Найпростіша схема взаємодії оперативної пам'яті з ЦП.
Еволюційний розвиток конструкції модулів пам'яті.
Оперативний пристрій. ОЗУ - технічний пристрій, що реалізує функції оперативної пам'яті. ОЗУ може виготовлятися як окремий блок або входити в конструкцію, наприклад однокристальної ЕОМ або мікроконтролера. Структурна схема статичного ОЗУ наведена нa малюнку 1. Вхід і вихід ОЗУ в цій схемі об'єднані за допомогою шинного формувача. Природно, що схеми реальних ОЗУ будуть відрізнятися від наведеної на цьому малюнку. Проте, наведена схема дозволяє зрозуміти як працює реальне ОЗУ. Умовно-графічне позначення ОЗУ на принципових схемах наведено на малюнку 2.
Першою комерційної ЕОМ, що використовує нову організацію пам'яті стала створена в 1953 р IBM 701, а першою масово продається (150 примірників) - випущена в 1955 р IBM 704, в якій були реалізовані такі нововведення, як пам'ять на феритових сердечниках і апаратне засіб обчислення чисел з плаваючою комою.
Зовнішні пристрої IBM 704 і більшості комп'ютерів того часу були дуже повільні (наприклад, стрічкопротяжного працювало зі швидкістю 15 тис. Символів в секунду, що було набагато менше швидкості обробки даних процесором), а всі операції введення-виведення проводилися через АЛУ, що вимагало принципової рішення проблеми низької продуктивності на операціях введення-виведення.
Одним з перших рішень стало введення до складу ЕОМ спеціалізованої ЕОМ, званої каналом введення-виведення, яке дозволяло АЛУ працювати незалежно від пристроїв введення-виведення. На цьому принципі, шляхом додавання до складу IBM 704 ще шести каналів введення-виведення, побудована IBM 709 (1958).
Перший широко поширеною тип перезаписуваної пам'яті прямого доступу був запам'ятовуючим пристроєм на магнітних сердечниках, розробленим в 1949-1952 рр. і згодом використовувався в більшості комп'ютерів аж до розробки статичних і динамічних інтегрованих каналів оперативної пам'яті в кінці 1960-х - початку 1970-х рр.
Для побудови ЗУПВ сучасних персональних комп'ютерів широко застосовуються напівпровідникові пристрої, що запам'ятовують, зокрема широко застосовуються НВІС запам'ятовуючих пристроїв оперативної пам'яті, за принципом організації підрозділяються на статичні і динамічні. У ОЗУ статичного типу запам'ятовує елемент являє собою тригер, виготовлений з тієї чи іншої технології (ТТЛ, ЕСЛ, КМОП і ін.), Що дозволяє зчитувати інформацію без її втрати. У динамічних ОЗУ елементом пам'яті є ємність (наприклад, вхідні ємність польового транзистора), що вимагає відновлення записаної інформації в процесі її зберігання і використання. Це ускладнює застосування ОЗУ динамічного типу, але дозволяє реалізувати більший обсяг пам'яті. У сучасних динамічних ОЗУ є вбудовані системи синхронізації і регенерації, тому по зовнішніх сигналів управління вони не відрізняються від статичних.
Фізичні види ОЗУ
У більшості сучасних комп'ютерів оперативна пам'ять є динамічні модулі пам'яті, які містять напівпровідникові БІС ЗУ, організовані за принципом пристроїв з довільним доступом. Пам'ять динамічного типу дешевше, ніж статичного, і її щільність вище, що дозволяє на тому самому просторі кремнієвої підкладки розміщувати більше осередків пам'яті, але при цьому її швидкодію нижче. Статична, навпаки, більш швидка пам'ять, але вона і дорожче. У зв'язку з цим масову оперативну пам'ять будують на модулях динамічної пам'яті, а пам'ять статичного типу використовується для побудови кеш-пам'яті в процесорі.
Пам'ять статичного типу (англ. (Static Random Access Memory)
ОЗУ, зібране на тригерах, називається статичної пам'яттю з довільним доступом або просто статичної пам'яттю. Гідність цього виду пам'яті - швидкість. Оскільки тригери зібрані на вентилях, а час затримки вентиля дуже мало, то і перемикання стану тригера відбувається дуже швидко. Даний вид пам'яті не позбавлений недоліків. По-перше, група транзисторів, що входять до складу тригера, обходиться дорожче, навіть якщо вони витравляються мільйонами на одній кремнієвій підкладці. Крім того, група транзисторів займає набагато більше місця, оскільки між транзисторами, які утворюють тригер, повинні бути витравлені лінії зв'язку. Використовується для надшвидкого ОЗУ.
Логічна структура пам'яті в IBM PC
У реальному режимі пам'ять ділиться на наступні ділянки:
• Основна область пам'яті (англ. Conventional memory).
• Розширена пам'ять (EMS)
• Додаткова пам'ять (XMS)
• Upper Memory Area (UMA)
• High Memory Area (HMA)