Архітектура та програмне забезпечення комп’ютера

Модуль пам’яті складається з двовимірного масиву комірок, кожна з яких може зберігати один байт інформації і характеризується номером позиції в межах масиву (адресою), а кількість комірок в масиві називається розміром або об’ємом пам’яті в байтах.

Модуль пам’яті забезпечує звернення (доступ) до довільної комірки пам’яті в межах масиву, при цьому ідентифікація комірки, до якої здійснюється звернення, реалізується шляхом безпосереднього вказування її номера в масиві, тобто адреси. Тому оперативна пам’ять називається пам’яттю з довільним доступом (RAM – Random Access Memory).

Для вказування адреси служить шина адреси, яка є складовою частиною системної магістралі. Розрядність шини адресиі повинна бути достатньою для адресації всіх комірок пам’яті в масиві і в загальному випадку повинна бути рівною log2 N, де N – кількість комірок пам’яті в масиві (розмір модуля пам’яті в байтах).

До складу модуля пам’яті входить спеціальна електронна схема, яка називається дешифратором адреси. Дешифратор адреси аналізує адресу, встановлену на адресній шині і однозначно визначає комірку пам’яті, до якої має місце звернення, шляхом розбиття адреси на номери рядка та колонки двовимірного масиву комірок.

Запис та читання даних реалізуються за допомогою шини даних магістралі, розрядність якої повинна бути рівною розрядності комірки пам’яті.

Оперативна пам’ять реалізується за допомогою мікросхем пам’яті динамічного типу (DRAM – Dynamic Random Access Memory). Значення кожного біту такої пам’яті фізично представлене наявністю або відсутністю заряду конденсатора, утвореного в структурі напівпровідникового кристалу. В зв’язку з такою організацією час зберігання заряду конденсатором є обмеженим (через існування паразитних зв’язків заряд конденсатора поступово втрачається), а тому необхідним є періодичне відновлення записаної інформації, яке виконується в т.з. циклах регенерації (rsfresh cycles).

Це є одним з основних недоліків динамічної пам’яті, в той час як за критеріями вартості, інформаційної ємності та енергоспоживання даний тип пам’яті має безумовні переваги, порівняно зі статичною пам’яттю (SRAM – Static Random Access Memory). Остання в якості запам’ятовуючого елемента використовує статичний тригер, який має високу швидкодію, однак, поряд із цим, -- високий рівень енергоспоживання, високу вартість та низьку питому інформаційну ємність .

Конструктивно модулі пам’яті виготовляються у вигляді:мікросхем в корпусах DIP – Dual In-line Package. Така мікросхема має пластмасовий корпус, по обидва боки яког перпендикулярно до корпусу розміщено електричні контакти.

модулів пам’яті SIMM – Single In-line Memory Module. Модуль представляє собою невелику плату, на якій фіксуються (як правило, впаюються) декілька мікросхем пам’яті. Електричні контакти модуля виведено на край плати (крайовий або ножевий з’єднувач – edge connector); однойменні контакти з обох сторін з’єднувача електрично об’єднані, тобто є однією контактною групою.

модулів пам’яті DIMM (Double In-line Memory Module). Модуль подібний до модуля SIMM і відрізняється від останнього тим, що контакти з обох боків ножевого з’єднувача є різними контактними групами.

Модулів пам’яті DDR DIMM або модулів RIMM. Перший використовується для виготовлення модулів пам’яті, типу DDR (Double Data Rate), від DIMM відрізняється більшою кількістю контактів; другий – для виготовлення модулів пам’яті RDRAM (Rambus Direct DRAM), характерною особливістю яких є однакова довжина всіх сигнальних ліній, що важливо для роботи пам’яті на високих частотах.

Для встановлення модулів призначені спеціальні гнізда (слоти), кожний для свого типу модуля. Мікросхеми в корпусах DIP встановлюються в спеціальних розетках (sockets).

3.2.2. Постійна пам’ять.

Одразу ж після включення мікропроцесор звертається до оперативної пам’яті, інтерпритуючи її вміст, як машинні коди команд програми, тобто розпочинає виконання програми. Однак на даний момент жодної програми в оперативній пам’яті немає, оскільки при відключенні живлення її вміст втрачається, тобто має місце проблема завантаження програми до оперативної пам’яті. Цей процес, в свою чергу, також має здійснюватися програмно, тобто необхідна програма, яка б постійно зберігалася в пам’яті і виконувала роботу по завантаженню (ініціалізації) комп’ютера.