Számítógép memória

A számítógépmemória ( információs tárolóeszköz , tárolóeszköz ) a számítógép része, fizikai eszköz vagy adattároló eszköz , amelyet a számítástechnikai rendszerekben meghatározott ideig használnak. A memória a központi feldolgozó egységhez hasonlóan az 1940-es évek óta a számítógép állandó része. A számítástechnikai eszközök memóriája hierarchikus felépítésű , és általában több, eltérő jellemzőkkel rendelkező tárolóeszköz használatát foglalja magában.

A személyi számítógépekben a "memóriát" gyakran egyik típusának nevezik - dinamikus véletlen hozzáférésű memóriának (DRAM), amelyet a személyi számítógép RAM -jaként használnak.

A számítógép memóriájának feladata a külső hatások állapotának tárolása a celláiban , az információk rögzítése . Ezek a sejtek sokféle fizikai hatás rögzítésére képesek . Funkcionálisan hasonlóak a hagyományos elektromechanikus kapcsolókhoz , és az információkat két jól megkülönböztethető állapot formájában rögzítik - 0 és 1 ("ki" / "be"). Speciális mechanizmusok biztosítanak hozzáférést ( olvasási , véletlenszerű vagy szekvenciális) ezen cellák állapotához.

A memória elérésének folyamata időben elválasztott folyamatokra oszlik - írási műveletre ( ROM írása esetén szleng firmware ) és olvasási műveletre , sok esetben ezek a műveletek egy külön speciális eszköz - memória - vezérlése alatt mennek végbe . vezérlő .

Van egy memóriatörlési művelet is  - ugyanazon értékek bevitele (írása) a memóriacellákba , általában 00 16 vagy FF 16 .

A személyi számítógépekben használt legismertebb tárolóeszközök : véletlen elérésű memóriamodulok ( RAM ), merevlemezek (merevlemezek), hajlékonylemezek (mágneses hajlékonylemezek), CD -k vagy DVD -k és flash memóriaeszközök .

Memória funkciók

A számítógép memóriája támogatja a modern számítógépek egyik funkcióját - az információ hosszú távú tárolásának képességét . A központi feldolgozóegységgel együtt a tárolóeszközök az úgynevezett Neumann-architektúra kulcselemei, amely a legtöbb modern általános célú számítógép alapelve.

Az első számítógépek tárolóeszközöket kizárólag feldolgozott adatok tárolására használtak. Programjaikat hardver szinten, keményen kódolt végrehajtható szekvenciák formájában valósították meg . Bármilyen újraprogramozás hatalmas mennyiségű kézi munkát igényelt az új dokumentáció elkészítése, átkötése, blokkok és eszközök átépítése stb. a helyzet.

Bármilyen információ bitben mérhető , és ezért függetlenül attól, hogy a digitális számítógép milyen fizikai elveken és milyen számrendszerben működik (bináris, hármas, decimális stb.), számok , szöveges információ , kép , hang , videó és egyéb az adatok bitsorozatok vagy bináris számok sorozataként ábrázolhatók . Ez lehetővé teszi a számítógép számára az adatok kezelését, feltéve, hogy elegendő tárolókapacitás van (például egy közepes méretű regény szövegének tárolásához körülbelül egy megabájt szükséges ).

A mai napig számos eszközt hoztak létre adatok tárolására, különféle fizikai effektusok felhasználásán . Univerzális megoldás nincs, mindegyiknek megvannak a maga előnyei és hátrányai, ezért a számítógépes rendszereket általában többféle tárolórendszerrel szerelik fel, amelyek főbb tulajdonságai határozzák meg felhasználásukat és céljukat.

A működés fizikai alapjai

A tárolóeszköz működése alapulhat bármilyen fizikai hatáson , amely a rendszert két vagy több stabil állapotba hozza. A modern számítástechnikában gyakran alkalmazzák a félvezetők fizikai tulajdonságait , amikor az áram félvezetőn való áthaladását vagy annak hiányát 0 vagy 1 logikai jelek jelenléteként értelmezik. A mágnesezés iránya által meghatározott állandósult állapotok lehetővé teszik a sokféle mágneses anyag adattároláshoz. A töltés megléte vagy hiánya a kondenzátorban egy tárolórendszer alapja is lehet. A fénynek a CD, DVD vagy Blu-ray lemez felületéről való visszaverődése vagy szórása szintén lehetővé teszi az információk tárolását.

Memóriatípusok osztályozása

Különbséget kell tenni a memória és a tárolóeszközök (memória) osztályozása között. Az első a memóriát funkcionalitás szerint, a második a műszaki megvalósítás szerint osztályozza . Itt az elsőt vesszük figyelembe - tehát mind a hardveres memóriatípusok (memóriában implementálva), mind a legtöbb esetben programozottan megvalósított adatszerkezetek beleesnek.

Elérhető adatműveletek

• Csak olvasható memória (ROM )
• Olvasási/írási memória

A programozható és újraprogramozható ROM-on (PROM és PROM) lévő memóriának nincs általánosan elfogadott helye ebben a besorolásban. Vagy a "csak olvasható" memória alfajaként emlegetik [1] , vagy külön típusba különítik el.

Javasolják továbbá a memória hozzárendelését egyik vagy másik típushoz az újraírásának jellemző gyakorisága szerint a gyakorlatban: a RAM azokat a típusokat jelenti, amelyekben az információ gyakran változik működés közben, a ROM pedig azokat, amelyek viszonylag változatlan adatok tárolására szolgálnak [1] .

Elérési mód

• Szekvenciális hozzáférés ( angolul  szekvenciális hozzáférési memória, SAM ) - a memóriacellák kiválasztása (olvasása) szekvenciálisan, egymás után, elhelyezkedésük sorrendjében történik. Az ilyen memória egy változata a verem memória.
• Random access ( angolul  Random Access memory, RAM ) – egy számítástechnikai eszköz tetszőleges memóriacellához tud hozzáférni tetszőleges címen.

Adattárolás és hozzáférési algoritmusok szervezése

Megismétli az adatstruktúrák osztályozását :

• Címezhető memória  – a címzést az adatok helye végzi.
• Asszociatív memória ( angol  asssociative memory, content-addressable memory, CAM ) - a címzést az adatok tartalma, nem pedig a helyük végzi (memória ellenőrzi a megadott tartalmú cella meglétét, és ha ilyen (s ) jelen van (yut) visszaadja azt (a címüket) vagy a hozzájuk kapcsolódó egyéb adatokat.
• Store (stack) memória ( eng.  pushdown storage ) - verem megvalósítás .
• Mátrix tároló ( eng.  matrix storage ) - a memóriacellák úgy helyezkednek el, hogy két vagy több koordináta által elérhetők legyenek.
• Objektumtárolás ( eng.  object storage ) - memória, melynek menedzsmentrendszere az objektumok tárolására összpontosít. Minden objektumot a rekord típusa és mérete jellemez.
• Szemantikus tárolás ( eng.  szemantic storage ) - az adatok elhelyezése és leírása a fogalmi jellemzők bizonyos struktúrájának megfelelően történik.

Időpont

• Puffer memória ( eng.  buffer storage ) - olyan memória, amelyet az adatok ideiglenes tárolására terveztek, amikor azokat különböző eszközök vagy programok között cserélik.
• Ideiglenes (köztes) memória ( eng.  ideiglenes (intermediate) storage ) - memória a közbenső feldolgozási eredmények tárolására.
• A gyorsítótár ( angolul  cache memory ) egy eszköz vagy szoftver architektúrájának egy része, amely a gyakran használt adatokat tárolja, hogy gyorsabban férhessen hozzá, mint a gyorsítótárazott memória.
• Javító memória ( angol  patch memória ) - a számítógép memóriájának része, amely a hibás cellák címének tárolására szolgál a fő memóriában. Az áthelyezési táblázat és az újraleképezési tábla kifejezéseket is használják.
• Vezérlő memória ( angolul  control storage ) - vezérlőprogramokat vagy mikroprogramokat tartalmazó memória. Általában ROM-ként valósítják meg.
• Megosztott memória vagy kollektív hozzáférési memória ( pl.  megosztott memória, megosztott hozzáférési memória ) – több felhasználó, folyamat vagy processzor számára egyidejűleg elérhető memória.

A címtér szervezése

• Valódi vagy fizikai memória ( angol  real (physical) memory ) - memória, amelynek címzési módja megfelel az adatok fizikai helyének;
• Virtuális memória ( eng.  virtual memory ) - memória, amelynek címzési módja nem tükrözi adatainak fizikai helyét;
• Overlay memória ( eng.  overlayable storage ) - memória, amelyben több terület van azonos címmel, amelyek közül egyszerre csak egy érhető el.

Távolság és hozzáférhetőség a processzor számára

• Elsődleges memória (szupergyors, SRAM) – a processzor rendelkezésére áll külső eszközök igénybevétele nélkül.
  • processzor regiszterek ( processzor vagy regiszter memória ) – közvetlenül az ALU -ban található regiszterek ;
  • processzor gyorsítótár  - a processzor által használt gyorsítótár a számítógép memóriájához való átlagos hozzáférési idő csökkentésére. Több szintre oszlik, amelyek sebességében és hangerejében különböznek egymástól (például L1, L2, L3).
• Másodlagos memória – a processzor rendelkezésére áll a címbuszon  keresztüli közvetlen címzéssel ( címezhető memória ). Így elérhető a RAM (az aktuális adatok és a végrehajtható programok tárolására tervezett memória) és a bemeneti-kimeneti portok (különleges címek, amelyeken keresztül más berendezésekkel való interakció valósul meg).
• Harmadlagos memória  – csak nem triviális műveletsoron keresztül érhető el. Ez magában foglal mindenféle külső memóriát  – az I/O eszközökön keresztül elérhető. A harmadlagos memóriával való interakció bizonyos szabályok (protokollok) szerint történik, és megköveteli a megfelelő programok jelenlétét a memóriában. A minimálisan szükséges interakciót biztosító programok a másodlagos memóriában található ROM-ba kerülnek ( PC-kompatibilis PC- k esetén ez a BIOS ROM ).

A fő memóriában elhelyezkedő adatstruktúrák helyzete ebben az osztályozásban nem egyértelmű. Általában egyáltalán nem szerepelnek benne, osztályozást végeznek a hagyományosan használt memóriatípusok alapján [2] .

Hozzáférhetőség technikai eszközökkel

• A közvetlenül felügyelt ( on- line tároló ) memória az adott pillanatban közvetlenül elérhető memória . 
• Autonóm memória, Archívum ( eng.  off-line storage ) - memória, amelyhez külső műveletekre van szükség - például a program által megadott azonosítóval rendelkező archív adathordozó kezelője általi behelyezése
• Félig autonóm  memória közeli tárhely  - ugyanaz, mint az autonóm, de a média fizikai mozgatását a rendszer parancsára robot végzi, vagyis nem igényel operátor jelenlétét

Egyéb kifejezések

• Többblokkos memória ( eng.  multibank memory ) - egyfajta RAM, több független blokkból szervezve, amelyek lehetővé teszik a hozzájuk való egyidejű hozzáférést, ami növeli a sávszélességét. A "interleave" kifejezést gyakran használják (pauszpapír az angol  interleave  - interleave szóból), és néhány vállalat dokumentációjában megtalálható a "többcsatornás memória" ( angolul  multichanel ).
• A beépített logikával rendelkező memória ( angolul  logic-in-memory ) egy olyan memóriatípus, amely az adatok logikai feldolgozásának (átalakításának) beépített eszközeit tartalmazza, például méretezést, kódkonverziót, mezőátfedést stb.
• A többportos tárolómemória egy olyan  memóriaeszköz, amely több irányból (bemenet) független hozzáférést tesz lehetővé, és a kérések kiszolgálása prioritásuk sorrendjében történik.
• Többszintű memória ( eng.  multilevel memory ) - többszintű, különböző jellemzőkkel rendelkező tárolóeszközökből álló memória-szervezet, amelyet a felhasználók egészének tekintenek. A többszintű memóriát egy lapozási szervezet jellemzi, amely biztosítja a különböző szintű memóriák közötti adatcsere "átláthatóságát".
• A párhuzamos tárolás egy olyan  memóriatípus, amelyben az összes keresési terület egyszerre elérhető.
• Oldalmemória ( eng.  page memory ) - memória, azonos területekre osztva - oldalak. Az írási-olvasási műveleteket a memóriavezérlő oldalváltásával hajtja végre .

Lásd még

• Memtest86+

Jegyzetek

1. ↑ 1 2 V. Fioktistov. Az információtárolási technológiák áttekintése. 1. rész. A memória működési elvei és osztályozása (2006. július 21.). Letöltve: 2009. augusztus 19. Az eredetiből archiválva : 2011. augusztus 21.. (határozatlan)
2. ↑ E. Tanenbaum. Számítógép architektúra . - 4. kiadás - Szentpétervár. : Péter , 2003. - S. 68. - 698 p. - ISBN 5-318-00298-6 . Archivált másolat (nem elérhető link) . Letöltve: 2009. augusztus 19. Az eredetiből archiválva : 2012. január 11.. (határozatlan) 

Irodalom

• Ian Sinclair. Memória // Számítógépes szakkifejezések szótára = Dictionary of Personal Computing / Per. angolról. A. Segítség. — M .: Veche, AST , 1996. — 177 p. — ISBN 5-7141-0309-2 .

Linkek

• 1. fejezet A számítógépes memória szervezésének általános elvei