5. Постоянные запоминающие устройства

Постоянное запоминающее устройство (ПЗУ или ROM — Read Only Memory, па-

мять только для чтения) также строится на основе установленных на материн-

ской плате модулей (кассет) и используется для хранения неизменяемой инфор-

мации: загрузочных программ операционной системы, программ тестирования

устройств компьютера и некоторых драйверов базовой системы ввода-вывода

(BIOS) и т. д.

К ПЗУ принято относить энергонезависимые постоянные и «полупостоянные»

запоминающие устройства, из которых оперативно можно только считывать

информацию, запись информации в ПЗУ выполняется вне ПК в лабораторных

условиях или при наличии специального программатора — в компьютере. По

технологии записи информации можно выделить ПЗУ следующих типов:

- микросхемы, программируемые только при изготовлении — классические

или масочные ПЗУ или ROM;

- микросхемы, программируемые однократно в лабораторных условиях — про-

граммируемые ПЗУ (ППЗУ) или programmable ROM (PROM);

- микросхемы, программируемые многократно — перепрограммируемые ПЗУ

или erasable PROM (EPROM). Среди них следует отметить электрически пере-

программируемые микросхемы EEPROM (Electrical Erasable PROM), в том

числе флэш-память.

Устанавливаемые на системной плате ПК модули и кассеты ПЗУ имеют емкость,

как правило, не превышающую 128 Кбайт. Быстродействие у постоянной памяти

меньшее, чем у оперативной, поэтому для повышения производительности со-

держимое ПЗУ копируется в ОЗУ, и при работе непосредственно используется

только эта копия, называемая также теневой памятью ПЗУ (Shadow ROM).

В настоящее время в ПК используются «полупостоянные», перепрограммируемые

запоминающие устройства — флэш-память. Модули, или карты, флэш-памяти

могут устанавливаться прямо в разъемы материнской платы и имеют следующие

параметры: емкость до 512 Мбайт (в ПЗУ BIOS используются до 128 Кбайт),

время обращения по считыванию 0,035-0,2 мкс, время записи одного байта

2-10 мкс. Флэш-память — энергонезависимое запоминающее устройство. Приме-

ром такой памяти может служить память NVRAM — Non Volatile RAM со ско-

ростью записи 500 Кбайт/с. Обычно для перезаписи информации необходимо

подать на специальный вход флэш-памяти напряжение программирования (12 В),

что исключает возможность случайного стирания информации. Перепрограмми-

рование флэш-памяти может выполняться непосредственно с гибкого диска или

с клавиатуры ПК при наличии специального контроллера, либо с внешнего про-

грамматора, подключаемого к ПК. Флэш-память бывает весьма полезной как для

создания весьма быстродействующих, компактных, альтернативных НМД запо-

минающих устройств — «твердотельных дисков», так и для замены ПЗУ, храня-

щего программы BIOS, позволяя прямо с «дискеты» обновлять и заменять эти

программы на более новые версии при модернизации ПК.

5. Логическая структура основной памяти

Структурно основная память состоит из миллионов отдельных однобайтовых

ячеек памяти. Каждая ячейка памяти имеет свой уникальный адрес. Для ОЗУ и ПЗУ отводится единое адресное пространство.

Адресное пространство определяет максимально возможное количество непосредственно адресуемых ячеек основной памяти. Адресное пространство зависит

от разрядности адресных шин. адресное пространство равно 2 ⁿ , где n — разрядность адреса. За основу в ПК взят 16-разрядный адресный код, равный по длине размеру машинного слова. При помощи 16-разрядного представления адреса можно непосредственно адресовать всего 2 ¹⁶ = 65 536 = 64 Кбайт ячеек памяти. Это 64-килобайтовое поле памяти, так называемый сегмент, также является базовым в логической структуре ОП.

Для адресации 1 Мбайт = 2²⁰= 1 048 576 ячеек непосредственно адресуемой памяти необходим 20-разрядный код, получаемый в ПК при помощи специальной

структуризации адресов ячеек ОП.

Абсолютный (полный, физический) адрес (А абс) формируется в виде суммы не-

скольких составляющих, чаще всего используемыми из которых являются: адрес

сегмента и адрес смещения.

Адрес сегмента (А сегм) — это начальный адрес 64-килобайтового поля, внутри ко-

торого находится адресуемая ячейка.

Адрес смещения (А см) — это относительный 16-разрядный адрес ячейки внутри

сегмента.

То есть условно можно записать:

А абс = 16 X А сегм + А см.В современных ПК существует режим виртуальной адресации (virtual — мнимый,

кажущийся, воображаемый). применяется для увеличения адресного пространства ПК при наличии ОП большой емкости (простая виртуальная адресация) или при организации виртуальной памяти, в которую наряду с ОП включается и часть внешней (обычно дисковой) памяти. При виртуальной адресации вместо начального адреса сегмента А сегм в формировании абсолютного адреса А абс. принимает участие многоразрядный адресный код, считываемый из специальных таблиц. Принцип простой виртуальной адресацииможно пояснить следующим образом. В регистре сегмента содержится не А сегм,

а некий селектор, имеющий структуру:

ИНДЕКС F СЛ

где СЛ — вспомогательная служебная информация; F — идентификатор, опреде-

ляющий тип таблицы дескрипторов для формирования Асет (таблицы дескрип-

торов создаются в ОП при виртуальной адресации автоматически):

- если F- О, то используется глобальная таблица дескрипторов (GDT ), общая

для всех задач, решаемых в ПК в многозадачном режиме;

- если F= 1, то используется локальная таблица дескрипторов (LDT), создавае-

мая для каждой задачи отдельно.

В соответствии с индексом и идентификатором из GLT или LDT извлекается

64-битовая строка, содержащая, в частности, и адрес сегмента. Разрядность этого

адреса зависит от размера адресного пространства микропроцессора, точнее рав-

на разрядности его адресной шины. Для большей плотности

размещения информации в оперативной памяти (уменьшения сегментированности,

характерной для многозадачного режима) часто практикуется сегментно-странич-

ная адресация, при которой поля памяти выделяются программам внутри сегмен-

тов страницами.Виртуальная память создается при недостаточном объеме оперативной памяти,не позволяющем разместить в ней сразу всю необходимую информацию для вы-

полняемого задания.