Все перечисленные типы памяти после отключения питания теряли информацию, но в ПК есть информация, которую нельзя терять, а потому разработали специальные типы памяти [9].

NVRAM (Non Volatile) используется для долговременного хранения данных, которые ни при каких обстоятельствах не должны быть утеряны. Здесь хранят код BIOS компьютера, BIOS карт расширения, конфигурацию периферийных устройств, скан-коды клавиатуры.

Существует несколько типов энергонезависимой памяти. Они различаются по способу перезаписи информации и применяются в разных областях.

Микросхемы ROM (Read Only Memory) сейчас не применяются, так как они не позволяют менять записанную в них информацию.

PROM (Programmable Read Only Memory) – программируются специальными программаторами однократно после изготовления. Они не чувствительны к магнитным полям.

EPROM (Eriasable PROM) – стираемые и многократно перепрограммируемые микросхемы – недавно на них была BIOS системы и карт расширения. Используются в качестве знакогенератора принтера.

Её можно перепрограммировать с помощью специального программатора, подключаемого к РС через COM- или LPT-порт. Стирается ультрафиолетовым излучением через специальное окно, имеющееся в корпусе микросхемы. Если окна нет, то стирают рентгеновским излучением. Запись производится побайтно в любую ячейку микросхемы с помощью электрических сигналов. После записи окно заклеивают для защиты информации.

EEPROM (Electrically Erasable Programmable Only Memory). Удаляется с помощью электрического сигнала.

Flash Memory перезаписывают без помощи специального программатора, непосредственно в РС. Основные её преимущества по сравнению с EEPROM – малое время доступа и малая длительность процесса стирания информации. Большинство микросхем BIOS относится к типу Flash EEPROM. Для установки новой версии BIOS используют специальную программу-прошивальщик, которая поставляется вместе с материнской платой (на дискете или компакт-диске) и файлом с новой системой BIOS.

FRAM – создана корпорацией Ramtron в 1984 г. В ней используется сегнетоэлектрическая плёнка на основе сплавов оксидов металлов (титана, циркония, свинца и т. п.). Информация сохраняется при отключении питания, что даёт преимущества динамической DRAM (многократно перезаписывается) и статической SRAM (высокая скорость), а также памяти ROM (энергонезависимость). Это быстрая и долговременная память. В ноябре 1998 г. корпорация Samsung Electronics объявила о поставке пробной партии микросхемы FRAM ёмкостью 64 Кбайт.

MRAM (Magnetic RAM) – это новое поколение энергонезависимой магнитной памяти, разработанной совместно исследовательским центром IMEC (Бельгия) и корпорацией Toshiba. Основа памяти – многослойный «магнитный вентиль», выполненный в виде полупроводникового кристалла. Цикл «чтение/запись» для MRAM не превышает 6 нс.

Стековая организация памяти

Во всех предыдущих типах памяти поиск искомой информации производится по адресу ячейки памяти или по её содержанию (как в кэш-памяти). Но есть возможность использовать безадресные команды, которые ускоряют работу. Для этих целей используется стек.

Стек представляет собой группу последовательно пронумерованных регистров или ячеек памяти, снабжённых указателем стека, в которой автоматически при записи или считывании устанавливается адрес последней занятой ячейки стека (называемой вершиной стека).

При операции записи заносимое в стек слово помещается в следующую по порядку свободную ячейку стека, а при считывании из стека извлекается последнее поступившее в него слово. Это делается автоматически, поэтому могут использоваться команды с безадресным заданием операнда – здесь команда содержит адрес ячейки памяти или регистра, откуда слово передаётся в стек или куда загружается из стека. Это позволяет экономить память на форматах команд, но сложнее передача управления.

 

Виртуальная память

Для увеличения объёма памяти системы и для работы в многозадачном режиме была разработана концепция виртуальной памяти.

Виртуальная память (Virtual Memory) представляет собой программно-аппаратное средство расширения пространства памяти, предоставляемой программе в качестве оперативной.

Эта память физически реализуется с помощью оперативной и дисковой памяти под управлением соответствующей операционной системы [9].

Суть её в том, что на НЖМД создаётся файл обмена (Swap-файл), являющийся как бы расширением ОП.

Виртуальное пространство памяти разбито на страницы фиксированного размера (4–8 Кбайт). В физической ОП в каждый момент времени присутствует только часть из них.

Остальные страницы хранятся на диске, откуда ОС может «подкачать» их в физическую память, предварительно выгрузив на диск часть неиспользуемых в данный момент модифицированных страниц.

Обращение процессора к ячейке виртуальной памяти, присутствующей в физической памяти, происходит обычным способом.

Если же затребованная область в данный момент не отображена в физической памяти, процессор вырабатывает внутреннее прерывание, по которому ОС программы организует замещение страниц, называемое свопингом (Swapping).

Когда все ячейки реальной ОП заняты, а для работы программ нужна память, менеджер виртуальной памяти ОС освобождает физическую память, перенося часть информации, которая давно не использовалась, в файл обмена.

Виртуальную память поддерживают процессоры, работающие в защищённом режиме, начиная с 80286, но реально её широко стали использовать только в ОС и оболочках для 32-разрядных процессоров.

В принципе файл подкачки может располагаться и на сетевом диске, но при этом трафик сети будет напряжённым. Вопросами организации виртуальной памяти занимается ядро ОС.

Концепция виртуальной памяти широко используется в многозадачных режимах ОС Windows XP, Windows 7.