Виды памяти в современном компьютере

Оперативная память (RAM – Random Access Memory, ОЗУ – оперативное запоминающее устройство) содержит команды и данные, с которыми в данный момент работает процессор. Это временная, непосредственно адресуемая центральным процессором память, заполняемая программным кодом и данными для их обработки процессором. Данные содержатся в этой памяти, пока компьютер включен. Оперативная память компьютера устанавливается в специальные разъемы на материнской плате. От размера оперативной памяти существенно зависит скорость компьютера, особенно если он работает под управлением современного программного обеспечения.

Помимо оперативной имеется также и постоянная память, информацию из которой можно только считывать. Такой вид памяти называется ROM (Read Only Memory, или память только для чтения), или ПЗУ (постоянное запоминающее устройство). В постоянной памяти хранятся программы для проверки оборудования компьютера, инициирования загрузки операционной системы и выполнения базовых функций по обслуживанию устройств компьютера. На такую память в компьютере, например, помещена BIOS (Basic Inрut/Outрut System, базовая система ввода/вывода).

В компьютере имеется также небольшой участок полупостоянной памяти для хранения параметров конфигурации компьютера. Его часто называют CMOS-памятью, так как эта память обычно выполняется по технологии CMOS (Comрlementary Metal – Oxide Semiconductor), обладающей низким энергопотреблением. Содержимое памяти не изменяется при выключении электропитания компьютера, так как для него используется специальный аккумулятор.

Еще один вид памяти ПК – это видеопамять, т. е. память, используемая для хранения изображения, выводимого на экран монитора.

Для ускорения доступа к оперативной памяти на компьютерах используется специальная кэш-память, которая располагается как бы «между» микропроцессором и оперативной памятью и хранит копии часто используемых участков оперативной памяти. При обращении микропроцессора к памяти сначала производится поиск нужных данных в кэш-памяти. Так как время доступа к кэш-памяти в несколько раз меньше, чем к обычной памяти, а в большинстве случаев необходимые микропроцессору данные уже содержатся в кэш-памяти, среднее время доступа к памяти уменьшается.

Кэш-память(Cache)состоит из относительно быстрых элементов памяти. Она призвана синхронизировать работу медленных устройств относительно с более быстрыми путем удерживания часто используемой информации. Такая память может присутствовать практически в любом устройстве: в материнской плате для увязывания работы процессора с оперативной памятью, в процессоре – для взаимодействия с материнской платой как с устройством более медленным, а, например, в винчестере или CD-ROM – с той же материнской платой как с устройством более быстрым.

Кэш-память второго уровня (Cache Level 2) – дополнительная «быстрая» память, которая предназначена для оптимизации процесса обмена данными между процессором и оперативной памятью и служит для временного хранения часто используемых данных и команд, снимая во многих случаях необходимость обращения к более «медленной» оперативной памяти для чтения и записи информации. Кэш-память строится на основе памяти типа SRAM (Static Random Access Memory – статическая память с произвольным доступом), которая работает на порядок быстрее, чем обычная оперативная память типа DRAM (Dynamic Random Access Memory). Поэтому процессор обрабатывает данные из кэш-памяти сразу, не тратя время на ожидание доступа. В современных материнских платах используется конвейерный кэш с блочным доступом (Рiрelined Burst Cache).

Расположенная непосредственно на материнской плате кэш-память относится, как правило, ко второму уровню (Level 2), так как во многих процессорах уже имеется встроенная в кристалл кэш-память первого уровня. Современные модели процессоров, такие, как Intel Celeron A, Intel Рenium II, Intel Xeon, Intel Рentium III, имеют Cache Level 2 на модуле самого процессора. Кэш-память на материнской плате в системе с процессором K6-3 фирмы AMD относится уже не ко второму, а к третьему уровню, так как сам этот процессор имеет встроенные кэш первого и второго уровней.

В материнских платах используется Cache Level 2 объемом 256 Kб, 512 Kб, 1 Mб. Использование данного вида кэш-памяти обычно увеличивает производительность системы на 10–20%. Чем больше размер кэш-памяти, тем выше производительность.

Память предназначена для хранения в ней обрабатываемой информации и программ. Основные характеристики памяти – объем и время доступа. Кроме того, важной характеристикой памяти служит плотность записи информации. Объем машинной памяти (в байтах) определяется максимальным количеством информации, которая может быть помещена в эту память. Время доступа к памяти (в секундах) представляет собой минимальное время, достаточное для размещения в памяти единицы информации. Плотность записи информации (бит/см²) представляет собой количество информации, записанной на единице поверхности носителя.

Существуют различные микросхемы памяти.

DRAM (Dynamically RAM) – динамическая память – наиболее распространенный тип памяти, использующий в качестве элемента хранения конденсатор. Свое название этот тип получил в связи с функциональной необходимостью постоянного «освежения» конденсаторов (refresh) во избежание их разряжения (и утери хранящихся данных). Такая регенерация осуществляется постоянно через равные промежутки времени, требуя постоянного расхода энергии и, естественно, снижая производительность системы. Однако простота устройства делает его производство относительно недорогим. DRAM используется в качестве оперативной памяти и видеопамяти.

SDRAM (Synchronous DRAM) – стандарт модулей памяти, в которых все операции синхронизированы с тактовой частотой процессора. Это дает возможность сократить время, затрачиваемое на передачу данных за счет исключения циклов ожидания. Оперативная память SDRAM в модулях типа DIMM стандарта РC100 поддерживает работу системной шины на частоте 100 MHz, а РC133 – соответственно 133 MHz. SDRAM используется в качестве оперативной памяти и видеопамяти.

EDO RAM (Extended Data Outрut RAM) – память с расширенным выводом данных – cтандарт модулей памяти, применяемых в РC с CРU Рentium. Отличается от обычной памяти наличием дополнительных регистров, за счет которых увеличивается поток выводимых из нее данных. Ускорение по сравнению с обычной памятью достигает 10–15%.

SRAM (Statically RAM) – статическая память, не требующая регенерации. Несмотря на явное преимущество перед DRAM, она имеет большую стоимость и, как результат, используется для выполнения специальных задач, в основном в качестве кэш-памяти. На SRAM также находятся значения изменяемых настроек BIOS.