Paměť

Operační paměť je paměťový prostor, který umožňuje běh programů a zpřístupňuje data uložená na pevném disku. Spustíme-li program, dojde k jeho zavedení do operační paměti a teprve zde jej dokáže procesor instrukci za instrukcí vykonávat. Na rozdíl od pevného disku či diskety, které dokáží udržet uložené informace i tehdy, je-li počítač vypnutý, je operační paměť určena pouze ke krátkodobému uložení informací. Pokud počítač vypneme, je obsah operační paměti vymazán. Profesionální osobní počítače mají dva druhy operační paměti: paměť RAM a paměť ROM.

Operační paměť využívají i rezidentní počítačové viry ke svému šíření. Virus, který je přítomen v paměti, může monitorovat libovolné funkce operačního systému a při zachycení vhodné situace napadnout nový objekt, manifestovat svou přítomnost nebo zahájit destrukci. Pokud je virus umístěn v operační paměti, postačí k jeho likvidaci provést restart počítače. Je však nutné si uvědomit, že do paměti se virus dostává z napadeného objektu a může z něj operační paměť opět infikovat.

Paměti typu ROM

V paměti ROM (Read Only Memory) jsou informace uloženy natrvalo již při její výrobě a uživatel z ní může pouze číst, nikoliv do ní zapisovat, nebo obsah této paměti měnit. Program, uložený v paměti ROM, je k dispozici okamžitě po zapnutí počítače, proto se využívá k uchovávání tzv. zaváděcího programu, který po zapnutí počítače přečte do paměti RAM operační systém, který dále práci počítače řídí. Kromě zaváděcího programu je v paměti ROM profesionálních osobních počítačů uložena skupina programů BIOS (Basic Input Output System), které řídí klávesnici, displej, jednotky vnějších pamětí a další vstupní a výstupní zařízení. Pro uživatele má paměť ROM několik významů. A to například při rozšiřování paměti RAM v našem počítači, které se nastavuje právě v ROM, při koupi dalšího pevného disku nebo rozšíření výstupní porty. Paměti ROM jsou paměti, které jsou určeny pouze pro čtení informací. Informace jsou do těchto pamětí pevně zapsány při jejich výrobě a potom již není možné žádným způsobem jejich obsah změnit. Jedná se tedy o statickou, energeticky nezávislou paměť určenou pouze ke čtení. Při výrobě tohoto typu paměti se používá nejčastěji některé z následujících realizací paměťových buněk:

• dvojice nespojených vodičů – v tomto případě nemůže žádným způsobem hodnota logická jedna přejít z adresového vodiče na vodič datový. Jedná se tedy o buňku, ve které je permanentně uložena hodnota 0.
• dvojice vodičů propojených přes polovodičovou diodu - v tomto případě hodnota logická 1 přejde z adresového vodiče přes polovodičovou diodu na vodič datový. Toto zapojení představuje tedy paměťovou buňku s hodnotou 1. Dioda je zapojena tak, aby hodnota logická 1 mohla přejít z adresového vodiče na datový, ale nikoliv v opačném směru, což by vedlo k jejímu šíření po velké části paměti.
• jednotlivé buňky paměti ROM jsou realizované pomocí tranzistorů - v tomto případě je na datový vodič neustále přiváděna hodnota logická 1. Pokud dojde k vybrání adresového vodiče a tím k umístění hodnoty logická jedna na tento vodič, tak v případě, že je tranzistor T spojen s tímto adresovým vodičem, dojde k jeho otevření a tím k propojení datového vodiče se zemí. Na takto propojeném datové vodiči se potom objeví hodnota logická 0 a tato buňka představuje uložení hodnoty bitu 0. U buněk, jejichž tranzistor není spojen s adresovým vodičem, nemůže nikdy dojít k otevření tohoto tranzistoru a tím ani ke spojení datového vodiče se zemí. V této buňce je tedy neustále uložena hodnota 1.

Paměti typu RAM

Paměťové obvody RAM ( Random Access Memory) jsou dvojího druhu – statické a dynamické.

Operační paměť typu RAM o velikosti 12 GB

Statická paměť vyžaduje větší nárok na příkon (velký proud vstupní potřebný k zachování elektrického náboje, a právě to v digitální technice představuje logickou jedničku. Tento typ paměti se už příliš nepoužívá. Paměti SRAM uchovávají informaci v sobě uloženou po celou dobu, kdy jsou připojeny ke zdroji elektrického napájení. Paměťová buňka SRAM je realizována jako bistabilní klopný obvod, tj. obvod, který se může nacházet vždy v jednom ze dvou stavů, které určují, zda v paměti je uložena 1 nebo 0. U SRAM pamětí se používá dvou datových vodičů. Vodič Data je určený k zápisu do paměti. Vodič označený jako \Data se používá ke čtení. Hodnota na tomto vodiči je vždy opačná než hodnota uložená v paměti. Takže na konci je nutno ji ještě negovat. Při zápisu se na adresový vodič umístí hodnota logická 1. Tranzistory T1 a T2 se otevřou. Na vodič Data se přivede zapisovaná hodnota (např. 1). Tranzistor T1 je otevřen, takže jednička na vodiči Data otevře tranzistor T4 a tímto dojde k uzavření tranzistoru T3. Tento stav obvodu představuje uložení hodnoty 0 do paměti. Zcela analogicky tato buňka pracuje i při zápisu hodnoty 1. Rozdíl je pouze v tom, že tranzistor T4 zůstane uzavřen a to způsobí otevření tranzistoru T3. Při čtení je opět na adresový vodič přivedena hodnota logická 1, což opět způsobí otevření tranzistorů T1 a T2. Jestliže byla v paměti zapsána hodnota 1, je tranzistor T4 otevřen (tj. na jeho výstupu je hodnota 0). Tuto hodnotu obdržíme na vodiči \DATA. Opět zcela analogicky v případě uložené hodnoty 0, kdy tranzistor T4 je uzavřen (tj. na jeho výstupu je hodnota 1). Paměti SRAM jsou výhodné zejména pro svou nízkou přístupovou dobu (15 - 20 ns). Jejich nevýhodou je naopak vyšší složitost a z toho plynoucí vyšší výrobní náklady. V současné době jsou paměti SRAM používány především pro realizaci pamětí typu cache, jejichž kapacita je ve srovnání s operační pamětí několikanásobně nižší.

Dynamická paměť je méně náročná na příkon a je rychlejší. Také jsou však konstrukčně složitější a potřebují tzv. refresh ( tzn. Periodicky se opakující impulsy, které slouží k zotavení náboje, aby nemohlo dojít k jeho vybití. Je nutné dodat, že z hlediska uživatele či programátora se statické a dynamické paměti neliší. Paměti DRAM je informace uložena pomocí elektrického náboje na kondenzátoru. Tento náboj má však tendenci se vybíjet i v době, kdy je paměť připojena ke zdroji elektrického napájení. Aby nedošlo k tomutu vybití a tím i ke ztrátě uložené informace, je nutné periodicky provádět tzv. refresh, tj. oživování paměťové buňky. Tuto funkci plní některý z obvodů čipové sady. Při zápisu se na adresový vodič přivede hodnota logická 1. Tím se tranzistor T otevře. Na datovém vodiči je umístěna zapisovaná hodnota (např. 1). Tato hodnota projde přes otevřený tranzistor a nabije kondenzátor. V případě zápisu nuly dojde pouze k případnému vybití kondenzátoru (pokud byla dříve v paměti uložena hodnota 1). Při čtení je na adresový vodič přivedena hodnota logická 1, která způsobí otevření tranzistoru T. Jestliže byl kondenzátor nabitý, zapsaná hodnota přejde na datový vodič. Tímto čtením však dojde k vybití kondenzátoru a zničení uložené informace. Jedná se tedy o buňku, která je destruktivní při čtení a přečtenou hodnotu je nutné opět do paměti zapsat. Buňka paměti DRAM je velmi jednoduchá a dovoluje vysokou integraci a nízké výrobní náklady. Díky těmto vlastnostem je používána k výrobě operačních pamětí. Její nevýhodou je však vyšší přístupová doba (60 - 70 ns) způsobená nutností provádět refresh a časem potřebným k nabití a vybití kondenzátoru.

---

--Tkouba 28. 4. 2010, 18:46 (UTC)Tkouba