Jak działa pamięć komputera?

Wszystkie dane w komputerze — to zera i jedności. Tekst, który czytasz teraz, przekazał z naszego serwera bezpośrednio na swój komputer i zapisał się w pamięci — jest to ciąg zer i единичек. Teraz patrzysz na monitor, który składa się z pikseli i wyświetla naszą stronę internetową. Obraz — to też zer i jedynek. Film — to zera i jedynki. Muzyka — zer i jedynek. Wszelkie treści dostępne na komputerze można przedstawić w postaci zer i jedynek. Ale jak?

Warto zacząć od tego, że komputer rozumie tylko binarny system liczbowy. W życiu używamy po przecinku, tak jak u nas 10 palców i nam po prostu wygodniej, ale komputer nie jest 10 palców — może pracować tylko z logicznymi urządzeniami, które działają tylko w dwóch stanach — jest włączony lub wyłączony, jest dopływ prądu lub brak przepływu prądu. Jeśli urządzenie logiczne aktywnie, to znaczy przepływ prądu jest bit jest równy jedności, jeśli prądu nie ma, a bit jest równy zero. Bit — to najmniejsza jednostka pomiaru. 1 bit może mieć tylko dwa stany 1 i 0. 1 bajt — to 8 bitów. Tak więc, jeśli przejść przez wszystkie możliwe kombinacje zer i jedynek, otrzymamy, że w 1 bajcie można zapisać 256 kombinacji bitów lub 2 do potęgi 8. Na przykład, «0000001», «0000010» lub «10110010» — każdą literę alfabetu angielskiego można przedstawić w postaci 8 bitów (1 bajt).

kod Binarny wygląda właśnie tak!

Dzięki różnym кодировкам możemy przedstawić wszelkie informacje w postaci binarnej. To samo dotyczy naszych programów napisanych w różnych językach programowania. Aby uruchomić jakikolwiek program, należy go skompilować na kod binarny. W ten sposób, w postaci binarnej może stanowić zarówno dane jak i instrukcje (kod) do pracy z tymi danymi. Istnieją jeszcze i dające się opisać języki (JavaScript, Python), w tym przypadku interpreter w trakcie wykonywania programu analizuje kod i kompiluje go w język, zrozumiały dla naszego komputera, czyli w ciąg zer i jedynek, i w tym przypadku nie ma potrzeby, aby skompilować program za każdym razem, gdy chcesz uruchomić ją.

Jak działa procesor?

Nie można mówić o pamięci, nie mówiąc kilka słów o procesorze. Procesor i pamięć ram są bardzo podobne, ponieważ w obu przypadkach stosowane są urządzenia logiczne, które mogą przyjmować tylko dwa stany. Jednak procesor wykonuje zadania związane z obliczeniami. Do tego ma urządzenie sterujące — to właśnie na niego pochodzą nasze instrukcje, jednostkę arytmetyczno-logiczną — jest odpowiedzialny za wszystkie działania arytmetyczne (dodawanie, odejmowanie, i tak dalej) i rejestry.

Tak jak w instrukcji, pochodzące na procesor, pracują z danymi z pamięci, te dane muszą być gdzieś przechowywane. Brać ich stale z pamięci ram — zbyt długo, dlatego w procesor ma własną pamięć, przedstawione w postaci kilku rejestrów — ona jest najszybszą pamięcią w komputerze.

Co to jest wielkość? Wielkość liter w procesorze jest przedstawiony jako wyzwalacz, który może przechowywać 1 bit informacji. Wyzwalacz — jest to jeden z wielu elementów logicznych w микрочипах. Dzięki swojej logice jest w stanie przechowywać informacje. Tak wygląda D-wyzwalacz:

To D-wyzwalacz i jest w stanie przechowywać informacje. Każde proste urządzenia logicznego, w tym D-wyzwalacz, składa się z operacji logicznych. Na zdjęciu powyżej można zauważyć znak «&» — to logiczne I

Tabela prawdy dla logicznego «, I»

Górny przełącznik «D» w D-wyzwalacz zmienia wartość bitu, a dolny «C» włącza lub wyłącza jego przechowywanie. Na pewno zastanawiasz się, jak funkcjonuje ten "D-wyzwalacz". Więcej pracy wyzwalaczy można zbadać na wideo poniżej:

Oprócz D-wyzwalacz, istnieją również RS-wyzwalacz, JK-wyzwalacz i inne. Ten temat poświęcony nie jedna książka, można zbadać, urządzenia logiczne mikromacierzy samodzielnie. Byłoby miło , bo oczywiście, że jest .

Z czego składa się pamięć?

Teraz wróćmy do naszej pamięci, stanowi dużą grupę rejestrów, które przechowują dane. Istnieje SRAM (statyczna pamięć) i DRAM (pamięć dynamiczna). W statycznej pamięci rejestry są przedstawiane w postaci wyzwalaczy, a w dynamiczny w postaci kondensatorów, które z czasem mogą tracić ładunek. Dziś w pamięci RAM jest używany właśnie DRAM, gdzie każda komórka — to tranzystor i kondensator, który w przypadku braku zasilania traci wszystkie dane. Dlatego, kiedy możemy wyłączyć komputer, wyczyszczone. Wszystkie sterowniki i inne ważne programy, komputer w stanie wyłączonym przechowuje na dysku SSD, a już po włączeniu zapisuje dane w pamięci.

Komórka pamięci dynamicznej, jak już wspomniano powyżej, składa się z kondensatora i tranzystora, przechowuje ona 1 bit informacji. Dokładniej samą informacje przechowuje kondensator, a za zmiany stanu odpowiada tranzystor. Skraplacz możemy przedstawić w postaci małego wiaderka, który wypełnione elektronami przydostawie prądu. Więcej pracy dynamicznej pamięci ram . Od tamtej pory niewiele się zmieniło w zasadach jej działania. Jeśli kondensator jest wypełnione elektronami, jego stan jest równy jedności, czyli na wyjściu mamy 1 bit informacji. Jeśli nie, to zero.

Jak komputer zapamiętuje dane w pamięci RAM?

Sekwencja bitów lub 1 bajt «01000001», zapisany w pamięci RAM, może oznaczać wszystko — to może być liczba «65», litera «A» lub kolor zdjęcia. Aby system operacyjny mógł zrozumieć, co oznaczają te bity, wymyślono różne kodowania dla różnych typów danych: MP3, WAV, MPEG4, ASCII, Unicode, BMP, Jpeg. Na przykład, spróbujmy zapisać cyrylica litery «r» w naszej pamięci. Aby to zrobić, najpierw należy przenieść ją w formacie Unicode-znaki (liczba szesnastkowa). "r" w Unicode-tabeli to "0440". Dalej musimy wybrać, w jakim kodowaniu będziemy zapisywać liczby, niech to będzie UTF-16. Wtedy w binarnym systemie Unicode-symbol zmieni «00000100 01000000». I już to wartość możemy zapisywać w pamięci RAM. Składa się ono z dwóch bajtów. A teraz, jeśli mamy angielską «s», w postaci binarnej ona by wyglądała tak «01110011».

Rzecz w tym, że angielski alfabet zajmuje tylko 1 bajt, tak jak w UTF-kodowanie to wpisuje się w zakres liczb od 0 do 255. W 256 kombinacji spokojnie mieszczą się liczby od 0 do 9 i angielskiego alfabetu, a oto symbole już nie ma, więc, na przykład, dla rosjan znaków trzeba 2 bajty, a dla japońskich lub chińskich znaków, musimy już 3, a nawet 4 bajty.

To załatwić z tym, jak działa pamięć i jak można zapisać w niej dane. Podobał mi się materiał? Podziel się nim z przyjaciółmi i omówimy go .

pamięć — jest to skomplikowane urządzenie, i znać jego pracy będzie przydatne dla każdego