Memoria internă este un bloc de circuite electronice [600725]

Memoria internă – este un bloc de circuite electronice
destinate păstrării programelor și datelor pentru a fi
prelucrate de procesor .
Memoria este alcatuită din elemente bistabile – dispozitive
fizice capabile să se prezinte în două stări distincte .
Asociind acestor stări cifra 0 respectiv 1, fiecare dispozitiv
poate reprezenta o cifră binară sau un BIT (BInary digiT),
considerat a fi unitatea elementară de informație .
Locația de memorie (celula individuală), se identifică
printr -o adresă unică care este un număr binar de la 0, 1, 10,
11, …
Cea mai mică zonă de memorie adresabilă este constituită
din 8 celule elemetare consecutive , numite octet (byte). B. Unitatea de Memorie (UM)

Biții dintr -o locație de memorie de un octet sunt aranjați pe un
rând .
OCTET = BYTE

Cel mai semnificativ bit Cel mai puțin semnificativ bit

0 1 0 1 1 0 1 0

Marginea superioară Marginea inferioară

Memoria internă este caracterizată de:

a) Capacitate – arată dimensiunea memoriei
Familia de
procesoare Dimensiunea
magistralei
de adrese Dimensiunea memoriei adresate
b Kb Mb Gb
8086,8088 20 biți 220 210 20 = 1 –
286,386 SX 24 biți 224 214 24 = 16 –
386 DX, 486,
PENTIUM
32 biți
232
222
212 = 4096
22 = 4

b)Timp de acces = intervalul de timp scurs din momentul
emiterii unei cereri de acces la memorie pentru a executa
o operație de citire sau scriere, până în momentul în care
a început să se execute efectiv această operație
(nanosecunde)
c)Cuvântul de memorie = numărul de octeți de informație
care pot fi citiți sau scriși într-o singură operație de
transfer cu memoria . Transferul cu memoria este operația
prin care, de la o adresă de memorie sunt transferați un
număr de biți corespunzător citirii sau scrierii în
memorie . Unitatea de transfer cu memorie este cuvântul
de memorie .

d)Lungimea cuvântului de memorie = o caracteristică
constructivă a unui sistem de calcul . Ea reprezintă unul
dintre criteriile de grupare a calculatoarelor : 8b, 16b,
32b, 64b etc.
e)Ciclul de memorie = intervalul de timp în care se
execută o operație în memorie (nanosecunde)
f)Viteza de transfer (rata de transfer) = viteza cu care se
furnizează o informație = numărul de unități de
informație transferate în unitatea de timp. Se măsoară în
octeți sau multipli de octeți pe secundă .

În funcție de modul de acces la informații, memoria internă
poate fi:
1.Memoria ROM (Read Only Memory) – cu
acces numai la citire
Memoria ROM este formată dintr -un singur chip,
conectat pe placa de bază a calculatorului, poate fi doar
citită fără a putea fi scrisă.
Este o memorie remanentă , nevolatilă (la scoaterea de
sub tensiune a calculatorului, păstrează datele scrise în
ea).
Utilizatorul nu are acces la această memorie
Conține un microprogram – firmware – înscris de
producător, destinat inițializării calculatorului.

Memorează setul de date care formează BIOS -ul
sistemului, ( Basic Input Output System), date destinate
executării celor mai simple operații de intrare -ieșire.
•Informațiile stocate în BIOS au o formă modulară – o serie
de rutine a căror executare este inclusă în toate comenzile și
operațiile DOS, de asemenea, conform subrutinei conținute,
se realizează testarea funcționării sistemului din punct de
vedere hardware la lansarea acestuia.
Verifică dispozitivele de intrare/ieșire, memoria RAM,
determinându -i dimensiunea.
La terminarea testului hardware rutina respectivă va
preda controlul încărcătorului de sistem, care încarcă
sistemul de operare în memoria RAM.

Dintre tipurile de memorie ROM se pot aminti:
•PROM – Programmable ROM (memorie ROM
programabilă),
•EPROM – Erasable ROM (memorie PROM ce
poate fi ștearsă),
•EEPROM – Electrically Erasable PROM
(memorie ROM ce poate fi ștearsă electric,
denumită și Flash ROM).

2.Memoria RAM (Random Acces Memory)
– cu acces aleator (la scriere și citire)
Memoria RAM este construită din mai multe
circuite integrate.
O caracteristică esențială a memoriei dinamice de
tip RAM este ștergerea informațiilor stocate la
întreruperea alimentării cu energie a sistemului,
deci ea este neremanentă sau volatilă .
Utilizatorul are acces la această memorie atât
pentru scris cât și pentru citit, din acest motiv ea
se mai numește memoria utilizator .
Memoria RAM este construită din blocuri de
memorie care sunt alocate și gestionate de
sistemul de operare sau programele de gestiune a
diferitelor tipuri de memorie.

•Constructiv – Memoria RAM a unui PC se
compune din celule dinamice , DRAM (Dinamic
Random Acces Memory).

•Schematic acestea sunt formate dintr -o matrice de
linii și coloane la ale căror intersecții se află câte un
condensator ca și celulă de memorare pentru 1 bit de
date.
•Pentru a citi informația se adresează pagina
respectivă și linia.

•Timpul de acces = intervalul de timp între
activarea adresei de linie și preluarea datelor – se
imprimă de către producător pe DRAM (70 ns)
•În zilele noastre sunt construite mai multe cip -uri
de memorie numite:
SIMM (Single -Inline Memory Modules). Plăcile de
bază vechi pentru procesoare 486 au 8 sloturi SIMM
cu 30 pini, plăcile moderne au sloturi de 72 pini tip
PS/2 SIMM .
Generația următoare cu 168 pini se numește DIMM
(Dual -Inline Memori Module).

Componentele memoriei RAM
a)Memoria RAM principală
•Memoria RAM principală constituie o adevărată
„masă de lucru ” a calculatorului.
•Orice program lansat în execuție este încărcat în
memoria RAM.
•Tot în memoria RAM sunt reținute informațiile
temporare necesare execuției programului.
•La terminarea execuției unui program, memoria
alocată lui este eliberată. Aceasta este motivul
pentru care, dacă ieșiți dintr -un program fără a
salva eventualele rezultate, acestea se pierd.
•Programele utilizate astăzi sunt din ce în ce mai
complexe, iar necesarul de memorie pentru
execuția acestora este din ce în ce mai mare.

Din păcate, pentru menținerea compatibilității,
organizarea memoriei unui PC actual este
aceeași cu a primelor PC -uri.
•Primul PC avea 1 Mb de memorie RAM ,
gestionarea acestuia fiind realizată de sistemul
de operare MS-DOS .
•În anul 1981 , Bill Gates și Paul Allen ,
creatorii sistemului de operare MS-DOS , nu
și-au imaginat că un program poate avea
nevoie de mai mult de 640 Kb de memorie, cei
384 Kb rămași, fiind rezervați pentru
utilizarea lor de către sistemul de operare.

Memoria
superioară
UMA Memoria
convențională HMA Memoria
extinsă
bariera DOS

384 Kb 640 Kb 64 Kb
Structura memoriei principale
Memoria convențională = memoria până la 640 Kb, în care
sistemul de operare MS -DOS încarcă programele utilizator
(în realitate, memoria convențională nu este în întregime
utilizată pentru programele utilizator – de exemplu,
interpretorul de comenzi al sistemului de operare MS -DOS,
COMMAND.COM , este încărcat tot în memoria
convențională.

Memoria superioară UMA (Upper Memory Area ) este rezervată
sistemului de operare MS-DOS = memoria dintre 640 Kb și 1
Mb = 384 Kb .
–memoria RAM video , în care sunt reținute temporar imaginile
ce urmează a fi afișate pe ecran.
–deoarece accesul la memoria RAM este mai rapid decât la
memoria ROM, sunt încărcate din ROM funcțiile BIOS -ului,
și programul de autotest POST (Power On Self Test) care se
efectuează la punerea calculatorului sub tensiune.
Granița dintre memoria RAM convențională și memoria RAM
superioară se numește bariera DOS .
Memoria RAM care depășește 1 Mb se numește memorie extinsă .
Primii 64 Kb de memorie extinsă pot fi accesați direct de către
sistemul de operare DOS, cu ajutorul unui program special
(driver ) HMA (High Memory Area ).

b) Memoria CACHE (imediată)
•o zonă de memorie tampon între foarte rapidul procesor
și relativ lenta memorie RAM pe care o folosește.
•permite procesorului să lucreze în ritmul său, așteptând
mult mai rar date din memorie, așa cum ar fi făcut fără
cache.
•În primele PC -uri, diversele componente aveau ceva în
comun: toate erau lente
•viteza tuturor componentelor a crescut foarte mult –
viteza de acces a memoriei a crescut de 10 ori sau mai
mult, pe când performanțele unor procesoare de peste
1000 ori.

Există mai multe nivele (straturi ) de cache într -un PC, fiecare funcționând
ca un tampon pentru anumite tipuri de date:
•Primary cache (level 1 cache)
–cea mai rapidă memorie dintr -un PC
–este construit direct în procesor ( cache intern ).
–este foarte mic (între 8 KB și 64 KB) – lucrează la aceiași
frecvență cu procesorul (a ceasului intern) → nu introduce
întârzieri.
•Secondary cache (level 2 cache)
–păstrează informațiile cele mai recente care nu au fost
reținute în cache -ul primar (între 64 KB și 2 MB)
–se găsește de obicei fie pe placa de bază, fie pe o placă ce
se inserează într -un slot de pe placa de bază, (se mai
numește și cache extern )
•Disc -cache (level 3 cache)
–destinată stocării informațiilor citite/scrise pe hard -disc,
pentru a micșora întârzierile datorate diferenței de viteză între
memoria RAM și hard -disc.
–și alte dispozitive pot beneficia de cache (de exemplu CD –
ROM -ul)

c) Memoria CMOS
•(Complementary Metal-Oxide Semiconductor – semiconductor
complementar din oxid metalic)
•memorie de tip RAM specială
•se poate scrie și se poate citi prin programul SETUP
•conținutul său este semi -remanent – are un acumulator propriu
care îi asigură alimentarea când calculatorul este oprit (dacă se
decuplează bateria, conținutul său se pierde)
•are o independență de doi sau trei ani
•păstrează informații despre:
–configurația calculatorului,
–tipul și capacitatea discului hard,
–tipul unităților de disc flexibil,
–capacitatea memoriei interne,
–data calendaristică,
–parola de acces, etc.

d) Memoria RAM VIDEO
•O parte din memoria RAM superioară este
utilizată de către adaptoarele video .
•Aici este memorată imaginea (text sau grafică)
ce urmează a fi afișată pe ecranul monitorului.
•Datorită nevoii constante de reînprospătare,
memoria DRAM este mai lentă.
•Din acest motiv, noile adaptoare video folosesc
o memorie specializată VRAM (Video RAM ),
situată pe placa video, mult mai rapidă, dar și
mai scumpă.

e) Memoria RAM SHADOW
•Microprocesoarele 386, 486 sau Pentium , care accesează
memoria RAM pe magistrale de 32 sau 64 de biți, utilizează
deseori o magistrală de 16 biți pentru memoria ROM → reduce
performanțele sistemului.
•În plus, viteza de acces la memoria ROM este mult inferioară
(150-200 ns), față de viteza de acces la memoria DRAM ( 60 ns).
•Pentru a reduce numeroasele stări de așteptare datorate cererilor
de acces la memoria ROM, informațiile din memoria ROM sunt
duplicate în memoria RAM.
•Această operație este realizată de o componentă foarte puternică
încorporată în microprocesoarele 386, 486, Pentium, denumită
MMU (Memory Management Unit – unitate de gestiune a
memoriei ).
•Memoria RAM în care s -a efectuat copierea se numește memorie
RAM SHADOW și este protejată la scriere, comportându -se ca o
memorie ROM obișnuită.

Clasificarea memoriilor
a.După tipul de acces :
•cu acces direct (aleator ): RAM (Random
Access Memory)
–timpul de acces la orice locație de memorie este
același
–el nu depinde de adresa locației de memorie doar
de caracteristicile constructive ale memoriei.
•cu acces pozițional
–sunt necesare operații de poziționare care preced
accesul la memorie.
–timpul de acces depinde de adresă

b) După posibilitatea conservării informației la
întreruperea tensiunii de alimentare :
–volatile , la care informația se pierde la
întreruperea tensiunii de alimentare ( exemplu
memoria cu semiconductori )
–nevolatile , la care informația se conservă la
întreruperea tensiunii de alimentare ( exemplu
memoria cu ferite )

c. După tehnologia de realizare :
•memorii cu ferite
–informația este memorată pe baza sensului câmpului magnetic
produs în jurul unor inele (tor) de ferită
–sunt volatile
–ciclul de memorie cuprinde citirea și rescrierea, în cazul operației
de citire, sau ștergerea și scrierea în memorie, în cazul operațiilor
de memorare
–pot funcționa numai în anumite limite de temperatură
–au o dimensiune semnificativă
–reprezintă o tehnologie depășită
•memorii cu semiconductori
–informația este memorată folosind circuite care permit sau nu
trecerea curentului electric
–sunt volatile și pentru a nu se pierde informația au nevoie de o
baterie de alimentare proprie
–sau trebuie să existe, la nivelul întregului sistem de calcul, un
program de întrerupere la avaria de alimentare, care face apel la o
baterie suplimentară (sursă de putere neîntreruptibilă – UPS)
pentru salvarea datelor pe un suport de memorie nevolatilă.

d. După operațiile care pot fi executate :
•memorii cu citire -scriere (read -write). Care permit atât
scrierea cât și citirea informațiilor din memorie – RAM
•memorii permanente , numite ROM (Read Only
Memory)
–permit doar operațiile de citire a informațiilor memorate.
–sunt memorii nevolatile
–informația memorată este scrisă o singură dată și nu poate fi
suprascrisă prin metode obișnuite
–sunt în general mai lente decât memoria RAM
–se utilizează transferul programelor din memoria ROM în
memoria RAM pentru a fi executate acolo cu performanțe
sporite
–aceste memorii ROM sunt de mai multe tipuri:
memorii PROM , sunt memorii programabile de către
utilizator, care nu conțin informații scrise din fabricație
memorii EPROM , sunt programabile de către utilizator, dar
care pot fi șterse și reînscrise cu alte informații