Постоянная память назначение кратко

Обновлено: 05.07.2024

Аннотация: В лекции рассказывается о типах микросхем памяти и о микросхемах постоянной памяти, их алгоритмах работы, параметрах, типовых схемах включения, а также о способах реализации на их основе некоторых часто встречающихся функций.

Микросхемы памяти (или просто память , или запоминающие устройства — ЗУ, английское " Memory ") представляют собой следующий шаг на пути усложнения цифровых микросхем по сравнению с микросхемами, рассмотренными ранее. Память — это всегда очень сложная структура, включающая в себя множество элементов. Правда, внутренняя структура памяти — регулярная, большинство элементов одинаковые, связи между элементами сравнительно простые, поэтому функции, выполняемые микросхемами памяти, не слишком сложные.

Память , как и следует из ее названия, предназначена для запоминания, хранения каких-то массивов информации, проще говоря, наборов, таблиц, групп цифровых кодов. Каждый код хранится в отдельном элементе памяти, называемом ячейкой памяти. Основная функция любой памяти как раз и состоит в выдаче этих кодов на выходы микросхемы по внешнему запросу. А основной параметр памяти — это ее объем, то есть количество кодов, которые могут в ней храниться, и разрядность этих кодов.

Для обозначения количества ячеек памяти используются следующие специальные единицы измерения:

  • 1К — это 1024, то есть 2 10 (читается "кило-"" или "ка-"), примерно равно одной тысяче;
  • 1М — это 1048576, то есть 2 20 (читается "мега-"), примерно равно одному миллиону;
  • 1Г — это 1073741824, то есть 2 30 (читается "гига-"), примерно равно одному миллиарду.

Принцип организации памяти записывается следующим образом: сначала пишется количество ячеек, а затем через знак умножения (косой крест) — разрядность кода, хранящегося в одной ячейке. Например, организация памяти 64Кх8 означает, что память имеет 64К (то есть 65536) ячеек и каждая ячейка — восьмиразрядная. А организация памяти 4М х 1 означает, что память имеет 4М (то есть 4194304) ячеек, причем каждая ячейка имеет всего один разряд. Общий объем памяти измеряется в байтах (килобайтах — Кбайт, мегабайтах — Мбайт, гигабайтах — Гбайт) или в битах (килобитах — Кбит, мегабитах — Мбит, гигабитах — Гбит).

В зависимости от способа занесения (записи) информации и от способа ее хранения, микросхемы памяти разделяются на следующие основные типы:

  • Постоянная память ( ПЗУ — постоянное запоминающее устройство , ROM — Read Only Memory — память только для чтения), в которую информация заносится один раз на этапе изготовления микросхемы. Такая память называется еще масочным ПЗУ . Информация в памяти не пропадает при выключении ее питания, поэтому ее еще называют энергонезависимой памятью.
  • Программируемая постоянная память (ППЗУ — программируемое ПЗУ , PROM — Programmable ROM), в которую информация может заноситься пользователем с помощью специальных методов (ограниченное число раз). Информация в ППЗУ тоже не пропадает при выключении ее питания, то есть она также энергонезависимая.
  • Оперативная память (ОЗУ — оперативное запоминающее устройство , RAM — Random Access Memory — память с произвольным доступом), запись информации в которую наиболее проста и может производиться пользователем сколько угодно раз на протяжении всего срока службы микросхемы. Информация в памяти пропадает при выключении ее питания.

Существует множество промежуточных типов памяти, а также множество подтипов , но указанные — самые главные, принципиально отличающиеся друг от друга. Хотя, разница между ПЗУ и ППЗУ с точки зрения разработчика цифровых устройств, как правило, не так уж велика. Только в отдельных случаях, например, при использовании так называемой флэш-памяти (flash- memory ), представляющей собой ППЗУ с многократным электрическим стиранием и перезаписью информации, эта разница действительно чрезвычайно важна. Можно считать, что флэш-память занимает промежуточное положение между ОЗУ и ПЗУ .

В общем случае любая микросхема памяти имеет следующие информационные выводы (рис. 11.1):


Рис. 11.1. Микросхемы памяти: ПЗУ (а), ОЗУ с двунаправленной шиной данных (б), ОЗУ с раздельными шинами входных и выходных данных (в)

  • Адресные выводы (входные), образующие шину адреса памяти. Код на адресных линиях представляет собой двоичный номер ячейки памяти, к которой происходит обращение в данный момент. Количество адресных разрядов определяет количество ячеек памяти: при количестве адресных разрядов n количество ячеек памяти равно 2 n .
  • Выводы данных (выходные), образующие шину данных памяти. Код на линиях данных представляет собой содержимое той ячейки памяти, к которой производится обращение в данный момент. Количество разрядов данных определяет количество разрядов всех ячеек памяти (обычно оно бывает равным 1, 4, 8, 16). Как правило, выходы данных имеют тип выходного каскада ОК или 3С.
  • В случае оперативной памяти, помимо выходной шины данных , может быть еще и отдельная входная шина данных , на которую подается код, записываемый в выбранную ячейку памяти. Другой возможный вариант — совмещение входной и выходной шин данных, то есть двунаправленная шина, направление передачи информации по которой определяется управляющими сигналами. Двунаправленная шина применяется обычно при количестве разрядов шины данных 4 или более.
  • Управляющие выводы (входные), которые определяют режим работы микросхемы. В большинстве случаев у памяти имеется вход выбора микросхемы CS (их может быть несколько, объединенных по функции И). У оперативной памяти также обязательно есть вход записи WR, активный уровень сигнала на котором переводит микросхему в режим записи.

Мы в данной лекции не будем, конечно, изучать все возможные разновидности микросхем памяти, для этого не хватит целой книги. К тому же эта информация содержится в многочисленных справочниках. Микросхемы памяти выпускаются десятками фирм во всем мире, поэтому даже перечислить все их не слишком просто, не говоря уже о том, чтобы подробно рассматривать их особенности и параметры. Мы всего лишь рассмотрим различные схемы включения типичных микросхем памяти для решения наиболее распространенных задач, а также методы проектирования некоторых узлов и устройств на основе микросхем памяти. Именно это имеет непосредственное отношение к цифровой схемотехнике. И именно способы включения микросхем мало зависят от характерных особенностей той или иной микросхемы той или иной фирмы.

В данном разделе мы не будем говорить о флэш-памяти, так как это отдельная большая тема. Мы ограничимся только простейшими микросхемами ПЗУ и ППЗУ, информация в которые заносится раз и навсегда (на этапе изготовления или же самим пользователем). Мы также не будем рассматривать здесь особенности оборудования для программирования ППЗУ (так называемых программаторов ), принципы их построения и использования, — это отдельная большая тема. Мы будем считать, что нужная нам информация может быть записана в ПЗУ или ППЗУ, а когда, как, каким способом она будет записана, нам не слишком важно. Все эти допущения позволят нам сосредоточиться именно на схемотехнике узлов и устройств на основе ПЗУ и ППЗУ (для простоты будем называть их в дальнейшем просто ПЗУ ).

Упомянем здесь только, что ППЗУ делятся на репрограммируемые или перепрограммируемые ПЗУ (РПЗУ, EPROM — Erasable Programmable ROM ), то есть допускающие стирание и перезапись информации, и однократно программируемые ПЗУ . В свою очередь , РПЗУ делятся на ПЗУ , информация в которых стирается электрическими сигналами ( EEPROM — Electrically Erasable Programmable ROM ), и на ПЗУ , информация в которых стирается ультрафиолетовым излучением через специальное прозрачное окошко в корпусе микросхемы (собственно EPROM — Erasable Programmable ROM ). Запись информации в любые ППЗУ производится с помощью подачи определенных последовательностей электрических сигналов (как правило, повышенного напряжения) на выводы микросхемы.

Фирмами-производителями цифровых микросхем выпускается немало самых разнообразных ПЗУ и ППЗУ. Различаются микросхемы постоянной памяти своим объемом (от 32 байт до 8 Мбайт и более), организацией (обычно количество разрядов данных бывает 4, 8 или 16), способами управления (назначением управляющих сигналов), типами выходных каскадов (обычно ОК или 3С), быстродействием (обычно задержка составляет от единиц до сотен наносекунд). Но суть всех микросхем ПЗУ остается одной и той же: имеется шина адреса , на которую надо подавать код адреса нужной ячейки памяти, имеется шина данных , на которую выдается код, записанный в адресуемой ячейке, и имеются входы управления, которые разрешают или запрещают выдачу информации из адресуемой ячейки на шину данных.

На рис. 11.2 представлены для примера несколько простейших и типичных микросхем постоянной памяти.

Постоянная память (или PMem) — это новый тип технологии памяти, который обеспечивает хранение содержимого через циклы электропитания и может использоваться в качестве хранилища верхнего уровня. Поэтому вы можете слышать людей, которые ссылаются на PMem как на "память класса хранения" или SCM. эта статья содержит сведения о энергонезависимой памяти и о том, как развернуть ее в качестве верхнего уровня хранилища в Azure Stack хЦи и Windows Server.

Что такое постоянная память?

Постоянная память — это тип съемного носителя, который подходит для стандартного гнезда DIMM (памяти). Это медленнее DRAM, но обеспечивает более высокую пропускную способность, чем SSD и NVMe. По сравнению с DRAM модули постоянного обмена памятью имеют гораздо больше емкости и менее затратны на ГБ, однако они все еще более дороги, чем NVMe. Содержимое памяти остается даже при отключении питания системы в случае непредвиденных потерь питания, завершения работы, инициированного пользователем, или сбоя системы. Это означает, что модули энергонезависимой памяти можно использовать как Ultra-Fast, постоянное хранилище.

Azure Stack хЦи и Windows Server 2019 поддерживают использование постоянной памяти в качестве диска кэша или емкости. Однако, учитывая модель ценообразования, постоянная память предоставляет наибольшее значение в виде кэша или в виде небольшого объема выделенного хранилища для данных сопоставления памяти. В большинстве случаев накопители в энергонезависимом объеме памяти будут автоматически использоваться в качестве дисков кэша, и в качестве дисков емкости будут использоваться все более медленные диски. Дополнительные сведения о настройке дисков кэша и емкости см. в статье Общие сведения о кэше пула носителей и планировании томов.

Основные понятия энергонезависимой памяти

в этом разделе описываются основные понятия, которые необходимо знать для развертывания энергонезависимой памяти в Windows Server и Azure Stack средах хЦи для сокращения узких мест ввода-вывода и повышения производительности.

Методы доступа

Существует два способа доступа к энергонезависимой памяти. К ним относятся:

  • Блокировать доступ, который действует как хранилище для совместимости приложений. В этой конфигурации данные проходят через стек файловой системы и хранилища в нормальном режиме. Эту конфигурацию можно использовать в сочетании с NTFS и ReFS, поэтому рекомендуется для большинства вариантов использования.
  • Прямой доступ (DAX), который действует как память для получения наименьшей задержки. DAX можно использовать только в сочетании с NTFS. Если вы не используете DAX правильно, возможны потери данных. Настоятельно рекомендуется использовать DAX с включенной таблицей преобразования блоков (БТТ) для снижения риска разорванных операций записи. Дополнительные сведения см. в разделе изучение и настройка DAX.

DAX не поддерживается в средах ХЦИ Azure Stack. Azure Stack ХЦИ поддерживает только блочный доступ с включенным БТТ.

Регионы

Регион — это набор из одного или нескольких модулей энергонезависимой памяти. Регионы часто создаются в виде наборов с чередованием , в которых несколько постоянных модулей памяти отображаются в виде одного логического виртуального адресного пространства для увеличения пропускной способности. Чтобы увеличить доступную пропускную способность, соседние виртуальные адреса распределяются по нескольким модулям энергонезависимой памяти. Регионы обычно можно создавать в BIOS серверной платформы.

пмемдискс

Чтобы использовать постоянную память в качестве хранилища, необходимо определить по меньшей мере один пмемдиск, который является виртуальным жестким диском (VHD) на узле, который перечисляет как пмемдиск внутри виртуальной машины. Пмемдиск — это непрерывно разрешаемый диапазон энергонезависимой памяти, который можно рассматривать как раздел жесткого диска или LUN. вы можете создать несколько пмемдискс с помощью командлетов Windows PowerShell, чтобы разделить доступную необработанную емкость. каждый модуль энергонезависимой памяти содержит метку служба хранилища области (LSA), в которой хранятся метаданные конфигурации.

Блокировать таблицу преобразования

В отличие от твердотельных накопителей, модули энергосбережения не защищают от "разорванных операций записи", которые могут возникать в случае сбоя питания или отключения системы, путем размещения данных под угрозой. БТТ уменьшает этот риск, предоставляя семантику обновления атомарных секторов для устройств энергонезависимой памяти, тем самым позволяя выполнять операции записи секторов подобного типа, чтобы приложения могли избежать смешивания старых и новых данных в сценарии сбоя. Настоятельно рекомендуется включать БТТ практически во всех случаях. Так как БТТ является свойством Пмемдиск, он должен быть включен при создании Пмемдиск.

В режиме блокировки доступа рекомендуется использовать БТТ, так как все данные будут использовать семантику блока. БТТ также полезен в режиме DAX, так как в операциях с метаданными все еще используется семантика блоков, даже если в операциях с данными приложения нет. Даже если все операции приложения используют размещенные в памяти файлы с семантикой DAX, то при выполнении операций с метаданными может произойти обрывная запись. Таким образом, включение БТТ остается ценным.

Поддерживаемое оборудование

в следующей таблице показано поддерживаемое оборудование энергонезависимой памяти для Azure Stack хЦи и Windows Server. постоянная память полностью поддерживается в Windows Server 2019, включая дисковые пространства Direct.

Технология энергоустойчивой памяти Windows Server 2016 Azure Stack хЦи v20H2/Windows Server 2019
NVDIMM-N в постоянном режиме Поддерживается Поддерживается
Постоянная память Intel оптане™ контроллера домена в режиме прямого подключения приложения Не поддерживается Поддерживается
Постоянная память контроллера домена Intel оптане™ в режиме памяти Поддерживается Поддерживается

Постоянная память Intel Оптане контроллера домена поддерживает режимы работы с памятью (volatile) и Direct (постоянные). Чтобы использовать модули энергонезависимой памяти в качестве хранилища, что является основным вариантом использования рабочих нагрузок сервера, необходимо использовать режим Direct приложения. Режим памяти по сути использует постоянную память как более медленную, что обычно не соответствует требованиям к производительности серверных рабочих нагрузок. Режим памяти отличается от DAX, который является постоянным томом хранилища, доступ к которому можно получить с помощью семантики, подобной памяти.

Режим работы часто предварительно настраивается производителем устройства.

При перезапуске системы с несколькими модулями Intel® Оптане™ных модулей памяти в режиме Direct, разделенных на несколько Пмемдискс, вы можете потерять доступ к некоторым или всем связанным дискам логического хранилища. эта проблема возникает в версиях Windows Server 2019, предшествующих версии 1903.

Такая утрата доступа происходит потому, что модуль энергонезависимой памяти не обучен или завершается ошибкой при запуске системы. В этом случае все Пмемдискс на любом модуле энергонезависимой памяти в системе завершится сбоем, включая те, которые физически не соответствуют модулю, в котором произошел сбой.

Чтобы восстановить доступ ко всем Пмемдискс, замените неисправный модуль.

если произошел сбой модуля в Windows Server 2019 версии 1903 или более поздней версии, доступ будет потерян только для пмемдискс, которые физически соответствуют затронутому модулю. другие не затрагиваются.

Настройка энергонезависимой памяти

Если вы используете постоянную память Intel Оптане, следуйте приведенным здесь инструкциям. Если вы используете модули постоянного обмена памятью от другого поставщика, обратитесь к документации.

Чтобы создать Пмемдиск, поддерживающий БТТ, используйте New-VHD командлет:

Расширение VHD должно иметь значение "вхдпмем".

Кроме того, можно преобразовать виртуальный жесткий диск, для которого не включен БТТ, в один из них (и наоборот) с помощью Convert-VHD командлета:

После преобразования новый виртуальный жесткий диск будет иметь тот же GUID пространства имен, что и исходный. Это может привести к проблемам, особенно если они подключены к одной виртуальной машине. Чтобы создать новый идентификатор UUID пространства имен для преобразованного виртуального жесткого диска, используйте Set-VHD командлет:

Общие сведения о чередующихся наборах

Чередующиеся наборы обычно можно создавать в BIOS серверной платформы, чтобы несколько устройств энергонезависимой памяти отображались как один диск для операционной системы узла, увеличивая пропускную способность для этого диска.

Windows Server 2016 не поддерживает чередующиеся наборы модулей энергонезависимой памяти.

Вспомним, что модуль постоянного ОЗУ находится в стандартном гнезде DIMM (памяти), который помещает данные ближе к процессору. Эта конфигурация сокращает задержку и повышает производительность при извлечении. Чтобы еще больше увеличить пропускную способность, два или более постоянных модуля памяти создают n-направленный чередующийся набор операций чтения и записи. Наиболее распространенные конфигурации являются двусторонними или четырьмя-двусторонними.

Для просмотра конфигурации таких логических дисков можно использовать Get-PmemDisk командлет PowerShell следующим образом.

Видно, что логический диск PMem 2 использует физические устройства Id20 и Id120, а логический диск PMem 3 использует физические устройства Id1020 и Id1120.

Чтобы получить дополнительные сведения о наборе с чередованием, который используется логическим диском, выполните Get-PmemPhysicalDevice командлет:

Настройка наборов с чередованием

Чтобы настроить набор с чередованием, выполните Get-PmemUnusedRegion командлет, чтобы проверить все области памяти, которые не назначены логическому диску энергонезависимой памяти в системе:

Чтобы просмотреть все сведения об устройстве PMem в системе, включая тип устройства, расположение, работоспособность и рабочее состояние и т. д., выполните Get-PmemPhysicalDevice командлет:

Так как у нас есть доступный неиспользуемый регион PMem, можно создать новые диски энергонезависимой памяти. Можно использовать неиспользуемый регион для создания нескольких дисковых накопителей с энергонезависимой памятью, выполнив следующие командлеты:

После этого результаты можно увидеть, выполнив следующую команду:

Стоит отметить, что для получения тех же результатов можно использовать Get-PhysicalDisk | Where MediaType -eq SCM вместо Get-PmemDisk . недавно созданный диск энергонезависимой памяти соответствует дискам, которые отображаются в PowerShell и в центре администрирования Windows.

Замена энергонезависимой памяти

Если необходимо заменить неисправный модуль, необходимо повторно выполнить инициализацию диска PMem (см. действия, описанные выше).

При устранении неполадок может потребоваться использовать Remove-PmemDisk . Этот командлет удаляет конкретный диск энергонезависимой памяти. Мы можем удалить все текущие диски с энергонезависимой памятью, выполнив следующие командлеты:

Удаление постоянного диска памяти приводит к утере данных на этом диске.

Может потребоваться Initialize-PmemPhysicalDevice другой командлет. Этот командлет инициализирует области хранения меток на физических устройствах энергонезависимой памяти и может очищать поврежденные сведения о хранилище меток на устройствах.

Initialize-PmemPhysicalDevice вызывает потери данных в энергонезависимой памяти. Используйте его только в качестве последнего средства для исправления постоянных проблем, связанных с памятью.

Постоянная память в действии на Microsoft Ignite 2018

Чтобы ознакомиться с некоторыми преимуществами энергонезависимой памяти, рассмотрим это видео от Microsoft Ignite 2018.

Любая система хранения, обеспечивающая отказоустойчивость, обязательно создает распределенные копии операций записи. Такие операции должны пройти по сети и повысить эффективность внутренний трафик записи. По этой причине абсолютные значения производительности операций ввода-вывода в секунду обычно достигаются за счет измерения только для чтения, особенно если в системе хранения используются стандартные оптимизации для чтения из локальной копии, когда это возможно. дисковые пространства Direct оптимизирована для этого.

При измерении с использованием только операций чтения кластер доставляет 13 798 674 операций ввода-вывода в секунду.

При внимательном просмотре видео вы заметите, что еще более жав — задержка. даже при более чем 13,7 м в секунду, файловая система в Windows сообщает о задержке, которая постоянно меньше 40 μс! (Это символ в микросекундах, одна миллионная доля секунды.) Эта скорость является последовательностью более быстрой, чем распространенные поставщики Flash, которые в настоящее время объявляются сегодня.

кроме того, дисковые пространства Direct в Windows Server 2019 и Intel® оптане™ постоянный объем памяти контроллера домена доставил рекордную производительность. Этот ХЦИный тест производительности свыше 13.7 M операций ввода-вывода, сопровождаемый прогнозируемой и крайне низкой задержкой, является более чем удвоенным предыдущим, ведущим в отрасли показателями производительности 6.7 M операций ввода-вывода в секунду. Более того, на этот раз нам потребовалось всего 12 узлов сервера — 25% меньше, чем раньше.

Память это один из самих важных элементов персонального компьютера (ПК).Память ПК – это совокупность отдельных устройств которые запоминают, хранят, выдают информацию.Основные характеристики памяти – это емкость (объем) и быстродействие.

Быстродействие памяти – время обращения к ячейкам памяти, определяемое временем считывания и (или) временем записи информации. Измеряется в наносекундах.

Емкость памяти – это максимальное количество адресуемых ячеек, выраженное в байтах. Однако часто байт оказывается слишком малой, поэтому существуют более крупные единицы измерения:

Мегабайт -1024 кб

Терабайт – 1024 мб

Перабайт – 1024 тб

Эксабайт – 1024 пб

Зетабайт – 1024 эб

Иоттабайт – 1024 зб

Кроме устройств ввода/вывода информации компьютер также имеет внутреннюю и внешнюю память.

Внутренняя память — это электронное устройство, которое хранит информацию, пока питается электроэнергией, находится внутри материнской платы. Программа во время выполнения хранится в памяти компьютера.

Внешняя память — это различные магнитные носители (ленты, диски), оптические диски, флеш-накопители и др вне материнской платы. Сохранённая информация на них не требует постоянного электропитания.

Единицей хранения информации во внешней памяти является файл – последовательность байтов, записанная в устройство внешней памяти и имеющая имя. Обмен информации между оперативной памятью и внешней осуществляется файлами.

Жесткий диск (HDD) – устройство памяти (физический диск) или раздел винчестера (логический диск). Диск имеет имя и таблицу размещения файлов.

Внутренняя память компьютера делится на:

1. Оперативная память (ОП, ОЗУ) – это быстрое запоминающее устройство не очень большого объема, непосредственно связанное с процессором и предназначенное для записи, считывания и хранения выполняемых программ и данных, обрабатываемых этими программами.

4.Энергозависимая память CMOS.

Память это один из самих важных элементов персонального компьютера (ПК).Память ПК – это совокупность отдельных устройств которые запоминают, хранят, выдают информацию.Основные характеристики памяти – это емкость (объем) и быстродействие.

Быстродействие памяти – время обращения к ячейкам памяти, определяемое временем считывания и (или) временем записи информации. Измеряется в наносекундах.

Емкость памяти – это максимальное количество адресуемых ячеек, выраженное в байтах. Однако часто байт оказывается слишком малой, поэтому существуют более крупные единицы измерения:

Мегабайт -1024 кб

Терабайт – 1024 мб

Перабайт – 1024 тб

Эксабайт – 1024 пб

Зетабайт – 1024 эб

Иоттабайт – 1024 зб

Кроме устройств ввода/вывода информации компьютер также имеет внутреннюю и внешнюю память.

Внутренняя память — это электронное устройство, которое хранит информацию, пока питается электроэнергией, находится внутри материнской платы. Программа во время выполнения хранится в памяти компьютера.

Внешняя память — это различные магнитные носители (ленты, диски), оптические диски, флеш-накопители и др вне материнской платы. Сохранённая информация на них не требует постоянного электропитания.

Единицей хранения информации во внешней памяти является файл – последовательность байтов, записанная в устройство внешней памяти и имеющая имя. Обмен информации между оперативной памятью и внешней осуществляется файлами.

Жесткий диск (HDD) – устройство памяти (физический диск) или раздел винчестера (логический диск). Диск имеет имя и таблицу размещения файлов.




Внутренняя память компьютера делится на:

1. Оперативная память (ОП, ОЗУ) – это быстрое запоминающее устройство не очень большого объема, непосредственно связанное с процессором и предназначенное для записи, считывания и хранения выполняемых программ и данных, обрабатываемых этими программами.


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

Часто используется английский термин ROM (Read-Only Memory).

Существует несколько разновидностей ПЗУ, предназначенных для различных целей:

Например, содержимое микросхемы К537РФ1 стиралось при помощи ультрафиолетовой лампы. Для прохождения ультрафиолетовых лучей к кристаллу в корпусе микросхемы было предусмотрено окошко с кварцевым стеклом.

  • англ. Electrically Erasable Programmable Read-Only Memory , электрически стираемое перепрограммируемое ПЗУ). 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 ).
  • К ПЗУ можно также отнести:
    • перфокарты и перфоленты.

    В постоянную память обычно записывают микропрограмму управления техническим устройством: телевизором, сотовым телефоном, различными контроллерами.

    Одним из видов микропрограмм, записанных в ПЗУ, является адресном пространстве с F600:0000 по FD00:0FFF

    См. также

    Wikimedia Foundation . 2010 .

    Полезное

    Смотреть что такое "Постоянная память" в других словарях:

    ПОСТОЯННАЯ ПАМЯТЬ — ПОСТОЯННАЯ ПАМЯТЬ. То же, что долговременная память … Новый словарь методических терминов и понятий (теория и практика обучения языкам)

    постоянная память — односторонне запоминающее устройство; односторонняя память; отрасл. постоянная память Запоминающее устройство, из которого машина может производить только считывание информации, а изменение информации в нем осуществляется извне (например,… … Политехнический терминологический толковый словарь

    постоянная память — pastovioji atmintis statusas T sritis automatika atitikmenys: angl. fixed memory; fixed storage; permanent memory; permanent storage; read only memory; read only storage; ROM vok. Festspeicher, m; Festwertspeicher, m; Permanentspeicher, m; ROM… … Automatikos terminų žodynas

    ПОСТОЯННАЯ ПАМЯТЬ — См. долговременная память … Толковый словарь по психологии

    управляющая постоянная память — управляющее ПЗУ — [Е.С.Алексеев, А.А.Мячев. Англо русский толковый словарь по системотехнике ЭВМ. Москва 1993] Тематики информационные технологии в целом Синонимы управляющее ПЗУ EN control read only memoryCROM … Справочник технического переводчика

    ПАМЯТЬ ПОСТОЯННАЯ — ПАМЯТЬ ПОСТОЯННАЯ. См. постоянная память … Новый словарь методических терминов и понятий (теория и практика обучения языкам)

    Память долговременная (ДВП) — – память на информацию, которая ранее была в достаточной степени обработана и и затем прочно интегрирована в систему знания индивида. Объём этой памяти практически ничем не ограничен, как и время хранения информации (многие впечатления… … Энциклопедический словарь по психологии и педагогике

    Память ЭВМ — совокупность технических устройств и процессов, обеспечивающих запись, хранение и воспроизведение информации в ЭВМ. Память основная часть любой вычислительной системы или отдельной вычислительной машины, она реализуется аппаратурно в виде … Большая советская энциклопедия

    память ЭВМ — часть вычислительной системы или отдельной ЭВМ, служащая для записи, хранения и выдачи информации, используемой в ходе вычислительного процесса (программы, исходные данные, промежуточные и окончательные результаты их обработки, константы и пр.).… … Энциклопедия техники

    ПАМЯТЬ — (1) системы свойство сложной кибернетической системы накапливать в какой либо форме информацию и в зависимости от этого изменять выполняемые действия, т. е. преобразовывать информацию. Запоминание информации происходит или путём изменения… … Большая политехническая энциклопедия

    Свидетельство и скидка на обучение каждому участнику

    Зарегистрироваться 15–17 марта 2022 г.

    Память ЭВМ, виды, краткая характеристика

    1. Введение

    В современном мире мобильных компьютерных технологий большинство людей уже просто не могут обойтись без коммуникаторов, планшетов и другой портативной компьютерной техники. В свою очередь растет спрос на скорость работы представленных мобильных решений, поскольку никто уже не готов мириться с низкой производительностью того или иного устройства . Скорость выполнения программ напрямую зависит от скорости передачи данных между процессором и памятью, а для выполнения больших программ, обрабатывающих огромные массивы данных, необходима память очень большого объема.

    В идеале память должна быть быстрой, большой и недорогой. . Поэтому проектировщики компьютерных систем трудятся над разработкой и усовершенствованием технологий, позволяющих создавать для компьютера видимость большой и быстрой памяти.

    В этом вопросе рассмотрим, что такое память ЭВМ и какие виды памяти существуют.

    2. Определение

    Память ЭВМ – совокупность технических устройств и процессов, обеспечивающих запись, хранение и воспроизведение информации в ЭВМ. Компьютерная память обеспечивает поддержку одной из функций ЭВМ — способность длительного хранения информации.

    Память — основная часть любой вычислительной системы или отдельной вычислительной машины, она реализуется аппаратно — в виде комплекса взаимосвязанных запоминающих устройств (ЗУ) — и программными средствами. Максимальное количество информации, которое может храниться в памяти ЭВМ (ёмкость), определяется суммарной ёмкостью всех ЗУ, а быстродействие памяти ЭВМ зависит как от быстродействия отдельных ЗУ, так и от принципов их организации в единую систему памяти и способов обмена информацией внутри этой системы.

    Задачей памяти является хранение программ и данных. Существует два класса запоминающих устройств, а именно первичные и вторичные. Первичное запоминающее устройство – это память, быстродействие которой определяется скоростью работы электронных микросхем. Пока программа выполняется, она должна храниться в первичной памяти. Эта память состоит из большого количества полупроводниковых ячеек, каждая из которых может хранить один бит информации. Ячейки редко считываются по отдельности – обычно они обрабатываются группами фиксированного размера, называемыми словами… Для облегчения доступа к словам в памяти с каждым словом связывается отдельный адрес. Адрес – это числа, идентифицирующие конкретные местоположения слов в памяти. Для того чтобы прочитать слово из памяти или записать его в таковую, необходимо указать его адрес и задать управляющую команду, которая начнет соответствующую операцию. 1 Для каждого компьютера характерна определенная длина слова — два, четыре или восемь байтов. Это не исключает использования ячеек памяти другой длины (например, полуслово, двойное слово).

    Как правило, в одном машинном слове может быть представлено либо одно целое число, либо одна команда, но допускаются переменные форматы представления информации.

    3. Виды памяти ЭВМ

    Память современной ЭВМ строится в виде многоступенчатой иерархической системы, что обеспечивает экономически оправданное удовлетворение противоречивых требований — большой ёмкости и высокого быстродействия, и обычно предполагает использование нескольких запоминающих устройств, имеющих различные характеристики. В иерархию памяти ЭВМ обычно входят: внешняя память и внутренняя, или оперативная, память.

    3.1 Внутренняя память

    Оперативная память.

    Назначение оперативной памяти – хранение данных, работа с которыми осуществляется в данный момент времени. Если для этого использовать жесткий диск, то время доступа к данным заметно увеличится, так как производительность оперативной памяти намного выше, чем дисковой. Это скажется на быстродействии всей системы. Оперативная память обеспечивает возможность обращения процессора к любой ее ячейке, поэтому называется памятью с произвольным доступом (RAM – Random Access Memory) 2 .

    Из определения следует, что в оперативной памяти на стадии выполнения могут одновременно находится несколько программ. Кроме того, в оперативной памяти могут находиться как обрабатываемые, так и уже обработанные программой данные. Можно считать, что оперативная память представляет собой последовательность пронумерованных байтов. Каждый байт имеет свой собственный номер, который называют адресом. Содержимое любого байта памяти может обрабатываться независимым от остальных байтов образом. Указав адрес байта, можно прочитать код, который в нем записан или записать в этот байт какой – либо другой код.

    Максимально возможный объем оперативной памяти, который иногда называют адресным пространством, и объем памяти, фактически присутствующий в составе машины, являются важнейшими характеристиками данной модели в целом и конкретного экземпляра компьютера. Адресное пространство является величиной постоянной для данной модели, в то время как фактический объем оперативной памяти может у разных экземпляров быть разным, но он не может быть больше, чем адресное пространство для данной модели. Современные модули памяти RAM бывают: DDR, DDR2, DDR3 и DDR4. Характеристики оперативной памяти каждого вида значительно лучше, чем характеристики предшествующего поколения. Рассмотрим их:

    DDR. Самая древняя оперативная память. Время ее господства на IT рынке уже давно ушло. Но кое-где еще иногда встречаются системы, в которых используется эта оперативная память. Как правило, это довольно старые системы. Эта память потребляет напряжение 2.5 В. Обычно, напряжение увеличивается при разгоне процессора. DDR является самым прожорливым представителем оперативной памяти, так как требует для своей работы самое высокое напряжение. Эта память работала на частотах 266/333/400 Mhz и использовалась на компьютерах класса Intel Pentium 4.

    DDR2. Основное отличие DDR2 от DDR — вдвое большая частота работы шины (533/800/1066 Mhz), по которой данные передаются в буфер микросхемы памяти. При этом чтобы обеспечить необходимый поток данных, передача на шину осуществляется из четырёх мест одновременно.

    DDR3. Этот тип памяти основан на технологиях DDR2 со вдвое увеличенной частотой передачи данных по шине памяти. Отличается пониженным энергопотреблением по сравнению с предшественниками (1,5 В, по сравнению с 1,8 В для DDR2 и 2,5 В для DDR). Частота полосы пропускания лежит в пределах от 800 до 2400 Mhz (рекорд частоты — более 3000 Mhz), что обеспечивает большую пропускную способность по сравнению со всеми предшественниками. В целом скорость работы DDR3 выше, чем у DDR2, на 15-20 процентов.

    DDR4 — новый тип оперативной памяти, являющийся эволюционным развитием предыдущих поколений DDR. Отличается повышенными частотными характеристиками и пониженным напряжением питания. В массовое производство вышла во 2 квартале 2014 года 3

    Кроме оперативной памяти в состав внутренней памяти входят кэш-память и постоянная память.

    Постоянная память .

    Постоянная — энергонезависимая память, используется для хранения данных, которые никогда не потребуют изменения. Содержание памяти специальным образом “зашивается” в устройстве при его изготовлении для постоянного хранения. Из ПЗУ можно только читать. Прежде всего, в постоянную память записывают программу управления работой самого процессора. В ПЗУ находятся программы управления дисплеем, клавиатурой, принтером, внешней памятью, программы запуска и остановки компьютера, тестирования устройств.

    Важнейшая микросхема постоянной или Flash-памяти — модуль BIOS, предназначенная для автоматического тестирования устройств после включения питания компьютера и загрузки операционной системы в оперативную память.

    Разновидность постоянного ЗУ — CMOS RAM. Это память с невысоким быстродействием и минимальным энергопотреблением от батарейки. Используется для хранения информации о конфигурации и составе оборудования компьютера, а также о режимах его работы. Содержимое CMOS изменяется специальной программой Setup, находящейся в BIOS.

    По сравнению с быстродействием современных процессоров скорость функционирования основной памяти мала. Однако процессор не может тратить много времени в ожидании команд и данных из основной памяти. Поэтому нужны механизмы, сокращающие время доступа к необходимой информации. Поскольку быстродействие основной памяти физически ограничено, здесь потребуется архитектурное решение. Таким решением является использование быстрой кэш-памяти, благодаря которой основная память представляется процессору более быстрой, чем она есть на самом деле. 4

    Кэш — это память с большей скоростью доступа, предназначенная для ускорения обращения к данным, содержащимся постоянно в памяти с меньшей скоростью доступа. Кэширование применяется ЦПУ, жёсткими дисками, браузерами, веб-серверами, службами DNS и WINS.

    Кэш состоит из набора записей. Каждая запись ассоциирована с элементом данных или блоком данных (небольшой части данных), которая является копией элемента данных в основной памяти. Каждая запись имеет идентификатор, определяющий соответствие между элементами данных в кэше и их копиями в основной памяти.

    3.2 Внешняя память

    Внешняя память предназначена для длительного хранения программ и данных, и целостность её содержимого не зависит от того, включен или выключен компьютер. В отличие от оперативной памяти, внешняя память не имеет прямой связи с процессором. Устройства внешней памяти или, иначе, внешние запоминающие устройства весьма разнообразны. Их можно классифицировать по целому ряду признаков: по виду носителя, типу конструкции, по принципу записи и считывания информации, методу доступа и т.д. 5 Рассмотрим классификацию по виду носителей.

    Гибкий диск, дискета — устройство для хранения небольших объёмов информации (максимально до 2,88 МБ), представляющее собой гибкий пластиковый диск в защитной оболочке. Используется для переноса данных с одного компьютера на другой и для распространения программного обеспечения. Способ записи двоичной информации на магнитной среде называется магнитным кодированием.

    Накопитель на жёстких магнитных дисках или винчестерский накопитель — это наиболее массовое запоминающее устройство большой ёмкости, в котором носителями информации являются круглые алюминиевые или стеклянные пластины — плоттеры, обе поверхности которых покрыты слоем ферромагнитного материала. С момента создания первых жёстких дисков, в результате непрерывного совершенствования технологии записи данных, их максимально возможная ёмкость непрерывно увеличивается. Ёмкость современных жёстких дисков достигает нескольких Тб. НЖМД используется для постоянного хранения информации — программ и данных, и является основным накопителем данных в большинстве ЭВМ.

    Существуют внешние или портативные жесткие диски, которые подключаются к компьютеру с помощью USB-кабеля.

    CD-ROM состоит из прозрачной полимерной основы диаметром 12 см и толщиной 1,2 мм. Одна сторона покрыта тонким алюминиевым слоем, защищенным от повреждений слоем лака. Двоичная информация представляется последовательным чередованием углублений и основного слоя.

    Со временем на смену CD-ROM пришли цифровые видеодиски DVD . Эти диски имеют тот же размер, что и обычные CD, но вмещают 4,7 Гбайт данных, т.е. по объёму заменяют семь стандартных дисков CD-ROM. На таких дисках могут выпускаться полноэкранные видеофильмы отличного качества, программы-тренажёры, мультимедийные игры и многое другое. 6

    Blu-ray Disc , BD — формат оптического носителя, используемый для записи с повышенной плотностью и хранения цифровых данных, включая видео высокой чёткости. Первый прототип нового носителя был представлен в октябре 2000 года. Более короткая длина волны сине-фиолетового лазера позволяет хранить больше информации на 12-сантиметровых дисках того же размера, что и у CD/DVD. Уменьшение длины волны, использование числовой апертуры (0,85, в сравнении с 0,6 для DVD), высококачественной двухлинзовой системы, а также уменьшение толщины защитного слоя в шесть раз (0,1 мм вместо 0,6 мм) предоставило возможность проведения более качественного и корректного течения операций чтения/записи. Это позволило записывать информацию в меньшие точки на диске, а значит, хранить больше информации в физической области диска, а также увеличить скорость считывания до 432 Мбит/с.

    Флеш-накопитель — запоминающее устройство, использующее в качестве носителя флеш-память (разновидность полупроводниковой технологии электрически перепрограммируемой памяти). Благодаря компактности, дешевизне, механической прочности, большому объёму, скорости работы и низкому энергопотреблению, флеш-память широко используется в цифровых портативных устройствах и носителях информации. Очень распространены USB флеш-накопители (флеш-брелоки) – устройства, подключаемое к компьютеру или иному считывающему устройству по интерфейсу USB.

    Серьёзным недостатком данной технологии является ограниченный срок эксплуатации носителей, а также чувствительность к электростатическому разряду.

    4 Заключение

    Первые ЭВМ использовали запоминающие устройства исключительно для хранения обрабатываемых данных. Их программы реализовывались на аппаратном уровне в виде жёстко заданных выполняемых последовательностей. Любое перепрограммирование требовало огромного объёма ручной работы по подготовке новой документации, перестройки блоков и устройств и т. д. Использование архитектуры фон Неймана, предусматривающей хранение компьютерных программ и данных в общей памяти, коренным образом переменило ситуацию.

    К настоящему времени создано множество устройств, предназначенных для хранения данных. Универсального решения не существует, у каждого имеются свои достоинства и свои недостатки, поэтому компьютерные системы оснащаются несколькими видами систем хранения, основные свойства которых обуславливают их использование и назначение.

    5 Литература

    Организация ЭВМ. 5-е изд. /К.Хамахер, З. Вранешич, С. Заки. – СПб.: Питер; Киев: Издательская группа BHV , 2003. – 848с.

    Информатика: Учебник / Под ред. проф. Н.В. Макаровой - М.: Финансы и статистика -2006. - 768 с.

    Читайте также: