Основная память ЭВМ. Способы выделения памяти в программах

Цели занятия :
1. Изучить классификационные признаки, иерархию памяти, принципы построения ЗУ ЭВМ общего назначения, а также их разновидности, основные характеристики, особенности применения
в ЭВМ определенного типа.

Учебные вопросы :
1. Классификация и основные характеристики устройств памяти
2. Иерархическая структура памяти
3. Принципы построения и функционирования ЗУ

1. Классификация и основные характеристики устройств памяти

Назначение
Совокупность устройств, служащих для запоминания, хранения и выдачи информации, называется памятью ЭВМ. Отдельные устройства, входящие в эту совокупность, называются запоминающими устройствами или памятью того или иного типа.

Классификация ЗУ
По методу поиска
информации
По способу записи (считывания)
По способу хранения
По характеру обращения (доступа)
По характеру считывания
По месту расположения и иерархии
адресные
безадресные
параллельные
последовательные
статические
динамические
с непосредственным (произвольным)
с прямым (циклическим)
с последовательным
с ассоциативным
без разрушения
с разрушением
СОЗУ, ОЗУ, ПЗУ, БЗУ, ВЗУ

Основные характеристики ЗУ
место расположения;
емкость;
единица пересылки;
метод доступа;
быстродействие;
физический тип;
физические особенности;
стоимость

Единицы измерения емкости
и быстродействия ЗУ
1) Емкость. Единицы измерения:
бит, байт, Кбит, Кбайт, Мбит, Мбайт …….
2) Быстродействие (время доступа)
t oбр чт = t дост + t счит
t oбр зап = t дост + t подг + t зап

Элементная база ЗУ
Полупроводниковые материалы (в т. ч. ИМС);
Магнитные материалы (в т.ч. ферромагнетики);
Материалы с оптическими (в т.ч. магнитооптическими) свойствами

2. Иерархическая структура памяти

Иерархическая структура памяти
СОЗУ
ОЗУ
ПЗУ
Процессор
Внутренняя память
1-й уровень
2-й уровень
Буферное ЗУ (БЗУ)
3-й уровень
Внешняя память
НМЛ
НМД
НОД
НПЛ
НПК
4-й уровень

Иерархия запоминающих устройств

3. Принципы построения и функционирования ЗУ

Структура адресного ЗУ

Структура адресного ЗУ

Размещение ЗЭ в ячейках накопителя адресного ЗУ
0000
0001
0010
0011
0100
……
1111
Адреса ячеек
(двоичный код)
Первый ЗЭ
0-й ячейки
Нулевой ЗЭ
3-й ячейки
15-я ячейка

Магнитный запоминающий элемент
ОЗУ на основе ферритового кольца

Полупроводниковый запоминающий элемент ОЗУ на основе триггера

Полупроводниковый запоминающий элемент ОЗУ на основе триггера

Запоминающий элемент ОЗУ
на основе конденсатора

Магнитные (трансформаторные) запоминающие элементы ПЗУ
(структура типа «сердечник-разряд»)

Магнитные (трансформаторные) запоминающие элементы ПЗУ
(структура типа «сердечник-слово»)

Запоминающие элементы ИМС ПЗУ
(программируются пользователем)

Запоминающие элементы ИМС ПЗУ
(программируются при изготовлении)
4
3
2
1
1
2
1
1
3
4
1
0
1
0
0
1
1
0
0
1
0
1
1
0

ВЗУ с подвижным
магнитным носителем

Устройство жесткого магнитного
диска типа «винчестер»

Диски CD в разрезе
Основные технологии записи
Удаление участка рабочего слоя при нагреве лучом лазера
Образование вспучивания рабочего слоя путем создания под ним газового пузырька
Изменение фазового состояния участка рабочего слоя (приводящее к изменению Кпрел или К погл)

явления геометрической оптики:
отражения, поглощения, пропускания и поглощения света
явления волновой оптики:
интерференции, дифракции и поляризации света
Оптико-механическая схема приводов CD и DVD

Оптическая система приводов
CD и DVD

Диски DVD в разрезе
DVD- Digital Video Disk
Versatile - многоцелевой, универсальный
Диаметр – 120 мм
Длина волны луча лазера
(красного) λ= 630-650 нм
Различаются углубления –
до 0,4 мкм
Емкости дисков DVD-ROM
Односторонний
однослойный - 4,7 Гбайт
Двухсторонний
однослойный - 9,4 Гбайт
Односторонний
двухслойный - 8,5 Гбайт
Двухсторонний
двухслойный - 17,0 Гбайт

DVD-RW в разрезе
Диэлектрик
Этикетка
Поликарбонатная подложка
Акриловый слой
Отражающий слой
Чувствительный слой
Поликарбонатное покрытие
Диэлектрик
Луч лазера
λ = 650 нм
Канавка
Веществом чувствительного (рабочего)
слоя служит сплав
серебра, индия, сурьмы и теллура

Процессы перезаписи в CD- и DVD-RW
Температура
плавления
Температура
кристаллизации
600o C
200o C
Время
остывания
Время
кристаллизации
Температура
плавления
Температура
кристаллизации
600o C
200o C
Время стирания
Время кристаллизации
Переход из
кристаллическогосостояния в
аморфное
Запись: Р = 8 … 15 мВт
(короткий импульс)
Переход из аморфного
состояния в
кристаллическое
Стирание: Р = 3 … 7 мВт
(длинный импульс)
Считывание:
Р = 0,1 … 0,7 мВт
Используется метод изменения фазового состояния « кристаллическое – аморфное»