Hvordan fungerer datamaskinens RAM?

Alle data på datamaskinen er nuller og data. Teksten du leser akkurat nå, ble overført fra serveren vår direkte til datamaskinen din og spilt inn i minnet - det er en sekvens av nuller og en. Akkurat nå ser du på skjermen din, som består av piksler og viser nettstedet vårt. Et bilde er også nuller og en. Videoer er nuller og de. Musikk er nuller og en. Alt innhold som er tilgjengelig på datamaskinen din kan representeres som nuller og innhold. Men hvordan?

RAM er et komplekst apparat, og alle vil kjenne sitt arbeid.

Det er verdt å starte med at datamaskinen forstårbinær notasjon bare. I livet bruker vi desimalen, siden vi har 10 fingre og det er rett og slett mer praktisk for oss, men datamaskinen har ikke 10 fingre - den kan bare fungere med logiske enheter som fungerer i bare to tilstander - av eller på, det er strømforsyning eller ikke forsyning strøm. Hvis den logiske enheten er aktiv, er det strømtilførsel og biten er lik en, hvis det ikke er strømtilførsel, er biten null. Bit er den minste måleenheten. 1 bit kan bare ha to tilstander 1 og 0. 1 byte er 8 biter. Så hvis vi sorterer gjennom alle mulige kombinasjoner av nuller og en, får vi at i 1 byte kan det lagres 256 kombinasjoner av biter eller 2 til kraften til 8. For eksempel “0000001”, “0000010” eller “10110010” - hvilken som helst bokstav i det engelske alfabetet kan være representert i som 8 biter (1 byte).

Binær kode ser akkurat slik ut!

Takket være forskjellige kodinger kan vigi all informasjon i binær form. Det samme gjelder programmene våre som er skrevet på forskjellige programmeringsspråk. For å kunne kjøre et program, må det settes sammen til binær kode. Dermed kan du i binær form representere både data og instruksjoner (kode) for å jobbe med disse dataene. Tolkeverdige språk eksisterer også (JavaScript, Python), i dette tilfellet, når programmet kjører, analyserer tolken koden og kompilerer den til et språk som er forståelig for datamaskinen vår, det vil si i en sekvens av nuller og de, i hvilket tilfelle er det ikke nødvendig å kompilere programmet hver gang ønske om å kjøre den.

Hvordan fungerer prosessoren?

Du kan ikke snakke om minne uten å si noen få ord omprosessoren. Prosessoren og RAM er ganske like, ettersom det i begge tilfeller brukes logiske enheter som bare kan ta to tilstander. Imidlertid utfører prosessoren beregningsoppgaver. For å gjøre dette har han en kontrollenhet - det er instruksjonene våre som han mottar, en aritmetisk-logisk enhet - han er ansvarlig for alle aritmetiske operasjoner (tillegg, subtraksjon, og så videre) og registre.

I tillegg til RAM har datamaskinen et hurtigminne. Hvis du er interessert i dette emnet, kan du studere det siste materialet vårt.

Siden instruksjonene kommer til prosessoren,jobber med data fra minnet, disse dataene må lagres et sted. Det er for lang tid å ta dem konstant fra RAM, slik at prosessoren har sitt eget minne, presentert i form av flere registre - det er det raskeste minnet på datamaskinen.

Hva er et register? Registeret i prosessoren presenteres i form av en trigger som kan lagre 1 bit informasjon. En trigger er et av mange logiske elementer i mikrobrikkene. Takket være logikken er den i stand til å lagre informasjon. Slik ser D-trigger ut:

Dette er en D-trigger og den er i stand til å lagre informasjon. Hver enkleste logiske enhet, inkludert en D-trigger, består av logiske operasjoner. På bildet over kan du se “&” -tegnet - dette er en logisk AND

Sannhetstabellen for den logiske "OG"

Den øverste bryteren “D” i D-utløseren endresverdien av biten, og den nedre “C” aktiverer eller deaktiverer lagring. Du lurer sikkert på hvordan denne “D-trigger” fungerer. Du kan lære mer om bruken av triggere i videoen nedenfor:

I tillegg til D-trigger, er det også RS-trigger,JK trigger og andre. Denne boken er viet til mer enn en bok; du kan studere de logiske enhetene til mikrobrikkene selv. Det ville være fint å fordype temaet kvanteprosessorer, fordi det er åpenbart at fremtiden ligger hos dem.

Hva består RAM av?

Nå tilbake til minnet vårt, representerer deten stor gruppe av registre som lagrer data. Det er SRAM (statisk minne) og DRAM (dynamisk minne). I statisk minne blir registre presentert i form av utløsere, og i dynamisk minne i form av kondensatorer, som kan miste ladningen over tid. I dag bruker RAM nøyaktig DRAM, der hver celle er en transistor og kondensator, som i mangel av strøm mister alle data. Derfor slettes RAM når vi slår av datamaskinen. Datamaskinen lagrer alle drivere og andre viktige programmer i off-tilstand på SSD, og ​​når den er slått på, lagrer den nødvendig data i RAM-en.

Du vil sannsynligvis være interessert i å vite hvilke typer RAM. Vi har utmerket materiale om dette emnet.

Dynamisk minnecelle, som alleredeSom nevnt over består den av en kondensator og en transistor, den lagrer 1 bit informasjon. Mer presist lagrer kondensatoren informasjonen, og transistoren er ansvarlig for å bytte tilstand. Vi kan presentere kondensatoren i form av en liten bøtte, som er fylt med elektroner når strøm påføres. Vi undersøkte driften av dynamisk tilfeldig tilgangshukommelse mer detaljert for 7 år siden. Siden den gang har lite endret seg i prinsippene for arbeidet sitt. Hvis kondensatoren er fylt med elektroner, er dens tilstand enhet, det vil si at ved utgangen har vi 1 bit informasjon. Hvis ikke, så null.

Hvordan lagrer en datamaskin data i RAM?

Sekvensen av biter eller 1 byte "01000001",skrevet i RAM, kan bety hva som helst - det kan være tallet "65", bokstaven "A" eller fargen på bildet. For at operativsystemet kan forstå hva disse bitene betyr, ble forskjellige kodinger for forskjellige datatyper oppfunnet: MP3, WAV, MPEG4, ASCII, Unicode, BMP, Jpeg. La oss for eksempel prøve å skrive den kyrilliske bokstaven "p" i minnet vårt. For å gjøre dette, må du først oversette det til formatet til et Unicode-tegn (heksadesimal nummer). "P" i tabellen Unicode er "0440". Deretter må vi velge i hvilken koding vi vil lagre nummeret, la det være UTF-16. Deretter, i det binære systemet, vil Unicode-tegnet ha formen "00000100 01000000". Og allerede denne verdien kan vi skrive i RAM. Den består av to byte. Men hvis vi tok de engelske “s”, i binær form ville det se slik ut som “01110011”.

Fakta er at det engelske alfabetet bare tar1 byte, siden i UTF-koding passer den i et antall tall fra 0 til 255. 256 kombinasjoner inneholder tall fra 0 til 9 og det engelske alfabetet, men resten av tegnene er borte, så for eksempel er det behov for 2 byte for russiske tegn , og for japanske eller kinesiske tegn trenger vi allerede 3 eller 4 byte.

Så vi fant ut hvordan RAM-en fungerer og hvordan du kan skrive data til den. Liker du tingene? Del det med vennene dine, og la oss diskutere det i chatten vår.