Запоминающие устройства (память)
Компактная микроэлектронная «память» широко применяется в современной электронной аппаратуре самого различного значения. Память определяют как функциональную часть ЭВМ, предназначенную для записи, хранения и выдачи команд и обрабатываемых данных. Комплекс технических средств, реализующих функцию памяти, называют запоминающим устройством(ЗУ).
Для обеспечения работы процессора (микропроцессора) необходимы программа, т.е. последовательность команд и данные, над которыми процессор производит предписываемые командами операции. Команда и данные поступают в основную память ЭВМ через устройство ввода, на выходе которого они получают цифровую форму представления, т.е. форму кодовых комбинаций (0 и 1). Основная память, как правило, состоит из ЗУ двух видов (см. рис.2.) – оперативного(ОЗУ) ипостоянного(ПЗУ). ОЗУ, кроме того, обозначается - (RAM, Random Access Memory), а ПЗУ - (ROM, Read Only Memory).
ОЗУ предназначено для хранения переменной информации, оно допускает изменение своего содержимого в ходе выполнения процессором вычислительных операций с данными. Это значит, что процессор может выбрать (режим считывания) из ОЗУ код команды и данные и после обработки поместить в ОЗУ (режим записи) полученный результат. Причём возможно размещение в ОЗУ новых данных на местах прежних, которые этом случае перестают существовать. Таким образом, ОЗУ может работать в режимах записи, считывания и хранения информации.
ПЗУ содержит информацию, которая не должна изменятся в ходе выполнения процессором программы. Такую информацию составляют стандартные подпрограммы, табличные данные, коды физических констант и постоянных коэффициентов и т.п. И эта информация заносится в ПЗУ предварительно, например, путём пережигания легкоплавких перемычек в структуре ПЗУ, и в ходе работы процессора может только считываться. Таким образом, ПЗУ работает только в режимах хранения и считывания.
Функциональные возможности ОЗУ шире, чем ПЗУ: ОЗУ может работать в качестве ПЗУ, т.е. в режиме многократного считывания однократно записанной информации, а ПЗУ в качестве ОЗУ работать не может, т.к. не позволяет изменить однократно записанную в ней информацию. Далее коснёмся разновидности ПЗУ, которая допускает перепрограммирование, однако, и это ПЗУ не может заменить ОЗУ.
В свою очередь, ПЗУ обладает преимуществом перед ОЗУ в свойстве сохранять информацию при сбоях и отключении питания. Это свойство получило название энергозависимость. ОЗУ является энергозависимым, т.к. информация, записанная в ОЗУ, утрачивается при сбоях питания.
Рис.2. Классификация ЗУ
Для обеспечения надёжной работы ЭВМ при отказах питания нередко ПЗУ используют и в качестве памяти программ. В таком случае программа заносится в ПЗУ предварительно и уже не может быть заменена в данном ПЗУ другой программы. Очевидно, в использовании ПЗУ таким образом целесообразно прежде всего в специализированных автоматических устройствах, работающих по постоянной программе.
Запоминающее устройство, реализующее функции основной памяти, размещают рядом с процессором на одной плате, в одном блоке в зависимости от типа ЭВМ и такое ЗУ в этом смысле является внутренним. Быстродействие внутреннего ЗУ должно быть соизмеримо с быстродействием процессора. Практически это требование не всегда удаётся выполнить: по временным параметрам ОЗУ и ПЗУ отстают от процессора. По этому внутри ЭВМ размещают ещё и вспомогательную (буферную) память на быстродействующих регистрах, которые используются в качестве сверхоперативного ЗУ (СОЗУ) с небольшой информационной ёмкостью.