Как работает память компьютера

Компьютерная память представляет собой систему устройств хранения данных электронной вычислительной машины. Хранение данных может быть временным или постоянным, в зависимости от частоты запроса к данным. Каждый блок памяти состоит из чипов, которые имеют встроенные композиции миллионов транзисторов и конденсаторов. Эти крошечные элементы объединяются в ячейки памяти для хранения одного бита данных в виде двоичных цифр (0 и 1). Конденсатор действует как изолятор для двоичных данных, тогда как транзистор позволяет схемам памяти изменять значения данных, содержащихся в конденсаторе. Когда эти элементы связаны в памяти микросхемы, конденсатор способен принимать и хранить данные, передаваемые центральным процессором компьютера.

В начале 1940 года емкость памяти компьютера составляла несколько байтов. Память, основанная на линии акустической задержки была разработана Дж. Эккертом в том десятилетии, которое оказалась важной вехой в области технологий памяти. Однако этот тип памяти также был ограничен в объеме несколькими сотнями тысяч бит. В 1946 году были разработаны трубки Уильямса и трубки Селектрон, которые использовали пучки электронов в стеклянных трубках в качестве средства хранения данных. Емкость трубки Селектрон была 256 битами, в то время как трубка Уильямса может хранить тысячи бит. К концу десятилетия Джей Форрестер, Ян Рэйман и Ан Ванг разработали память на магнитных сердечниках, что позволило не терять данные даже после сбоя питания.

Компьютер включает в себя физическую память, представленную в виде чипов, которые вставлены в разъемы памяти на системной плате. Максимальный объем памяти, который может быть добавлен к компьютерной системе, зависит от типа материнской платы. Второй вид памяти компьютера называется виртуальной памятью, которая в основном занимает маленькую часть объема жесткого диска. Эта часть используется операционной системой при заполнении доступной физической памяти и может быть увеличена или уменьшена путем настройки параметров системы в Панели управления. Данные записываются в память, процессор посылает сигнал на транзистор, что позволяет записать данные на конденсаторе.

Адрес каждой ячейки памяти представлен в шестнадцатеричной системе счисления. Процессор отслеживает эти адреса и выполняет чтения и запись данных из них. Транзисторы и конденсаторы организованны в чип памяти в виде строк и столбцов. Наиболее распространенный тип памяти компьютера – RAM (Random Access Memory), которая позволяет ускорить поиск и хранение данных. Из-за его скорости RAM обеспечивает оптимальное решение для временного хранения данных. Тем не менее, она нуждается в постоянном потоке электроэнергии, и данные, хранящиеся на чипе теряются, при выключении компьютера.

Когда компьютер включается, он загружает BIOS (Basic Input Output System), а контроллер памяти проверяет все адреса в памяти, чтобы проконтролировать, нет ли в них ошибок. BIOS содержит основную информацию о последовательности загрузки устройств, хранения данных, и др. Далее OS (операционная система) загружается с жесткого диска в оперативную память, которая позволяет процессору иметь непосредственный доступ к операционной системе. Любая команда, введенная в компьютер, загружается в RAM, что увеличивает производительность компьютера через повышение скорости передачи данных.
Пишет
Сергей Егоров
Сергей Егоров