Память микрокомпьютера. Компьютеры гарвардского и фон-Нейманского типов

Компьютер обрабатывает информацию, представляемую в виде чисел или символов. Информацией, хранящейся в памяти компьютера, могут быть программы, написанные на машинном языке, входные данные, промежуточные и окончательные результаты. В компьютерной памяти такая информация всегда хранится группами в виде двоично-кодированных слов или частей слов.

Двоичная цифра может принимать значение 0 или 1. Использование двоичного кода объясняется тем, что такое представление информации позволяет использовать устройства с двумя логическими состояниями: 0 или 1, «да» или «нет», включено или выключено, открыто или закрыто. Сегодня практически вся информация обрабатывается в двоичном представлении. В микропроцессоре 8088 двоичные цифры объединены в группы по восемь разрядов (по восемь битов). Группа из восьми битов называется байтом, группа из 16 бит - словом, а группа из 32 бит - двойным словом.

Память микрокомпьютера построена из полупроводниковых элементов и подразделяется на постоянное запоминающее устройство (ПЗУ) и оперативное запоминающее устройство (ОЗУ), или память с произвольным доступом.

ПЗУ используется для запоминания программ, констант и таблиц. В нем хранят важные компьютерные программы, такие, как операционные системы, управляющие программы запуска и выполнения базовых операций, что предохраняет их от случайного изменения или стирания.

Содержимое в ПЗУ записывается изготовителем и не может быть изменено и перепрограммировано пользователем. В персональном компьютере фирмы IBM ПЗУ содержит машинные коды интерпретатора языка Бэйсик и базовую операционную систему ввода-вывода, предназначенную для запуска компьютера и диагностики включенных аппаратурных средств. Существует несколько форм постоянной памяти.

ППЗУ (программируемое постоянное запоминающее устройство) может программироваться пользователем с помощью специального устройства - программатора. Изменить содержимое ППЗУ пользователь может только один раз.

ПППЗУ (перепрограммируемое постоянное запоминающее устройство) может быть запрограммировано пользователем, а затем его содержимое можно неоднократно «стирать» с помощью интенсивного ультрафиолетового излучения. Это позволяет заново программировать ПППЗУ каждый раз, когда возникает необходимость внести изменения в основные программы. Такая гибкость ПППЗУ удобна при развитии новых систем, в которых часто изменяются программы.

 

Рисунок 1.1

 

Емкость памяти измеряется в килобитах (Кбит) или килобайтах (Кбайт), где 1К= 1024 ПППЗУ может хранить большие объемы информации. Микросхема ПППЗУ Intel 27128, показанная на рис. 1.5, может содержать 128 Кбит, точнее 131 072 бит, информации.

Устройство для стирания содержимого ПППЗУ (рис. 1.1) вырабатывает ультрафиолетовые лучи большой интенсивности. Стирание выполняется за относительно короткое время (10 - 15 мин). Для записи в ПППЗУ новой информации используют специальный программатор.

Архитектура фон Неймана - широко известный принцип совместного хранения команд и данных в памяти компьютера. Вычислительные системы такого рода часто обозначают термином «машина фон Неймана», однако соответствие этих понятий не всегда однозначно. В общем случае, когда говорят об архитектуре фон Неймана, подразумевают принцип хранения данных и инструкций в одной памяти.

 

Рисунок 1.2 - Схематичное изображение машины фон Неймана