Hvordan fungerer RAM på datamaskinen?

Alle data i maskinen — det er nuller og enere. Teksten du leser akkurat nå, har overført fra vår server direkte til datamaskinen, og spilt inn i minnet — det er en sekvens av enere og nuller. Akkurat nå du ser på skjermen, som består av punkter, og viser til vårt nettsted. Bilde — dette er også ettall og nuller. Video — det er ettall og nuller. Musikk — ettall og nuller. Noe av innholdet som er tilgjengelig på datamaskinen, kan bli presentert i form av nuller og enere. Men hvordan?

Skal begynne med det faktum at en datamaskin forstår bare binære tallsystem. I livet vi bruke desimaler fordi vi har 10 fingre, og det er rett og slett mer praktisk, men datamaskinen ikke har 10 fingre — kan han bare arbeide med logiske enheter som bare fungerer i to Stater — på eller av, det er en tilførsel eller ikke kan levere strøm. Hvis den logiske enheten er aktiv, da det nåværende tilbudet er og bit er lik en hvis strømforsyningen ikke, så den biten er null. Bits — det er den minste måleenhet. 1 bit kan bare ha to Stater 1 og 0. 1 byte — det er 8 bit. Dermed, hvis du går gjennom alle mulige kombinasjoner av nuller og enere, får vi at 1 byte kan lagre 256 kombinasjoner av biter eller 2 til strømmen av 8. For eksempel, «0000001», «0000010» eller «10110010» — alle bokstaver i det engelske alfabetet kan være representert i en 8-bits (1 byte).

Binære koden som dette!

På Grunn av den forskjellige standarden vi kan representere noen informasjon binære. Det samme gjelder for våre programmer skrevet i forskjellige programmeringsspråk. For å starte et program, må det være utarbeidet i binær kode. Dermed, i binær form det er mulig å representere både data og instruksjoner (kode) for å arbeide med disse dataene. Det er også tolket språk (JavaScript, Python), i dette tilfellet, tolk under kjøring av programmet analyserer den koden og kompilerer den i et språk som forstås av datamaskinen vår, som er en sekvens av nuller og enere, og i dette tilfellet er det ikke nødvendig å kompilere programmet hver gang du ønsker å kjøre den.

Hvordan gjør at CPU-en?

Vi kan ikke snakke om minne uten å si et par ord om prosessoren. CPU og RAM er ganske lik, som både innebærer en logisk enhet som kan ta kun to Stater. Imidlertid, CPU utfører oppgaver knyttet til databehandling. For dette har han en enhet kontroll — det fikk våre instruksjoner, aritmetiske logic unit — det er ansvarlig for alle aritmetiske operasjoner (addisjon, subtraksjon, og så videre) og registre.

Siden instruksjonene for å skrive inn prosessoren arbeider med data fra minnet, blir disse dataene må være lagret et sted. For å ta dem konstant fra RAM — for lenge, slik at prosessoren har sin egen hukommelse, presentert i form av flere registre — det er den raskeste minne i datamaskinen.

Hva er enhetsregisteret? Et register i prosessoren er presentert i form av en trigger, som kan lagre 1 bit av informasjon. Trigger — dette er en av mange logikk elementer i mikrobrikker. Takket være sin logikk, det er i stand til å lagre informasjon. Her er det D-trigger:

Dette er D-trigger og det er i stand til å lagre informasjon. Hver enkelt logisk enhet, inkludert D-flip-floppen består av logiske operasjoner. I bildet over kan du se skilt «&» — det er logisk Og

sannheten tabell for logiske «Og»

Topp-bryteren «D» i D-utløse endringer i verdien av litt, og bunnen «P» aktiverer eller deaktiverer lagring. Du må lure på hvordan denne "D-latch". Mer utløser du kan se på videoen nedenfor:

I Tillegg til D-flip-flop, det er også en RS-flip-flop, JK flip-flop og andre. Dette emnet er ikke en bok kan lære logikk enheten av mikrobrikker seg selv. Det ville være fint fordi åpenbart .

hva er RAM?

Nå tilbake til vårt minne, det er en stor gruppe av registrene som brukes til å lagre data. Det er SRAM (statisk RAM) og DRAM (dynamic memory). I en statisk minne registrerer gitt i form av triggere, og dynamisk i form av kondensatorer, som til slutt kan miste kostnad. I dag RAM brukes DRAM, hvor hver celle — er en transistor og en kondensator, som i fravær av makt mister alle data. Det er derfor, når vi slår av datamaskinen, fjernes. Alle drivere og andre viktige programmer på datamaskinen i av-tilstand holder på SSD, og selv når den er aktivert, det setter de nødvendige data i minnet.

En celle av dynamisk RAM, som nevnt ovenfor, består av en kondensator og en transistor, lagrer 1 bit av informasjon. Mer presist, er informasjonen i seg selv holder kondensator og for veksling mellom staten er ansvarlig for transistoren. Kondensator vi kan produsere i form av en liten bøtte, som er fylt med elektroner påflyten av strøm. Les mer arbeid av dynamisk RAM . Siden da, lite har endret seg i hvordan det fungerer. Hvis kondensatoren er fylt med elektroner, dens tilstand er lik enhet, dvs. utgang 1 bit av informasjon. Hvis ikke, så null.

Hvordan datamaskinen lagrer data i RAM?

En Sekvens av bit eller 1 byte «01000001», spilt inn i RAM, kunne bety noe — det kan være et tall «65», brevet «Og» eller fargen på bildet. Kontroller at operativsystemet kan forstå hva disse biter ble utformet forskjellige kodinger for ulike datatyper: MP3, MPEG4, WAV, ASCII, Unicode, BMP, Jpeg. For eksempel, la oss prøve å skrive den Kyrilliske bokstaven «R» i vår hukommelse. For dette må du først å konvertere den til en Unicode-tegnet (heksadesimalt tall). "R" i Unicode-tabellen er "0440". Neste, må vi velge hvilken koding vil bevare antall, la det være UTF-16. Så i det binære systemet Unicode-symbolet tar form «00000100 01000000». Og allerede denne verdien kan vi skrive i RAM. Det består av to byte. Men hvis vi tok engelsk «s» i binær det ville se ut som dette «01110011».

Det faktum at det engelske alfabetet er bare 1 byte, som i UTF-koding den passer inn i rekken av tall fra 0 til 255. I 256 kombinasjoner rolig passe tallene 0 til 9 og det engelske alfabetet, men andre symboler er der allerede, så, for eksempel, russiske tegn, har 2 byte og Japanske eller Kinesiske tegn, vil vi trenge 3 eller 4 byte.

Så vi fant ut hvordan hukommelsen fungerer og hvordan du kan skrive data til det. Likte materiale? Del det med dine venner og la oss diskutere det .

RAM — det er en kompleks enhet, og kjenner hans arbeid vil være nyttig for alle