Терминология в области ЭВМ, ВС и комплексов

Асимметричные модули (у которых в микросхемах количество строк не равно количеству столбцов матрицы) поддерживаются не всеми чипсетами, симметричные — всеми. Существуют модули псевдосимметричные (на асимметричных микросхемах), их отличительной особенностью является наличие микросхемы 74F08 (ТТЛ-логика), которую легко распознать по надписи и четырнадцати ножкам среди многоножечных микросхем памяти. Этих модулей следует избегать, поскольку круг поддерживающих их чипсетов невелик.

Память, доступная только для чтения

Когда компьютер включается, программное обеспечение загружается с диска в основную память. Эту работу выполняет специальная загрузочная программа. Поскольку код загрузочной программы достаточно велик, большая его часть также хранится на диске. Процессор выполняет специальные команды, загружающие программу в память. Если бы вся память состояла только из энергозависимых микросхем, процессор не смог бы получить доступ к этим командам. Поэтому компьютер обычно содержит небольшую энергонезависимую память, в которой хранятся команды, выполняемые при включении компьютера первыми и обеспечивающие копирование программы загрузки с диска в основную память.

Существуют разные типы энергонезависимой памяти. Как правило, содержимое памяти считывается так же, как из SRAM и DRAM, а вот для его записи применяется специальная процедура. В рабочем режиме содержимое такой памяти только считывается, поэтому она называется памятью, доступной только для чтения (Read Only Memory, ROM).

ROM

На рис. 5.12 показана одна из возможных конфигураций ячейки ROM. Логическое значение 0 хранится в ячейке в том случае, если в точке Р транзистор соединен с «землей»; в противном случае в ней хранится 1. Линия бита через резистор соединена с источником питания. Для того чтобы прочитать информацию о состоянии ячейки, нужно активизировать линию слова. При этом транзисторный ключ закрывается и, если есть соединение между транзистором и «землей», напряжение на линии бита падает почти до нуля. Если соединения с «землей» нет, на линии бита остается высокое напряжение, соответствующее логической единице. Схема считывания на конце линии бита генерирует правильное выходное значение. Данные записываются в ROM при ее производстве.

PROM

Некоторые микросхемы ROM разрабатываются таким образом, что данные в них может записывать пользователь. В этом случае память называется программируемой ROM (Programmable ROM, PROM). Для программирования микросхемы

PROM, то есть для записи в нее данных, используется плавкое соединение (точка Р на рис. 5.12). До программирования во всех ячейках памяти хранятся нули. Для того чтобы поместить в нужные ячейки единицы, пользователь может пережечь плавкие соединения с помощью импульсов усиленного тока. Совершенно очевидно, что этот процесс необратим.

Рис. 5.12. Ячейка PROM

Память PROM гибче и удобнее по сравнению с ROM. Последняя используется в основном для хранения неизменяемых (постоянных) программ и данных, особенно в тех случаях, когда выпускается большое количество одинаковых микросхем. Сравнительно высокая стоимость процесса подготовки шаблона для записи информации в ROM делает производство небольших партий таких микросхем слишком дорогим. В подобных случаях гораздо удобнее и дешевле использовать программируемые пользователем микросхемы PROM.

EPROM

Еще один тип микросхем ROM позволяет не только записывать, но и перезаписывать данные. Такая память обычно называется стираемой перепрограммируемой ROM (Erasable Programmable ROM, EPROM). Поскольку EPROM способна хранить информацию в течение длительного периода, она может использоваться вместо ROM для хранения программного обеспечения, которое время от времени должно обновляться.

Структура ячейки EPROM подобна структуре ячейки ROM, показанной на рис. 5.12. Однако в ней всегда имеется соединение с «землей» и используется особый транзистор, который может функционировать или как обычный, или как выключенный. Этот транзистор можно запрограммировать, чтобы он работал как постоянно открытый ключ, поместив в него заряд, который он «захватывает» и не выпускает наружу. Таким образом, ячейка EPROM может использоваться для создания памяти с такой же структурой, как у описанной выше ROM.

Важным преимуществом микросхемы EPROM является то, что ее содержимое можно вытереть и повторно запрограммировать. Для стирания необходимо с помощью ультрафиолетового света удалить заряды, заключенные в транзисторах ячеек памяти. Поэтому микросхемы EPROM монтируются в непрозрачные корпуса с прозрачными окошками.

EEPROM

У памяти EPROM имеется два существенных недостатка: во-первых, для перепрограммирования чип нужно извлекать из схемы, а во-вторых, при перепрограммировании ультрафиолетовый свет стирает все его содержимое. Существует другая разновидность стираемой программируемой ROM, для которой обе операции можно выполнить электрическим путем. Такие микросхемы, называемые электронно-перепрограммируемой постоянной памятью (Electrically Erasable Programmable ROM, EEPROM), для стирания или перезаписи, как вы, по-видимому, уже догадались, не нужно извлекать из компьютера. Более того, их содержимое можно изменять выборочно. Единственным недостатком EEPROM является то, что для стирания, записи и чтения данных в них требуется разное напряжение.

Стековая память.

Стековая память обеспечивает такой режим работы, когда информация записывается и считывается по принципу «последним записан — первым считан»(LIFO - Last In First Out). Память с подобной организацией широко применяется для запоминания и восстановления содержимого регистров процессора (контекста) при обработке подпрограмм и прерываний. Работу стековой памяти поясняет рис. а.

Когда слово А заносится в стек, оно располагается в первой свободной ячейке. Каждое следующее записываемое слово перемещает все содержимое стека на одну ячейку вверх и занимает освободившуюся ячейку. Запись очередного кода, после Н, приводит к переполнению стека и потере кода А. Считывание кодов из стека осуществляется в обратном порядке, то есть начиная с кода Н, который был записан последним. Отметим, что доступ К произвольному коду в стеке формально недопустим до извлечения всех кодов, записанных позже.

Наиболее распространенным в настоящее время является внешний или аппаратно-программный стек, в котором для хранения информации отводится область ОП. Обычно для этих целей отводится участок памяти с наибольшими адресами, а стек расширяется в сторону уменьшения адресов. Поскольку программа обычно загружается, начиная с меньших адресов, такой прием во многих случаях позволяет избежать перекрытия областей программы и стека. Адресация стека обеспечивается специальным регистром — указателем стека (SP — stack pointer), в который предварительно помещается наибольший адрес области основной памяти, отведенной под стек(рис).

При занесении в стек очередного слова сначала производится уменьшение на единицу содержимого указателя стека (УС), которое затем используется как адрес ячейки, куда и производится запись, то есть указатель стека хранит адрес той ячейки, к которой было произведено последнее обращение. Это можно описать в виде: УС:= УС -1; ОП[(УС)]:=ШД.

При считывании слова из стека в качестве адреса этого слова берется текущее содержимое указателя стека, а после того как слово извлечено, содержимое УС

увеличивается на единицу. Таким образом, при извлечении слова из стека реализуются следующие операции: Ш Д:= ОП[(УС)]; УС := УС +1.

Ассоциативная память

Память с ассоциативным доступом, или ассоциативная память, отличается от остальных типов памяти тем, что обращение к ее ячейкам осуществляется не по определенному адресу, а по содержимому ячеек памяти. Фактически ассоциативная память работает как поисковая система, способная найти информацию по заданному образцу. Основу ассоциативной памяти составляют ассоциативные запоминающие устройства (АЗУ), которые, как и большинство оперативных ЗУ, являются энергозависимыми и реализуются в виде полупроводниковых микросхем (наборов микросхем).

Ассоциативное ЗУ - это устройство, способное хранить информацию, сравнивать ее с некоторым заданным образцом и указывать на их соответствие или несоответствие друг другу. Признак, по которому производится поиск информации, будем называть ассоциативным признаком, а кодовую комбинацию, выступающую в роли образца для поиска, - признаком поиска. Ассоциативный признак может быть частью искомой информации или дополнительно придаваться ей. В последнем случае его принято называть тегом ИЛИ ярлыком.

Принцип работы АЗУ поясняет схема, представленная на рис. 3.8. Запоминающий массив, как и в адресных ЗУ, разделен на m-разрядные ячейки, число которых п. Как правило, в состав АЗУ входят:

- запоминающий массив (ЗМ) для хранения N m-разрядных слов, в каждом из которых несколько младших разрядов занимает служебная информация;

- регистр ассоциативных признаков (РгАП) куда помещается код искомой информации (признак поиска). Разрядность регистра к обычно меньше длины слова т;

- регистр маски (РгМ) позволяющий запретить сравнение определенных битов;

- схемы сравнения, используемые для параллельного сравнения каждого бита всех хранимых слов с соответствующим битом признака поиска и выработки сигналов совпадения;

- регистр индикаторов адреса со схемами сравнения на входе где каждой ячейке запоминающего массива соответствует один разряд, в который заносится единица, если все разряды соответствующей ячейки совпали с одноименными разрядами признака поиска.

- комбинационную схему, которая на основании анализа содержимого регистра совпадений формирует сигналы, характеризующие результаты поиска информации.

В АЗУ могут быть и другие элементы, наличие и функции которых определяются способом использования АЗУ.

Рис. 3. Ассоциативное запоминающее устройство

Один из вариантов построения ассоциативной памяти показан на рис. 3. АЗУ включает в себя:

Выборка информации из АЗУ происходит следующим образом. При обращении к АЗУ сначала в регистре маски обнуляются разряды, которые не должны учитываться при поиске информации. Все разряды регистра адреса устанавливаются в единичное со