Что такое биос оперативной памяти и их функции
Обновлено: 06.07.2024
В компьютерах существует несколько типов памяти, включая ОЗУ, ПЗУ, магнитные жесткие диски, твердотельные накопители и подключаемые внешние устройства хранения, такие как SD-карты, диски Blu-ray и USB-накопители.
Два из этих типов, RAM и ROM, звучат почти одинаково, однако эти два типа памяти имеют совершенно разные определения, характеристики и назначение. Давайте рассмотрим подробнее.
ОЗУ и ПЗУ
Оперативная память — это самый быстрый и самый дорогой тип памяти в компьютере. Является ли ОЗУ постоянным хранилищем? Нет, оперативная память хранит данные только временно. Еще одной важной характеристикой ОЗУ является то, что данные ОЗУ можно легко изменить.
Напротив, ПЗУ обеспечивает постоянное хранилище. Некоторые, но не все, типы ПЗУ теперь позволяют стирать и перезаписывать данные, хотя и не так эффективно, как ОЗУ.
Однако ОЗУ и ПЗУ имеют некоторые общие черты. Каждый из них обеспечивает критически важный вид внутренней памяти, необходимой для правильной работы компьютера. Кроме того, ОЗУ и ПЗУ расположены на материнской плате компьютера, но в отдельных сменных наборах микросхем.
Чтобы узнать больше о многих различиях и сходствах между ОЗУ и ПЗУ, читайте дальше. Здесь вы найдете дополнительную информацию о типах компьютерной памяти.
И ОЗУ, и ПЗУ содержат подразделения с различными вариациями базовой технологии.
Что такое оперативная память?
Для чего используется оперативная память? По сути, функция оперативной памяти заключается в хранении данных, необходимых ЦП для работы операционной системы, программ и процессов.
Скорость оперативной памяти измеряется в наносекундах. Поскольку оперативная память работает невероятно быстро, она может быстро переключаться между задачами.
Емкость ОЗУ на компьютере обычно составляет от 64 МБ до 4 ГБ по сравнению с 4 МБ – 8 ГБ для ПЗУ. Объем ОЗУ обеспечивается чипами ОЗУ, которые устанавливаются в два-четыре слота памяти, расположенные рядом с ЦП на материнской плате компьютера.
Чтобы добавить больше емкости, вы можете обновить микросхемы ОЗУ на своем компьютере, но вам необходимо убедиться, что новый набор микросхем совместим. Например, недостаточно вставить оперативную память DDR3 в сокет DDR3. Вы должны использовать оперативную память DDR3 со скоростью, приемлемой для компьютера.
ОЗУ как энергонезависимая память
Является ли оперативная память энергозависимой или энергонезависимой? Оперативная память является энергозависимой памятью, что означает, что она хранит данные только при включенном питании. При выключении компьютера данные в оперативной памяти автоматически стираются.
Благодаря энергозависимой памяти оперативной памяти вся работа, выполненная на компьютере, постоянно сохраняется на жестком диске, чтобы данные не были потеряны в случае внезапного отключения питания.
Как работает оперативная память?
ОЗУ также является памятью для чтения и записи, что означает, что ЦП может быстро считывать инструкции из ОЗУ и записывать результаты в ОЗУ, быстро изменяя данные.
Оперативная память называется оперативной памятью, потому что компьютер может напрямую обращаться к оперативной памяти и манипулировать ею случайным образом, в любом порядке и из любого физического местоположения.
Как работает оперативная память? По сути, ОЗУ — это полупроводник, размещенный на процессоре, в котором хранятся переменные для вычислений ЦП. Оперативная память предоставляет ячейки памяти для запрошенных данных. ЦП получает инструкцию чтения данных с адресом памяти или расположением данных, а затем отправляет адрес контроллеру ОЗУ.
Контроллер, со своей стороны, передает адрес по соответствующему пути, открывая транзисторы пути и считывая значение каждого конденсатора. В конечном итоге считанные данные передаются обратно в ЦП.
Какие существуют типы оперативной памяти?
Двумя основными типами оперативной памяти являются статическая RAM (SRAM) и динамическая RAM (DRAM).
SRAM – это микросхема памяти, которая работает быстрее и потребляет меньше энергии, чем DRAM. Более дорогая, чем DRAM, SRAM обычно используется компьютером в качестве кэш-памяти. SRAM использует состояние шеститранзисторной ячейки памяти для хранения бита данных. Типичная скорость SRAM составляет от 20 наносекунд (нс) до 40 нс.
DRAM – это микросхема памяти, которая может хранить больше данных, чем микросхема SRAM, хотя она медленнее и требует большей мощности. Он использует ячейку памяти DRAM, состоящую из пары транзисторов и конденсаторов, для хранения бита данных. В отличие от SRAM, каждая ячейка DRAM должна периодически обновляться, потому что конденсаторы имеют тенденцию к утечке энергии. Типичные скорости DRAM составляют от 60 нс до 100 нс.
Что такое ПЗУ?
Постоянное запоминающее устройство (ПЗУ) обеспечивает постоянное хранение инструкций, необходимых во время начальной загрузки или процесса включения компьютера. Он делает это, сохраняя BIOS и другую прошивку для компьютерного оборудования. Эта прошивка сильно зависит от аппаратного обеспечения и редко нуждается в обновлении.
Прошивка содержит базовый код для запуска компьютера. На большинстве современных компьютеров постоянная память расположена на микросхеме BIOS, которая подключается к материнской плате.
Помимо компьютеров, ПЗУ также используется в калькуляторах, периферийных устройствах и встроенных системах, потребности в программировании которых не изменятся. Раньше чипы ПЗУ использовались в игровых картриджах для ранних игровых автоматов, таких как оригинальные Nintendo и Gameboy.
ПЗУ как энергонезависимая память
Является ли ПЗУ энергозависимой или энергонезависимой? ПЗУ является энергонезависимой памятью, т. е. сохраняет данные как при включенном, так и при выключенном питании. Если ПЗУ не будет стерто, оно никогда не забудет данные.
Как работает ПЗУ?
ЦП может считывать данные из ПЗУ. Традиционно было невозможно изменить данные в ПЗУ. Некоторые микросхемы ПЗУ теперь имеют возможность перезаписи, и данные могут быть стерты из нескольких типов ПЗУ. Однако данные не могут быть перезаписаны или удалены так же быстро и легко, как в ОЗУ.
Как работает ПЗУ во время начальной загрузки? Когда вы нажимаете кнопку питания, микросхема BIOS пробуждается и проверяет различные компоненты компьютера, чтобы убедиться, что все они присутствуют и работают правильно.
В процессе, известном как самотестирование при включении питания (POST), BIOS дает указание ЦП начать проверку кода в разных местах. Во время теста вы можете услышать жужжание жесткого диска и увидеть мигающие индикаторы. После завершения теста ЦП вступает во владение и запускает операционную систему.
Какие существуют типы ПЗУ?
Существует три основных типа ПЗУ: программируемое ПЗУ (ППЗУ), стираемое и программируемое ПЗУ (СППЗУ) и электрически стираемое и программируемое ПЗУ (ЭСППЗУ).
Оперативная память (оперативная память) и ПЗУ (постоянная память) присутствуют на вашем компьютере.
ОЗУ — это энергозависимая память, в которой временно хранятся файлы, с которыми вы работаете. ПЗУ — это энергонезависимая память, в которой постоянно хранятся инструкции для вашего компьютера. Узнайте больше об оперативной памяти.
Что такое оперативная память компьютера?
ОЗУ — это энергозависимая память, а это означает, что информация, временно хранящаяся в модуле, стирается при перезагрузке или выключении компьютера. Поскольку информация хранится электрически на транзисторах, при отсутствии электрического тока данные исчезают. Каждый раз, когда вы запрашиваете файл или информацию, они извлекаются либо с диска компьютера, либо из Интернета. Данные хранятся в оперативной памяти, поэтому каждый раз, когда вы переключаетесь с одной программы или страницы на другую, информация мгновенно становится доступной. При выключении компьютера память очищается до тех пор, пока процесс не начнется снова. Пользователи могут легко изменять, обновлять или расширять энергонезависимую память. Узнайте, требуется ли вашему компьютеру больше памяти, или узнайте больше об оперативной памяти.
Что такое ПЗУ?
ПЗУ означает энергонезависимую память в компьютерах. Это означает, что информация постоянно хранится на микросхеме. Память не зависит от электрического тока для сохранения данных, вместо этого данные записываются в отдельные ячейки с использованием двоичного кода. Энергонезависимая память используется для тех частей компьютера, которые не изменяются, например, для начальной загрузки программного обеспечения или инструкций встроенного ПО, обеспечивающих работу принтера. Выключение компьютера никак не влияет на ПЗУ. Пользователи не могут изменять энергонезависимую память.
© Micron Technology, Inc., 2018. Все права защищены. Информация, продукты и/или технические характеристики могут быть изменены без предварительного уведомления. Ни Crucial, ни Micron Technology, Inc. не несут ответственности за упущения или ошибки в типографике или фотографии. Micron, логотип Micron, Crucial и логотип Crucial являются товарными знаками или зарегистрированными товарными знаками Micron Technology, Inc. Все другие товарные знаки и знаки обслуживания являются собственностью соответствующих владельцев.
Компьютер — это сумма его частей. Одна часть не делает компьютер. Обычно основными аппаратными компонентами, составляющими компьютер, являются ЦП (центральный процессор), память (основная память), устройства хранения (такие как флэш-накопители, компакт-диски, жесткие диски), устройства ввода (клавиатура и мышь), устройства вывода (например, мониторы). и принтеры), а также коммуникационные устройства (например, модемы и сетевые карты).
Части компьютера соединены между собой шиной. Шина — это система или дороги, которые проходят от одного компонента к другому, позволяя данным и энергии достигать всех компонентов. Для персональных компьютеров шина встроена в материнскую плату.
Оглавление
Материнская плата — это корпус схемы, соединяющий все части компьютера вместе. Материнские платы могут быть монолитными или модульными. Монолитные относятся к материнским платам, которые не дают возможности настройки внутренних частей (например, Mac). Модульные — материнские платы, которые можно настраивать и менять местами (Dell).
BIOS означает базовую систему ввода-вывода. Биос — это программное обеспечение, встроенное в микросхему на материнской плате. Это программное обеспечение отвечает за проверку правильности работы памяти, процессора и других компонентов перед загрузкой ПК.Проверка ошибок, выполняемая Bios, называется POST (Power On Self Test). POST распознается как звуковой сигнал. BIOS также сообщает компьютеру, как включаться.
Сохраняет данные настроек из BIOS -или- Может означать то же, что и BIOS. Сбрасывается при извлечении батареи CMOS.
ЦП означает центральный процессор. Процессор — это, так сказать, мозг компьютера. Он извлекает инструкции из памяти и выполняет их.
ЦП обычно состоит из двух компонентов: блока управления и арифметико-логического блока. Блок управления контролирует и координирует действия других компонентов. Арифметико-логическое устройство выполняет числовые операции (сложение, вычитание, умножение, деление) и логические операции.
Современные ЦП построены на небольших кремниевых полупроводниковых микросхемах, которые содержат миллионы крошечных электрических переключателей, называемых транзисторами, для обработки информации.
Каждый компьютер имеет внутренние часы, которые испускают электронные импульсы с постоянной частотой. Эти импульсы используются для управления и синхронизации темпа работы ЦП. Более высокая тактовая частота позволяет выполнять больше инструкций за заданный период времени. Единицей измерения тактовой частоты является герц (Гц), где 1 герц равен 1 импульсу в секунду.
Большинство современных ЦП являются микропроцессорами, то есть они содержатся на одной микросхеме интегральной схемы (ИС). ИС, содержащая ЦП, может также содержать память, периферийные интерфейсы и другие компоненты компьютера; такие интегрированные устройства по-разному называются микроконтроллерами или системами на кристалле (SoC). В некоторых компьютерах используется многоядерный процессор, который представляет собой один чип, содержащий два или более процессоров, называемых «ядрами»; в этом контексте отдельные микросхемы иногда называют «сокетами». Процессоры массивов или векторные процессоры имеют несколько процессоров, которые работают параллельно, и ни один из них не считается центральным.
ЦП отдает приоритет извлечению данных следующим образом: L1 > L2 > L3 > RAM > Жесткий диск
В вычислительной технике под памятью понимаются компьютерные аппаратные устройства, используемые для хранения информации для немедленного использования на компьютере; это синоним термина «первичное хранилище». Память компьютера работает с высокой скоростью, например оперативная память (ОЗУ), в отличие от хранилища, которое обеспечивает медленный доступ к программам (жесткий диск) и хранилище данных, но предлагает более высокую емкость. При необходимости содержимое памяти компьютера можно перенести во вторичное хранилище с помощью метода управления памятью, называемого «виртуальной памятью».
Большая часть полупроводниковой памяти состоит из ячеек памяти или бистабильных триггеров, каждая из которых хранит один бит (0 или 1). Организация флэш-памяти включает как один бит на ячейку памяти, так и несколько битов на ячейку (так называемая MLC, многоуровневая ячейка). Ячейки памяти группируются в слова фиксированной длины слова, например 1, 2, 4, 8, 16, 32, 64 или 128 бит. К каждому слову можно обращаться по двоичному адресу из N бит, что позволяет хранить в памяти 2 слова, увеличенные на N. Это означает, что регистры процессора обычно не считаются памятью, поскольку они хранят только одно слово и не включают механизм адресации.
Память часто ассоциируется с адресуемой полупроводниковой памятью, т. е. интегральными схемами, состоящими из кремниевых транзисторов, которые используются, например, в качестве основного хранилища, а также для других целей в компьютерах и других цифровых электронных устройствах. Существует два основных типа полупроводниковой памяти: энергозависимая и энергонезависимая. Примерами энергонезависимой памяти являются флэш-память (используемая в качестве вторичной памяти) и память ROM, PROM, EPROM и EEPROM (используемая для хранения микропрограмм, таких как BIOS). Примерами энергозависимой памяти являются первичная память (обычно динамическая RAM, DRAM) и быстрая кэш-память ЦП (обычно статическая RAM, SRAM, которая является быстрой, но энергоемкой и предлагает меньшую емкость памяти на единицу площади, чем DRAM).
Кэш-память
Обратите внимание, что кэш-память является самой быстрой памятью и расположена близко к центральному процессору для повышения эффективности (меньше времени требуется для того, чтобы сигнал достиг центрального процессора).
ОЗУ или оперативное запоминающее устройство – это форма компьютерного хранилища данных, которая позволяет вносить изменения в сохраненные данные (в отличие от ПЗУ). Другими словами, ОЗУ допускает перезапись, а ПЗУ — нет. Оперативная память — это разновидность энергозависимой памяти, то есть сохраненные данные теряются при отключении питания.
Внутренний жесткий диск
ПЗУ или постоянное запоминающее устройство — это тип энергонезависимой памяти. Только для чтения означает, что вы не можете вносить изменения в данные, хранящиеся в памяти. Энергонезависимая означает, что данные в памяти не стираются при выключении компьютера. Обычно ПЗУ используется для хранения инструкций, необходимых для запуска компьютера. Эти инструкции называются начальной загрузкой.
Сетевой маршрутизатор – это сетевое устройство, которое доставляет пакеты данных между компьютерами в сети. Маршрутизаторы могут соединять несколько сетей вместе, чтобы компьютеры могли обмениваться данными.
Сетевой коммутатор похож на маршрутизатор, за исключением того, что коммутатор соединяет линии передачи данных только из одной сети. Маршрутизатор соединяет несколько сетей. …
Вывод: маршрутизатор может подключать несколько сетей, а коммутатор — только одну сеть.
Коммутатор и маршрутизатор
Коммутатор работает, перемещая/пересылая кадры данных на основе MAC-адреса. Это происходит на более низком уровне сети, известном как уровень 2 (канальный уровень) модели OSI. Когда происходит обмен данными, это происходит от MAC-адреса к MAC-адресу или от оборудования к оборудованию
Маршрутизатор работает, перемещая/маршрутизируя пакеты данных на основе IP-адреса. Это происходит немного выше в сети, на так называемом уровне 3 (сетевой уровень) модели OSI. Когда связь происходит здесь, это происходит с IP-адреса на IP-адрес.
Сетевая карта – это электронное устройство, которое соединяет компьютер с сетью.
Базовая система ввода/вывода компьютера (BIOS) – это программа, которая хранится в энергонезависимой памяти, например в постоянной памяти (ПЗУ) или флэш-памяти, что делает ее микропрограммой. BIOS (иногда называемый ROM BIOS) всегда является первой программой, которая запускается при включении компьютера.
Вот что происходит в процессе загрузки (см. шаги на схеме ниже):
Питание включено.
ЦП передает управление BIOS.
В BIOS запускается программа Power-On Self Test, которая определяет объем памяти компьютера, а затем подтверждает правильность работы критически важного низкоуровневого оборудования. О любых ошибках сообщает последовательность звуковых сигналов. После этого BIOS отключает все настраиваемые устройства.
BIOS идентифицирует все периферийные устройства компьютера, такие как жесткие диски и карты расширения. Сначала он ищет устройства plug-and-play и присваивает каждому номер, но в данный момент не включает устройства.
BIOS находит первичное загрузочное устройство или устройство начальной загрузки программы (IPL). Обычно это запоминающее устройство, такое как жесткий диск, дисковод для гибких дисков или компакт-диск, на котором находится операционная система, но это может быть и сетевая карта, подключенная к серверу. BIOS также находит все вторичные устройства IPL системы.
BIOS создает таблицу системных ресурсов, назначая бесконфликтные ресурсы в соответствии с тем, какие устройства он обнаружил, и данными конфигурации, хранящимися в энергонезависимой оперативной памяти.
Он выбирает и включает первичные устройства ввода (клавиатура) и устройства вывода (монитор), чтобы в случае возникновения проблем в процессе загрузки BIOS мог отобразить экран восстановления и позволить пользователю выбрать сохраненную конфигурацию системных настроек, которая известно, что они работают. BIOS зафиксировала эти настройки при последней успешной загрузке компьютера и сохранила их в энергонезависимой оперативной памяти.
Он сканирует устройства, не поддерживающие технологию plug-and-play, в том числе шину PCI, и добавляет данные из их ПЗУ в свою таблицу ресурсов.
BIOS разрешает конфликты устройств и настраивает выбранное загрузочное устройство.
Он включает устройства plug-and-play, вызывая их дополнительные ПЗУ с соответствующими параметрами.
Запускает загрузчик начальной загрузки. Если по какой-либо причине IPL по умолчанию не загружает операционную систему, BIOS пытается использовать следующее устройство IPL в списке.
Устройство IPL загружает операционную систему в память.
BIOS также содержит программу установки, с помощью которой пользователь может настраивать аппаратные параметры, такие как пароли компьютера, время и дата. Поскольку BIOS настраивает основное устройство ввода и вывода во время процесса загрузки, пользователь может запустить программу установки и настроить параметры устройства, возможно, даже выбрав другое устройство IPL, например второй жесткий диск, если компьютер не загружается.< /p>
Основное изменение в функциях BIOS ПК произошло в 1995 году с появлением Windows 95. В новой операционной системе реализована функция plug-and-play, которая не только упростила работу по добавлению плат расширения, но и помогла определить согласованный механизм. чтобы BIOS распознавал и конфигурировал устройства в системе.
Ранние системы предполагали, что устройству всегда будут требоваться одни и те же ресурсы — например, номер прерывания контроллера диска и диапазон адресов ввода-вывода. Считалось, что они никогда не изменятся или что они по своей природе статичны и поэтому их нужно назначать только один раз.
Однако технология plug-and-play дает BIOS свободу изменять номер прерывания и адреса ввода-вывода, используемые контроллером диска, чтобы избежать конфликтов ресурсов.
Благодаря универсальной последовательной шине и соединениям IEEE 1394 устройства можно подключать в горячем режиме. Другими словами, они могут появиться или исчезнуть без предупреждения.
Это означает, что BIOS должен хранить информацию о системных ресурсах для каждого устройства, о котором система когда-либо знала, и делать это динамически, чтобы системные ресурсы, такие как номер прерывания, диапазон адресов или идентификатор устройства, могли быть переназначены без требуется перезагрузка.
Чтобы просмотреть PDF-версию этой диаграммы, щелкните изображение выше.
Эксклюзив только для Computerworld Online
Обновление BIOS
Когда в компьютер необходимо установить новое оборудование, например жесткий диск большего объема, больший объем памяти или новую видеокарту, часто обнаруживается, что BIOS компьютера не поддерживает все возможности нового оборудования. Возможно, самое яркое свидетельство этого произошло, когда размер жестких дисков превысил 4 ГБ, а затем 8 ГБ. В то время вполне можно было установить, скажем, винчестер на 12 ГБ, а потом обнаружить, что компьютер может использовать только первые 8 ГБ.
Решение проблемы заключается в обновлении микросхемы BIOS. Системы большинства компьютеров, выпущенных в последние годы, можно обновить с помощью программы флэш-памяти, которая устанавливает новые инструкции и возможности. Обычно информация и файлы, необходимые для этого, доступны на веб-сайте производителя компьютера или материнской платы.
К сожалению, очень важно понимать, насколько радикальным шагом может быть обновление BIOS. Прежде чем вы это сделаете, рекомендуется сделать резервную копию всех данных с жесткого диска. Кроме того, посмотрите, есть ли перемычка восстановления, которая позволит вам восстановить исходный BIOS. Хотя обновление BIOS обычно проходит без проблем, процесс может повредить или разрушить микросхему BIOS, что сделает компьютер непригодным для использования.
Читайте также: