Memoria interna

Memoria interna

Într-un sistem de calcul, memoria reprezinta componenta functionala destinata pastrarii informatiei.

Informatia memorata este formata din programele si datele necesare utilizatorului sistemului de calcul. Memoria se interpune între celelalte componente functionale ale sistemului de calcul. Astfel, informatiile preluate în calculator prin intermediul unitatilor de intrare sunt stocate mai întâi în memorie, de unde sunt preluate de celelalte unitati functionale ale sistemului de calcul (procesorul, unitatile de iesire).       

Informatia memorata se compune din:

secvente de instructiuni (programe);

datele preluate din mediul exterior sistemului de calcul;

rezultate intermediare obtinute în timpul prelucrarii datelor;

informatii rezultate în urma executiei programelor care, de regula, vor fi transmise mediului exterior prin dispozitivele de iesire.

Din punct de vedere al memoriei nu este deosebit de importanta natura informatiei memorate, ci modul de stocare, si mai ales regasirea acesteia. Fizic, memoria este constituita din elemente care pot avea doua stari stabile: 0 sau 1. Rezulta ca putem defini memoria ca pe o succesiune de dispozitive logice elementare, capabile sa retina fiecare o valoare binara, adica un BIT (1b) de informatie.

Functional, memoria poate fi privita ca o însiruire de biti care se caracterizeaza prin valoare si prin pozitia (adresa) lor în aceasta secventa. Prin constructia sistemului de calcul, accesul la informatia din memorie se poate realiza, la nivelul unui grup de biti numit locatie de memorie. Locatia de memorie este deci unitatea adresabila a memoriei. Fiecare locatie de memorie se caracterizeaza în mod unic prin:

adresa ei în memorie;

cantitatea de informatie pe care o poate memora, masurata în numar de biti; de regula este vorba de un numar de 8 biti, adica de un octet sau de 1 Byte (1B).

Capacitatea memoriei reprezinta numarul maxim de biti de informatie care pot fi memorati la un moment dat.

Altfel spus, capacitatea de memorie este data de numarul total de locatii de memorie. Ca unitate de masura se folosesc multiplii Byte-ului, în functie de ordinul de marime al memoriei.

Memoria se masoara în bytes , dar mai ale în multiplii lui.

Multiplii bytului sunt:

1 byte (octet)=2³ biti=8 biti

1 word (cuvânt)=2⁴biti=16 biti

1 double word=2⁵biti=32 biti

1 kilo byte (Kb)=2¹⁰biti=1024 biti

1Mega byte (Mb)=2²⁰biti

1 Giga byte (Gb)=2³⁰biti

1 Tera byte (Tb)=2⁴⁰biti

Cu cât memoria unui calculator este mai mare, performantele calculatorului sunt mai bune.

Cea mai mica unitate adresabila este byte-ul (octetul), o succesiune de opt biti (locatii de memorie). Atentie! Un bit nu poate fi adresat (citit sau scris).

Timpul de acces la memorie. Orice acces la memorie este precedat de furnizarea de catre procesor a adresei de memorie, unde se va face operatia de scriere sau citire. Timpul de acces la memorie reprezinta intervalul scurs între momentul furnizarii adresei de catre procesor si momentul obtinerii informatiei. Când memoria este prea lenta în comparatie cu viteza de lucru a procesorului, pe durata accesului la o locatie de memorie apar, pentru procesor, timpi suplimentari de asteptare. Noile tehnologii de realizare a memoriei urmaresc o scadere a timpului de acces, astfel încât memoria sa lucreze sincron cu procesorul, fara a introduce stari de asteptare.

Valoarea medie a acestui parametru este 70 ns.

1 ns (nano)=1^-9s

Memoria interna a calculatorului este realizata din circuite  integrate VLSI ce înglobeaza milioane de biti. Memoria interna pastreaza pe durata prelucrarii informatia (date si program). Circuite de memorie pastreaza informatia atât timp cât sunt alimentate cu energie. În momentul întreruperii alimentarii, informatia se pierde.

Memoria interna contine programele si datele pentru toate procesele în curs de executie în sistemul de calcul. Cât timp functioneaza procesorul, el citeste si scrie date în aceasta memorie. Memoria interna este o memorie read-write cu acces direct (RAM), volatila. Ea trebuie sa aiba un timp de acces redus, pentru a nu întârzia activitatea procesorului.

Tipuri de memorie din aceasta categorie sunt:

Memorii DRAM (Dynamic Random Access Memory), sunt memorii RAM dinamice. Sunt memorii în care, pentru a se pastra informatia, periodic trebuie restabilita sarcina electrica cu care a fost încarcat condensatorul circuitului de memorie. Pentru aceasta este necesar un circuit de reîmprospatarea memoriei.

Memorii SRAM (S=static), sunt memorii RAM statice. Sunt memorii realizate din circuite bistabile de memorie, care pastraza informatia atâta timp cât sistemul este sub tensiune.

La calculatoarele PC, cipurile de memorie sunt ansamblate pe placi de memorie numite SIMM (Single Inline Memory Modul) sau DIMM (Dual Inline Memory Modul). Aceste bancuri de memorie se instaleaza în placa de baza a PC-ului, în soclurile (locurile) rezervate memoriei interne. Acest mecanism permite modificarea dimensiunii memoriei interne a PC-ului prin adaugarea de noi bancuri de memorie în locurile disponibile sau prin schimbarea bancurilor cu altele de capacitate mai mare.

Memoria cache este o memorie specializata, utilizata în scopul scaderii timpului de acces la informatiile din memoria interna. Ea este o memorie de capacitate mica si viteza mare, inserata logic între procesor si memoria principala. Constructiv, memoria cache este o memorie mai rapida decât memoria principala, facuta de regula din circuite SRAM. Si acest tip de memorie poate fi extins prin adaugarea de cipuri suplimentare de memorie. Utilizarea memoriei cache se bazeaza pe doua  caracteristici ale executiei programelor în sistemele de calcul clasice, si anume:

Programele tind sa utilizeze date si instructiuni situate unele lânga altele sau în zone apropiate (principiul vecinatatii).

Programele folosesc în mod repetat adresarea la aceleasi blocuri de memorie.

Plecând de la aceste constatari, memoria cache contine la un moment dat copii ale unor informatii din memoria principala. Înainte de orice acces la memoria principala se verifica daca nu cumva informatia cautata se gaseste în memoria cache. Daca exista, se preia de acolo cu o viteza superioara.

Memorii permanente, numite ROM (Read Only Memory). Sunt memorii care, în principiu, permit doar operatiile de citire a informatiilor memorate. Sunt memorii nevolatile, iar informatia memorata este scrisa o singura data si nu poate fi suprascrisa prin metode obisnuite. Sunt folosite pentru memorarea sigura si ieftina a unor secvente de program frecvent utilizate în sistemele de calcul. Aceste memorii sunt în general mai lente decât memoria RAM. În consecinta, se utilizeaza transferul programelor din memoria ROM în memoria RAM pentru a fi executate acolo cu performante sporite