Постоянная память для чего
Глава 1. Компьютер. Программное и аппаратное обеспечение
Системный блок компьютера. Оперативная память: тип, частота, и информационная емкость
Внутренняя память
Постоянная память (ПЗУ, ROM ) — неизменяемая память, поставляемая вместе с компьютером, в которой хранятся программы, тестирующие компьютер сразу после его включения и загружающие операционную систему.
Кэш-память — (англ. cache), или сверхоперативная память. Кэш-память реализуется на микросхемах статической памяти SRAM.
Специальная память — к устройствам специальной памяти относятся перепрограммируемая постоянная память (Flash Memory), память CMOS RAM, питаемая от батарейки, видеопамять и некоторые другие виды памяти.
Внешняя память
Предназначена для переноса и хранения информации. Это могут быть дискеты, лазерные диски, магнитооптические диски, винчестеры и другие устройства, выполняющие данные функции.
Внутренняя (основная) память
В состав внутренней памяти входят оперативная память, постоянная память, кэш-память и специальная память.
Оперативная память
Оперативная память (ОЗУ, англ. RAM, Random Access Memory — память с произвольным доступом) — это оперативное (быстрое) запоминающее устройство не очень большого объёма, непосредственно связанное с процессором и предназначенное для записи, считывания и хранения выполняемых программ и данных, обрабатываемых этими программами.
Оперативная память используется только для временного хранения данных и программ, так как, когда машина выключается, все, что находилось в ОЗУ, пропадает. Доступ к элементам оперативной памяти прямой — это означает, что каждый байт памяти имеет свой индивидуальный адрес.
Как работает ОЗУ?
Когда компьютер отправляет данные на хранение в оперативную память, он запоминает адреса, в которые эти данные помещены. Обращаясь к информационной ячейке, компьютер находит в ней байт данных.
Адресная ячейка оперативной памяти хранит один байт, а поскольку байт состоит из 8 битов, то в ней есть 8 битовых ячеек. Каждая такая ячейка микросхемы оперативной памяти хранит электрический заряд.
Заряды в ячейках не могут храниться долго — они «стекают». За несколько десятых долей секунды заряд в ячейки уменьшается до утраты данных. 
Чтобы такого не случилось, компьютер «повторяет» информацию в каждой ячейке (подзаряжает). Это называется регенерацией оперативной памяти. Это происходит так быстро, что мы не замечаем этого, но стоит на мгновенье отключить питание, стирается вся оперативная память и происходит «сброс» компьютера.
Объем ОЗУ обычно составляет от 32 до 1024 Мбайт. В настоящее время появились ОЗУ до 2 Гбайт. Для несложных административных задач бывает достаточно и 32 Мбайт ОЗУ, но сложные задачи компьютерного дизайна могут потребовать от 512 Мбайт до 2 Гбайт ОЗУ.
Обычно ОЗУ исполняется на интегральных микросхемах памяти SDRAM (синхронное динамическое ОЗУ). Каждый информационный бит в SDRAM запоминается в виде электрического заряда крохотного конденсатора, образованного в структуре полупроводникового кристалла. Из-за токов утечки такие конденсаторы быстро разряжаются, и их периодически (примерно каждые 2 миллисекунды) подзаряжают специальные устройства. Этот процесс, как уже было сказано, называется регенерацией памяти (Refresh Memory). Микросхемы SDRAM имеют ёмкость 16 — 256 Мбит и более. Они устанавливаются в корпуса и собираются в модули памяти.
Большинство современных компьютеров комплектуются модулями типа DIMM (Dual-In-line Memory Module — модуль памяти с двухрядным расположением микросхем). В компьютерных системах на самых современных процессорах используются высокоскоростные модули Rambus DRAM (RIMM) и DDR DRAM.
DIMM
RIMM
В персональных компьютерах объем адресуемой памяти и величина фактически установленной оперативной памяти практически всегда различаются. Хотя объем адресуемой памяти может достигать 64 Гбайт, величина фактически установленной оперативной памяти может быть значительно меньше, например, «всего» 64 Мбайт.
Оперативная память — временная, т. е. данные в ней хранятся только до выключения ПК. Для долговременного хранения информации служат дискеты, винчестеры, компакт-диски и т. п. Конструктивно элементы памяти выполнены в виде модулей, так что при желании можно сравнительно просто заменить их или установить дополнительные и тем самым изменить объем общей оперативной памяти компьютера.
Кэш-память
Кэш (англ. cache), или сверхоперативная память — очень быстрое ЗУ небольшого объёма, которое используется при обмене данными между микропроцессором и оперативной памятью для компенсации разницы в скорости обработки информации процессором и несколько менее быстродействующей оперативной памятью.
Кэш-памятью управляет специальное устройство — контроллер, который, анализируя выполняемую программу, пытается предвидеть, какие данные и команды вероятнее всего понадобятся в ближайшее время процессору, и подкачивает их в кэш-память. При этом возможны как «попадания», так и «промахи». В случае попадания, то есть, если в кэш подкачаны нужные данные, извлечение их из памяти происходит без задержки. Если же требуемая информация в кэше отсутствует, то процессор считывает её непосредственно из оперативной памяти. Соотношение числа попаданий и промахов определяет эффективность кэширования.
Кэш-память реализуется на микросхемах статической памяти SRAM (Static RAM), более быстродействующих, дорогих и малоёмких, чем DRAM (SDRAM). Современные микропроцессоры имеют встроенную кэш-память, так называемый кэш первого уровня размером 8, 16, 32 или 64 Кбайт. Кроме того, на системной плате компьютера может быть установлен кэш второго уровня ёмкостью 256, 512, 1024 Кбайт и выше.
Постоянная память (ПЗУ)
Существует два типа памяти — память с произвольным доступом (RAM или random access memory). Это оперативная память. Ее мы только что рассмотрели, но помимо нее существует другой вид внутренней памяти — память, доступная только на чтение (ROM или read only memory). Это и есть постоянная память, или как по-другому ее называют постоянное запоминающее устройство (ПЗУ).
Память, доступная только на чтение используется для постоянного размещения определенных программ (например, программы начальной загрузки ЭВМ). В процессе работы компьютера содержимое этой памяти не может быть изменено.
Постоянная память (ПЗУ, англ. ROM, Read Only Memory — память только для чтения) — энергонезависимая память, используется для хранения данных, которые никогда не потребуют изменения. Содержание памяти специальным образом «зашивается» в устройстве при его изготовлении для постоянного хранения. Из ПЗУ можно только читать.
ПЗУ является энергонезависимым.
В ПЗУ находятся:
Отличия ОЗУ и ПЗУ :
Специальная постоянная память
Перепрограммируемая постоянная память (Flash Memory) — энергонезависимая память, допускающая многократную перезапись своего содержимого с дискеты.
К устройствам специальной памяти относятся перепрограммируемая постоянная память (Flash Memory), память CMOS RAM, питаемая от батарейки, видеопамять и некоторые другие виды памяти.
Перепрограммируемая постоянная память (Flash Memory) — энергонезависимая память, допускающая многократную перезапись своего содержимого с дискеты
Важнейшая микросхема постоянной или Flash-памяти — модуль BIOS. Роль BIOS двоякая: с одной стороны это неотъемлемый элемент аппаратуры, а с другой стороны — важный модуль любой операционной системы.
BIOS (Basic Input/Output System — базовая система ввода-вывода) — совокупность программ, предназначенных для автоматического тестирования устройств после включения питания компьютера и загрузки операционной системы в оперативную память
Разновидность постоянного ЗУ — CMOS RAM.
CMOS RAM — это память с невысоким быстродействием и минимальным энергопотреблением от батарейки. Используется для хранения информации о конфигурации и составе оборудования компьютера, а также о режимах его работы.
Рис 2. Микросхемы BIOS и CMOS
Содержимое CMOS изменяется специальной программой Setup, находящейся в BIOS (англ. Set-up — устанавливать, читается «сетап»).
К устройствам специальной памяти относят видеопамять. Видеопамять используется для хранения графической информации. Видеопамять содержит данные, соответствующие текущему изображению на экране.
Видеопамять (VRAM) — разновидность оперативного ЗУ, в котором хранятся закодированные изображения. Это ЗУ организовано так, что его содержимое доступно сразу двум устройствам — процессору и дисплею. Поэтому изображение на экране меняется одновременно с обновлением видеоданных в памяти.
Объем VRAM обычно составляет от 16 до 512 Мбайт.
Постоянная память
Постоянное запоминающее устройство (ПЗУ) — энергонезависимая память, используется для хранения неизменяемых данных.
Часто используется английский термин ROM (Read-Only Memory).
Существует несколько разновидностей ПЗУ, предназначенных для различных целей:
Например, содержимое микросхемы К537РФ1 стиралось при помощи ультрафиолетовой лампы. Для прохождения ультрафиолетовых лучей к кристаллу в корпусе микросхемы было предусмотрено окошко с кварцевым стеклом.
В постоянную память обычно записывают микропрограмму управления техническим устройством: телевизором, сотовым телефоном, различными контроллерами.
Одним из видов микропрограмм, записанных в ПЗУ, является адресном пространстве с F600:0000 по FD00:0FFF
См. также
Микроконтроллеры
| 8-bit | MCS-51 • MCS-48 • AVR • Z8 • H8 • COP8 • 68HC08 • 68HC11 |
|---|---|
| 16-bit | PIC24 • MAXQ • Nios • 68HC12 • 68HC16 |
| 32-bit | ARM • PIC32MX • 683XX • M32R • |
Полезное
Смотреть что такое «Постоянная память» в других словарях:
ПОСТОЯННАЯ ПАМЯТЬ — ПОСТОЯННАЯ ПАМЯТЬ. То же, что долговременная память … Новый словарь методических терминов и понятий (теория и практика обучения языкам)
постоянная память — односторонне запоминающее устройство; односторонняя память; отрасл. постоянная память Запоминающее устройство, из которого машина может производить только считывание информации, а изменение информации в нем осуществляется извне (например,… … Политехнический терминологический толковый словарь
постоянная память — pastovioji atmintis statusas T sritis automatika atitikmenys: angl. fixed memory; fixed storage; permanent memory; permanent storage; read only memory; read only storage; ROM vok. Festspeicher, m; Festwertspeicher, m; Permanentspeicher, m; ROM… … Automatikos terminų žodynas
ПОСТОЯННАЯ ПАМЯТЬ — См. долговременная память … Толковый словарь по психологии
управляющая постоянная память — управляющее ПЗУ — [Е.С.Алексеев, А.А.Мячев. Англо русский толковый словарь по системотехнике ЭВМ. Москва 1993] Тематики информационные технологии в целом Синонимы управляющее ПЗУ EN control read only memoryCROM … Справочник технического переводчика
ПАМЯТЬ ПОСТОЯННАЯ — ПАМЯТЬ ПОСТОЯННАЯ. См. постоянная память … Новый словарь методических терминов и понятий (теория и практика обучения языкам)
Память долговременная (ДВП) — – память на информацию, которая ранее была в достаточной степени обработана и и затем прочно интегрирована в систему знания индивида. Объём этой памяти практически ничем не ограничен, как и время хранения информации (многие впечатления… … Энциклопедический словарь по психологии и педагогике
Память ЭВМ — совокупность технических устройств и процессов, обеспечивающих запись, хранение и воспроизведение информации в ЭВМ. Память основная часть любой вычислительной системы или отдельной вычислительной машины, она реализуется аппаратурно в виде … Большая советская энциклопедия
память ЭВМ — часть вычислительной системы или отдельной ЭВМ, служащая для записи, хранения и выдачи информации, используемой в ходе вычислительного процесса (программы, исходные данные, промежуточные и окончательные результаты их обработки, константы и пр.).… … Энциклопедия техники
ПАМЯТЬ — (1) системы свойство сложной кибернетической системы накапливать в какой либо форме информацию и в зависимости от этого изменять выполняемые действия, т. е. преобразовывать информацию. Запоминание информации происходит или путём изменения… … Большая политехническая энциклопедия
Общие сведения о постоянной памяти и ее развертывании
Применимо к: Azure Stack ХЦИ, Versions 21H2 и 20H2; Windows server 2022, Windows server 2019, Windows Server 2016, Windows 10
Постоянная память (или PMem) — это новый тип технологии памяти, который обеспечивает хранение содержимого через циклы электропитания и может использоваться в качестве хранилища верхнего уровня. Поэтому вы можете слышать людей, которые ссылаются на PMem как на «память класса хранения» или SCM. эта статья содержит сведения о энергонезависимой памяти и о том, как развернуть ее в качестве верхнего уровня хранилища в Azure Stack хЦи и Windows Server.
Что такое постоянная память?
Постоянная память — это тип съемного носителя, который подходит для стандартного гнезда DIMM (памяти). Это медленнее DRAM, но обеспечивает более высокую пропускную способность, чем SSD и NVMe. По сравнению с DRAM модули постоянного обмена памятью имеют гораздо больше емкости и менее затратны на ГБ, однако они все еще более дороги, чем NVMe. Содержимое памяти остается даже при отключении питания системы в случае непредвиденных потерь питания, завершения работы, инициированного пользователем, или сбоя системы. Это означает, что модули энергонезависимой памяти можно использовать как Ultra-Fast, постоянное хранилище.
Azure Stack хЦи и Windows Server 2019 поддерживают использование постоянной памяти в качестве диска кэша или емкости. Однако, учитывая модель ценообразования, постоянная память предоставляет наибольшее значение в виде кэша или в виде небольшого объема выделенного хранилища для данных сопоставления памяти. В большинстве случаев накопители в энергонезависимом объеме памяти будут автоматически использоваться в качестве дисков кэша, и в качестве дисков емкости будут использоваться все более медленные диски. Дополнительные сведения о настройке дисков кэша и емкости см. в статье Общие сведения о кэше пула носителей и планировании томов.
Основные понятия энергонезависимой памяти
в этом разделе описываются основные понятия, которые необходимо знать для развертывания энергонезависимой памяти в Windows Server и Azure Stack средах хЦи для сокращения узких мест ввода-вывода и повышения производительности.
Методы доступа
Существует два способа доступа к энергонезависимой памяти. К ним относятся:
DAX не поддерживается в средах ХЦИ Azure Stack. Azure Stack ХЦИ поддерживает только блочный доступ с включенным БТТ.
Регионы
пмемдискс
Чтобы использовать постоянную память в качестве хранилища, необходимо определить по меньшей мере один пмемдиск, который является виртуальным жестким диском (VHD) на узле, который перечисляет как пмемдиск внутри виртуальной машины. Пмемдиск — это непрерывно разрешаемый диапазон энергонезависимой памяти, который можно рассматривать как раздел жесткого диска или LUN. вы можете создать несколько пмемдискс с помощью командлетов Windows PowerShell, чтобы разделить доступную необработанную емкость. каждый модуль энергонезависимой памяти содержит метку служба хранилища области (LSA), в которой хранятся метаданные конфигурации.
Блокировать таблицу преобразования
В отличие от твердотельных накопителей, модули энергосбережения не защищают от «разорванных операций записи», которые могут возникать в случае сбоя питания или отключения системы, путем размещения данных под угрозой. БТТ уменьшает этот риск, предоставляя семантику обновления атомарных секторов для устройств энергонезависимой памяти, тем самым позволяя выполнять операции записи секторов подобного типа, чтобы приложения могли избежать смешивания старых и новых данных в сценарии сбоя. Настоятельно рекомендуется включать БТТ практически во всех случаях. Так как БТТ является свойством Пмемдиск, он должен быть включен при создании Пмемдиск.
В режиме блокировки доступа рекомендуется использовать БТТ, так как все данные будут использовать семантику блока. БТТ также полезен в режиме DAX, так как в операциях с метаданными все еще используется семантика блоков, даже если в операциях с данными приложения нет. Даже если все операции приложения используют размещенные в памяти файлы с семантикой DAX, то при выполнении операций с метаданными может произойти обрывная запись. Таким образом, включение БТТ остается ценным.
Поддерживаемое оборудование
в следующей таблице показано поддерживаемое оборудование энергонезависимой памяти для Azure Stack хЦи и Windows Server. постоянная память полностью поддерживается в Windows Server 2019, включая дисковые пространства Direct.
| Технология энергоустойчивой памяти | Windows Server 2016 | Azure Stack хЦи v20H2/Windows Server 2019 |
|---|---|---|
| NVDIMM-N в постоянном режиме | Поддерживается | Поддерживается |
| Постоянная память Intel оптане™ контроллера домена в режиме прямого подключения приложения | Не поддерживается | Поддерживается |
| Постоянная память контроллера домена Intel оптане™ в режиме памяти | Поддерживается | Поддерживается |
Постоянная память Intel Оптане контроллера домена поддерживает режимы работы с памятью (volatile) и Direct (постоянные). Чтобы использовать модули энергонезависимой памяти в качестве хранилища, что является основным вариантом использования рабочих нагрузок сервера, необходимо использовать режим Direct приложения. Режим памяти по сути использует постоянную память как более медленную, что обычно не соответствует требованиям к производительности серверных рабочих нагрузок. Режим памяти отличается от DAX, который является постоянным томом хранилища, доступ к которому можно получить с помощью семантики, подобной памяти.
Режим работы часто предварительно настраивается производителем устройства.
При перезапуске системы с несколькими модулями Intel® Оптане™ных модулей памяти в режиме Direct, разделенных на несколько Пмемдискс, вы можете потерять доступ к некоторым или всем связанным дискам логического хранилища. эта проблема возникает в версиях Windows Server 2019, предшествующих версии 1903.
Такая утрата доступа происходит потому, что модуль энергонезависимой памяти не обучен или завершается ошибкой при запуске системы. В этом случае все Пмемдискс на любом модуле энергонезависимой памяти в системе завершится сбоем, включая те, которые физически не соответствуют модулю, в котором произошел сбой.
Чтобы восстановить доступ ко всем Пмемдискс, замените неисправный модуль.
если произошел сбой модуля в Windows Server 2019 версии 1903 или более поздней версии, доступ будет потерян только для пмемдискс, которые физически соответствуют затронутому модулю. другие не затрагиваются.
Настройка энергонезависимой памяти
Если вы используете постоянную память Intel Оптане, следуйте приведенным здесь инструкциям. Если вы используете модули постоянного обмена памятью от другого поставщика, обратитесь к документации.
Чтобы создать Пмемдиск, поддерживающий БТТ, используйте New-VHD командлет:
Расширение VHD должно иметь значение «вхдпмем».
Кроме того, можно преобразовать виртуальный жесткий диск, для которого не включен БТТ, в один из них (и наоборот) с помощью Convert-VHD командлета:
После преобразования новый виртуальный жесткий диск будет иметь тот же GUID пространства имен, что и исходный. Это может привести к проблемам, особенно если они подключены к одной виртуальной машине. Чтобы создать новый идентификатор UUID пространства имен для преобразованного виртуального жесткого диска, используйте Set-VHD командлет:
Общие сведения о чередующихся наборах
Чередующиеся наборы обычно можно создавать в BIOS серверной платформы, чтобы несколько устройств энергонезависимой памяти отображались как один диск для операционной системы узла, увеличивая пропускную способность для этого диска.
Windows Server 2016 не поддерживает чередующиеся наборы модулей энергонезависимой памяти.
Вспомним, что модуль постоянного ОЗУ находится в стандартном гнезде DIMM (памяти), который помещает данные ближе к процессору. Эта конфигурация сокращает задержку и повышает производительность при извлечении. Чтобы еще больше увеличить пропускную способность, два или более постоянных модуля памяти создают n-направленный чередующийся набор операций чтения и записи. Наиболее распространенные конфигурации являются двусторонними или четырьмя-двусторонними.
Get-PmemDisk Для просмотра конфигурации таких логических дисков можно использовать командлет PowerShell следующим образом.
Видно, что логический диск PMem 2 использует физические устройства Id20 и Id120, а логический диск PMem 3 использует физические устройства Id1020 и Id1120.
Чтобы получить дополнительные сведения о наборе с чередованием, который используется логическим диском, выполните Get-PmemPhysicalDevice командлет:
Настройка наборов с чередованием
Чтобы настроить набор с чередованием, выполните командлет, Get-PmemUnusedRegion чтобы проверить все области памяти, которые не назначены логическому диску энергонезависимой памяти в системе:
Чтобы просмотреть все сведения об устройстве PMem в системе, включая тип устройства, расположение, работоспособность и рабочее состояние и т. д., выполните Get-PmemPhysicalDevice командлет:
Так как у нас есть доступный неиспользуемый регион PMem, можно создать новые диски энергонезависимой памяти. Можно использовать неиспользуемый регион для создания нескольких дисковых накопителей с энергонезависимой памятью, выполнив следующие командлеты:
После этого результаты можно увидеть, выполнив следующую команду:
Замена энергонезависимой памяти
Если необходимо заменить неисправный модуль, необходимо повторно выполнить инициализацию диска PMem (см. действия, описанные выше).
Удаление постоянного диска памяти приводит к утере данных на этом диске.
Initialize-PmemPhysicalDevice вызывает потери данных в энергонезависимой памяти. Используйте его только в качестве последнего средства для исправления постоянных проблем, связанных с памятью.
Постоянная память в действии на Microsoft Ignite 2018
Чтобы ознакомиться с некоторыми преимуществами энергонезависимой памяти, рассмотрим это видео от Microsoft Ignite 2018.
Любая система хранения, обеспечивающая отказоустойчивость, обязательно создает распределенные копии операций записи. Такие операции должны пройти по сети и повысить эффективность внутренний трафик записи. По этой причине абсолютные значения производительности операций ввода-вывода в секунду обычно достигаются за счет измерения только для чтения, особенно если в системе хранения используются стандартные оптимизации для чтения из локальной копии, когда это возможно. дисковые пространства Direct оптимизирована для этого.
При измерении с использованием только операций чтения кластер доставляет 13 798 674 операций ввода-вывода в секунду.
При внимательном просмотре видео вы заметите, что еще более жав — задержка. даже при более чем 13,7 м в секунду, файловая система в Windows сообщает о задержке, которая постоянно меньше 40 μс! (Это символ в микросекундах, одна миллионная доля секунды.) Эта скорость является последовательностью более быстрой, чем распространенные поставщики Flash, которые в настоящее время объявляются сегодня.
кроме того, дисковые пространства Direct в Windows Server 2019 и Intel® оптане™ постоянный объем памяти контроллера домена доставил рекордную производительность. Этот ХЦИный тест производительности свыше 13.7 M операций ввода-вывода, сопровождаемый прогнозируемой и крайне низкой задержкой, является более чем удвоенным предыдущим, ведущим в отрасли показателями производительности 6.7 M операций ввода-вывода в секунду. Более того, на этот раз нам потребовалось всего 12 узлов сервера — 25% меньше, чем раньше.
Тестовый аппаратный адаптер был 12-серверным кластером, настроенным для использования трехуровневой зеркального отображения и томов ReFS с разделителями. 12 x Intel® S2600WFT, 384 гиб память, 2 x 28-Core «КАСКАДЕЛАКЕ,» 1,5 ТБ Intel® оптане™ постоянный объем памяти контроллера домена как кэш, 32 ТБ NVME (4 x 8 ТБ Intel® DC P4510) в качестве емкости, 2 x Mellanox ConnectX-4 25 Гбит/с.
В следующей таблице приведены полные показатели производительности.
| Тест производительности | Производительность |
|---|---|
| 4 КБ 100% случайное чтение | 13 800 000 операций ввода-вывода |
| 4 КБ 90/10% произвольное чтение/запись | 9 450 000 операций ввода-вывода |
| последовательное чтение 2 МБ | пропускная способность 549 ГБ/с |
Дальнейшие действия
Связанные сведения см. также в следующих статьях: