Окрім оперативної пам'яті існує ще і постійна пам'ять (ПЗУ). Її головна відмінність від ОЗУ - неможливість в процесі роботи змінити стан осередків ПЗУ. В свою чергу і ця пам'ять ділиться на постійну і репрограмовану. Принципи її функціонування зрозумілі з назви.
Еволюція мікросхем ОЗУ впритул зв'язана з еволюцією персональних комп'ютерів. Для успіху настольних комп'ютерів вимагалися мініатюрні чіпи ОЗУ. По мірі збільшення ємності пам'яті ціна зростала, але потім постійно зменшувалася по мірі відпрацювання технології і зростання об`ємів виробництва. Перші PC реалізувались на стандартних RAM чіпах по 16 Кбайт. Кожному біту відповідав свій власний адрес.
Десь біля року після появи XT з'явилося ОЗУ З більшими можливостями і більш ефективне з точки зору його ціни. Хоча нові мікросхеми могли вміщувати по 64 Кбайт, вони були дешевшими ніж 4 по 16 Кбайт. Системна плата PC була створена з урахуванням використання нових мікросхем пам'яті. Через декілька років 64 Кбайтні чіпи настільки широко розповсюдилися, що стали дешевшими за 16 Кбайтні.
До 1984 року був зроблений ще один крок по збільшенню об`єму пам'яті в одному корпусі. З'явилися 256 Кбайтні мікросхеми. RAM чіпи цього номіналу були встановлені на перших AT. А сьогодні мікросхеми в 1, 4, 8, 16, 32 Мбайт стали звичайним явищем.
PC мав досить просту архітектуру пам'яті, принаймі, якщо на неї дивитися з висоти останніх досягнень комп'ютерної індустрії. Пам'ять PC була представлена одним блоком, в якому кожний байт був доступний по вказівнику його адреси. Мікросхеми пам'яті були розбиті на 9 банків, що використовували в ранніх PC 16 кбайтні, а після цього і 64 кбайтні мікросхеми. Вісім мікросхем виділяли по одному біту для організації кожного байта пам'яті, дев'ята мікросхема використовувалася в якості контрольного біту парності.
Коли мікропроцессор 80286 стали використати в AT і їхніх аналогах, виникла проблема з організацією архітектури пам'яті. Звичайні мікросхеми пам'яті не могли працювати в такому швидкому темпі, в якому працював мікропроцессор. Тому довелося використати статус очікування. В тому випадку, коли процесор вимагав інформацію з пам'яті, йому доводилось зависати на один - два такти, що давало можливість пам'яті обробити запит.
Звичайно програма використовує пам'ять обмеженої області. Зберігаючи потрібну інформацію в кэш пам'яті, робота з якої дозволяє процесору обходитися без всяких циклів очікування. Не всяка кэш пам'ять рівнозначна. Велике значення має той факт, як багато інформації може містити кэш пам'ять. Чим більша кэш пам'ять, тим більше інформації може бути в ній розміщено, а отже, тим більше імовірність, що потрібний байт буде міститися в цій швидкій пам'яті. Очевидно, що найкращий варіант це коли об`єм кэш пам'яті відповідає об`му всієї оперативної пам'яті. В цьому випадку вся інша пам'ять стає непотрібною. Вкрай протилежна ситуація, коли є 1 байт кэш пам'яті, теж не має практичного змісту, бо імовірність того, що потрібна інформація виявиться в цьому байті, прямує до нуля. Практично, діапазон кэш пам'яті, що використається, коливається в межах 16 - 64 Кб.
Ще один різновид архітектури оперативної пам'яті комп'ютера це її розбивка на окремі секції і робота з цими секціями, як з малою кэш пам'яттю. Більша швидкість доступу до обмежених областей пам'яті є особливістю деяких специфічних мікросхем, що дозволяють деякому обсягу пам'яті, бути використаному без циклу очікування. Цей підхід вимагає спеціальних RAM мікросхем, що ділять свої адреси по сторінках. Ця технологія отримала назву режиму посторінкового доступу. Ці спеціальні мікросхеми забезпечують дуже швидкий доступ в одному з двох напрямків. Якщо вимагається читання або запис інформації, що зберігається на певній сторінці пам'яті, і попередня команда по роботі з пам'яттю використала інформацію з даної сторінки, циклу очікування не вимагається. Однак при переході з однієї сторінки на іншу цикли очікування неминучі.
Наступна цікава технологія, названа interleavеd memory, дуже схожа на ОЗУ посторінкового режиму. Вона суттєво підвищує швидкість звернення до пам'яті, і не має обмежень по сторінковій розбивці. При використанні цієї технології вся оперативна пам'ять розбивається на два або більше число банків. Послідовність бітів зберігається в різних банках, тому мікропроцесор звертається то до одного то до іншого банку при читанні цієї послідовності. Під час звернення до одного банку, інший реалізує цикл поновлення, і тому процесору не потрібно чекати. І тільки, якщо мікропроцесору потрібно читати несуміжні біти, статус очікування неминучий, але імовірність його появи зменшується.
Найбільш типова реалізація цієї технології представляется розбивкою оперативної пам'яті на два банки. Як наслідок, імовірність виникнення очікування 50%. Чотирьохбанкова організація зменшує цю імовірність до 25%. Оскільки дана технологія не вимагає застосування спеціальних мікросхем пам'яті, вона є найбільш зручною для підвищення швидкості системи. Крім того, вона може суміщатися з ОЗУ сторінкового режиму, що ще оперативність.
Фундаментальні рішення були прийняті при розробці перших PC. Для того, щоб мікропроцесор 8088 міг користуватися пам`яттю, вона повинна бути адресована. І цей мікропроцесор повинен володіти можливістю адресуватися до 1М. Конструктори IBM вирішили виділити спеціальні області пам'яті для специфічної мети. Вони поділили всю пам'ять на розділи, і кожний розділ призначили для реалізації певних функцій. Результуюча діаграма була названа картою пам'яті. При розробці PC половина всієї пам'яті була зарезервована. Верхня половина адресного простору була виділена для кодів BIOS і для прямого процесорного доступу до пам'яті, що використовується відеосистемою. Перші декілька Кбайт були зарезервовані під інформацію про систему і розташування конкретних секцій кодів, що виконувались на час виникнення переривань програмного забезпечення. Ці осередки пам'яті називаються векторами преривання, а функція програмного коду - механізмом переривания. В кінці адресного простору розташовувався буфер номіналом 16 байт. Тут зберігаються 16 останніх символів введених з клавiатури. Цей буфер потрібний для зберігання набраного тексту під час, коли процесор зайнятий іншою задачею. Після того, як він звільниться, текст буде оброблений. Крім того, різноманітні системні прапорці, що вказують на внутрішній стан системи, також зберігаються в нижньому розділі пам'яті.
В ті дні, коли більшість комп'ютерів мали 60 Кб пам`яті, 512 Кб здавалися царською щедрістю. Тому 128 Кб були віддані під юрисдикцію програмного забезпечення, інші 384 Кб від початку адресного простору, призначались для використання програмами BIOS і відеопам`яттю. Ці рішення виділяли 640 Кб для DOS. Це був максимум, адресованого простору, яким міг оперувати 8088 при виконанні програм. З часом ці 640 Кб були названі базовой пам'яттю, тому що це є основним стандартом, на якому повинні базуватися всі IBM сумісні системи.
Пам'ять, що виходить за межі 1 Мб адресованого простору 8088, що може стати доступною в захищеному режимі Intel 80286 і 80386, звичайно називається додатковою, хоча IBM інколи називає цю пам'ять розширеною (expanded). Але більшість авторів використає термін (extеnded). Аж до 15 Мб додаткової пам'яті може бути встановлено в комп'ютери на 80286 мікропроцесорі, і до 4 Гб - з 80386. Найбільш істотною відмінністю базової і додаткової пам'яті є те, що програми, працюючі в реальном режимі, не можуть виконуватися в додатковій пам`яті. А поскільки DOS написаний для реального режиму, йому доводиться обходитися тільки базовою пам'яттю.
Але сказати, що додаткова пам'ять зайва в реальному режимі не можна. Програми не знають, як звертатися до додаткових осередків пам'яті. Але додаткова пам'ять може бути використана для зберігання інформації. А отже, просто потрібно розробити програмное забезпечення, щоб використати можливості додаткової памяті. І такі DOS програми існують. Прекрасний приклад цьому імітатор логічного диску VDISK, що підтримується DOS, починаючи з версії 3.0. Хоча програмні коди VDISK виконуються в звичайній пам'яті DOS в реальному режимі, додаткова пам'ять може використовуватися для зберігання даних. Оскільки Windows функціонує в захищеному режимі, їй доступні всі ресурси додаткової пам'яті. Однак варто нагадати, що, коли Windows використовує підпрограми DOS, їй потрібно обходитись обмеженням пам'яті реального режиму в 640 Кб.
Домашнє завдання
1. Вивчити основні типи пам`яті ПК.
2. Знати відповіді на питання:
· для чого використовують кеш пам`ять?
· чим відрізняється базова пам`ять від додаткової?
· що буде, якщо позбавити комп`ютер можливості використовувати
· пам`ять?
3. Що являє собою технологія, названа interleavеd memory.