algemeen. onderzoek. technologie

Hoe werkt het RAM van uw computer?

Alle gegevens op de computer zijn nullen en enen. De tekst die u nu leest, is rechtstreeks van onze server naar uw computer overgebracht en in het geheugen vastgelegd - het is een reeks nullen en enen. Op dit moment kijkt u naar uw monitor, die uit pixels bestaat en onze website weergeeft. Een afbeelding is ook nullen en enen. Video's zijn nullen en enen. Muziek is nullen en enen. Alle inhoud die op uw computer beschikbaar is, kan worden weergegeven als nullen en enen. Maar hoe dan?

RAM is een complex apparaat en iedereen zal zijn werk kennen.

Het is de moeite waard om te beginnen met het feit dat de computer het begrijptalleen binaire notatie. In het leven gebruiken we de decimaal, omdat we 10 vingers hebben en het is gewoon handiger voor ons, maar de computer heeft geen 10 vingers - hij kan alleen werken met logische apparaten die in slechts twee staten werken - aan of uit, er is stroomtoevoer of geen toevoer actueel. Als het logische apparaat actief is, is er een stroomtoevoer en is de bit gelijk aan één, als er geen stroomtoevoer is, is de bit nul. Bit is de kleinste maateenheid. 1 bit kan slechts twee toestanden 1 en 0 hebben. 1 byte is 8 bits. Dus als we alle mogelijke combinaties van nullen en enen sorteren, krijgen we dat in 1 byte 256 combinaties van bits of 2 tot de macht 8 kunnen worden opgeslagen. Bijvoorbeeld "0000001", "0000010" of "10110010" - elke letter van het Engelse alfabet kan worden weergegeven in als 8 bits (1 byte).

Binaire code ziet er precies zo uit!

Dankzij verschillende coderingen kunnen we datgeef alle informatie in binaire vorm. Hetzelfde geldt voor onze programma's die in verschillende programmeertalen zijn geschreven. Om een ​​programma uit te voeren, moet het worden gecompileerd in binaire code. U kunt dus in binaire vorm zowel gegevens als instructies (code) weergeven voor het werken met deze gegevens. Er bestaan ​​ook interpreteerbare talen (JavaScript, Python), in dit geval analyseert de tolk, terwijl het programma wordt uitgevoerd, de code en compileert deze in een taal die begrijpelijk is voor onze computer, dat wil zeggen in een reeks nullen en enen, in welk geval het niet nodig is om het programma elke keer te compileren verlangen om het uit te voeren.

Hoe werkt de processor?

Je kunt niet over geheugen praten zonder er een paar woorden over te zeggende processor. De processor en het RAM lijken erg op elkaar, omdat in beide gevallen logische apparaten worden gebruikt die slechts twee toestanden kunnen hebben. De processor voert echter computationele taken uit. Om dit te doen, heeft hij een besturingsapparaat - het is voor hem dat onze instructies, een rekenkundig-logisch apparaat - het ontvangen - het is verantwoordelijk voor alle rekenkundige bewerkingen (optellen, aftrekken, enzovoort) en registers.

Naast RAM heeft de computer een cachegeheugen. Als u geïnteresseerd bent in dit onderwerp, kunt u ons recente materiaal bestuderen.

Aangezien de instructies naar de processor komen,werken met gegevens uit het geheugen, deze gegevens moeten ergens worden opgeslagen. Het is te lang om ze constant uit de RAM te halen, dus de processor heeft zijn eigen geheugen, gepresenteerd in de vorm van verschillende registers - het is het snelste geheugen in de computer.

Wat is een register? Het register in de processor wordt gepresenteerd in de vorm van een trigger die 1 bit informatie kan opslaan. Een trigger is een van de vele logische elementen in microchips. Dankzij zijn logica kan het informatie opslaan. Zo ziet de D-trigger eruit:

Dit is een D-trigger en kan informatie opslaan. Elk eenvoudigste logische apparaat, inclusief een D-trigger, bestaat uit logische bewerkingen. Op de foto hierboven zie je het "&" teken - dit is een logische AND

De waarheidstabel voor het logische "EN"

De bovenste schakelaar "D" in de D-trigger verandertde waarde van het bit en de lagere “C” schakelt de opslag in of uit. U vraagt ​​zich waarschijnlijk af hoe deze "D-trigger" werkt. U kunt meer leren over de werking van triggers in de onderstaande video:

Naast de D-trigger zijn er ook RS-trigger,JK-trigger en anderen. Dit boek is gewijd aan meer dan één boek; je kunt zelf de logische apparaten van microchips bestuderen. Het zou leuk zijn om ons te verdiepen in het onderwerp kwantumprocessors, want het ligt voor de hand dat de toekomst bij hen ligt.

Waar bestaat RAM uit?

Terug naar ons geheugen, het vertegenwoordigteen grote groep registers die gegevens opslaan. Er zijn SRAM (statisch geheugen) en DRAM (dynamisch geheugen). In statisch geheugen worden registers gepresenteerd in de vorm van triggers en in dynamisch geheugen in de vorm van condensatoren, die na verloop van tijd hun lading kunnen verliezen. Tegenwoordig gebruikt RAM precies DRAM, waarbij elke cel een transistor en condensator is, die bij gebrek aan stroom alle gegevens verliest. Daarom wordt de RAM gewist wanneer we de computer uitzetten. De computer slaat alle stuurprogramma's en andere belangrijke programma's in de uitgeschakelde staat op de SSD op en wanneer deze is ingeschakeld, slaat deze de benodigde gegevens op in de RAM.

U zult waarschijnlijk geïnteresseerd zijn in de soorten RAM. We hebben uitstekend materiaal over dit onderwerp.

Dynamische geheugencel, zoals alEr werd hierboven gezegd dat het bestaat uit een condensator en een transistor, het slaat 1 bit informatie op. Meer specifiek slaat de condensator zelf de informatie op en is de transistor verantwoordelijk voor het schakelen van de toestand. We kunnen de condensator presenteren in de vorm van een kleine emmer, die gevuld is met elektronen wanneer er stroom op wordt gezet. We hebben de werking van dynamisch willekeurig toegankelijk geheugen 7 jaar geleden nader onderzocht. Sindsdien is er weinig veranderd in de principes van haar werk. Als de condensator is gevuld met elektronen, is de toestand eenheid, dat wil zeggen dat we aan de uitgang 1 bit informatie hebben. Zo niet, dan nul.

Hoe slaat een computer gegevens op in RAM?

De reeks bits of 1 byte "01000001",geschreven in RAM, kan van alles betekenen - het kan het cijfer "65", de letter "A" of de kleur van de afbeelding zijn. Om ervoor te zorgen dat het besturingssysteem begrijpt wat deze bits betekenen, zijn verschillende coderingen voor verschillende gegevenstypen uitgevonden: MP3, WAV, MPEG4, ASCII, Unicode, BMP, Jpeg. Laten we bijvoorbeeld proberen de Cyrillische letter "p" in ons geheugen te schrijven. Om dit te doen, moet u het eerst vertalen in het formaat van een Unicode-teken (hexadecimaal getal). De "p" in de Unicode-tabel is "0440". Vervolgens moeten we kiezen in welke codering we het nummer willen opslaan, laat het UTF-16 zijn. In het binaire systeem heeft het Unicode-teken de vorm "00000100 01000000". En al deze waarde kunnen we in RAM schrijven. Het bestaat uit twee bytes. Maar als we de Engelse "s" zouden nemen, zou het in binaire vorm er zo uitzien "01110011".

Het feit is dat het Engelse alfabet alleen duurt1 byte, omdat het bij UTF-codering in een reeks van cijfers van 0 tot 255 past. 256 combinaties bevatten cijfers van 0 tot 9 en het Engelse alfabet, maar de rest van de tekens is verdwenen, dus er zijn bijvoorbeeld 2 bytes nodig voor Russische tekens , en voor Japanse of Chinese karakters hebben we al 3 of zelfs 4 bytes nodig.

Dus we zijn erachter gekomen hoe de RAM werkt en hoe je er gegevens naar kunt schrijven. Vind je het spul leuk? Deel het met je vrienden en laten we het bespreken in onze chat.