Datora atmiņas lietojuma skaidrojums RAM, ROM, CPU, Cache

Iepriekšējos rakstos tika apskatīti baiti, katrs baits sastāv no astoņiem bitiem. Bits ir vienkāršākais skaitļošanas atmiņas veids. Šajā rakstā jūs uzzināsiet par centrālo procesoru jeb CPU un dažādu veidu atmiņu lomām un funkcijām.

Parasti datoru veido virkne atmiņas bloku, kas satur gan informāciju, gan norādījumus par to, kā šī informācija ir jāapstrādā. Atmiņas ietilpība tad attiecas uz baitu skaitu, ko dators var saturēt. Ir jāņem vērā dažādi atmiņas veidi, proti,

• kešatmiņa (cache memory),
• galvenā atmiņa (main memory) un
• sekundārā atmiņa (secondary memory)

Pirmkārt, lai labāk izprastu dažādus atmiņas slāņus, ir svarīgi apsvērt, kā dators darbojas…

Dators darbojas ap centrālo procesoru (CPU – Central Processing Unit), kas ņem gan informāciju, gan dažus norādījumus par to, kā šī informācija ir jāapstrādā. Visa šī informācija pastāv kā baiti vai virkne no vieniniekiem un nullēm, ko nosaka neliela elektriskā strāva. CPU var strādāt ātrāk, nekā uz to var pārsūtīt informāciju. Bieži vien centrālais procesors gandrīz vienlaikus strādās ar vairākiem dažādiem uzdevumiem. Pārslēgšanās starp uzdevumiem var ļaut informāciju pārsūtīt uz kešatmiņu (cache) apstrādei un rezultātus saglabāt atbilstošā vietā. Atmiņas šūnas tuvums centrālajam procesoram var samazināt laiku, kas nepieciešams informācijas ielādei. Tāpēc ātrāka un dārgāka atmiņa vienmēr tiek atrasta pie CPU. Tātad svarīgs jēdziens, kas jāņem vērā, apspriežot atmiņu, ir pārsūtīšanas ātrums. Tas attiecas uz ātrumu, ar kādu dators var pārsūtīt atmiņu uz kešatmiņu apstrādei.

Tagad, kad jūs labāk izprotat apstrādes daļu, izpētīsim dažādus atmiņas veidus un sāksim ar kešatmiņu.

Kešatmiņa, jeb cache

Kešatmiņa ir visdārgākais atmiņas veids, un tā darbojas tuvu jūsu CPU mikroshēmai. Kad centrālais procesors saņem norādījumu apstrādāt kādu informāciju, tas vispirms pārbauda kešatmiņu, lai noskaidrotu, vai šī informācija ir šeit. Ja informācija ir pieejama kešatmiņā, tā tiek apstrādāta, ja šeit neizdodas atrast nepieciešamo informāciju, informācija netiek apstrādāta. Pēc tam centrālais procesors vaicā lielākajai, lēnākai galvenajai atmiņai (Main memory) un pēc tam ielādē šo informāciju kešatmiņā apstrādei. Nesen piekļūtās informācijas saglabāšana kešatmiņā var uzlabot sistēmas efektivitāti, samazinot regulāri izmantoto datu meklēšanas un pārsūtīšanas laiku. Līdzīgi kā metro lielajā metropolē kešatmiņa ir sakārtota svarīgās zonās. Visvairāk pieprasītā informācija ir 1. zonā, katrai nākamajai zonai ir mazāka nozīme un tā tiek numurēta ar 2., 3., 4. zonu un tā tālāk.

Galvenā atmiņa

Tālāk jūs uzzināsiet par galveno atmiņu(Main memory), datora galvenā atmiņa sastāv no lasīšanas piekļuves atmiņas, RAM un lasāmatmiņas, ROM. Galvenajā atmiņā ir tikai tā informācija, ar kuru dators pašlaik strādā. Tā var būt nepastāvīga, gaistošā atmiņa aktīvi uzglabā informāciju, tāpēc, ja datoram pazūd strāva, tā tiek zaudēta. Negaistošā atmiņa saglabā informāciju, kad tiek pārtraukta strāvas padeve. ROM (Read Only Memory), kā norāda nosaukums, ir tikai lasāms, kas nozīmē, ka informāciju nevar pārrakstīt. Šī atmiņa ir ieprogrammēta vienreiz rūpnīcā, un to nevar mainīt.

Parasti šeit atradīsit norādījumus un datus, kas ir būtiski datora funkcijai. ROM ir visvairāk noslogots, kad dators tiek startēts un tiek ielādēta informācija par nepieciešamo lietojumprogrammu. RAM ir programmējama, tā var saglabāt jaunu informāciju un instrukcijas. RAM glabā pašreizējos datus un instrukcijas, kas tiek izmantotas. Jūsu datora RAM apjoms ir tieši saistīts ar to, cik ātri tas var darboties. Tas ir saistīts ar pārsūtīšanas ātrumu. Liels RAM apjoms nozīmē, ka sistēmai nav nepieciešams pastāvīgi pārsūtīt informāciju. Tā vietā tas var saturēt un palaist vairākas lietojumprogrammas vienlaikus, izmantojot RAM. Visai atmiņai, kas nepieciešama šo lietojumprogrammu darbībai, ir jābūt pieejamai no jūsu RAM. Pārāk daudzu programmu atvēršana ietekmēs jūsu sistēmas veiktspēju, iztērējot RAM atmiņu. Ir vairāki algoritmi šo atmiņas adrešu nolasīšanai un saglabāšanai.

Sekundārā atmiņa

Tagad padziļināti izpētīsim sekundāro atmiņu(secondary Memory). Sekundārā atmiņa ir saistīta ar ārējo atmiņu, kuru var pievienot ārēji un izmantot, lai palielinātu sistēmas atmiņas ietilpību. Piekļuve sekundārajai atmiņai ir lēnāka, un visa nepieciešamā informācija un norādījumi ir jāpārsūta uz RAM. Sekundārās atmiņas piemēri ir mākoņkrātuve (Cloud), ārējie cietie diski (HDD, SSD) un dažādas atmiņas kartes(USB memory stick zibatmiņas, dažādas atmiņas kartes u.t.t. ).

Šajā rakstā ir apspriesti dažādi atmiņas komponenti. Jūs esat iemācījušies, kā visa atmiņas piešķiršana griežas ap centrālo procesoru, kas pārrauga informācijas lasīšanu, apstrādi un uzglabāšanu datorā. Jūs arī uzzinājāt, kā pastāv dažādi atmiņas veidi, kuru ātrums un nozīme atšķiras. Tas informē par to tuvumu centrālajam procesoram, izmantojot ātrākas, dārgākas atmiņas šūnas, kas atrodamas avota tuvumā. Šai informācijai vajadzētu palīdzēt jums saprast, kā jūsu dators darbojas daudz labāk.