Внутренняя память компьютера

Внутренняя память ЭВМ обладает двумя основными свойствами: дискретностью и адресуемостью.

Память дискретна — это значит, что память состоит из некоторых «частиц». «Частица» памяти называется бит (так же как единица информации). Итак, память компьютера — это упорядоченная последовательность двоичных разрядов (бит). Эта последовательность делится на группы по 8 разрядов; каждая такая группа образует байт памяти. Следовательно, слова «бит» и «байт» обозначают не только названия единиц измерения количества информации, но и структурные единицы памяти ЭВМ.

Объем памяти ЭВМ измеряется в килобайтах (1 Кбайт (Кб) = 2¹⁰ байта = 1024 байта), мегабайтах (1 Мбайт (Мб) = 1024 Кбайт), гигабайтах (1 Гбайт (Гб) = 1024 Мбайт). Например, оперативная память компьютеры серии IBM PC — от 1 Мб и более.

Ячейка памяти— это группа последовательных байтов внутренней памяти, вмещающая в себя информацию, доступную для обработки отдельной командой процессора. Содержимое ячейки памяти называется машинным словом. Очевидно, разрядность ячейки памяти и размер машинного слова в битах равны разрядности процессора. У разных типов компьютеров размер машинного слова бывает разным. У самых простых типов ПК (бытовых, учебных) машинное слово равно 1 байту (8 бит). Такие машины называются восьмиразрядными («Агат», «Корвет», «Ямаха»). Двухбайтовое машинное слово (16 бит) у школьного компьютера УКНЦ, а также у профессиональных ПК IBM PC/86, 286. У машин типа IBM PC/386, 486 машинное слово равно 4 байтам (32 бита).

Байты внутренней памяти пронумерованы. Нумерация начинается с нуля. Порядковый номер байта называется адресом байта (подобно тому как номер квартиры в доме есть адрес этой квартиры). Принцип адресуемости памяти означает то, что любая информация заносится в память и извлекается из нее по адресам.

Адрес ячейки памяти равен адресу младшего байта (байта с наименьшим номером), входящим в ячейку. Адресация как байтов, так и ячеек памяти начинается с нуля. Адреса ячеек кратны количеству байтов в машинном слове (изменяются через 1, или через 2, или через 4).

Регистры — это внутренняя память процессора. Регистров немного (у IBM PC их 14). Каждый из регистров служит своего рода черновиком, используя который процессор выполняет расчеты и сохраняет промежуточные результаты. Полученные результаты переписываются из регистров в ячейки ОЗУ.

Обмен информацией между процессором и внутренней памятью производится машинными словами (из регистра в ячейку и обратно). Адрес ячейки, в которую направляется информация, передаваемая по шине данных, передается процессором по адресной шине.

На устройствах внешней памяти (магнитных носителях), которые также называют внешними запоминающими устройствами (ВЗУ), информация также представлена в двоичном коде: состоянием намагниченных и ненамагниченных участков на дорожках ленты или диска.

Внутренняя память состоит из оперативного запоминающего устройства (ОЗУ), или оперативной памяти (ОП), и постоянного запоминающего устройства (ПЗУ).

В современных ПК есть быстрая память еще одного вида, имеющая специальное назначение. Это видеопамять. Видеопамять хранит код изображения, выводимого на дисплей. В IBM PC видеопамять является компонентой контроллера (видеоадаптера, видеокарты), управляющего работой дисплея.

Для ускорения доступа к данным используется специальное устройство, называемое кэш-памятью. Кэш-память — это «сверхоперативная» память сравнительно небольшого объема (обычно до 256 Кбайт), построенная на иной элементной базе, чем оперативная память. В кэш-памяти хранятся наиболее часто используемые участки оперативной памяти. При обращении процессора к памяти сначала производится поиск нужных данных в кэш-памяти. Поскольку время доступа к кэш-памяти в несколько раз меньше, чем к оперативной памяти, то среднее время доступа к памяти уменьшается.