Какие устройства называют запоминающими перечислите основные параметры запоминающих устройств кратко

Обновлено: 05.07.2024

Энергонезависимая память (англ. Non Volatile Random Access Memory; NVRAM) — разновидность запоминающих устройств с произвольным доступом, которые способны хранить данные при отсутствии электрического питания. Может состоять из модуля SRAM, соединённого со своей собственной батарейкой. В другом случае SRAM может действовать в связке с EEPROM, например, флеш-памятью.

Запоминающее устройство с произвольным доступом (сокращённо ЗУПД), также Запоминающее устройство с произвольной выборкой (сокращённо ЗУПВ; англ. Random Access Memory, RAM) — один из видов памяти компьютера, позволяющий единовременно получить доступ к любой ячейке (всегда за одно и то же время, вне зависимости от расположения) по её адресу на чтение или запись.

Разрядность числа в математике — количество числовых разрядов, необходимых для записи этого числа в той или иной системе счисления. Разрядность числа иногда также называется его длиной.

Компью́терная па́мять (устройство хранения информации, запоминающее устройство) — часть вычислительной машины, физическое устройство или среда для хранения данных, используемая в вычислениях в течение определённого времени. Память, как и центральный процессор, является неизменной частью компьютера с 1940-х годов. Память в вычислительных устройствах имеет иерархическую структуру и обычно предполагает использование нескольких запоминающих устройств, имеющих различные характеристики.

Данные — поддающееся многократной интерпретации представление информации в формализованном виде, пригодном для передачи, связи, или обработки (ISO/IEC 2382-1:1993).

Упоминания в литературе

Внутренняя (или основная) память необходима для хранения и обмена информацией. Внутренняя память состоит из постоянного запоминающего устройства и оперативного запоминающего устройства. Информация на постоянном запоминающем устройстве сохраняется и после выключения компьютера. С помощью этого устройства необходимая информация хранится и выдается пользователю, а также поддерживает в компьютере непрерывные процессы. Устройство является постоянным, так как оно заполняется при изготовлении ПК и не может быть изменено пользователем в процессе работы. Оперативное запоминающее устройство представляет собой комплекс электронных ячеек, в которых хранится информация, введенная через устройство ввода. Оперативное запоминающее устройство работает только при включенном компьютере.

2) системная плата (материнская плата), которая представляет собой несколько десятков интегральных схем разного назначения. Основной интегральной схемой является микропроцессор, предназначенный для выполнения вычислений по хранящейся в запоминающем устройстве программе и обеспечения общего управления ПК. Быстродействие ПК взначительной мере зависит от скорости работы процессора;

Итак, BIOS – специализированная компьютерная программа, которая хранится в специальной микросхеме памяти (рис. 4.1), носящей общее название ROM (Read Only Memory) – постоянное запоминающее устройство .

Жесткий диск (винчестер) (рис. 1.6) является постоянным запоминающим устройством компьютера. Вся информация, операционная система, программы и документы хранятся на жестком диске.

Первый нетбук был выпущен фирмой ASUS в конце 2007 г. под названием Eee PC. Это устройство отличалось от обычного ноутбука небольшим 7-дюймовым (позже 9– и 10-дюймовым) экраном, вместо привычного жесткого диска в качестве запоминающего устройства применялась flash-память, и плюс ко всему этому цена была необыч но мала – всего $250 за базовую модель. Фирма ASUS позиционировала Eee PC как недорогой портативный компьютер, предназначенный для всех любителей путешествовать, не теряя связи с Интернетом. Он пособен выполнять простые работы наподобие получения электронной почты, чтения текстов и обработки отснятых во время отпуска фотографий. Этот небольшой мобильный компьютер приобрел широкую популярность, после чего многие известные компании-производители ноутбуков – MSI, Asus, HP и другие – устремились занимать появившуюся нишу на рынке.

Флешка – не единственное запоминающее устройство , на котором можно сохранять информацию (чтобы куда-то ее перенести). Существуют также карты памяти. Такая карта может находиться и в вашем телефоне, электронной книге, фотоаппарате.

Связанные понятия (продолжение)

В информатике бу́фер (англ. buffer), мн. ч. бу́феры — это область памяти, используемая для временного хранения данных при вводе или выводе. Обмен данными (ввод и вывод) может происходить как с внешними устройствами, так и с процессами в пределах компьютера. Буферы могут быть реализованы в аппаратном или программном обеспечении, но подавляющее большинство буферов реализуется в программном обеспечении. Буферы используются, когда существует разница между скоростью получения данных и скоростью их обработки.

Карта расширения (от англ. expansion card) — вид компьютерных комплектующих: печатная плата, которую устанавливают в слот расширения материнской платы компьютерной системы с целью добавления дополнительных функций. Платы расширения, необходимые для подключения внешних устройств, могут также называться адаптерами или контроллерами этих устройств.

Накопи́тель на жёстких магни́тных ди́сках, или НЖМД (англ. hard (magnetic) disk drive, HDD, HMDD), жёсткий диск, винчестер — запоминающее устройство (устройство хранения информации) произвольного доступа, основанное на принципе магнитной записи. Является основным накопителем данных в большинстве компьютеров.

Флеш-память, (англ. flash 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.

Часы реального времени (ЧРВ, RTC — англ. Real Time Clock) — электронная схема, предназначенная для учёта хронометрических данных (текущее время, дата, день недели и др.), представляет собой систему из автономного источника питания и учитывающего устройства. Чаще всего часы реального времени встречаются в вычислительных машинах, хотя на самом деле ЧРВ присутствуют практически во всех электронных устройствах, которые должны хранить время.

Се́ктор диска — минимальная адресуемая единица хранения информации на дисковых запоминающих устройствах (НЖМД, дискета, CD). Является частью дорожки диска. Первоначально у большинства устройств размер сектора составляет 512 байт (например, у жестких и гибких дисков), либо 2048 байт (например, у оптических дисков). Новые жесткие диски используют размер сектора 4096 байт (4 Кбайт), известный как расширенный формат (Advanced Format).

Шина данных — часть системной шины, предназначенная для передачи данных между компонентами компьютера.

Программа́тор — аппаратно-программное устройство, предназначенное для записи/считывания информации в постоянное запоминающее устройство (однократно записываемое, флеш-память, ПЗУ, внутреннюю память микроконтроллеров и ПЛК).

Аудиокодек (англ. Audio codec; аудио кодер/декодер) — компьютерная программа или аппаратное средство, предназначенное для кодирования или декодирования аудиоданных.

Регистр — устройство для записи, хранения и считывания n-разрядных двоичных данных и выполнения других операций над ними.

Сегментная адресация памяти — схема логической адресации памяти компьютера в архитектуре x86. Линейный адрес конкретной ячейки памяти, который в некоторых режимах работы процессора будет совпадать с физическим адресом, делится на две части: сегмент и смещение. Сегментом называется условно выделенная область адресного пространства определённого размера, а смещением — адрес ячейки памяти относительно начала сегмента. Базой сегмента называется линейный адрес (адрес относительно всего объёма памяти.

Загрузчик операционной системы — системное программное обеспечение, обеспечивающее загрузку операционной системы непосредственно после включения компьютера (процедуры POST) и начальной загрузки.

Шина адреса — компьютерная шина, используемая центральным процессором или устройствами, способными инициировать сеансы DMA, для указания физического адреса слова ОЗУ (или начала блока слов), к которому устройство может обратиться для проведения операции чтения или записи.

Счётчик кома́нд (также PC = program counter, IP = instruction pointer, IAR = instruction address register, СЧАК = счётчик адресуемых команд) — регистр процессора, который указывает, какую команду нужно выполнять следующей.

Бод (англ. baud) в связи и электронике — единица измерения символьной скорости, количество изменений информационного параметра несущего периодического сигнала в секунду. Названа по имени Эмиля Бодо, изобретателя кода Бодо — кодировки символов для телетайпов.

Формати́рование ди́ска — программный процесс разметки области хранения данных электронных носителей информации, расположенной на магнитной поверхности (жёсткие диски, дискеты), оптических носителях (CD/DVD/Blu-ray-диски), твердотельных накопителях (флэш-память — flash module, SSD) и др. Существуют разные способы этого процесса.

Mультипле́ксор — устройство, имеющее несколько сигнальных входов, один или более управляющих входов и один выход. Мультиплексор позволяет передавать сигнал с одного из входов на выход; при этом выбор желаемого входа осуществляется подачей соответствующей комбинации управляющих сигналов.

Поток данных (англ. stream) в программировании — абстракция, используемая для чтения или записи файлов, сокетов и т. п. в единой манере.

Адрес — символ или группа символов, которые идентифицируют регистр, отдельные части памяти или некоторые другие источники данных, либо место назначения информации.

Ввод-вывод через порты (англ. I/O ports) — схемотехническое решение, организующее взаимодействие процессора и устройств ввода-вывода. Противоположность вводу-выводу через память.

Светово́е перо́ (англ. light pen) — один из инструментов ввода графических данных в компьютер, разновидность манипуляторов.

Блок управления памятью или устройство управления памятью (англ. memory management unit, MMU) — компонент аппаратного обеспечения компьютера, отвечающий за управление доступом к памяти, запрашиваемым центральным процессором.

Прямой доступ к памяти (англ. direct memory access, DMA) — режим обмена данными между устройствами компьютера или же между устройством и основной памятью, в котором центральный процессор (ЦП) не участвует. Так как данные не пересылаются в ЦП и обратно, скорость передачи увеличивается.

Прошивкой (англ. firmware, fw) называют содержимое энергонезависимой памяти компьютера или любого цифрового вычислительного устройства — микрокалькулятора, сотового телефона, GPS-навигатора и т. д., в которой содержится его программа.

Устро́йства вво́да — периферийное оборудование, предназначенное для ввода (занесения) данных или сигналов в компьютер или в другое электронное устройство во время его работы.

Дисковод — устройство компьютера, позволяющее осуществить чтение и запись информации на съёмный носитель информации. Основное назначение дисковода в рамках концепции иерархии памяти — организация долговременной памяти. Основные характеристики дисковода — тип и ёмкость используемого сменного носителя информации, скорость чтения/записи, тип интерфейса и форм-фактор (встраиваемый (внутренние) или внешние).

А́дресное пространство (англ. address space) — совокупность всех допустимых адресов каких-либо объектов вычислительной системы — ячеек памяти, секторов диска, узлов сети и т. п., которые могут быть использованы для доступа к этим объектам при определенном режиме работы (состоянии системы).

Сетевая плата (в англоязычной среде NIC — англ. network interface controller/card), также известная как сетевая карта, сетевой адаптер (в терминологии компании Intel), Ethernet-адаптер — по названию технологии — дополнительное устройство, позволяющее компьютеру взаимодействовать с другими устройствами сети. В настоящее время в персональных компьютерах и ноутбуках контроллер и компоненты, выполняющие функции сетевой платы, довольно часто интегрированы в материнские платы для удобства, в том числе.

Сжатие данных с потерями (англ. lossy compression) — метод сжатия (компрессии) данных, при использовании которого распакованные данные отличаются от исходных, но степень отличия не существенна с точки зрения их дальнейшего использования. Этот тип компрессии часто применяется для сжатия аудио- и видеоданных, статических изображений, в Интернете (особенно в потоковой передаче данных) и цифровой телефонии. Альтернативой является сжатие без потерь.

Буфер ассоциативной трансляции (англ. Translation lookaside buffer, TLB) — это специализированный кэш центрального процессора, используемый для ускорения трансляции адреса виртуальной памяти в адрес физической памяти.

Буферизация (от англ. buffer) — способ организации обмена, в частности, ввода и вывода данных в компьютерах и других вычислительных устройствах, который подразумевает использование буфера для временного хранения данных. При вводе данных одни устройства или процессы производят запись данных в буфер, а другие — чтение из него, при выводе — наоборот. Процесс, выполнивший запись в буфер, может немедленно продолжать работу, не ожидая, пока данные будут обработаны другим процессом, которому они предназначены.

Тактовый сигнал или синхросигнал — сигнал, использующийся для согласования операций одной или более цифровых схем.

Блочное устройство (block device) — вид файла устройств в UNIX/Linux-системах, обеспечивающий интерфейс к устройству, реальному или виртуальному, в виде файла в файловой системе.

Графические форматы делятся на векторные и растровые. Большинство графических форматов реализуют сжатие данных (одни — с потерями, другие — без).

Паралле́льный порт — тип интерфейса, разработанный для компьютеров (персональных и других) для подключения различных периферийных устройств. В вычислительной технике параллельный порт является физической реализацией принципа параллельного соединения. Он также известен как принтерный порт или порт Centronics. Стандарт IEEE 1284 определяет двунаправленный вариант порта, который позволяет одновременно передавать и принимать биты данных.

Ко́дек (англ. codec, от coder/decoder — шифратор/дешифратор — кодировщик/декодировщик или compressor/decompressor) — устройство или программа, способная выполнять преобразование данных или сигнала.

Основная область памяти (Основная память, англ. Conventional memory) занимает первые 640 Кбайт оперативной памяти в IBM PC-совместимых компьютерах. В эту область загружается таблица векторов прерываний (занимает 1 Кбайт), некоторые данные из BIOS (например, буфер клавиатуры), различные 16-битные программы DOS. Для них 640 Кбайт являются барьером.

Защищённый режим (режим защищённой виртуальной адресации) — режим работы x86-совместимых процессоров. Частично был реализован уже в процессоре 80286, но там существенно отличался способ работы с памятью, так как процессоры ещё были 16-битными и не была реализована страничная организация памяти. Первая 32-битная реализация защищённого режима — процессор Intel 80386. Применяется в совместимых процессорах других производителей. Данный режим используется в современных многозадачных операционных системах.

Горячая замена (англ. Hot Swap — горячая замена и англ. HotPlug — горячее подключение) — термины, означающие отключение или подключение электронного оборудования в/к (компьютерной) системе во время её работы без выключения питания и остановки (системы) (HotPlug), а также замену (переподключение) блока в целом (Hot Swap). Также существует термин, обозначающий противоположность горячей замене — Холодная замена, то есть все (пере)подключения производятся после остановки системы и снятия напряжения (остаточного.

Восстановление данных — процедура извлечения информации с запоминающего устройства в случае, когда она не может быть прочитана обычным способом.

Операти́вная па́мять (англ. Random Access Memory, RAM, память с произвольным доступом) или операти́вное запомина́ющее устро́йство (ОЗУ) — энергозависимая часть системы компьютерной памяти, в которой во время работы компьютера хранится выполняемый машинный код (программы), а также входные, выходные и промежуточные данные, обрабатываемые процессором.

Запоминающие устройства (ЗУ) служат для хранения информации и обмена ею с другими цифровыми устройствами. В наиболее развитой иерархии памяти ЭВМ можно выделить следующие уровни:

1) регистровые ЗУ, находящиеся в составе процессора или других устройств (т.е. внутренние для этих блоков), благодаря которым уменьшается число обращений к другим уровням памяти, реализованным вне процессора и требующим большего времени для операций обмена информацией;

2) кэш - память, служащая для хранения копий информации, используемой в текущих операциях обмена. Высокое быстродействие кэш - памяти повышает производительность ЭВМ;

3) основная память (оперативная, постоянная, полупостоянная), работающая в режиме непосредственного обмена с процессором и по возможности согласованная с ним по быстродействию. Исполняемый в текущий момент фрагмент программы обязательно находится в основной памяти;

4) специализированные виды памяти, характерные для некоторых специфических архитектур (многопортовые, ассоциативные, видеопамять и др.);

5) внешняя память, хранящая большие объемы информации. Эта память обычно реализуется на основе устройств с подвижным носителем информации (магнитные и оптические диски, магнитные ленты и др.). В настоящем пособии устройства внешней памяти не рассматриваются.

1) информационная емкость - максимально возможный объем хранимой информации. Выражается в битах или словах (в частности, в байтах). Бит хранится запоминающим элементом (ЗЭ), а слово - запоминающей ячейкой (ЗЯ), т. Е. Группой ЗЭ, к которым возможно лишь одновременное обращение. Добавление к единице измерения множителя "К" (кило) означает умножение на 2 10 = 1024, а множителя "М" (мега) - умножение на 2 20 = 1048576;

2) организация ЗУ - произведение числа хранимых слов на их раз-рядность;

Видно, что это дает информационную емкость ЗУ, однако при одной и той же информационной емкости организация ЗУ может быть различной, так что организация является самостоятельным важным параметром.

3) быстродействие (производительность) ЗУ оценивают временами считывания, записи и длительностями циклов чтения/записи. Время считывания - интервал между моментами появления сигнала чтения и слова на выходе ЗУ. Время записи - интервал после появления сигнала записи, достаточный для установления ЗЯ в состояние, задаваемое входным словом;

4) минимально допустимый интервал между последовательными чтениями или записями образует соответствующий цикл. Длительности циклов могут превышать времена чтения или записи, т.к. после этих операций может потребоваться время для восстановления необходимого начального состояния ЗУ. Время чтения, записи и длительности циклов - традиционные параметры. Есть специфичные параметры:

- время доступа при первом обращении ( Latency );

- темп передачи для последующих слов пакета ( Bandwidth ).

Помимо указанных основных параметров для ЗУ указывают еще целый набор временных интервалов. Есть эксплуатационные (измеряемые) и режимные параметры, а также сигналы управления.

Свойство энергонезависимости, т.е. способность ЗУ сохранять данные при отключении напряжения питания. Энергонезависимость может быть естественной, т.е. присущей самим ЗЭ, или искусственной, достигаемой введением резервных источников питания, автоматически подключаемых к накопителю ЗУ при снятии основного питания.

Один из возможных наборов сигналов ЗУ приведенных на рисунке 15, а включает следующие сигналы:

- А - адрес, разрядность которого n определяется числом ячеек ЗУ, т.е. максимально возможным числом хранимых в ЗУ слов. Для ЗУ типично число ячеек, выражаемое целой степенью двойки. Адрес является номером ячейки, к которой идет обращение. Очевидно, что разрядность адреса связана с числом хранимых слов N соотношением n = log 2 N (имеется в виду максимально возможное число хранимых слов). Например, ЗУ с информационной емкостью 64К слов имеет 16-разрядные адреса, выражаемые словами: А = A ₁₅ A ₁₄ A ₁₃ . A₀;

Рис. 1. Типичные сигналы ЗУ (а) и их временные диаграммы (б)

- CS - ( Chip Select ) или СЕ ( Chip Enable ), который разрешает или запрещает работу данной микросхемы;

- R / W - ( Read / Write ) задает выполняемую операцию (при единичном значении - чтение, при нулевом - запись);

- DI и DO ( Data Input ) и ( Data Output ) - шины входных и выходных данных, разрядность которых m определяется организацией ЗУ (разрядностью его ячеек). В некоторых ЗУ эти линии объединены.

Важнейшие параметры ЗУ находятся в противоречии. Так, например, большая информационная емкость не сочетается с высоким быстродействием, а быстродействие в свою очередь не сочетается с низкой стоимостью. Поэтому системам памяти свойственна многоступенчатая иерархическая структура, и в зависимости от роли того или иного ЗУ его реализация может быть существенно различной.

3. Классификация запоминающих устройств

Для классификации ЗУ приведенной на рисунке 16, важнейшим признаком является способ доступа к данным. При адресном доступе код на адресном входе указывает ячейку, с которой ведется обмен. Все ячейки адресной памяти в момент обращения равнодоступны. Эти ЗУ наиболее разработаны, и другие виды памяти часто строят на основе адресной с соответствующими модификациями.

Адресные ЗУ делятся на RAM (Random Access Memory) u ROM (Read - Only Memory). Русские синонимы термина RAM : ОЗУ (оперативные ЗУ) или ЗУПВ (ЗУ с произвольной выборкой). Оперативные ЗУ хранят данные, участвующие в обмене при исполнении текущей программы, которые могут быть изменены в произвольный момент времени. Запоминающие элементы ОЗУ, как правило, не обладают энергонезависимостью. В ROM (русский эквивалент - ПЗУ, т.е. постоянные ЗУ) содержимое либо вообще не изменяется, либо изменяется, но редко и в специальном режиме. Для рабочего режима это "память только для чтения".

RAM делятся на статические и динамические. В первом варианте запоминающими элементами являются триггеры, сохраняющие свое состояние, пока схема находится под питанием и нет новой записи данных. Во втором варианте данные хранятся в виде зарядов конденсаторов, образуемых элементами МОП - структур. Саморазряд конденсаторов ведет к разрушению данных, поэтому они должны периодически (каждые несколько миллисекунд) регенерироваться. В то же время плотность упаковки динамических элементов памяти в несколько раз превышает плотность упаковки, достижимую в статических RAM .

Рис. 2. Классификация полупроводниковых ЗУ

Регенерация данных в динамических ЗУ осуществляется с помощью специальных контроллеров. Разработаны также ЗУ с динамическими запоминающими элементами, имеющие внутреннюю встроенную систему регенерации, у которых внешнее поведение относительно управляющих сигналов становится аналогичным поведению статических ЗУ. Такие ЗУ называют квазистатическими.

Статические ЗУ называются SRAM ( Static RAM ), а динамические - DRAM ( Dynamic RAM ). Статические ОЗУ можно разделить на асинхронные, тактируемые и синхронные (конвейерные). В асинхронных сигналы управления могут задаваться как импульсами, так и уровнями. Например, сигнал разрешения работы может оставаться неизменным и разрешающим на протяжении многих циклов обращения к памяти. В тактируемых ЗУ некоторые сигналы обязательно должны быть импульсными, например, сигнал разрешения работы в каждом цикле обращения к памяти должен переходить из пассивного состояния в активное (должен формироваться фронт этого сигнала в каждом цикле). Этот тип ЗУ называют часто синхронным. Здесь использован термин "тактируемые", чтобы "освободить" термин "синхронные" для новых типов ЗУ, в которых организован конвейерный тракт передачи данных, синхронизируемый от тактовой системы процессора, что дает повышение темпа передач данных в несколько раз.

Динамические ЗУ характеризуются наибольшей информационной емкостью и невысокой стоимостью, поэтому именно они используются как основная память ЭВМ. Поскольку от этой памяти требуется высокое быстродействие, разработаны многочисленные архитектуры повышенного быстродействия, перечисленные в классификации. Статические ЗУ в 4. 5 раз дороже динамических и приблизительно во столько же раз меньше по информационной емкости. Их достоинством является высокое быстродействие, а типичной областью использования - схемы кэш - памяти.

Постоянная память типа ROM ( M ) программируется при изготовлении методами интегральной технологии с помощью одной из используемых при этом масок. В русском языке ее можно назвать памятью типа ПЗУМ (ПЗУ масочные). Для потребителя это в полном смысле слова постоянная память, т. к. изменить ее содержимое он не может.

В следующих трех разновидностях ROM в обозначениях присутствует буква Р (от Programmable ). Это программируемая пользователем память (в русской терминологии ППЗУ - программируемые ПЗУ). Ее содержимое записывается либо однократно (в PROM ), либо может быть заменено путем стирания старой информации и записи новой (в EPROM и EEPROM ). В EPROM стирание выполняется с помощью облучения кристалла ультрафиолетовыми лучами, ее русское название РПЗУ - УФ (репрограммируемое ПЗУ с УФ - стиранием). В EEPROM стирание производится электрическими сигналами, ее русское название РПЗУ - ЭС (репрограммируемое ПЗУ с электрическим стиранием). Английские названия расшифровываются как Electrically Programmable ROM и Electrically Erasable Programmable ROM . Программирование PROM и репрограммирование EPROM и EEPROM производятся в обычных лабораторных условиях с помощью либо специальных программаторов, либо специальных режимов без специальных приборов (для EEPROM ).

Память типа Flash по запоминающему элементу подобна памяти типа EEPROM (или иначе E 2 PROM ), но имеет структурные и технологические особенности, позволяющие выделить ее в отдельный вид. Запись данных и для EPROM и для E 2 PROM производится электрическими сигналами.

В ЗУ с последовательным доступом записываемые данные образуют некоторую очередь. Считывание происходит из очереди слово за словом либо в порядке записи, либо в обратном порядке. Моделью такого ЗУ является последовательная цепочка запоминающих элементов, в которой данные передаются между соседними элементами.

Прямой порядок считывания имеет место в буферах FIFO с дисциплиной "первый пришел - первый вышел" ( First In - First Out ), а также в файловых и циклических ЗУ. Разница между памятью FIFO и файловым ЗУ состоит в том, что в FIFO запись в пустой буфер сразу же становится доступной для чтения, т.е. поступает в конец цепочки (модели ЗУ). В файловых ЗУ данные поступают в начало цепочки и появляются на выходе после некоторого числа обращений, равного числу элементов в цепочке.

При независимости операций считывания и записи фактическое расположение данных в ЗУ на момент считывания не связано с каким-либо внешним признаком. Поэтому записываемые данные объединяют в блоки, обрамляемые специальными символами конца и начала (файлы). Прием данных из файлового ЗУ начинается после обнаружения приемником символа начала блока.

В циклических ЗУ слова доступны одно за другим с постоянным периодом, определяемым емкостью памяти. К такому типу среди полупроводниковых ЗУ относится видеопамять ( VRAM ). Считывание в обратном порядке свойственно стековым ЗУ, для которых реализуется дисциплина "последний пришел - первый вышел". Такие ЗУ называют буферами LIFO ( Last In - First Out ).

Время доступа к конкретной единице хранимой информации в последовательных ЗУ представляет собою случайную величину. В наихудшем случае для такого доступа может потребоваться просмотр всего объема хранимых данных.

Ассоциативный доступ реализует поиск информации по некоторому признаку, а не по ее расположению в памяти (адресу или месту в очереди). В наиболее полной версии все хранимые в памяти слова одновременно проверяются на соответствие признаку, например, на совпадение определенных полей слов (тегов - от английского слова tag ) с признаком, задаваемым входным словом (теговым адресом). На выход выдаются слова, удовлетворяющие признаку. Дисциплина выдачи слов, если тегу удовлетворяют несколько слов, а также дисциплина записи новых данных могут быть разными. Основная область применения ассоциативной памяти в современных ЭВМ - кэширование данных.

Технико-экономические параметры ЗУ существенно зависят от их схемотехнологической реализации. По этому признаку также возможна классификация ЗУ, однако удобнее рассматривать этот вопрос применительно к отдельным типам памяти.

4. Основные структуры запоминающих устройств

Адресные ЗУ представлены в классификации статическими и динамическими оперативными устройствами и памятью типа ROM . Многочисленные варианты этих ЗУ имеют много общего с точки зрения структурных схем, что делает более рациональным не конкретное рассмотрение каждого ЗУ в полном объеме, а изучение некоторых обобщенных структур с последующим описанием запоминающих элементов для различных ЗУ.

Общность структур особенно проявляется для статических ОЗУ и памяти типа ROM . Структуры динамических ОЗУ имеют свою специфику. Для статических ОЗУ и памяти типа ROM наиболее характерны структуры 2 D , 3D и 2 DM .

Структура 2 D

В структуре 2 D , запоминающие элементы ЗЭ организованы в прямоугольную матрицу размерностью

где М - информационная емкость памяти в битах;

k - число хранимых слов;

m - их разрядность.

Структура типа 2 D применяется лишь в ЗУ малой информационной емкости, т. к. при росте емкости проявляется несколько ее недостатков, наиболее очевидным из которых является чрезмерное усложнение дешифратора адреса (число выходов дешифратора равно числу хранимых слов).

Структура 3D

Структура 3D позволяет резко упростить дешифраторы адреса с помощью двухкоординатной выборки запоминающих элементов. Принцип двухкоординатной выборки поясняется на рисунке 17 на примере ЗУ типа ROM , реализующего только операции чтения данных. Здесь код адреса разрядностью n делится на две половины, каждая из которых декодируется отдельно. Выбивается запоминающий элемент, находящийся на пересечении активных линий выходов обоих дешифраторов. Таких пересечений будет как раз

с одноразрядной организацией.

Рис. 3. Структура ЗУ типа 3D

Суммарное число выходов обоих дешифраторов составляет

что гораздо меньше, чем 2 n при реальных значениях n . Уже для ЗУ небольшой емкости видна эта существенная разница: для структуры 2 D при хранении 1К слов потребовался бы дешифратор с 1024 выходами, тогда как для структуры типа 3D нужны два дешифратора с 32 выходами каждый. Недостатком структуры 3D в первую очередь является усложнение элементов памяти, имеющих двухкоординатную выборку. Структуры типа 3D имеют также довольно ограниченное применение, поскольку в структурах типа 2 DM (2 D модифицированная) сочетаются достоинства обеих рассмотренных структур - упрощается дешифрация адреса, и не требуются запоминающие элементы с двухкоординатной выборкой.

Структура 2 DM

ЗУ типа ROM изображенной на рисунке 18 структуры 2 DM для матрицы запоминающих элементов с адресацией от дешифратора DCx имеет как бы характер структуры 2 D : возбужденный выход дешифратора выбирает целую строку. Однако в отличие от структуры 2 D , длина строки не равна разрядности хранимых слов, а многократно ее превышает. При этом число строк матрицы уменьшается и, соответственно, уменьшается число выходов дешифратора. Для выбора одной из строк служат не все разряды адресного кода, а их часть А _{n -1} . А _{k .} Остальные разряды адреса (от A_k _-1 до A ₀ ) используются, чтобы выбрать необходимое слово из того множества слов, которое содержится в строке. Это выполняется с помощью мультиплексоров, на адресные входы которых подаются коды A_k _–1 . A_q .

Длина строки равна m 2 k , где m - разрядность хранимых слов.

Из каждого "отрезка" строки длиной 2 к мультиплексор выбирает один бит. На выходах мультиплексоров формируется выходное слово. По разрешению сигнала CS , поступающего на входы ОЕ управляемых буферов с тремя состояниями, выходное слово передается на внешнюю шину.

Рис. 4. Структура ЗУ типа 2DM для ROM

Данные в нужный отрезок этой строки записываются (или считываются из нее) управляемыми буферами данных BD , воспринимающими выходные сигналы второго дешифратора DC_Y , и выполняющими не только функции мультиплексирования, но и функции изменения направления передачи данных под воздействием сигнала R / W .

Что такое цифровое запоминающее устройство?

Цифровыми запоминающими называют устройства, предназначенные для записи, хранения и считывания информации, представленной в цифровом коде. Запоминающие устройства (ЗУ) классифицируют по назначению, технологии изготовления, способу адресации, способу хранения информации и т.д.

По назначению запоминающие устройства подразделяют на оперативные запоминающие устройства (ОЗУ) и постоянные запоминающие устройства (ПЗУ). ОЗУ обеспечивает режим записи, хранения и считывания информации в процессе ее обработки. ПЗУ в рабочем режиме допускает только считывание информации.

По технологии изготовления ЗУ делятся на биполярные (ТТЛ-, ТТЛШ-, ЭСЛ-, И 2 Л-технологии) и униполярные (n-МОП, КМОП- и другие технологии).
По способу адресации все ЗУ делятся на адресные и безадресные (ассоциативные). В адресных ЗУ обращение к элементам памяти производится в соответствии с их адресом, задаваемым двоичным кодом. Большинство ЗУ являются адресными.
В ассоциативных ЗУ считывание информации осуществляется по ее содержанию и не зависит от физических координат элементов памяти. Ассоциативные ЗУ не имеют входов адресных сигналов.

К основным параметрам ЗУ относятся информационная емкость, потребляемая мощность, время хранения информации, быстродействие и др.

Информационная емкость определяется числом ячеек памяти ЗУ и указывает максимальный объем хранимой информации. Если ЗУ рассчитано на хранение n чисел (слов), каждое из которых имеет от разрядов, то информационная емкость N определяется выражением N = n· m.

Так, например, если ЗУ предназначено для хранения 16 слов, каждое из которых содержит 4 разряда, то ЗУ имеет структурную организацию 16х4 и информационную емкость N = 16×4 = 64 бит. ЗУ емкостью 64 бит может быть организовано и как ЗУ 32х2 (32 слова по 2 разряда каждое). Емкость часто выражают в байтах (1 байт = 8 бит). Емкость ЗУ составляет от нескольких десятков до нескольких миллионов бит.

Время хранения информации — интервал времени, в течение которого ЗУ сохраняет информацию в заданном режиме.

Основой любого ЗУ является матрица памяти (накопитель), которая состоит из n строк.

Каждая строка имеет m ячеек памяти, образующих m-разрядное слово. Соответствующие шины в матрице памяти управляются от дешифраторов строк и столбцов. Выбор требуемой ячейки памяти осуществляется с помощью дешифраторов строк и столбцов путем подачи на них соответствующих адресных сигналов.

Что такое АЦП? Аналого-цифровые преобразователи (АЦП) — это устройства, предназначенные для преобразования аналоговых сигналов в

Что такое ЦАП? Цифроаналоговые преобразователи (ЦАП) — предназначены для преобразования цифровых сигналов в аналоговые. Такое

Что такое амплитудный ограничитель? Различают односторонние и двусторонние амплитудные ограничители. Односторонний ограничитель — это устройство,

Что такое регистр? Регистр — это последовательностное логическое устройство, используемое для хранения n-разрядных двоичных чисел

Что такое счетчик импульсов? Счетчик импульсов — это последовательностное цифровое устройство, обеспечивающее хранение слова информации

Логические триггеры что это? Триггер — простейшее последовательностное устройство, которое может находиться в одном

Что такое энергосберегающие лампы? К энергосберегающим светильникам относятся любые осветительные приборы, светоотдача которых значительно

Что такое сумматоры? Сумматоры — это комбинационные устройства, предназначенные для сложения чисел. Рассмотрим сложение двух

Что такое мультиплексор? Мультиплексором — называют комбинационное устройство, обеспечивающее передачу в желаемом порядке цифровой информации,

Типы логических устройств Логические устройства разделяют на два класса: комбинационные и последовательностные. Устройство называют

Для конкретной серии микросхем характерно использование типового электронного узла — базового логического элемента. Этот

Часто возникает необходимость подключения выходов нескольких цифровых микросхем к одной нагрузке. Одним из способов

Что такое логический элемент? Логический элемент (логический вентиль) — это электронная схема, выполняющая некоторую

Что такое ключ на транзисторах? Ключи на полевых транзисторах широко используются для коммутации аналоговых

Выше рассмотрены ключи, в выходных цепях которых используются источники постоянного напряжения (источники питания). Назначение

Одним из способов повышения быстродействия является предотвращение насыщения транзистора. Это, как отмечалось выше, уменьшает

Транзисторный ключ является основным элементом устройств цифровой электроники и очень многих устройств силовой электроники.

Для цифрового представления информации характерно полное абстрагирование от особенностей электрических процессов в электронной схеме,

Информационная емкость – максимально возможный объем хранимой информации. Выражается в битах или словах (в байтах). Бит хранится запоминающим элементом (ЗЭ), а слово – запоминающей ячейкой (ЗЯ), т.е. группой ЗЭ, к которым возможно лишь одновременное обращение. Производители микросхем памяти обычно оценивают их емкости в битах, а системотехники – в байтах или словах.

Организация запоминающего устройства – произведение числа хранимых слов на их разрядность.

Видно, что это произведение выражает информационную емкость ЗУ, однако при одной и той же информационной емкости организация ЗУ может быть различной, так что организация является самостоятельным важным параметром.

Быстродействие ЗУ оценивают временами считывания, записи, длительностями циклов чтения/записи и другими параметрами. Время считывания – интервал между моментами появления сигнала чтения и слова на выходе ЗУ. Время записи – интервал после появления сигнала записи, достаточный для установления запоминающей ячейки в состояние, задаваемое входным словом. Минимально допустимый интервал между последовательными повторными операциями чтения или записи образует соответствующий цикл. Длительности циклов могут превышать времена чтения или записи, т.к. после этих операций до начала следующей может потребоваться время для восстановления необходимого начального состояния ЗУ.

Времена чтения, записи и длительности циклов – традиционные параметры, достаточные для оценки быстродействия простых структур ЗУ. Для многих современных ЗУ они должны быть дополнены новыми. Причиной является более сложный характер доступа к хранимым данным, когда обращение к первому слову некоторой группы слов (страницы, пакета) требует большего времени, чем обращение к последующим. Для таких режимов вводят параметры времени доступа при первом обращении и темпа передач для последующих слов пакета. Темп передач в свою очередь оценивается двумя значениями – предельным (внутри пакета) и усредненным. С уменьшением пакета усредненный темп снижается, все более отличаясь от предельного.

Применительно к ЗУ используется также параметр, называемый полосой пропускания или производительностью. Полоса пропускания – параметр, определяемый как произведение числа считываемых (или записываемых) в секунду слов на их разрядность. Например, ЗУ с темпом передачи слов 50 МГц при их разрядности 8 бит имеет полосу пропускания (производительность) 400 Мбит/с.

Перечисленные динамические параметры являются эксплуатационными (измеряемыми). Кроме них существует ряд режимных параметров, обеспечение которых необходимо для нормального функционирования ЗУ, поскольку оно имеет несколько сигналов управления, сигналы адресации данных и самих данных и для них должно быть обеспечено определенное взаимное положение во времени. Для этих сигналов задаются длительность и ограничения по взаимному положению во времени.

Важным для микросхем памяти является свойство энергонезависимости. Энергонезависимость – способность ЗУ сохранять данные при отключении напряжения питания. Энергонезависимость может быть естественной, т.е. присущей самим запоминающим элементам, или искусственной, достигаемой введением резервных источников питания, автоматически подключаемых к накопителю ЗУ при снятии основного питания или же дополнением схемы ЗУ специальными вспомогательными энергонезависимыми элементами памяти.

Читайте также: