Содержание

Введение 3

Раздел 1. Виды памяти 4

1.1 Оперативная память 4

1.2 BIOS 5

1.3 CMOS 6

1.4 Кэш-память 7

Раздел 2. Видеопамять 9

Список литературы 12 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

Введение

 

  Любая информация сохраняется в памяти компьютера в виде последовательности байтов. Байты (ячейки) памяти пронумерованы  один за другим, причем номер первого  от начала памяти байта приравнивается к нулю. Каждая конкретная информация, которая сохраняется в памяти, может занимать один или несколько  байтов. Количество байтов, которые  занимает та или иная информация в  памяти, являются размером этой информации в байтах.

  Например, целое плюсовое число от 0 до 2⁸-1=255 занимает 1 байт памяти. Для хранения целого плюсового числа от 2⁸⁼256 до 2¹⁶-1=65536 нужно уже два последовательных байта.

  Основная  задача при работе с памятью состоит  в том, чтобы найти место в  памяти, где находится необходимая  информация.

  Для того, чтобы найти человека в большом  городе, необходимо знать его точный адрес. Так же, чтобы найти место  той или иной информации в памяти, введено понятие адреса в памяти.

  Например, если слово "информатика", которое  состоит из 11 букв, занимает байты  с номерами от 1234 до 1244 (всего 11 байтов), то адрес этого слова равняется 1234.

  Чем больше объем памяти, тем больше файлов и программ она может вместить, тем больше задач можно развязать  с помощью компьютера.

  Чем же определяется объем доступной памяти компьютера или какое наибольшее число можно  использовать для указания адреса?

  Адрес, как  и любая информация в компьютере, подается в двоичном виде. Значит, наибольшее значение адреса определяется количеством  битов, которые используются для  его двоичной подачи. В одном байте (8 битов) можно сохранять 2⁸ (⁼256) чисел от 0 до 255, в двух байтах (16 битов) 2¹⁶ чисел от 0 до 65536, в четырех байтах (32 бита) – 2³² чисел от 0 до 4294967295.

Раздел 1. Виды памяти

1.1 Оперативная память

  Оперативная память (ОЗУ или англ.RAM от Random Access Memory – память с произвольным доступом) – это быстро запоминающее устройство не очень большого объема, которое  непосредственно связанное с  процессором и предназначенное  для записи, считывания и хранения выполняемых программ и данных, которые  обрабатываются этими программами.

  Оперативная память используется только для временного хранения данных и программ, так  как, когда машина выключается то все, что находилось на ОЗУ, пропадает. Доступ к элементам оперативной  памяти прямой – это значит, что  каждый байт памяти имеет свой индивидуальный адрес.

  Объем ОЗУ  обычно составляет от 32 до 512 Мбайт. Для  не сложных административных задач  бывает достаточно и 32 Мбайт ОЗУ, но сложные задачи компьютерного дизайна  могут потребовать от 512 Мбайт  до 2 Гбайт ОЗУ.

  Обычно  ОЗУ исполняется из интегральных микросхем памяти SDRAM (синхронное динамическое ОЗУ). Каждый информационный бит в SDRAM запоминается в виде электрического заряда крохотного конденсатора, образованного  в структуре полупроводникового кристалла. Из-за утечки токов такие  конденсаторы быстро разряжаются и  их периодически (примерно каждые 2 миллисекунды) подзаряжают специальные устройства. Этот процесс называется регенерацией памяти (Refresh Memory). Микросхемы SDRAM имеют  емкость от 16 до 256 Мбит и более. Они  устанавливаются в корпусе и  собираются в модули памяти. Большинство  современных компьютеров комплектуются  модулями типа DIMM (Dual-In-line Memory Module - модуль памяти с двухрядным расположением  микросхем). В компьютерных системах на самых современных процессорах используются

  Высокоскоростные  модули Rambus DRAM (RIMM) и DDR DRAM.

1.2 BIOS

  Сразу после  включения компьютера начинают "тикать" электронные "часы" основной шины. Их импульсы расталкивают заспавшийся  процессор, и тот может начинать работу. Но для работы процессора нужны  команды.

  Точнее  говоря, нужны программы, потому что  программы — это и есть упорядоченные  наборы команд. Таким образом, где-то в компьютере должна быть заранее, заготовлена  пусковая программа, а процессор  в момент пробуждения должен твердо знать, где она лежит.

  Хранить эту программу на каких-либо носителях  информации нельзя, потому что в  момент включения процессор ничего не знает ни о каких устройствах. Чтобы он о них узнал, ему тоже нужна какая-то программа, и мы возвращаемся к тому, с чего начали. Хранить  ее в оперативной памяти тоже нельзя, потому что в ней в обесточенном состоянии ничего не хранится.

  Выход здесь  существует один-единственный. Такую  программу надо создать аппаратными  средствами. Для этого на материнской  плате имеется специальная микросхема, которая называется постоянным запоминающим устройством — ПЗУ. Еще при  производстве в нее "зашили" стандартный  комплекс программ, с которых процессор  должен начинать работу. Этот комплекс программ называется базовой системой ввода-вывода.

  По конструкции  микросхема ПЗУ отличается от микросхем  оперативной памяти, но логически  это те же самые ячейки, в которых  записаны какие-то числа, разве что  не стираемые при выключении питания. Каждая ячейка имеет свой адрес.

  После запуска  процессор обращается по фиксированному адресу (всегда одному и тому же), который  указывает именно на ПЗУ. Отсюда и  поступают первые данные и команды. Так начинается работа процессора, а вместе с ним и компьютера. На экране в этот момент мы видим  белые символы на черном фоне.

  Одной из первых исполняется подпрограмма, выполняющая  самотестирование компьютера. Она так  и называется: Тест при включении (по-английски — POST — Power-On Self Test). В  ходе ее работы проверяется многое, но на экране мы видим только, как  мелькают цифры, соответствующие проверенным  ячейкам оперативной памяти.

1.3 CMOS

  Программных средств BIOS достаточно, чтобы сделать  первичные проверки и подключить стандартные устройства, такие как  клавиатура и монитор. Слово стандартные  мы выделили специально. Дело в том, что монитор и клавиатура у  вас могут быть очень даже нестандартными. Но на данном этапе это не имеет  значения — просто компьютер пока рассматривает их как стандартные. Ему еще не ведомы все их свойства, и он полагает, что клавиатура и  монитор у нас такие, какие  были в ходу двадцать лет назад, во времена первых компьютеров. Этим обеспечивается гарантия того, что вы хоть что-то увидите  на экране, вне зависимости от той  модели монитора, какая имеется в  вашем распоряжении. BIOS предполагает, что монитор у нас черно-белый  — именно поэтому первые сообщения  на экранет проходят в черно-белом  режиме.

  Однако  долго работать лишь только со стандартными устройствами компьютер не может. Ему  пора бы узнать о том, что у него есть на самом деле. Истинная информация об устройствах компьютера записана на жестком диске, но и его еще  надо научиться читать. У каждого  человека может быть свой жесткий  уникальный диск, не похожий на другие. Спрашивается, откуда программы BIOS узнают, как работать именно с вашим жестким диском?

  Для этого  на материнской плате есть еще  одна микросхема — CMOS-память. В ней  сохраняются настройки, необходимые  для работы программ BIOS. В частности, здесь хранятся текущая дата и  время, параметры жестких дисков и некоторых других устройств. Эта  память не может быть ни оперативной (иначе она стиралась бы), ни постоянной (иначе в нее нельзя было бы вводить  данные с клавиатуры). Она сделана  энергонезависимой и постоянно  подпитывается от небольшой аккумуляторной батарейки, тоже размещенной на материнской  плате. Заряда этой батарейки хватает, чтобы компьютер не потерял настройки, даже если его не включать несколько  лет.

  Настройки CMOS, в частности, необходимы для задания  системной даты и системного времени, при установке или замене жестких  дисков, а также при выходе из большинства аварийных ситуаций. Настройкой BIOS можно, например, задать пароль, благодаря которому посторонний  человек не сможет запустить компьютер. Впрочем, эта защита эффективна только от очень маленьких детей.

  Для изменения  настроек, хранящихся в CMOS-памяти, в  ПЗУ содержится специальная программа  — SETUP. Чтобы ее запустить, надо в  самый первый момент после запуска  компьютера нажать и удерживать клавишу DELETE. Навигацию в системе меню программы SETUP выполняют с помощью  клавиш управления курсором. Нужные пункты меню выбирают клавишей ENTER, а возврат  в меню верхнего уровня — клавишей ESC. Для изменения установленных  значений служат клавиши Page Up и Page Down.

1.4 Кэш-память

  Кэш-память - это высокоскоростная память произвольного  доступа, используемая процессором  компьютера для временного хранения информации. Она увеличивает производительность, поскольку хранит наиболее часто используемые данные и команды "ближе" к процессору, откуда их можно быстрей получить.

  Кэш-память напрямую влияет на скорость вычислений и помогает процессору работать с  более равномерной загрузкой. Представьте  себе массив информации, используемой в вашем офисе. Небольшие объемы информации, необходимой в первую очередь, скажем список телефонов подразделений, висят на стене над вашим столом. Точно так же вы храните под  рукой информацию по текущим проектам. Реже используемые справочники, к примеру, городская телефонная книга, лежат  на полке, рядом с рабочим столом. Литература, к которой вы обращаетесь  совсем редко, занимает полки книжного шкафа. Компьютеры хранят данные в аналогичной  иерархии. Когда приложение начинает работать, данные и команды переносятся  с медленного жесткого диска в  оперативную память произвольного  доступа, откуда процессор может  быстро их получить. Оперативная память играет роль КЭШа для жесткого диска. Для достаточно быстрых компьютеров  необходимо обеспечить быстрый доступ к оперативной памяти, иначе микропроцессор будет простаивать, и быстродействие компьютера уменьшится. Для этого  такие компьютеры могут оснащаться кэш-памятью, т.е. "сверхоперативной" памятью относительно небольшого объема (обычно от 64 до 256 Кбайт), в которой  хранятся наиболее часто используемые участки оперативной памяти. Кэш-память располагается "между" микропроцессором и оперативной памятью, и при  обращении микропроцессора к  памяти сначала производится поиск  нужных данных в кэш-памяти. Поскольку  время доступа к кэш-памяти в  несколько раз меньше, чем к  обычной памяти, а в большинстве  случаев необходимые микропроцессору  данные содержаться в кэш-памяти, среднее время доступа к памяти уменьшается. Для компьютеров на основе intel-80386dx или 80486sx размер кэш-памяти в 64 кбайт является удовлетворительным, 128 кбайт - вполне достаточным. Компьютеры на основе intel-80486dx и dx2 обычно оснащаются кэш-памятью емкостью 256 Кбайт.

Раздел 2. Видеопамять

  Графическая плата (известна также как графическая  карта, видеокарта, видеоадаптер) (англ. video card) — устройство, преобразующее  изображение, находящееся в памяти компьютера, в видеосигнал для  монитора.

  Обычно  видеокарта является платой расширения и вставляется в специальный  разъём (ISA, VLB, PCI, AGP, PCI-Express) для видеокарт  на материнской плате, но бывает и  встроенной.

  Современные видеокарты не ограничиваются простым  выводом изображения, они имеют  встроенный микропроцессор, который  может производить дополнительную обработку, разгружая от этих задач  центральный процессор компьютера.

  Современная графическая плата состоит из следующих частей:

  1. Графический  процессор (GPU) — занимается расчетами  выводимого изображения, освобождая  от этой обязанности центральный  процессор, производит расчеты  для обработки команд трехмерной  графики. Является основой графической  платы, именно от него зависят  быстродействие и возможности  всего устройства. Современные графические  процессоры по сложности мало, чем уступают центральному процессору  компьютера, и зачастую превосходят  их по числу транзисторов. Архитектура  современного GPU обычно предполагает  наличие нескольких блоков обработки  информации, а именно: блок обработки  2D графики, блок обработки 3D графики,  в свою очередь, обычно разделяющийся  на геометрическое ядро (плюс  кэш вершин) и блок растеризации (плюс кэш текстур) и др.

  2. Видеоконтроллер  — отвечает за формирование  изображения в видеопамяти, дает  команды RAMDAC на формирование сигналов  развертки для монитора и осуществляет обработку запросов центрального процессора. Кроме этого, обычно присутствуют контроллер внешней шины данных (например, PCI или AGP), контроллер внутренней шины данных и контроллер видеопамяти. Ширина внутренней шины и шины видеопамяти обычно шире внешней (64, 128 или 256 разрядов против 16 или 32), во многие видеоконтроллеры встраивается еще и RAMDAC. Современные графические адаптеры (ATI, NVIDIA) обычно имеют не менее двух видеоконтроллеров, работающих независимо друг от друга и управляющих одновременно одним или несколькими дисплеями каждый. Видеопамять — играет роль кадрового буфера, в котором хранится в цифровом формате изображение, генерируемое и постоянно изменяемое графическим процессором и выводимое на экран монитора (или нескольких мониторов). В видеопамяти хранятся также промежуточные невидимые на экране элементы изображения и другие данные. Видеопамять бывает нескольких типов, различающихся по скорости доступа и рабочей частоте. Современные видеокарты комплектуются памятью типа DDR, DDR2 или GDDR3. Следует также иметь в виду, что помимо видеопамяти, находящейся на видеокарте, современные графические процессоры обычно используют в своей работе часть общей системной памяти компьютера, прямой доступ к которой организуется драйвером видеоадаптера через шину AGP или PCIE.