Как называется команда которая заносит данные с внешнего устройства в оперативную память компьютера
Память — это одно из основных устройств ЭВМ, которое используется для записи, хранения и выдачи по запросу информации, необходимой для решения задачи на ЭВМ. В памяти хранятся не только данные решаемых задач, но и программы их обработки.
Память бывает внешняя и внутренняя. Термин этот имеет историческое происхождение: та память, которая в старых ЭВМ находилась внутри центрального процессорного шкафа, получила вполне естественное название внутренней, а память, сконструированная в виде отдельных устройств, стала называться внешней. По мере развития технологий производства размеры всех электронных устройств уменьшились настолько, что большинство из них удалось разместить внутри единого корпуса (системного блока), тем не менее указанные названия памяти сохранились до наших дней. При этом стало отчетливо видно, что две эти составляющие памяти на самом деле должны выделяться не столько по конструктивной “близости” к процессору, сколько по особенностям функционирования: критерием является механизм обмена данными с тем или иным запоминающим устройством. Таким образом, очень важный вывод состоит в том, что доступ процессора к информации во внутренней и внешней памяти реализуется принципиально по-разному.
В выпускаемых сейчас компьютерах внутренняя память — это электронная (полупроводниковая) память, устанавливаемая на системной плате или модулях ее расширения, а внешняя — память, реализованная в виде устройств с различными принципами хранения информации (магнитная, оптическая и магнитооптическая, а также флэш-память). Устройства внешней памяти часто монтируются внутри системного блока, например, жесткий диск или накопитель на оптических дисках.
В данной статье рассматривается только внутренняя память, для знакомства с внешней обратитесь к статье “Память внешняя” Главным компонентом внутренней памяти является ОЗУ, но попутно будут рассмотрены и некоторые другие виды внутренней памяти.
Основная часть внутренней памяти представляет собой запоминающее устройство, в котором информацию можно без каких-либо ограничений считывать и записывать. Такой вид памяти принято называть оперативное запоминающее устройство (ОЗУ; соответствующий английский термин, который часто встречается в технической литературе, — RAM, т.е. Random Access Memory — память с произвольным доступом). В ОЗУ хранятся оперативные данные и программы (быть может, фрагменты программ) их обработки.
Технологическая основа ОЗУ может быть различной. Первые ЭВМ имели память на ртутных линиях задержки или электронно-лучевых трубках, затем использовались запоминающие элементы на магнитных сердечниках. В настоящее время память изготовляется на полупроводниковой основе, т.е. производится теми же методами, что и микропроцессоры.
Современное ОЗУ обладает следующими характерными особенностями. Во-первых, возможность считывать и записывать информацию из произвольного места памяти (сравните с магнитной лентой, где информация может считываться только последовательно). Во-вторых, высокая скорость работы ОЗУ, приближающаяся к быстродействию микропроцессора. И, наконец, необходимость специальных мер по сохранению информации из ОЗУ после завершения работы.
Другим важным видом внутренней памяти компьютера является также постоянное запоминающее устройство (ПЗУ; английское название — ROM, т.е. Read Only Memory — память только для чтения). Его содержимое можно только читать: исполняемая программа пользователя не может изменить записанную там информацию, поэтому она всегда неизменна и постоянно доступна компьютеру.
Техника формирования содержимого ПЗУ еще более разнообразна, чем ОЗУ. Самые последние разработки позволяют производить обновление информации чисто электрическим путем, причем даже не вынимая микросхему из платы (в момент выполнения процедуры перепрограммирования компьютер в традиционном понимании неработоспособен!), ПЗУ такого рода реализуется на базе флэш-памяти (flash memory).
ПЗУ играет в современных компьютерах очень важную роль. Прежде всего каждый компьютер содержит ПЗУ с программой начальной загрузки (см. “Загрузка ПО”). В этой же самой микросхеме обычно хранятся минимальные программы работы с клавиатурой и другими устройствами, поэтому ее часто называют BIOS — Basic Input/Output System (данные программы можно сравнить с врожденными безусловными рефлексами у живого существа; роль приобретенных рефлексов играют загруженные в компьютер программы).
Будучи разновидностью внутренней памяти, ПЗУ адресуется теми же способами, что и ОЗУ, — оба запоминающих устройства имеют общее адресное пространство. Запись и чтение информации в обоих случаях основываются на принципе адресации, входящем в перечень базовых принципов устройства компьютера (см. “Базовые принципы устройства”).
Еще одна разновидность памяти, получившая в последнее время повсеместное распространение, — так называемая кэш-память. Кэш является вспомогательным видом памяти, и объяснение его сущности носит технический характер. Кэш “невидим” для пользователя, а данные, хранящиеся там, недоступны для прикладного программного обеспечения.
Современные полупроводниковые микросхемы ОЗУ бывают двух видов — статические и динамические. Оба вида запоминающих микросхем успешно конкурируют между собой, поскольку ни одна из них не является идеальной. С одной стороны, статическая память значительно проще в эксплуатации и приближается по быстродействию к процессорным микросхемам. С другой стороны, она имеет меньший информационный объем и большую стоимость, сильнее нагревается при работе. На практике в данный момент выбор микросхем для построения ОЗУ решается в пользу динамической памяти.
Мы видим, что существует некоторое противоречие между быстродействующей, но дорогой статической памятью и худшей по характеристикам, но более дешевой, динамической. Разумным компромиссом для построения экономичных и производительных систем является использование промежуточной кэш-памяти. Она представляет собой “быструю” статическую память небольшого объема, которая служит для ускорения доступа к полному объему “медленной” динамической памяти. Основная идея работы кэш-памяти заключается в том, что извлеченные из ОЗУ данные или команды программы копируются в кэш; одновременно в специальном каталоге адресов запоминается, откуда информация была извлечена. Если эти данные потребуются повторно, то уже не надо будет терять время на обращение к ОЗУ — их можно получить из кэш-памяти значительно быстрее. Поскольку объем кэш существенно меньше объема оперативной памяти, его контроллер (управляющая схема) тщательно следит за тем, какие данные следует сохранять в кэш, а какие заменять: удаляется та информация, которая используется реже или совсем не используется. Контроллер обеспечивает и своевременную запись измененных данных из кэш обратно в основное ОЗУ.
В современных компьютерах кэш-память обычно реализуется по двухуровневой схеме. При этом первичный кэш встроен непосредственно внутрь процессора, а вторичный устанавливается на системной плате.
Говоря об устройстве ОЗУ, нельзя обойти вниманием его внутреннюю организацию. Наиболее просто была устроена память в ЭВМ первых двух поколений. Она состояла из отдельных ячеек, каждая из которых считывалась или записывалась как единое целое. Любая ячейка имела свой номер (адрес); очевидно, что адреса соседних ячеек были последовательными целыми числами. В первых ЭВМ использовались данные только одного типа — числа, причем их длина из соображений простоты, как правило, выбиралась равной длине машинной команды. Ячейка типичной ЭВМ того времени состояла из 30–40 двоичных разрядов.
В ЭВМ третьего и четвертого поколений идеология построения памяти существенно изменилась: минимальная порция информации для обмена с ОЗУ была установлена равной 8 двоичным разрядам, т.е. 1 байту. Введение байтовой структуры памяти сделало возможным обрабатывать несколько типов данных разной длины, например, символы текста — 1 байт, целые числа — 2 байта, вещественные числа обычной или двойной точности — 4 и 8 байт соответственно. Важно подчеркнуть, что минимальный объем адресуемой информации в ОЗУ составляет 1 байт. Зато для более крупных данных современный процессор способен извлечь из ОЗУ 4–8 байт одновременно.
Принцип адресации данных применительно к ОЗУ с байтовой организацией выглядит так: каждый байт имеет свой номер, а положение многобайтовой информации задается адресом первого байта и их количеством.
Максимальное количество единовременно адресуемых байт — адресное пространство — зависит от количества двоичных разрядов шины адреса (см. “Процессор”) и в настоящее время измеряется гигабайтами.
Порядок сохранения многобайтовых числовых или мультимедийных данных может быть разным. Распространенные у нас компьютеры с Intel-совместимыми процессорами сохраняют байты в память, начиная с младшего; аналогичный способ был принят также в машинах PDP-11 и VAX. Существовали и до сих пор существуют компьютеры с противоположным порядком хранения байт, например, IBM 370, Motorola 68000 (семейство компьютеров Apple), Sun Sparc и многие RISC-процессоры. А вот система PowerPC “понимает” сразу оба формата данных.
Методические рекомендации
Курс информатики основной школы
Одна из трудностей в преподавании темы “Память компьютера” заключается в том, что количество разновидностей памяти в компьютере весьма велико. По нашему мнению, важно начиная с базового курса четко разъяснять ученикам назначение и основные особенности каждого вида памяти, прежде всего способы доступа к данным. Авторы надеются, что материалы данной статьи помогут учителям в достижении этой методической цели.
Целесообразно также постоянно подчеркивать связь между изучаемыми видами памяти и фундаментальным принципом ее иерархии (см. “Базовые принципы устройства”). В частности, это обязательно надо делать при рассказе о кэш-памяти, а также описывая взаимодействие ОЗУ и внешней памяти.
Курс информатики в старших классах
В старших классах можно расширить знания учащихся по данной теме путем более детального изложения сведений о байтовой структуре памяти и размерности хранимых в ОЗУ данных. Это даст возможность лучше усвоить понятие типов данных, причем не только в разделе “Программирование”, но и при обсуждении принципов работы пользовательского ПО. В частности, об объеме данных важно говорить при планировании структур баз данных, при выборе количества цветов графических изображений и формата хранения текста.
В ЭВМ используются два основных способа организации передачи данных между памятью и периферийными устройствами: программно- управляемая передача и прямой доступ к памяти (ПДП).
Программно-управляемая передача данных осуществляется при непосредственном участии и под управлением процессора. Например, при пересылке блока данных из периферийного устройства в оперативную память процессор должен выполнить следующую последовательность шагов:
- Cформировать начальный адрес области обмена ОП.
- Занести длину передаваемого массива данных в один из внутренних регистров, который будет играть роль счетчика.
- Выдать команду чтения информации из УВВ. При этом на шину адреса из МП выдается адрес УВВ, на шину управления — сигнал чтения данных из УВВ, а считанные данные заносятся во внутренний регистр МП.
- Выдать команду записи информации в ОП. При этом на шину адреса из МП выдается адрес ячейки оперативной памяти, на шину управления — сигнал записи данных в ОП, а на шину данных выставляются данные из регистра МП, в который они были помещены при чтении из УВВ.
- Модифицировать регистр, содержащий адрес оперативной памяти.
- Уменьшить счетчик длины массива на длину переданных данных.
- Если переданы не все данные, то повторить шаги 3-6, в противном случае закончить обмен.
Программа чтения данных в память, реализующая описанные выше действия, может иметь следующий вид:
SETUP: MOV AX,SEGMENT ; настройка сегментного регистра
MOV DS,AX
MOV DI,OFFSET ; настройка адреса
MOV CX,COUNT ; количество байт
MOV DX,IOPORT ; DX = порт ввода/вывода
READ: IN AL,DX ; чтение байта из порта
MOV [DI],al ; сохранить данные
INC DI ; увеличить индекс
LOOP READ ; продолжить до тех пор, пока CX = 0
CONT: . ; продолжение программного кода
Как видно, программно-управляемый обмен ведет к нерациональному использованию мощности микропроцессора, который вынужден выполнять большое количество относительно простых операций, приостанавливая работу над основной программой. При этом действия, связанные с обращением к оперативной памяти и к периферийному устройству, обычно требуют удлиненного цикла работы микропроцессора из-за их более медленной по сравнению с микропроцессором работы, что приводит к еще более существенным потерям производительности ЭВМ.
Альтернативой программно-управляемому обмену служит прямой доступ к памяти — способ быстродействующего подключения внешнего устройства, при котором оно обращается к оперативной памяти, не прерывая работы процессора. Такой обмен происходит под управлением отдельного устройства — контроллера прямого доступа к памяти (КПДП). Структура ЭВМ, имеющей в своем составе КПДП, представлена на рисунке (см. рисунок ниже).
Процедура передачи данных в режиме ПДП состоит в следующем:
- Запрос DREQ (Dma REQuest) на начало передачи поступает в контроллер ПДП в виде элек-трического сигнала из внешнего устройства.
- КПДП посылает в процессор запрос канала HOLD. заканчивает текущий канальный цикл и предоставляет канал, о чем сообщает сигналом HLDA (предоставление канала).
- КПДП сообщает устройству ввода-вывода о начале выполнения циклов прямого доступа к памяти (DACK).
- КПДП генерирует канальные циклы (т.е. нужные адреса и последовательности управляющих сигналов), в которых между памятью и внешним устройством происходит обмен байтами (или словами).
Временная диаграмма режима ПДП приведена на рисунке (см. рисунок ниже).
Перед началом обмена программа должна указать контроллеру ПДП:
- начальный адрес массива в памяти, куда (или откуда) будет передача;
- направление передачи (в память или из нее);
- количество байтов (или слов), которые надо передать;
- как реагировать на сигнал запроса.
- некоторые другие условия (см. далее описание КПДП для PC-совместимых компьютеров).
Передача массива данных по каналу состоит из последовательности так называемых циклов DMA. Цикл DMA для передач между памятью и устройством ввода-вывода представляет собой комбинацию одновременного выполнения шинных команды обращения к памяти (-MEMR или -MEMW) и команды обращения к порту (-IOW или -IOR, соответственно), во время которого на шине адреса активен адрес памяти. Активный порт в цикле DMA определяется косвенным образом по комбинации активных сигналов DRQ и -DACK. Реагировать на сигналы -IOW и -IOR в цикле DMA может только тот порт, который вызвал активизацию сигнала DRQ и получил подтверждение в виде соответствующего сигнала -DACK.
После того как один из каналов запрограммирован на необходимую передачу (запрограммирован канал контроллера DMA и регистр памяти страниц DMA), запускается устройство ввода-вывода, подключенное к этому каналу. С этого момента обслуживание обмена поручается подсистеме DMA, а микропроцессор может быть занят чем-либо другим. Когда устройство становится готовым к обмену, оно выдает запрос на обслуживание DRQ (см. рисунок ниже). Если данный канал в этот момент не замаскирован, подсистема DMA выдает запрос на захват шины у микропроцессора.
Когда микропроцессор готов освободить шину, он подтверждает запрос на захват шины сигналом HOLDA, а шина поступает в распоряжение подсистемы DMA. После этого выполняются действия по выдаче адреса ячейки памяти, с которой будет выполняться обмен по каналу контроллера DMA.
Начало передачи может происходить не только по внешнему сигналу, но и по команде, устанавливающей нужный бит в нужном порте, — по аналогии с прерыванием.
В ходе передачи КПДП может поддерживать три режима передачи:
- Одиночная передача — на каждый фронт сигнала запроса передается одно слово данных. DRQ должен быть активным, пока не активизируется соответствующий DACK. Если DRQ активен на протяжении одиночной передачи, контроллер переходит в неактивное состояние по выполнении одной передачи и освобождает шину системе.
- Передача по запросу — после подачи сигнала запроса передача продолжается до тех пор, пока сигнал запроса активен, и прекращается, если ВНУ снимает сигнал запроса, хотя передача и не завершена (т.е. не передано количество слов, указанное при программировании КПДП
- Блочная передача — после подачи сигнала запроса передаются все запрошенные слова, независимо от дальнейшего поведения сигнала запроса. DRQ должен быть активным, пока не появится активный DACK.
В качестве примера отметим шину ISA. Магистраль обеспечивает подключение до семи внешних устройств, работающих в режиме прямого доступа к памяти, и до 11 запросов прерываний от УВВ. Еще четыре запроса прерываний зарезервированы за устройствами, входящими в состав стандартной конфигурации ЭВМ, и на магистраль не выведены.
Программирование
Перед началом работы необходимо запрограммировать все регистры, представленные в таблице (см. таблица ниже). Часть из них программируется при инициализации системы.
•начальный адрес памяти для обмена;
•уменьшенное на единицу число передаваемых байтов;
•направление обмена,
•требуемые режимы работы (разрешить или запретить циклическое изменение приоритетов, автоинициализацию, задать направление изменения адреса при обмене и т. д.);
•запрограммированный канал должен быть демаскирован (бит маски канала устанавливается при этом в 0), после чего он может принимать сигналы "Запрос на ПДП", генерируемые тем внешним устройством, которое обслуживается через этот канал. Сигнал "Запрос на ПДП" может быть также инициирован установкой в 1 бита запроса данного канала в регистре запросов контроллера.
Применение внутренних и внешних команд DOS относится к области системного программирования.
1. Команда смены текущего дисковода:
a: - переход на дисковод a:
b: - переход на дисковод b:
c: - переход на дисковод c:
2. Команда вывода оглавления каталога: dir
Поэкранный (постраничный) вывод оглавления каталога, если оглавление очень большое: dir/p
dir a:\ - команда вывода оглавления корневого каталога на диске а:.
3. Команда смены текущего каталога: cd имя каталога
Переход в корневой каталог текущего диска: cd\
Переход из подкаталога в каталог: cd..
4. Команда создания каталога: md имя каталога
5. Команда удаления пустого каталога: rd имя каталога
6. Команда вывода содержимого текстового файла на экран:
7. Команда очистки экрана монитора: cls
8. Команда копирования файлов:
copy имя файла1 имя файла2 - копирование одного файла в другой
copy имя файла имя каталога - копирование файла в каталог;
copy имя файла prn - распечатка файла на принтере.
9. Создание текстового файла:
copy con: имя файла, нажать Enter, ввести построчно текст,
в конце каждой строки Enter, затем в конце F6 или Ctrl+Z и Enter.
10. Объединение содержимого двух и более текстовых файлов
(конкатенация файлов): copy имя 1-го файла + имя 2-го файла имя нового файла
11. Команда удаления файла: del имя файла или erase имя файла
12. Переименование файла: ren имя файла новое имя файла
13. Вывод версии DOS: ver
14. Вывод метки диска: vol
15. Ввод текущей даты: date
16. Ввод текущего времени: time
17. Exit - выход из командного процессора DOS.
Примечание: После ввода с клавиатуры указанных команд в командную
строку следует нажать клавишу Enter.
II. Основные внешние команды DOS (для версии MS-DOS 6.22).
Внешние команды DOS выполняют вспомогательные программы (утилиты),
расположенные в каталоге DOS на диске С:.
1. format имя диска: - форматирование диска (для дискет format a:
или format b:). Создание системного диска: format имя диска: /s
Будьте внимательны: при форматировании диска (дискеты) вся информация на нем уничтожается!
2. fdisk - разбиение жесткого диска на разделы (логические диски С, D, E и так далее).
Внимание: при разбиении жесткого диска на разделы вся информация на нем уничтожается!
3. sys имя диска: - перенос файлов ядра DOS на диск (дискету), создание системного диска (дискеты). Используется также для смены (обновления версии) DOS.
4. mem - вывод карты оперативной памяти. Чаще используется команда mem/c/p или mem/d/p (ключ p - постраничный вывод информации).
5. chkdsk c: /f - проверка файловой системы и восстановление потерянных кластеров.
6. scandisk - проверка файловой системы и диска на наличие логических сбоев. Для дискет scandisk a: или scandisk b:
7. label имя диска: - создание или обновление метки на диске, дискете.
8. undelete имя диска: - восстановление случайно стертых файлов.
9. diskcopy имя диска: имя диска: - создание точной копии дискеты.
10. print имя файла prn - печать файла на принтере в фоновом режиме. Отмена фоновой печати: print /t
11. graphics - поддержка печати информации с экрана (при нажатии клавиши Print Screen).
12. defrag c: /fd - устранение фрагментации файлов и оптимизация размещения информации на жестком диске (эта программа аналогична программе Speed Disk из комплекта Norton Utilities).
13. deltree имя каталога - удаление дерева каталогов (с файлами).
Внимание: Использовать эту команду можно только, если Вы уверены в необходимости удаления данного дерева каталогов! В противном случае будет утрачена важная информация!
14. msd - диагностика компьютера.
15. edit - вызов текстового редактора MS-DOS Editor.
16. qbasic - вызов языка программирования BASIC.
17. doskey - вызов программы, облегчающей редактирование содержимого командной строки (вводимых команд DOS).
18. tree c:\имя каталога /f - вывод содержимого указанного каталога.
19. msav - проверка дисков антивирусной программой MS-Antivirus.
20. memmaker - оптимизатор распределения оперативной памяти.
Форматы команд для утилиты MS-DOS mem.exe:
mem - стандартная карта ОЗУ;
mem/c/p - выдает список загруженных программ;
mem/d/p - выдает информацию о внутренних устройствах (например:
con, prn, LPT1 и т.д.) с адресацией;
mem/f/p - объем свободной памяти с адресацией
mem/m имя программы - размер памяти, занимаемый указанной
загруженной программой (резидентной, c расширением com и exe);
ключ /p дает постраничный вывод информации.
Создание файла в MS-DOS
Для создания файла в MS-DOS необходимо:
1. Ввести команду в командную строку: copy con: имя файла и нажать Enter.
Пример: copy con: c:\mark\proba.txt
2. Ввести текст и нажать F6 или Сtrl-Z, что означает конец строки, и нажать Enter. Будет создан файл proba.txt в каталоге MARK. Имя файла надо указывать с полным путем.
3. Если файл создается в текущем каталоге, то можно не указывать
полный путь (маршрут).
Пример: copy con: name.txt и далее как указано выше в п. 2.
Назначение функциональных клавиш в MS-DOS
F1 -копирует по одному символу из буфера на экран.
F2 -копирует все символы из буфера на экран до заданного символа.
F3 -копирует все символы из буфера на экран.
F4 -пропускает все символы в буфере до определенного символа.
F5 -переносит все символы с экрана в буфер, не пытаясь выполнить их
F6 -означает конец строки (или CTRL-Z).
Остальные клавиши в MS-DOS не используются, но применяются в
большинстве прикладных программ.
Использование команды создания виртуального диска SUBST
Для создания виртуального диска (например, E), содержащего файлы из каталога ME, в командную строку надо записать: subst e: c:\me или subst e: c:\mark\refis для файлов из каталога REFIS. Переход на диск Е: производится по общему правилу для любого диска. Это в ряде случаев облегчает запуск программ, когда в команду Path уже нельзя вставить новый каталог (общая длина каталогов в команде Path не может превышать 128 байт). Данную команду можно вставить в файл autoexec.bat, тогда виртуальный диск будет устанавливаться постоянно. Команда subst еще называется командой определения синонима для имени каталога и используется, чтобы не набирать имени каталога, который часто используется. При создании и удалении файлов и каталогов на виртуальном диске E: тоже самое будет происходить синхронно и в каталоге ME на диске С:.
Создать таким способом еще один 2-й виртуальный диск F: уже нельзя. Каких-либо видимых изменений в оперативной или дисковой памяти при создании виртуального диска не происходит. Команда удаления виртуального диска E: subst e: /d. Команда subst относится к внешним командам DOS.
О некоторых внутренних командах DOS.
Если ввести в командную строку команды echo и verify, то можно
узнать их текущее состояние: echo is on или echo is off;
verify is on или verify is off.
Если ввести команду path, то будет выдана команда path из файла
autoexec.bat, т.е. текущий список каталогов, указанный в команде path.
Если ввести команду set, то будет указано ее текущее состояние,
то есть будет выдана та часть файла autoexec.bat, которая отно-
сится к заданию переменной окружения: path, prompt, set, а также
УКАЗАТЕЛЬ КОМАНД И УТИЛИТ MS-DOS
(Внутренние (*) и внешние команды MS-DOS)
ANSY.SYS установка драйвера консоли
ASSIGN переназначение дисковых устройств
ATTRIB установка атрибута файла
BATCH пакетные командные файлы (*.bat) *
BACKUP создание резервных копий для файлов
BREAK прерывание программы *
BUFFERS создание буферов в ОЗУ *
CHDIR (CD) переход в новый каталог *
CHKDSK проверка дисков
CLS очистка экрана *
COMMAND: второй командный процессор *
COMP сравнение дисковых файлов
COPY копирование файла *
COUNTRY установка формата даты и времени
CTTY переназначение консоли
DATE установка даты *
DEBUG отладчик программ
DEVICE установка новых драйверов устройств *
DIR просмотр каталогов *
DISKCOMP сравнение дисков
DISKCOPY дублирование дискет
DRIVER.SYS установка драйвера блочно-ориентированных устройств
ERASE (DEL) удаление файлов *
FCBS блоки управления файлами *
FDISK разбиение жесткого диска на разделы
FILES установка числа одновременно открытых файлов *
FIND поиск данных
FORMAT форматирование диска
GRAFTABLE загрузка дополнительных символов для графического режима
GRAPHICS распечатка графических изображений
JOIN логическое объединение каталога на одном диске с другим диском в один каталог
KEYBхх загрузка нерезидентных драйверов клавиатуры
LABEL создание и замена метки диска
LASTDRIVE установка максимального числа доступных дисководов *
LINK загрузчик (редактор) связей
MKDIR (MD) создание каталога *
MODE изменение режимов работы выходных устройств
MORE постраничный вывод файлов на экран
PATH указание пути поиска *
PRINT вывод на печать данных
PROMPT изменение формата приглашения DOS *
RENAME (REN) переименование файлов *
REPLACE селективная замена и копирование файлов
RESTORE восстановление файлов, резервированных по команде BACKUP
RMDIR (RD) удаление пустого каталога *
SELECT установка MS-DOS на новый диск с заданным типом клавиатуры, форматом даты и времени
SET установка переменной окружения *
SHELL применение дополнительного командного процессора *
SORT сортировка данных
SUBST создание виртуальных дисков
SYS копирование MS-DOS
TIME установка времени *
TREE вывод дерева каталогов
TYPE вывод на дисплей содержимого файла *
VDISK.SYS установка драйвера виртуального диска
VER вывод версии MS-DOS *
VERIFY проверка записи на диск *
VOL вывод метки диска *
XCOPY выборочное копирование групп файлов и каталогов
Основные виды оперативной памяти (ОЗУ)
Оперативная память (ОЗУ) - это устройство для временного хранения информации (только в процессе работы компьютера), обеспечивает быстрый доступ процессора к программе и обрабатываемым данным.
1. CMA - основная оперативная память (Conventional Memory Area).
(область 0 - 640K).
2. UMA - верхняя память (Upper Memory Area).
(область 640K - 1M).
3. UMB - блоки верхней памяти (Upper Memory Block).
4. HMA - высокая память (High Memory Area).
(область 1M + 64K).
5. XMA - расширенная память (Extended Memory Area).
(область, выше > 1M + 64K).
6. EMS - дополнительная память (Expanded Memory).
(расположена на отдельной плате).
Проблема 640 Кбайт
У IBM PC с процессором 8088 и 8086 оперативная память, доступная для DOS и прикладных программ, составляет не более 640 Кбайт. Это было шагом вперед для начала 80-х годов, по сравнению с 64 Кбайт для остальных компьютеров. Однако с появлением процессоров 80286, 80386 и старше, а также современных программ, например Windows, ограничение в 640 Кбайт превратилось в проблему, которая была успешно решена с появлением дополнительной памяти и особенно расширенной памяти. Расширенная память (Extended Memory) - это память выше, чем 1M + 64K. Благодаря появлению расширенной памяти, процессоры 80286, 80386SX и 80486SX могут непосредственно обращаться к 16 Мб памяти, а процессоры 80386DX, 80486DX и старше - к 4 Гб.
Дополнительная память (Expanded Memory) сейчас не применяется.
Доступ к расширенной памяти в MS-DOS и Windows обеспечивают драйвер himem.sys и менеджер расширенной памяти emm386.exe, которые загружаются с помощью файла config.sys. Основная память также как и раньше остается равной 640 Кб, но ее стараются максимально высвободить для прикладных программ, загружая драйверы клавиатуры, мыши и т.д. в верхнюю память (UMA и UMB) с помощью файла autoexec.bat. Стандартная величина ОЗУ IBM PC: 1 Мб; 2 Мб; 4 Мб; 8 Мб; 16 Мб; 32 Мб; 64 Мб и т.д.
Память компьютера построена из двоичных запоминающих элементов - битов, объединенных в группы по 8 битов, которые называются байтами. (Единицы измерения памяти совпадают с единицами измерения информации). Все байты пронумерованы. Номер байта называется его адресом.
Байты могут объединяться в ячейки, которые называются также словами. Для каждого компьютера характерна определенная длина слова - два, четыре или восемь байтов. Это не исключает использования ячеек памяти другой длины (например, полуслово, двойное слово).
Как правило, в одном машинном слове может быть представлено либо одно целое число, либо одна команда. Однако, допускаются переменные форматы представления информации.
Разбиение памяти на слова для четырехбайтовых компьютеров представлено в таблице:
Байт 0 | Байт 1 | Байт 2 | Байт 3 | Байт 4 | Байт 5 | Байт 6 | Байт 7 |
ПОЛУСЛОВО | ПОЛУСЛОВО | ПОЛУСЛОВО | ПОЛУСЛОВО | ||||
СЛОВО | СЛОВО | ||||||
ДВОЙНОЕ СЛОВО |
Широко используются и более крупные производные единицы объема памяти: Килобайт, Мегабайт, Гигабайт, а также, в последнее время, Терабайт и Петабайт.
Современные компьютеры имеют много разнообразных запоминающих устройств, которые сильно отличаются между собой по назначению, временным характеристикам, объёму хранимой информации и стоимости хранения одинакового объёма информации.
Различают два основных вида памяти - внутреннюю и внешнюю .
2.9. Какие устройства образуют внутреннюю память?
В состав внутренней памяти входят оперативная память, кэш-память и специальная память.
Оперативная память используется только для временного хранения данных и программ, так как, когда машина выключается, все, что находилось в ОЗУ, пропадает. Доступ к элементам оперативной памяти прямой - это означает, что каждый байт памяти имеет свой индивидуальный адрес.
Объем ОЗУ обычно составляет 4 - 64 Мбайта, а для эффективной работы современного программного обеспечения желательно иметь не менее 16 Мбайт ОЗУ. Обычно ОЗУ исполняется из интегральных микросхем памяти DRAM (Dynamic RAM - динамическое ОЗУ). Микросхемы DRAM работают медленнее, чем другие разновидности памяти, но стоят дешевле.
Каждый информационный бит в DRAM запоминается в виде электрического заряда крохотного конденсатора, образованного в структуре полупроводникового кристалла. Из-за токов утечки такие конденсаторы быстро разряжаются, и их периодически (примерно каждые 2 миллисекунды) подзаряжают специальные устройства. Этот процесс называется регенерацией памяти (Refresh Memory).
Современные микросхемы имеют ёмкость 1-16 Мбит и более. Они устанавливаются в корпуса и собираются в модули памяти.
Наиболее распространены модули типа SIMM (Single In-Line Memory Module - модуль памяти с однорядным расположением микросхем).
Рис. 2.6. SIMM. Модуль памяти c однорядным
расположением микросхем
В модуле SIMM элементы памяти собраны на маленькой печатной плате длиной около 10 см. Ёмкость таких модулей неодинаковая - 256 Кбайт, 1, 2, 4, 8, 16, 32 и 64 Мбайта. Различные модули SIMM могут иметь разное число микросхем - девять, три или одну, и разное число контактов - 30 или 72.
Важная характеристика модулей памяти - время доступа к данным, которое обычно составляет 60 - 80 наносекунд.
Кэш-памятью управляет специальное устройство - контроллер , который, анализируя выполняемую программу, пытается предвидеть, какие данные и команды вероятнее всего понадобятся в ближайшее время процессору, и подкачивает их в кэш-память. При этом возможны как "попадания", так и "промахи". В случае попадания, то есть, если в кэш подкачаны нужные данные, извлечение их из памяти происходит без задержки. Если же требуемая информация в кэше отсутствует, то процессор считывает её непосредственно из оперативной памяти. Соотношение числа попаданий и промахов определяет эффективность кэширования.
Кэш-память реализуется на микросхемах статической памяти SRAM (Static RAM), более быстродействующих, дорогих и малоёмких, чем DRAM.
К устройствам специальной памяти относятся постоянная память (ROM), перепрограммируемая постоянная память (Flash Memory), память CMOS RAM, питаемая от батарейки, видеопамять и некоторые другие виды памяти.
Постоянная память (ПЗУ, англ. ROM, Read Only Memory - память только для чтения) - энергонезависимая память, используется для хранения данных, которые никогда не потребуют изменения. Содержание памяти специальным образом "зашивается" в устройстве при его изготовлении для постоянного хранения. Из ПЗУ можно только читать. |
Перепрограммируемая постоянная память (Flash Memory) - энергонезависимая память, допускающая многократную перезапись своего содержимого с дискеты. |
Прежде всего в постоянную память записывают программу управления работой самого процессора. В ПЗУ находятся программы управления дисплеем, клавиатурой, принтером, внешней памятью, программы запуска и остановки компьютера, тестирования устройств.
Важнейшая микросхема постоянной или Flash-памяти - модуль BIOS.
Роль BIOS двоякая: с одной стороны это неотъемлемый элемент аппаратуры (Hardware), а с другой строны - важный модуль любой операционной системы (Software).
Разновидность постоянного ЗУ - CMOS RAM.
CMOS RAM - это память с невысоким быстродействием и минимальным энергопотреблением от батарейки. Используется для хранения информации о конфигурации и составе оборудования компьютера, а также о режимах его работы. |
Интегральные схемы BIOS и CMOS
Содержимое CMOS изменяется специальной программой Setup, находящейся в BIOS (англ. Set-up - устанавливать, читается "сетап").
Для хранения графической информации используется видеопамять.
Видеопамять (VRAM) - разновидность оперативного ЗУ, в котором хранятся закодированные изображения. Это ЗУ организовано так, что его содержимое доступно сразу двум устройствам - процессору и дисплею. Поэтому изображение на экране меняется одновременно с обновлением видеоданных в памяти.
Если вы когда-нибудь задумывались, что это за процесс, за которым следует процессор и Оперативная память что он назначил для получения данных и инструкций, которые он должен выполнить, то вам повезло, потому что в этой статье мы собираемся объяснить, что это за процесс связи между двумя наиболее важными элементами ПК, с которыми общаются разное.
В этой статье мы не будем объяснять, какой тип оперативной памяти лучше or спецификации каждого , но процессор связывается с ним, чтобы иметь возможность выполнять программы.
Причина почему мы используем внешнюю память потому, что количество транзисторов, необходимых для хранения информации, не поместится в пространстве процессора , поэтому необходимо использовать память RAM, внешнюю по отношению к процессору, для хранения инструкций и данных, которые они будут выполнять.
Связь между RAM и CPU
- Выберите столбец (Адресация)
- Выберите строку (Адресация)
- Передача данных.
Для этого используется ряд специальных контактов, один из которых мы уже видели, и это запись Enable, а два других следующие:
- Строб доступа к колонке: Этот вывод активируется, когда мы указываем оперативной памяти, что указываем столбец, к которому хотим получить доступ.
- Строб доступа к строке :: Этот вывод активируется, когда мы указываем оперативной памяти, что указываем строку, к которой хотим получить доступ.
Обе операции можно резюмировать следующим образом:
- Операция чтения очень проста, для этого у вас должен быть неактивен вывод WE, чтобы указать, что данные идут из ОЗУ в процессор, указать строку, а затем столбец, чтобы информация поступала к процессору из ОЗУ памяти. .
- Операция записи несколько отличается, для этого вывод WE должен быть активен, но данные передаются не после выбора столбца данных, а после выбора строки и одновременно с выбором столбца, в котором находятся данные.
Благодаря этому вы уже можете получить приблизительное представление о том, как работает связь между процессором и его оперативной памятью.
Что такое память DRAM?
тип памяти, используемой для RAM как системное ОЗУ, так и видеопамять или видеопамять. Память DRAM или 1T-DRAM . В этом типе памяти каждый бит хранится в комбинация конденсатора и транзистора , а не в нескольких транзисторах, таких как SRAM, отсюда и название 1T-DRAM.
Вся память RAM, используемая в настоящее время в ПК: DDR4, GDDR6, HBM2e, LPDDR4 и т. Д., Является памятью типа DRAM, в то время как внутренняя память процессоров, кеши регистров и блокноты относятся к типу SRAM.
Указанная комбинация конденсатора и транзистора называется Bitcell , когда конденсатор битовой ячейки заряжен, интерпретируется, что информация, содержащаяся в этой битовой ячейке, равна 1, когда она не заряжена, она интерпретируется как 0.
Битовые ячейки организованы в матрицу, в которой контакты адресации используются для доступа к ним следующим образом:
- Первая половина битов выбирает строку, к которой мы хотим получить доступ
- Вторая половина битов адресации содержит столбец, к которому мы хотим получить доступ,
Для этого между матрицей битовых ячеек и шиной адресации существует двоичный декодер, который позволяет выбрать соответствующую битовую ячейку.
Двоичный декодер и его роль в связи с RAM
В оперативной памяти адресация передается в двух циклах: сначала отправляется строка, к которой необходимо получить доступ, а затем столбец, а не одновременно.
По этой причине обращение к оперативной памяти происходит в два этапа.
Зачем процессору связь с ОЗУ?
Стадия, на которой ЦП берет следующую инструкцию для выполнения из ОЗУ, называется «выборкой» и является одним из трех этапов, составляющих цикл команд: Fetch-Decode-Execute, о котором мы поговорим только в этой статье о первой, а о второй два будут оставлены на другой раз, так как оперативная память не вмешивается в них, кроме как для записи результата обратно.
- Счетчик команд: ПК указывает на следующую строку памяти, где находится следующая инструкция процессора. Его значение увеличивается на 1 каждый раз, когда завершается полный цикл команд или когда команда перехода изменяет значение программного счетчика.
- Регистр адреса памяти: MAR копирует содержимое ПК и отправляет его в RAM через адресные контакты ЦП, которые соединены с адресными контактами RAM.
- Регистр данных памяти : Если инструкция прочитана, то ОЗУ будет передавать через свою шину данных содержимое адреса памяти, на который указывал MAR.
- Реестр инструкций: Инструкция копируется в регистр инструкций, откуда блок управления расшифровывает ее, чтобы знать, как выполнить инструкцию.
Банки памяти
Данные в ОЗУ не хранятся последовательно , но в разных банках на одном чипе, каждый из банков содержит массив битовых ячеек , но если мы хотим передать, например, n битов данных, нам понадобится n массивов битовых ячеек, каждый из которых подключен к выводу шины данных.
Использование несколько банков , в той же микросхеме памяти, позволяет выбрать несколько бит одновременно с одним доступом к памяти , поскольку все банки разделяют адресацию . Таким образом, если у нас есть 8 банков памяти, выбор конкретной битовой ячейки приведет к одновременной передаче данных в 8 банков памяти и из них.
Стандартный размер банков в памяти RAM составляет 8 бит, поэтому максимальный объем памяти при адресации всегда считается как 2 ^ n байтов. Фактически, это 16-, 32-, 64-битные шины и т. Д. Они передают данные нескольких последовательных адресов памяти, начиная с первого.
Контакты для связи с RAM
- адресация штифты : Обычно обозначается от A0 до AN, где N - количество контактов и равно количеству бит адресации, которое всегда равно 2 ^ N.
- Контакты данных : Здесь данные передаются в оперативную память и из нее.
- Запись разрешена: Если вывод активен, передача данных осуществляется в память, запись, с другой стороны, если она не активна, то в сторону процессора, чтение.
Если наша система имеет несколько микросхем памяти RAM, то первые биты адресации используются для выбора, к какой из микросхем памяти мы хотим получить доступ в модуле памяти DIMM. Также были случаи, когда адрес и контакты данных совпадали. Это связано с тем, что адресация и доступ к данным не выполняются одновременно.
Но чтобы понять, как работает адресация, мы должны рассмотреть основную часть электроники - двоичный декодер.
Читайте также: