяти. Это означает, что CPU имеет доступ к данным в RAM только в течение циклов, свободных от регенерации. Здесь через определённые промежутки времени специальная схема осуществляет доступ (для считывания) ко всем строкам памяти. В эти моменты CPU находится в состоянии ожидания.
За один цикл схема регенерирует все строки динамической памяти (ДП).

Ячейки памяти организованы в матрицу, состоящую из 32 строк и 32 столбцов. Полный адрес ячейки данных включает два компонента – адрес строки и адрес столбца.

Микросхемы памяти объединены в модули: SIMM, DIMM, RIMM (Pentium I, II).

CPU взаимодействует через контроллер с банком памяти.
Количество модулей памяти для заполнения банков определяется отношением разрядности системной шины к разрядности модуля памяти.

Системная шина ПК с CPU Pentium и Pentium II 64-разрядная, поэтому 32-разрядные SIMM-модули ставят в банки попарно, а 64-разрядный DIMM ставят один. Из-за пакетного способа обработки данных из памяти (по 64 бита или 32 бита) увеличилась скорость обмена данными.

Для сокращения простоев во время регенерации данные, следующие друг за другом в ячейках памяти, помещают в различные банки, из которых CPU должен считывать данные попеременно. Это организовывает контроллер памяти, который логически объединяет 2 банка в один и распределяет адресное пространство так, чтобы соседние адреса были в разных банках.

Обычно память делится на страницы размером 512 байт и более. Кэширование памяти используется для ускорения доступа к данным, находящимся в RAM. Это достигается за счёт применения промежуточной быстродействующей памяти небольшой ёмкости (от 256 Кбайт до 2 Мбайт – буфер между CPU и RAM). Кэш-память синхронная и работает на частоте CPU, а потому нет циклов ожидания.