Память ПК в операционной системе DOS

- энергозависимая (не разрушаемая) память (ЗУ) (non-volatile storage) - память или ЗУ, записи в которых не стираются (не разрушаются) при снятии электропитания;

- динамическая память (dynamic storage) - разновидность энергозависимой полупроводниковой памяти, в которой хранимая информация с течением времени разрушается, поэтому для сохранения записей, необходимо производить их периодическое восстановление (регенерацию), которое выполняется под управлением специальных внешних схемных элементов.

Различия видов памяти по виду физического носителя и способа записи данных

- акустическая память (acoustic storage) - вид памяти (ЗУ), использующий в качестве среды для записи и хранения данных замкнутые акустические линии задержки;

- голографическая память (holographic storage) - вид памяти (ЗУ), использующий в качестве среды для записи и хранения графической объемной (пространственной) информации голограмм;

- емкостная память (capacitor storage) - вид памяти (ЗУ), использующий в качестве среды для записи и хранения данных конденсаторы;

- криогенная память (cryogenic storage) - вид памяти (ЗУ), использующий в качестве среды для записи и хранения данных материалы, обладающие сверхпроводимостью;

- лазерная память (laser storage) - вид памяти (ЗУ), в котором запись и считывание данных производятся лучом лазера;

- магнитная память (magnetic storage) - вид памяти (ЗУ), использующий в качестве среды для записи и хранения данных магнитный материал. Наиболее широко использующимися устройствами реализации магнитной памяти в современных ЭВМ являются накопители на магнитных лентах (НМЛ), магнитных (жестких и гибких) дисках (НЖМД и НГМД);

- магнитооптическая память (magneto-optic storage) - вид памяти, использующий магнитный материал, запись данных на которые возможна только при нагреве до температуры Кюри, осуществляемом в точке записи лучом лазера;

- молекулярная память (molecular storage) - вид памяти, использующей технологию «атомной туннельной микроскопии», в соответствии с которой запись и считывание данных производится на молекулярном уровне. Носителями информации являются специальные виды пленок. Головки, считывающие данные, сканируют поверхность пленок. Их чувствительность позволяет определять наличие или отсутствие в молекулах отдельных атомов, на чем и основан принцип записи/считывания данных;

- полупроводниковая память (semiconductor storage) - вид памяти (ЗУ), использующий в качестве средств записи и хранения данных микроэлектронные интегральные схемы. Преимущественное применение этот вид памяти получил в постоянных запоминающих устройствах и, в частности, в качестве оперативной памяти ЭВМ, поскольку он характеризуется высоким быстродействием;

- электростатическая память (electrostatic storage) - вид памяти (ЗУ), в котором носителями данных являются накопленные заряды статического электричества на поверхности диэлектрика.

По назначению, организации памяти и/или доступа к ней

- автономная память, автономное ЗУ (off-line storage) - вид памяти (ЗУ), не допускающий прямого доступа к ней а также управление центрального процессора: обращение к ней, а также управление ею производится вводом в систему специальных команд и через посредство оперативной памяти;

- адресуемая память (addressed memory) - вид памяти (ЗУ), к которой может непосредственно обращаться центральный процессор;

- ассоциативная память, ассоциативное ЗУ (АЗУ) (associative memory, content-addressable memory (CAM)) - вид памяти (ЗУ), в котором адресация осуществляется на основе содержания данных, а не их местоположения, чем обеспечивается ускорение поиска необходимых записей. С указанной целью поиск в ассоциативной памяти производится на основе определения содержания в той или иной ее области (ячейке памяти) слова, словосочетания, символа и т.п., являющихся поисковым признаком.

- буферная память, буферное ЗУ (buffer storage) - вид памяти (ЗУ), предназначенный для временного хранения данных при обмене ими между различными устройствами ЭВМ;

- виртуальная память (virtual memory): 1)способ организации памяти, в соответствии с которым часть внешней памяти ЭВМ используется для расширения ее внутренней (основной) памяти; 2) область памяти, предоставляемая отдельному пользователю или группе пользователей и состоящая из основной и внешней памяти ЭВМ, между которыми организован так называемый постраничный обмен данными;

- временная память (temporary storage) - специальное запоминающее устройство или часть оперативной памяти, резервируемые для хранения промежуточных результатов обработки;

- вспомогательная память (auxiliary storage) - часть памяти ЭВМ, охватывающая внешнюю и нарощенную оперативную память;

- вторичная память (secondary storage) - вид памяти, который в отличие от основной памяти имеет большее время доступа, основывается на большем обмене, характеризуется большим объемом и служит для разгрузки основной памяти;

- гибкая память (elastic storage) - вид памяти, позволяющей хранить переменное число данных, пересылать (выдавать) их в той же последовательности, в которой принимает и варьировать скорость вывода и т.п.

Таким образом, была дана классификация основных видов компьютерной памяти.

Память ПК в DOS

Оперативная память

Оперативная память компьютера IBM PC с процессором Intel – 8088 или Intel – 8086 может иметь размер не более, чем 1 Мбайта, поскольку эти микропроцессоры могут обращаться не более, чем к 1 Мбайту памяти. Эта память состоит из двух частей. Первые 640 Кбайт памяти могут использоваться прикладными программами и операционной системой. Остальные адреса памяти зарезервированы для служебных целей:

для хранения части операционной системы DOS, которая обеспечивает тестирование компьютера, начальную загрузку операционной системы, а также для выполнения основных низкоуровневых услуг ввода – вывода;

для передачи изображения на экран;

для хранения различных расширений операционной системы, которые поставляются вместе с дополнительными устройствами компьютера.

Как правило когда говорят об объеме оперативной памяти компьютера, то имеют ввиду именно первую ее часть, которая мажет использоваться прикладными программами и операционной системой.

Барьер 640 Кбайт. Как было сказано выше, у IBM PC с микропроцессором Intel – 8088 или Intel – 8086 оперативная память, доступная для операционной системы или программ, составляет не более 640 Кбайт. В начале 80-х годов, когда разрабатывался компьютер IBM PC, возможность работать с 640 Кбайтами памяти была большим шагом вперед: остальные компьютеры могли тогда работать с 64 Кбайтами памяти. Но очень скоро выяснилось, что для многих программ 640 Кбайт памяти мало (к тому же из этих 640 Кбайт до 100 Кбайт могут занимать DOS и различные системные программы – драйверы устройства и резидентные программы). Эта проблема была решена, когда для использования с IBM PC были разработаны расширенная и дополнительные памяти.

Организация памяти.

Память является одним из основных элементов компьютера, позволяющим ему нормально функционировать. Место для хранения информации, с которой он работает называется внутренняя память компьютера. Она является временным рабочим пространством, а внешняя память предназначена для долговременного хранения информации , такая как файл на дискете или диске. Причем при выключении компьютера никакой информации во внутренней памяти не сохраняется.

Память компьютера состоит из ячеек. Для облегчения нахождения любой из ячеек ей присваивается какой то адрес. В качестве адресов для ячеек используют числа. Для первой ячейки это нуль и так дальше по порядку (или не по порядку) к последней ячейке памяти. Так как адреса - это те же числа, компьютер может использовать арифметические операции для вычисления адресов памяти. В зависимости от конструкции каждого на него накладываются собственные ограничения на величину адресов. Объем адресного пространства компьютера определяет наибольший возможный адрес. Обычно компьютер использует память меньшего объема, чем допускается его возможностями адресации. Конструкция компьютера может предусматривать наибольшее адресное пространство, это накладывает суровые ограничения на возможности такого компьютера.

Большое адресное пространство – это возможность свободно использовать ресурсы памяти для определенных целей. Огромная часть арифметических операций, которые может выполнять микропроцессор 8088, ограничивается манипуляцией с 16-разрядными числами, что дает диапазон значений от 0 до 64 К. Поскольку полный адрес должен состоять из 20 разрядов, необходимо было разработать способ управления 20 разрядами. Решение было найдено путем использования принципа сегментированной адресации. Чтобы иметь возможность в каждый момент времени работать более чем с 64К памяти, в микропроцессоре 8088 предусмотрены четыре различных регистра сегмента, каждый из которых имеет особое назначение. Память компьютера используется для различных целей - часть ее занимает программа, другая часть используется для хранения данных, с которыми в данный момент работает программа. Поэтому два регистра сегмента выделены для программы и для данных. Для указания базового адреса программного или кодового сегмента используется регистр DC. Еще одна область памяти, используемая для специальных целей, называется стеком, и ее адрес указывается регистром стека SS. Для обеспечения дополнительных возможностей адресации имеется регистр дополнительного сегмента (или сегмента расширения), ES.

Для работы с сегментированными адресами микропроцессор 8088 имеет специальные регистры сегментов, предназначенные для хранения сегментной части адресов. Загрузив в регистр сегмента некоторое значение, можно адресовать следующие за ним 64К ячеек памяти. Без изменения значения в регистре сегмента компьютер может работать только с 64К байтами из общего адресного пространства в 1.024К. Путем изменения значения в регистре сегмента можно адресовать любую ячейку памяти.

Когда программа подготавливается к выполнению, операционная система, такая как DOS, выбирает ячейки каких разделов будут использоваться для размещения кодовой части программ, данных и стека в регистры сегментов CS, DS и SS заносятся адреса этих ячеек. При выполнении программы адреса в этих регистрах позволяют находить нужные ячейки памяти.

DOS и языковые процессоры используют программные соглашения, которые позволяют увеличить объем программ практически неограниченно, в то время как их адресуемая область данных ограничена 64К.

Имея адресное пространство свыше миллиона байт IBM/PC позволяет более удобно и более гибко использовать память, чем большинство других, меньших персональных компьютеров. С одной стороны, резервирование определенных ячеек памяти может наложить ограничение на возможные применения компьютера. В IBM/PC резервируется несколько областей в верхних адресах памяти. Эти области имеют особое значение, а все нижние адреса оставлены для свободного использования. Таким образом, сочетаются достоинства использования зарезервированных блоков памяти и сохранения как можно большего объема памяти для свободного использования.

Верхняя четверть общего объема памяти, начиная с ячейки C 000 и до конца, практически всегда занимается постоянным запоминающим устройством или ПЗУ.

Ниже области ПЗУ располагается большой сегмент памяти, предназначенный для поддержки экранного режима дисплеев. Для хранения информации, отображаемой на экране, необходимо использовать специальную область памяти, которая может располагаться как внутри дисплея, так и внутри компьютера, с которым он соединен. В IBM/PC экранная память входит в общее адресное пространство компьютера (хотя конструктивно она размещается на плате расширения для дисплея).

Блок экранной памяти начинается с адреса В000 и занимает 64К, вплоть до адреса С000. этот блок делится на две части. Нижняя половина, начинающаяся с адреса В000, используется монохромным дисплеем. Верхняя половина, начинающаяся с адреса В800, используется цветным графическим дисплеем. Ни один из дисплейных адаптеров не требует и не использует все 32К, выделенные для них. Монохромный дисплей использует всего 4К, а цветной графический дисплей использует 16К. Оставшаяся часть памяти в настоящее время не используется, но может понадобиться для более совершенных дисплейных адаптеров.

Фактически, для дисплейных адаптеров выделено больше памяти, чем эти 64К от В000 до С000. Блок в 64К, предшествующий им, также зарезервирован. Первые 16К, от А000 до А4000, зарезервированы совершенно таинственным образом, не имеется ни малейшего указания на то, для чего это сделано. Остальные 48К этого блока от А400 до В000, входит в область 112К, которая считается зарезервированной для экранной памяти.

Объем памяти, расположенной ниже адреса А000, составляет 64К, которые предназначены для обычного использования памяти компьютера. Первые 64К располагаются на основной системной плате IBM/PC, а все остальные микросхемы памяти размещаются в блоках расширения. IBM/PC поддерживает всего 256К памяти, но этот предел связан только с тестами BIOS, которые при запуске компьютера проверяют такой объем памяти. Всегда можно подключить больше, чем 256К памяти.

Вся обычная оперативная память, подключенная к компьютеру, располагается в нижних адресах общего адресного пространства. Мы можем подключить такой объем памяти, какой нам необходим в пределах, накладываемых зарезервированными адресами. Независимо от того, подключено ли к компьютеру 48К или 576К, они всегда размещаются, начиная с адреса 0000. Таким образом, оперативная память (ОП) всегда занимает нижние адреса пространства, а постоянная память - в верхних адресах. Между ними располагается экранная память. Между всеми этими разделами могут быть промежутки - промежуток от конца ОП до начала экранной памяти и от конца экранной памяти до начала постоянно запоминающих устройств. Это неиспользуемая часть памяти IBM/PC.

Модернизация памяти

Функция ОП является хранение слов информации, каждое из которых в равной мере доступно процессору и другим устройствам ЭВМ, связанным с оперативной памятью. Равнодоступность слов достигается путем присваивания адреса каждой ячейке ОП и обеспечения возможности доступа к информации при любом порядке поступления адресов. В структурном отношении ОП состоит из комплекса быстродействующих запоминающих устройств.

Память всегда была важным элементом компьютера. Первый компьютер обладал способностью обращаться к 640К оперативной памяти - RAM. Но в те дни, когда стандартом считались 64К, это было слишком большой величиной, настолько большой, что даже не знали, что можно с ней делать. В настоящее время памяти в 640К уже не хватает.

Память компьютера обычно называют RAM, что означает память с оперативным запоминающим устройством. Это временная память, управляемая микропроцессором компьютера и используемая программным обеспечением таким образом, чтобы мы могли создавать и обрабатывать информацию. Память может быть либо временной, либо постоянной.

RAM - это временная память, потому что, когда отключить питание, содержимое RAM теряется. Этот недостаток восполняется наличием в компьютере накопителей на дисках, которые хранят информацию постоянно. Информация, записанная в дисковую память, не стирается при выключении питания компьютера. Однако компьютер не может непосредственно обрабатывать информацию, хранящуюся на диске. Он работает непосредственно только с RAM. Таким образом, кроме своих математических обязанностей, на микропроцессор возложена обязанность управления памятью, с которой он прекрасно справляется. В памяти он хранит различные величины, производит сравнения, копирует и пересылает информацию. Чем больше у компьютера память, тем больше информации он может хранить и тем больше информации сможет обрабатывать 9 по заданной программе микропроцессора.