"Вычислительные системы, сети и телекоммуникации" Принцип фон Неймана. Этапы развития ЭВМ

24. Реальный режим или режим реальных адресов) — это название было дано прежнему способу адресации памяти после появления процессора 80286, поддерживающего защищённый режим. Но только с появлением процессора 80386 можно говорить о защищённом режиме в современном понимании, так как в процессоре 80286 нет страничной адресации памяти.
В реальном режиме при вычислении линейного адреса, по которому процессор собирается читать содержимое памяти или писать в неё, сегментная часть адреса умножается на 16 (или, то же самое, что и сдвиг влево на 4 бита) и суммируется со смещением (если процессору передаётся не полный адрес из двух 16-битных значений — сегмента и смещения, — а только 16-битное смещение, то сегмент берётся из одного из сегментных регистров).
25. Физическая организация памяти компьютера
Запоминающие устройства компьютера разделяют, как минимум, на два уровня: основную (главную, оперативную, физическую ) и вторичную (внешнюю) память.
Основная память представляет собой упорядоченный массив однобайтовых ячеек, каждая из которых имеет свой уникальный адрес (номер). Процессор извлекает команду из основной памяти, декодирует и выполняет ее. Для выполнения команды могут потребоваться обращения еще к нескольким ячейкам основной памяти. Обычно основная память изготавливается с применением полупроводниковых технологий и теряет свое содержимое при отключении питания.
Вторичную память (это главным образом диски) также можно рассматривать как одномерное линейное адресное пространство, состоящее из последовательности байтов. В отличие от оперативной памяти, она является энергонезависимой, имеет существенно большую емкость и используется в качестве расширения основной памяти.

26. Оперативная память — совокупность специальных электронных ячеек, каждая из которых может хранить конкретную 8-значную комбинацию из нулей и единиц — 1 байт (8 бит). Каждая такая ячейка имеет адрес (адрес байта) и содержимое (значение байта). Адрес нужен для обращения к содержимому ячейки, для записи и считывания информации. Оперативное запоминающее устройство (ОЗУ) хранит информацию только во время работы компьютера. Емкость оперативной памяти современного компьютера 32-138 Мбайт.
Статическая память
Статическая память (SRAM) в современных ПК обычно применяется в качестве кэш-памяти второго уровня для кэширования основного объема ОЗУ. Статическая память выполняется обычно на основе ТТЛ-, КМОП- или БиКМОП-микросхем и по способу доступа к данным может быть как асинхронной, так и синхронной. Асинхронным называется доступ к данным, который можно осуществлять в произвольный момент времени. Асинхронная SRAM применялась на материнских платах для третьего — пятого поколения процессоров. Время доступа к ячейкам такой памяти составляло от 15 нс (33 МГц) до 8 нс (66 МГц).
Динамическая память
Динамическая память (DRAM) в современных ПК используется обычно в качестве оперативной памяти общего назначения, а также как память для видеоадаптера. Из применяемых в современных и перспективных ПК типов динамической памяти наиболее известны DRAM и FPM DRAM, EDO DRAM и BEDO DRAM, EDRAM и CDRAM, Synchronous DRAM, DDR SDRAM и SLDRAM, видеопамять MDRAM, VRAM, WRAM и SGRAM, RDRAM.
В памяти динамического типа биты представляются в виде отсутствия и наличия заряда на конденсаторе в структуре полупроводникового кристалла. Конструктивно она выполняется в виде модуля SIMM (Single in line memory module). Каждый бит информации записывается в отдельной ячейке памяти, состоящей из конденсатора и транзистора. Наличие заряда на конденсаторе соответствует 1 в двоичном коде, отсутствие — 0. Транзистор при переключении дает возможность считывать бит информации или записывать новый бит в пустую ячейку памяти.
28.ПЗУ предн-ны для хранения инф., н-р, таблиц, пр-м, к.-л. констант. ПЗУ яв-ся энергонезавис-ми м/с памяти и работают то-ко в режиме многокр-го считывания инф. По способу занесения инф. в ПЗУ (программирования) их делят: 1) однократно программ-ые изготовителем (масочные) ROM; 2) однократно програм-ые польз-лем PROM; 3) многократно программируемые польз-лем (репрограммируемые) EPROM.
В однократно программ-ых ПЗУ вместо эл-та памяти, как в ОЗУ, ставится перемычка м/у шинами в виде пленочных проводников, диодов, транзисторов. Наличие перемычки соотв-ет лог. 1, ее отсутствие - лог. 0. Процесс программ-ия заключ-ся в пережигании ненужных перемычек и => в дальнейшем ПЗУ программ-ть нельзя. Масочное ПЗУ. Матрица состоит из транзисторов. Схема соединений и пороговые напряж-я транзисторов не зависят от режима работы м/с, она обладает св-вом энергонезависимости. Инф., находящаяся в ПЗУ наз-ся прошивкой. Транзистор с перемычкой открывает доступ к данным.
Програм-ые польз-лем ПЗУ (ППЗУ) похожи на масочные и отличаются тем, что пережигание перемычек осущ-ет польз-ль. Д/этого в стр-ре м/с предусмотрены спец-ые устр-ва, стоящие на выходах и обеспеч-щие форм-ние тока программ-ия. М/с ППЗУ выпуск-ся с целыми металлопленочными перемычками из легкоплавкого материала (н-р, нихрома) с низким сопротивлением. Процесс программ-ия состоит в пережигании этих перемычек. Д/программ-ия ППЗУ, у к-ых в исх-ом состоянии записаны лог. 0, необх-мо подвести код адреса программ-го эл-та и подать на выход, к к-му этот эл-т памяти относится, одиночный импульс напряжения. При этом ч/з перемычку протекает ток, достаточный для ее пережигания. Пережигать одновременно м. то-ко одну перемычку. На остальные выводы м/с д. б. поданы уровни лог. 0. Далее задается следующий адрес и процесс повторяется. Для программирования м/с ППЗУ, у к-ых в исх-ом состоянии записаны лог. 1, необх-мо на выводы подать лог. 1, а на выход, к к-му относится эл-т памяти, подать лог. 0.
Програм-ые логич-ие матрицы (PLM) яв-ся разновидностью ППЗУ. М/с ПЛМ вкл-ет в себя операционную часть из матрицы И, матрицы ИЛИ, вх. и выходных усилителей, программирующую часть из адресных формирователей и программируемого дешифратора. Матрица И вып-ет операции логич-го умножения над входными переем-ми и их инверсными значениями. Треб-ые логич-ие произведения форм-ся путем пережигания ненужных перемычек м/у строками и столбцами. Аналогично формируется матрица ИЛИ.
Репрограм-ые ПЗУ делятся на: с режимом записи и стирания электрическим сигналом, с реж. записи эл-ким сигналом и стиранием УФ излучением.М/с РПЗУ допуск-т возм-ть многокр-го программ-ия (от сотен до тыс.циклов),способны сохр-ять инф. при отсутствии питания неск-ко тысяч часов, требуют значит-го времени на перепрограм-ие (искл-ет возм-ть исп-ать в кач-ве ОЗУ), имеют сравн-но большое t считывания. Эл-том памяти яв-ся полевой транзистор. Эти транз-ры под воздействием программ-щего напряж-я способны записать эл-кий заряд под затвором и сохранять его много т. часов без напряж-я питания.Д/того, чтобы перепрограм-ть такое ПЗУ необх-мо стереть запис-ю ранее инф. В РПЗУ на МНОП транзисторах стирание производится эл-ким сигналом, к-ый вытесняет накопленный под затвором заряд. В РПЗУ на ЛИЗМОП транзисторах стирание записанной инф. происходит под воздействием УФ излучения, к-ое облучает кристалл ч/з спец-ое окно в корпусе микросхемы. РПЗУ со стиранием УФ излучением имеют ряд недостатков.Д/стирания инф. УФ необх-мо вынимать м/с из контактных устр-в. Наличие окна в корпусе обуславливает чувствит-ть м/с к свету,что увеличивает вер-ть случайного стирания инф. Число циклов перепрограм-ия лишь неск-ко дес., когда у РПЗУ со стиранием эл-ким сигналом это число достигает 10000.