Организация памяти в МП системах

Классификация памяти

1. По способу организации обмена между ЗУ и процессором:

а) ЗУ с произвольной выборкой (обеспечивают произвольный доступ к любой части памяти, причем время доступа к заданному слову не зависит от места расположения этого слова в памяти)

б) ЗУ с последовательным обращением (время доступа зависит от месторасположения нужной области памяти, так как необходимо предварительно обратиться ко всем областям, лежащим между той, к которой произошло обращение в данный момент, и требуемой областью памяти) – в современных МП системах не используются.

 

2. По типу:

а) ОЗУ

б) ПЗУ (бывают не программируемые (просто ПЗУ), программируемые (ППЗУ) и СППЗУ (стираемые программируемые ЗУ)).

 

3. По зависимости от питания:

а) энергозависимые (потеря информации происходит даже при кратковременном прерывании питающего напряжения)

б) энергонезависимые (информация при отключении питания сохраняется)

 

Емкость памяти измеряют в:

байтах – 8 бит (1бит = 1разряд)

килобайтах (Кб) – 2¹⁰ = 1024 байт

мегабайтах (Мб) – 2²⁰ = 1 048 676 байт

гигабайтых (Гб) – 2³⁰ = 1 073 741 824 байт

 

Начинающий программист думает, что в килобайте 1000 байт, а продвинутый программист думает, что в километре 1024 метра.

Постоянные запоминающие устройства (ROM – Read Only Memory)

ПЗУ –

В ПЗУ информация записывается раз и навсегда при изготовлении (путем металлизации промежутков, позволяющих соединить через МОП транзисторы или диоды соответствующие линии строк и столбцов. Это делается с помощью маскирующих фотошаблонов, задающих участки металлизации).

В ППЗУ информацию записывает пользователь при первом использовании, но сделать это можно только один раз. Изначально в ППЗУ все диоды соединены со столбцами нихромовыми или поликремневыми перемычками, при программировании импульсами тока перемычки разрушаются там, где они не нужны.

СППЗУ отличается от ППЗУ тем. Что вместо диодов в них используются МОП-транзисторы с изолированным затвором. В исходном состоянии все МОП-транзисторы закрыты, подачей импульса большой амплитуды они переводятся в открытое состояние. Для возвращения в исходное состояние их надо подвергнуть длительному воздействию ультрафиолетовых лучей.

Оперативные запоминающие устройства (RАM – Random Access Memory)

ОЗУ –

В комплекте КР580ВМ80 используются статические и динамические ОЗУ.

Статические ОЗУ строятся на МОП-транзисторах и постоянно используют внешний источник питания. Для хранения каждого бита в статической памяти используется кластер из шести транзисторов.

Динамические ОЗУ строится на конденсаторах или МОП-транзистарах (таким образом, что при соединении нескольких транзисторов они попеременно открываются и закрываются, а информация запоминается на паразитной емкости, всегда существующей между электродами транзистора). Т.к. емкость способна сохранять заряд только незначительный период времени, динамическая память хотя и не использует источник питания постоянно, но периодически регенерируется. Регенерация заключается в обращении ко всем строкам данных в микросхеме памяти. Для проведения цикла регенерации требуется перерыв в работе микросхемы, обычно цикл регенерации занимает несколько машинных циклов, поэтому динамическая память работает медленнее статической. Но ее преимуществом является более низкая стоимость и высокая плотность упаковки информации, т.к. для хранения одного бита используется от 1 до 3 транзисторов (и 1-2 конденсатора).

Любая ОЗУ является энергозависимой (информация теряется даже при кратковременном отключении питания.

Тип памяти	быстродействие	плотность упаковки информации	стоимость
Динамическая	низкое	высокая	низкая
Статическая	высокое	низкая	высокая

 

Адресация памяти

В старой памяти дешифратором адреса выбиралась линия, а в ней конкретный байт памяти, к которому происходит адресация.

 

Кб памяти

 

Современная память адресуется сложнее:

Применяется страничная и сегментная модели адресации памяти. Страничная модель похожа по принципу на старую модель адресации, отличие только в том, что страницы логические, а управление программное. Эта модель является как бы надстройкой на сегментную.

Сегментную модель рассмотрим на примере:

Представьте 10 этажный отель, где каждому этажу присвоен номер от 0 до 9, на каждом этаже по 100 комнат с номера от 0 до 99. Сегментом считается любая группа с последовательными номерами, если номер первой комнаты кратен 10. Каждому сегменты присвоен порядковый номер из двух цифр. Например адрес сегмента 54 соответствует комнате с номером 540. Дополнительно можно задать смещение в диапазоне от 0 до 99. Таким образом каждому сегменту присвоен номер от 0 до 99 и для каждого сегмента может быть задано смещение от 0 до 99.

Допустим номер комнаты 541, можно сказать, что это комната с адресом сегмента 54 (номер 540) и смещением 1 от начала сегмента или адрес сегмента 50 (номер 500) и смещение 41 или сегмент 45, смещение 91 и т.д.