Тема 2. 4. Формы представления информации в ПК

Представление чисел в ПК: целые числа без знака, со знаком. Представление текстовой информации в ПК

Тема 2.4.1. Системы счисления

Разновидности систем счисления. Перевод чисел из одной системы счисления в другую

Тема 2.4.2. Логические элементы, цифровые устройства

Арифметические операции в позиционных системах счисления: сложение, вычитание, умножение и деление

Лабораторная работа № 3. Системы счисления: перевод чисел

Лабораторная работа № 4. Арифметические операции над двоичными числами

Лабораторная работа № 5. Логические основы работы ПК

Тема 2.5. Память ПК

Память. Виды памяти. Единицы измерения

Память ( запоминающее устройство, ЗУ) является устройством хранения информации для дальнейшего использования. Вся память ПК может быть разделена на оперативную (ОЗУ) и внешнюю (ВЗУ).

Основными характеристиками ЗУ являются:

· емкость памяти, измеряемая в байтах;

· методы доступа к данным;

· быстродействие (время обращения к устройству);

· надежность работы, характеризуемая зависимостью от окружающей среды и колебаний напряжения питания;

· стоимость единицы памяти.

Основная память (ОП)

Она предназначена для хранения и оперативного обмена информацией с прочими блоками машины. ОП содержит два вида запоминающих устройств: постоянное запоминающие устройство (ПЗУ) и оперативное запоминающие устройство (ОЗУ).

ПЗУ служит для хранения неизменяемой (постоянной) программой и справочной информации, позволяет оперативно только считывать хранящуюся в нём информацию (изменить информацию в ПЗУ нельзя).

ОЗУ предназначено для оперативной записи, хранения и считывания информации (программ, данных), непосредственно участвующей в информационно – вычислительном процессе, выполняемом на ПК в текущий период времени. Главными достоинствами оперативной памяти являются её высокое быстродействие и возможность обращения к каждой ячейке памяти отдельно (прямой адресный доступ к ячейке). В качестве недостатка ОЗУ следует отметить невозможность сохранения информации в ней после выключения питания машины (энергозависимость).

Память компьютера построена из двоичных запоминающих элементов — битов, объединенных в группы по 8 битов, которые называются байтами. (Единицы измерения памяти совпадают с единицами измерения информации). Все байты пронумерованы. Номер байта называется его адресом.

Байты могут объединяться в ячейки, которые называются также словами. Для каждого компьютера характерна определенная длина слова — два, четыре или восемь байтов. Это не исключает использования ячеек памяти другой длины (например, полуслово, двойное слово). Как правило, в одном машинном слове может быть представлено либо одно целое число, либо одна команда. Однако, допускаются переменные форматы представления информации. Разбиение памяти на слова для четырехбайтовых компьютеров представлено в таблице:

 

Байт 0	Байт 1	Байт 2	Байт 3	Байт 4	Байт 5	Байт 6	Байт 7
ПОЛУСЛОВО	ПОЛУСЛОВО	ПОЛУСЛОВО	ПОЛУСЛОВО
СЛОВО	СЛОВО
ДВОЙНОЕ СЛОВО

Широко используются и более крупные производные единицы объема памяти: Килобайт, Мегабайт, Гигабайт, а также, в последнее время, Терабайт и Петабайт.

Современные компьютеры имеют много разнообразных запоминающих устройств, которые сильно отличаются между собой по назначению, временным характеристикам, объёму хранимой информации и стоимости хранения одинакового объёма информации. Различают два основных вида памяти — внутреннюю и внешнюю.

В состав внутренней памяти входят оперативная память, кэш-память и специальная память.

Внешняя память (ВЗУ) предназначена для длительного хранения программ и данных, и целостность её содержимого не зависит от того, включен или выключен компьютер. В отличие от оперативной памяти, внешняя память не имеет прямой связи с процессором. Информация от ВЗУ к процессору и наоборот циркулирует примерно по следующей цепочке:

Для повышения быстродействия применяются различные архитектурно-логические решения, известно множество различных типов памяти, отличающихся друг от друга своими основными характеристиками.

1. Динамическая память (DRАМ) используется обычно в качестве оперативной памяти общего назначения, а также как память для видеоадаптера. Из применяемых в современных и перспективных ПК типов динамической памяти наиболее известны DRАМ и FРМ ОКАМ, ЕDО DRАМ и ВЕDО DRАМ, ЕDRАМ и СDRАМ, Synchronous DRАМ, DDR SDRАМ и SLDRАМ, видеопамять МDRАМ, VRАМ, WRАМ и SGRАМ, RDRАМ и некоторые другие.

2. Статическая память (SRАМ) обычно применяется в качестве кэш-памяти второго уровня для кэширования основного объема ОЗУ.

Статическая память выполняется обычно на основе ТТЛ-, КМОП- или БиКМОП-микросхеми по способу доступа к данным может быть как асинхронной, так и синхронной.Асинхронным называется доступ к данным, который можно осуществлять в произвольный момент времени. Асинхронная SRАМ применялась на материнских платах для третьего — пятого поколений процессоров. Время доступа к ячейкам такой памяти составляло от 15 (33 МГц) до 8 нс (66 МГц).

Синхронная память обеспечивает доступ к данным не в произвольные моменты времени, а синхронно с тактовыми импульсами. В промежутках между ними память может готовить для доступа следующую порцию данных. В большинстве материнских плат пятого поколения используется разновидность синхронной памяти — пакетно-конвейерная SRАМ, для которой типичное время одиночной операции чтения/записи составляет 3 такта, а групповая операция занимает 3-1-1-1 такта при первом обращении и 1-1-1-1 при последующих обращениях, что обеспечивает ускорение доступа более чем на 25 %.

3. Системы видеопамяти

VRAM (Video RAM — видеоОЗУ) — так называемая двухпортовая DRАМ. Этот тип памяти обеспечивает доступ к данным со стороны сразу двух устройств, т. е. есть возможность одновременно писать данные в какую-либо ячейку памяти и одновременно с этим читать данные из какой-нибудь соседней ячейки.