Разновидность ПЗУ — CMOS RAM

CMOS RAM — это память с невысоким быстродействием и минимальным энергопотреблением от батарейки, расположенной на материнской плате. Заряда батарейки хватает на несколько лет. Используется для хранения информации о составе оборудования компьютера, а также о режимах его работы. Наличие этого вида памяти позволяет отслеживать время и календарь при выключенном компьютере.

Содержимое CMOS изменяется специальной программой Setup, находящейся в BIOS.

Таким образом, программы, записанные в ПЗУ, считывают информацию о составе оборудования компьютера из микросхемы CMOS, после чего выполняют тестирование устройств ПК.

Программы BIOS, чтобы начать работу с оборудованием должны знать, где найти нужные данные. Для этого на материнской плате есть энергонезависимая микросхема (по технологии изготовления называемая CMOS) памяти. Ее данные не стираются при выключении, а от ПЗУ она отличается тем, что питается от собственного аккумулятора (или батарейки на старых материнских платах – заряда которой хватает на несколько лет) и данные в нее можно вносить и изменять самостоятельно, в соответствии с тем, какое оборудование применяем. В CMOS хранятся данные о жестких и гибких дисках, о процессоре и о других устройствах материнской платы.

То есть программы BIOS считывают данные о составе оборудования из микросхемы CMOS, после чего обращаются к жесткому диску или к гибкому и передают управление тем программам, которые там записаны.

Flash-память

В настоящее время используются «полупостоянные» перепрограммируемые запоминающие устройства – флеш-память. Перепрограммируемая постоянная память (Flash Memory) — энергонезависимая память, допускающая многократную перезапись своего содержимого либо с дискеты, либо с клавиатуры при наличии специального контроллера, либо с внешнего программатора, подключаемого к ПК.

Здесь также как и в ПЗУ хранятся программы для запуска компьютера, завершения его работы, программы управления работой устройств ввода-вывода и внешней памяти.

Кэш-память

Для эффективной работы компьютера необходимо, чтобы операции с данными в оперативной памяти выполнялись также быстро, как работает процессор. Однако оказывается, что чем больше объем памяти, тем медленнее она работает. Возникает проблема, для решения которой используется многоуровневая организации памяти. В такой организации можно выделить два основных уровня – маленькую, но быструю память и медленную большого объема. К быстрой памяти относятся регистры и кэш-память, а к медленной – оперативная и внешняя.

Кэш (от англ.cache –запас, тайный склад или неличные, карманные деньги, т.е. деньги, которые всегда «под рукой»).Эта сверхбыстродействующая память располагается как бы «между» микропроцессором и ОП и хранит копии наиболее часто используемых участков ОП, т.е. хранит копии блоков данных тех областей ОП, к которым выполнялись последние обращения и весьма вероятны обращения в ближайшие такты работы. Скорость передачи данных при обмене с КЭШем значительно выше, чем при обмене с ОП, но и стоит она дороже. Кэш память используется при обмене данными между микропроцессором и оперативной памятью для компенсации разницы в скорости обработки информации процессором и несколько менее быстродействующей оперативной памятью.

Различают кеши 1-, 2- 3- и 4-го уровней (обозначаются L1, L2, L3 и L4 — от Level 1, Level 2 и Level 3, level4).

Кэш-память, устанавливаемая на плате микропроцессора, имеет два уровня:

L1 – память 1-го уровня, встроена в основное ядро МП;

L2 - память 2-го уровня, находящаяся на плате МП и связанный с ядром внутренней микропроцессорной шиной (внешний кэш).

L3 - память 3-го уровня, размещаемая на материнской плате около процессора.

L4 - На современных компьютерах часто применяется и кэш-память между внешними запоминающими устройствами (ВЗУ) и ОП – кэш-память, относящаяся к 4-му уровню. Создается либо в поле ОП, либо непосредственно на модуле самого ВЗУ.

Кэш-память строится на регистрах, как и микропроцессорная память. Является буфером между ОП и МП, позволяет увеличить скорость выполнения операций. Создается кэш-память на основе микросхем статической памяти.

Кэш-памятью управляет специальное устройство — контроллер, который, анализируя выполняемую программу, пытается предвидеть, какие данные и команды вероятнее всего понадобятся в ближайшее время процессору, и подкачивает их в кэш-память. При этом возможны как "попадания", так и "промахи". В случае попадания, то есть, если в кэш подкачаны нужные данные, извлечение их из памяти происходит без задержки. Если же требуемая информация в кэше отсутствует, то процессор считывает её непосредственно из оперативной памяти. Соотношение числа попаданий и промахов определяет эффективность кэширования.

Кэш-память реализуется на микросхемах статической памяти SRAM (Static RAM), более быстродействующих, дорогих и малоёмких, чем DRAM (SDRAM).

Использование кэш-памяти значительно увеличивает производительность системы. Чем больше размер кэш-памяти, тем выше быстродействие, но эта зависимость не линейная.

Для хранения графической информации используется видеопамять.

Видеопамять (VRAM) — разновидность ОЗУ, в котором хранятся закодированные изображения.

Итак, компьютеры имеют четыре уровня памяти (по емкости и быстродействию):

1. Микропроцессорная память (МПП);

2. Кэш-память;

3. Оперативная память (ОП);

4. Внешняя память (ВЗУ).

Виртуальная память

Объем ОП можно увеличить путем добавления к физической памяти (модулям оперативной памяти) виртуальной памяти. Виртуальная память выделяется в форме файла подкачки (pagefile.sys), который размещается на жестком диске. По своей логической организации виртуальная память является частью ОП. Размер файла подкачки и его размещение в иерархической файловой системе можно изменять.

ВНЕШНЯЯ ПАМЯТЬ

Внешней памятью или ВЗУ (внешние запоминающие устройства) называется группа устройств, которые предназначены для долговременного хранения больших массивов информации – программ и данных. Несмотря на то, что фактически эти устройства находятся внутри корпуса компьютера, для их обозначения используется термин «внешняя память».

Процессор не имеет непосредственного доступа к внешней памяти. Во внешней памяти программы и данные хранятся в нерабочем состоянии, а в оперативной программы и данные хранятся во время выполнения программ. Для того чтобы выполнить какую-нибудь программу, ее сначала нужно найти на внешнем устройстве и перенести в оперативную память, где она и сможет выполняться. Перенос программы из внешней памяти в оперативную называется загрузкой программы, а инициирование (начало) ее выполнения называют запуском программы. Важнейшей особенностью внешней памяти является ее энергонезависимость, т.е. информация хранится в ней независимо от того, включено или выключено электропитание компьютера.

Внешняя память (ВЗУ) 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. Информация от ВЗУ к процессору и наоборот циркулирует примерно по следующей цепочке: