Физическая и логическая организация системной памяти
Зміст
Вступ
1. Архітектура пам’яті ПК.
1.1. Історія розвитку запам’ятовуючих пристроїв ЕОМ.
1.2. Види запам’ятовуючих пристроїв ЕОМ ІV покоління.
1.3. Архітектура оперативної пам’яті ПК
2. Будова та принцип дії інтегральних схем пам’яті.
2.1. Принцип роботи статичної пам’яті.
2.2. Принцип роботи динамічної пам’яті.
2.3. Архітектура мікросхем пам’яті і принципи їх роботи.
3. Використання запам’ятовуючих пристроїв різних типів.
3.1. Типи пам’яті, які випускаються.
3.2. Модулі пам’яті.
3.3. Обслуговування пам’яті.
Література
Expanded-пам'ять
Цей вид пам'яті в технічній літературі називають EMS-пам'яттю, відображуваною пам'яттю і т.п. Іноді саме її називають розширеною пам'яттю. Бувають і інші варіанти назв. Для однозначності, імовірно, краще використовувати назви, засновані на міжнародній термінології: expanded-пам'ять чи EMS-пам'ять [2]. Expanded-пам'ять, як і у випадку extended-пам'яті, розташована в адресах вище 1 Мбайт. Однак її адресація виробляється інакше — за допомогою спеціального контролера, що реалізує адресацію пам'яті вище границі в 1 Мбайт у відповідності зі стандартом EMS — Expanded Memory Specification (мал.4). Даний контролер працює під керуванням відповідного драйвера — EMS-драйвера, який називають менеджером пам'яті (memory manager).
Рис.4. Логічна структура пам’яті EMS.
Драйвер EMS-контролера використовує частину резервної області базової пам'яті першого мегабайта оперативної пам'яті як свій робочий простір, а пам'ять понад 1 Мбайт — як область для збереження програм і даних. При цьому адресація пам'яті понад 1 Мбайт із метою запису і зчитування даних здійснюється не безпосередньо, а шляхом розбивки її на сторінки розміром 16 чи 64 Кбайт. Сторінки пам'яті, необхідні для поточної роботи, періодично підключаються за допомогою контролера і драйвера EMS в адресний простір базової пам'яті. При цьому дані обраної сторінки заміщають рівні за розмірами ділянки пам'яті в резервній області. Далі запис і зчитування даних відбувається як у випадку звичайної базової пам'яті. Іншими словами, зовнішня пам'ять розбивається на шматочки. Кожен такий шматочок підключається замість деякого обраного шматочка в базовій пам'яті (перший мегабайт). Підключення обраних сторінок expanded-пам'яті виробляється на час роботи з даними, збереженими цими сторінками. По завершенню роботи з цими сторінками вони відключаються, і виконується підключення наступних сторінок.
Даний спосіб (EMS) може підтримуватися на будь-яких IBM-сумісних комп'ютерах, включаючи застарілі машини типу XT. Для цього на комп'ютерах XT і АТ/286 необхідні контролери EMS, для АТ/386 і вище такі EMS-контролери не вимагаються. Це зв'язано з тим, що процесори 80386, 80486 і т.д. мають вбудовані можливості відображення логічних адрес у фізичні.
Тому при наявності в такому комп'ютері розширеної пам'яті (extended-пам'яті) достатнього розміру і підключенні до операційної системи DOS спеціального драйвера можна здійснити емуляцію відображуваної пам'яті засобами, закладеними в архітектуру процесорів i80386 і вище.
До складу DOS входить реалізований у виді драйвера адміністратор пам'яті — менеджер пам'яті ЕММ386.ЕХЕ, що вирішує задачу підключення і використання expanded-пам'яті.
Expanded-пам'ять використовується деякими системними і прикладними програмами, що вимагають для своєї роботи значних розмірів оперативної пам'яті, але розробленими для процесорів i80286 і нижче.
В даний час цей тип оперативної пам'яті не вважається перспективним через низьку швидкість її роботи. Режим expanded-пам'яті використовується сучасними процесорами при експлуатації раніше розроблених програм, спеціально створених під expanded-пам'ять.
UMA і UMB
Областю старшої пам'яті (UMA) називається пам'ять, розташована в інтервалі від 640 до 1024 Кбайт (мал.5). Розмір пам'яті в цих границях складає 384 Кбайт. Як уже відзначалося, ця область пам'яті частково використовується апаратними засобами ПК.
Рис.5. Механізм конвертування для UMA.
Рис.6. Адресний простір.
Область старшої пам'яті поділяється на кілька регіонів (region) — розділів. У кожного регіону є свій номер (регіон 1, регіон 2 і т.д.) і власний розмір. У свою чергу, кожен регіон поділяється на блоки, що створює MS-DOS, щоб завантажити в них драйвери пристроїв і резидентні програми. Наприклад, програмна оболонка Norton Commander використовує два блоки, причому різних розмірів, а драйвер миші — один. Ці блоки часто називають блоками старшої пам'яті, чи просто UMB-блоками. Якщо ж регіон порожній чи заповнений не цілком, то в ньому є один чи кілька вільних блоків (Free Block(s)). У ПК із процесором 386 і вище вільні UMB-блоки можуть використовуватися для розміщення резидентних програм і драйверів.
Область верхньої пам'яті НМА
Область верхньої пам'яті НМА — це перші 64 Кбайт розширеної пам'яті — extended-пам'яті. Пам'ять НМА звичайно використовується системою MS-DOS для розміщення своїх модулів і даних.
Використання UMB і НМА дозволяє збільшити вільну частину базової пам'яті — адреси в межах перших 640 Кбайт для користувацьких програм.