Внутренняя память

Функции памяти в ЭВМ реализуются специальными устрой­ствами — запоминающими (ЗУ). Назначение таких устройств состоит в фиксации, хранении и выдаче информации, исполь­зуемой в решении задач. Процесс фиксации информации в ЗУ называется записью, а процесс выдачи — чтением.

По функциональному назначению ЗУ характеризуются:

• быстродействием, т. е. скоростью чтения-записи инфор­мации;

• емкостью — объемом информации, который можно одно­временно хранить в ЗУ;

• энергонезависимостью — способностью сохранять инфор­мацию при выключении питания.

ЗУ делятся на внутренние и внешние. В свою очередь внут­ренняя память компьютера делится на постоянную, оператив­ную и сверхоперативную.

Большинство внутренних ЗУ энергозависимы. Исключение составляет постоянная память, где хранятся программы настрой­ки, тестирования и первоначальной загрузки компьютера (BIOS), а также программы вычисления стандартных функций.

Информация, которая хранится в постоянной памяти, запи­сывается на этапе изготовления компьютера и остается неизмен­ной в процессе работы ЭВМ, в английском варианте постоянная память называется ROM.

Чтобы процессор мог выполнять программы, они должны быть загружены в оперативную память. Оперативной она назы­вается из-за скорости работы: при обращении к ней процессор подолгу не простаивает.

В английском варианте эта часть внутренней памяти называ­ется RandomAccessMemory (RAM) — память с произвольным дос­тупом. Информация в нее может быть как записана, так и счита­на. Оперативная память — самая быстрая запоминающая среда компьютера. Объем оперативной памяти определяет объем ин­формации, обрабатываемой без обращения квнешним ЗУ, что существенно сокращает время вычислений, поэтому объем опе­ративной памяти является одной из основных характеристик компьютера.

С ростом требований к быстродействию компьютера все шире применяется сверхоперативная память — кэш (от англ. cash — склад), которая предназначена для ускорения процессов считывания и записи.Необходимость кэш-памяти вызвана тем, что считывание из оперативной памяти производится в 2—3 раза медленнее, чем обработка данных процессором. Время доступа к кэш-памяти составляет 15—20 нс.

Один из способов кэширования заключается в том, что при чтении или записи в ЗУ информация параллельно заносится в сверхбыструю кэш-память и, если повторно требуется та же ин­формация, считывание идет непосредственно оттуда.

Другим способом кэширования является опережающее счи­тывание. Оно заключается в том, что при запросе на считывание одного блока данных предполагается, что потребуется следую­щий за ним блок (например, последовательность команд в про­грамме), производится дополнительное чтение в следующих ячейках памяти, которое не мешает основному процессу обра­ботки данных. В результате следующий блок данных будет счи­тан уже из кэш-памяти. Координацию потока данных осуществ­ляет кэш-контроллер.