Memorii RAM și ROM

Capitolul I – Generalitati

I.1. Introducere

Memoria este absolut necesara pentru functionarea microprocesorului si a PC-ului. Mai mult, memoria existenta in calculator determina ce programe puteti sa derulati si cat de repede. Memoria este o parte vitala a calculatorului. Reprezinta locul de stocare a tuturor octetilor de care are nevoie microprocesorul ca sa functioneze. Memoria contine atat datele brute care urmeaza sa fie prelucrate, cat si rezultatele prelucrarilor. Memoria poate functiona si ca un canal de comunicatii intre microprocesor si dispozitivele perifence.Exista mai multe tipuri de memorii, descrise si diferentiate de functii si de tehnologie. Fiecare are un anumit rol in functionarea corespunzatoare a PC-ului.

I.2. Sistemele de stocare primare si secundare

O gama larga de dispozitive si tehnologii pot stoca informafii digitale intr-o forma accesibila electric. Diferenta intre dispozitivele cunoscute in general sub numele de memorie de calculator si sistemele de stocare a datelor pe discuri si benzi este data de modul de funtionare. Atat memoria normala cat si sistemele de stocare pe disc pastreaza informatii de care calculatorul are nevoie, dar fiecare are un mod propriu de a face acest lucru.

Ceea ce majoritatea oamenilor considera a fi memorie de calculator intr-un sens specific reprezinta sistemul de stocare primar al PC-ului. Aceasta inseamna ca informatile continute de siste¬mul de stocare au o forma la care microprocesorul are acces direct si sunt gata pentru a fi folosite. De fapt, instructiunile directe folosite de unele microprocesoare pot modifica valorile datelor continute de sistemul de stocare primar, fara sa fie necesara transferarea acestor date in registrii cipului. Din acest motiv, sistemul de stocare primar este numit uneori memorie de lucru.

Posibilitatea de acces imediat la memoria primara inseamna ca microprocesorul poate sa gaseasca orice valoare fara sa caute in blocuri mari de date. Microprocesorul trebuie sa aiba acces la o valoare aleasa la intamplare. Ca urmare, multi se refera la memoria de lucru a PC-ului folosind termenul memorie cu acces aleatoriu (Random Access Memory - RAM), desi acest

termen are o definite mai stricta atunci cand este aplicat tehnologiilor de fabricare a memoriilor.

Indiferent de numele folosit, sistemul de stocare primar este, de fapt, memoria pe termen scurt a PC-ului. Aceasta memorie este usor accesibila, dar are o capacitate limitata in comparatie cu alte sisteme de stocare. Celalalt tip de sistem de stocare se numeste sistem de stocare secundar. In majoritatea PC-urilor, sistemul de stocare secundar se bazeaza pe discuri si benzi. Acestea funtioneaza ca o memorie pe termen lung a calculatorului. Nu numai ca discurile si benzile stocheaza informatiile pe care calculatorul trebuie sa le pastreze un timp mai lung, dar stocheaza si cantitatile mari de date manipulate de calculator. Sistemul de stocare secundar poate fi de zeci, sute sau chiar mii de ori mai mare decat sistemul de stocare primar. Datorita capacitafii mari, sistemul de stocare secundar este numit uneori sistem de stocare masivd.

Sistemul de stocare secundar inseamna un pas in plus pentru microprocesorul PC-ului. Ca sa poata folosi informatiile, PC-ul trebuie sa le transfere mai intai in sistemul de stocare primar. Sistemul de stocare secundar implica si o alta complicatie hardware. Majoritatea sistemelor de stocare secundare se bazeaza pe dispozitive electromecanice. In afara semnalelor electrice, aceste sisteme implica si miscarea fizica a unui disc sau a unei benzi pentru a asigura accesul la informa|ii. Deoarece dispozitivele mecanice se misca mai incet decat semnalele electrice - mai pufin in filmele SF - sistemele de stocare secundare sunt mai lente decat cele primare, de obicei cu un factor de o mie sau chiar mai mult. Cu alte cuvinte, cel mai important aspect al sistemului de stocare primar dintr-un PC este viteza de acces, desi este de dorit sa aveti o capacitate cat mai mare. Cel mai important aspect al sistemului de stocare secundar este capacitatea, desi este de dorit ca acesta sa fie cat mai rapid.

I.3 Organizarea logica a memoriei

Sistemul PC original avea un total de 1 MB de memorie adresabila, cei 384 KB aflati in partea superioara fiind rezervati pentru utilizarea lor de catre sistem. Asezarea acestui spatiu in partea superioara a memoriei de 1 MB (intre 640 KB si 1024 KB) si nu in partea ei inferioara (intre 0 si 640 KB) a creat problema deseori numita bariera de memorie conventionala. Presiunile constante exercitate asupra producatorilor de sisteme si echipamente periferice pentru mentinerea compatibilitatii prin pastrarea schemei originale de memorie (de la primul PC) au condus la o organizare a memoriei sistemului care este (ca sa folosim o expresie blanda) un adevarat ,,talmes-balmes". La aproape doua decenii dupa aparitia primului PC, chiar sistemele cele mai noi, bazate pe procesorul Pentium 4, sunt limitate foarte mult de harta memoriei mostenita de la primele PC-uri.

Rezultatul este un PC cu dubla personalitate. Exista doua moduri principale de operare, foarte diferite unul de celalalt. Calculatorul original IBM PC era echipat cu un procesor 8088 care putea executa numai instructiuni pe 16 biti, in ceea ce se numea modul real. Primele procesoare aveau doar atatea linii de adrese cat sa permita accesul la 1 MB de memorie, din care ultimii 384 KB au fost rezervati pentru placa video, ca video RAM, pentru alte adaptoare (pentru memoria ROM BIOS de pe placile de extensie) si pentru memoria ROM BIOS de pe placa de baza.

Procesorul 286 a adus mai multe linii de adrese, destule pentru accesul la 16 MB de memorie, si un nou mod de lucru, numit mod protejat, in care procesorul trebuia sa funcnoneze pentru a avea acces la memoria suplimentara. Din pacate, toate sistemele de operare existente in momentul respectiv erau concepute astfel incat sa foloseasca numai primul 1 MB de memorie, asa ca au fost create programe de extensie si au fost folosite diferite trucuri pentru a permite programelor DOS si Windows 3.x accesul la primii 16 MB de memorie. O sursa de confuzie era faptul ca memoria RAM nu mai era contigua: sistemul de operare putea folosi primii 640 KB si ultimii 15 MB, dar nu si zona rezervata de 384 KB dintre acestea.

Cand Intel a lansat primul procesor pe 32 de bid (386DX), in 1985, arhitectura memoriei sistemului s-a schimbat dramatic. Procesorul avea acum destule linii de adrese pentru a folosi 4 GB de memorie, dar aceasta era accesibila numai in noul mod protejat pe 32 de bid, in care puteau fi executate numai instructiuni pe 32 de bid. Acest mod de lucru era proiectat pentru sistemele de operare avansate, mai noi, precum Windows 9x, NT, 2000, XP, OS/2, Linux, Unix si altele. O data cu procesorul 386 a aparut si o arhitectura de memorie complet noua, pentru rularea noilor programe pe 32 de biti. Din nefericire, a fost nevoie de zece ani pentru ca marea masa a utilizatorilor sa treaca la sistemele de operare si aplicadile pe 32 de biti. Din punctul de vedere al instrucdunilor, toate procesoarele pe 32 de biti, incepand cu 386, sunt doar versiuni mai rapide ale acestuia. Cu exceptia adaugirilor recente la instructiunile de procesor, MMX si SSE (sau 3DNow pentru AMD), din toate punctele de vedere, un Pentium 4 sau un Athlon este doar un 386 ,,turbo".