Core

ПК может использовать 640 К главной памяти для запуска DOS и DOS программ. Эти первые 640 К называются обычной или иногда пользовательской памятью. Любая память, находящаяся по этим адресам, будет использована для хранения пользовательских программ, хотя к этим адресам "привязаны" и другие программы. DOS загружается в эту память, то же самое делают и некоторые программы "помощники", называемые резидентными (TSR) и драйверы устройств. Программа BIOS, которая формирует самый нижний уровень программного обеспечения во многих ПК, также размещает небольшую часть данных в нижних 640 К.

На картинке изображена гипотетическая карта памяти, для случая, когда в моей системе работает старое приложение DOS, наподобие Lotus 1-2-3 версии 1А (я использую такое старое приложение исключительно для наглядности — чем проще приложение, тем понятнее будет карта памяти).

О содержании конкретных областей памяти будет рассказано ниже.

Точно так же дело обстоит и с ПК. Прежде чем какая-либо память будет установлена в систему, разработчики компьютера знают, что процессор может адресоваться к вполне определенному объему памяти — в случае с процессором 8088 это 1024 К — и знают, что определенные группы адресов должны быть зарезервированы для выполнения определенных функций. Компьютерные чипы устанавливаемые в компьютер являются в основном идентичными, поэтому все равно, обычная ли это память, расширенная, дополнительная или какая-нибудь еще. Самое главное — адрес этой памяти.

На заре проектирования ПК вся область памяти состояла только из 1024 К адресного пространства. Общий вид этой области памяти вы можете увидеть на картинке; такое изображение обычно называют картой памяти (memory tap). Карта памяти — это удачное средство для отображения адресов памяти и их содержимого.

Слева на картинке изображены десятичные адреса, а справа — шестнадцатеричные. Я хочу, чтобы вы как можно раньше привыкли к использованию шестнадцатеричных адресов, поскольку они понадобятся вам для работы с менеджерами памяти. На каждой границе между областями памяти я указывал два шестнадцатеричных адреса: последний адрес нижней области памяти и первый адрес верхней области памяти. Например, последний адрес области обычной памяти равен 9FFFF, а первый адрес области видео ОЗУ — А0000. Заметим, что самый последний десятичный адрес равен 1024 К - I (1024 К минус один), поскольку самый первый десятичный адрес равен 0, а общее число ячеек памяти равно 1024 К.

Разработка нового компьютера чем-то напоминает создание нового поселка. Прежде чем делить земельные участки, орган, который распределяет землю, должен определить, как будет использоваться вся земля в целом. Однако, создатели нового поселка начинают с некоторого участка неиспользуемой земли, например с земли под паром. После этого, оценивают землю, затем ее вносят в список объектов распределения (Он называется лот; этим же словом называется то, что выставляется на торги или аукционы — прим. ред.), а затем определяют какой лот будет закреплен для строительства жилья, какой — за коммерческим строительством, индустриальным, местными органами и т. д. Мы могли бы сказать, что прежде чем начинать строительство, организаторы должны распределить адреса. Прежде чем здания будут построены, организатор решает, что все сооружения по адресу X будут жилыми зданиями, а по адресу Y — деловыми.

Многие из ограничений, с которыми мы сталкиваемся сегодня, имеют свои корни в прошлом, отстоящем от нас на 15 лет.

Летом 1980 г. IBM запустила рабочий проект своего PC. Целью небольшой команды разработчиков было создание "домашнего компьютера" ("home computer"— это его теперешнее название), который мог бы конкурировать с Apple II. Стартовая позиция PC была лучше, поскольку он разрабатывался на основе более мощного процессора, чем Apple II. Процессором, на который пал выбор IBM был конечно же Intel 8088, и одним из главных преимуществ его было то, что он мог адресоваться к 1024 К адресного пространства — одному мегабайту или 1048576 байтам ОЗУ. Печально, но даже Windows в некотором смысле ограничена структурой памяти 8088, вот почему мы вынуждены рассматривать эту память. (Поверьте мне, это просто исторический курьез.)

Вы, вероятно, уже знаете, что в настоящее время существует несколько разновидностей памяти. Возможно вы и не слышали обо всех, но три наиболее важных ее части, вам должны быть известны:

¦ обычная;

¦ расширенная — память, которую очень любит Windows;

¦ дополнительная - известная под названием EMS (Expanded Memory Specification) или LIM (Lotus-Intel-Microsoft).

Почему существует несколько разновидностей? На этот вопрос необходимо ответить, прежде чем мы пойдем дальше:

Никто не рассчитывал на это. Это был своего рода "способ роста".

Ранее в этой статье мы обсудили различия между оперативной и дисковой памятью. Запомните только три основных, и у вас в дальнейшем не будет никакой путаницы:

¦ ОЗУ — это энергозависимая память, ее содержимое пропадает, как только вы выключаете компьютер; дисковое же устройство не теряет содержимое после выключения питания;

¦ в ПК объем дискового пространства превышает объем ОЗУ;

¦ ОЗУ гораздо быстрее диска.

Основную память обычно устанавливают на печатной плате. Она может быть установлена на материнской плате в виде банков памяти — групп по 8 или 9 микросхем; а может быть установлена на отдельных печатных платах, где установлено от 2 до 9 маленьких чипов -такие платы называются SIMM (Single Inline Memory Module). Память в любом случае организована в виде банков памяти — 8 или 9 чипов на плате или 1 SIMM. На многих материнских платах предусмотрено место для установки 4 банков памяти. Поскольку каждый SIMM эквивалентен 8 или 9 микросхемам памяти, то его использование делает замену неисправной памяти более простой, но менее гибкой, поскольку при отказе одной микросхемы из девяти приходится заменять весь модуль. На картинке приведены SIMM двух основных видов.

Самая первая память, с которой начинается любой ПК — это 640 К так называемой обычной памяти (conventional memory). Она дополняется зарезервированной памятью (reserved memory). 286 и последующие ПК кроме того могут адресоваться к памяти называемой расширенной (extended memory). Небольшие, но важные прикладные программы могут использовать специальную память, называемую дополнительной (expanded) или LIM памятью. Рассмотрим их по порядку.

Но сначала позвольте сделать небольшое замечание. Добавление в DOS менеджера памяти (начиная с DOS 5.0) несколько усложняет обсуждение данного вопроса, поскольку есть опасность сбиться на рассмотрение работы менеджера памяти. Сам факт обсуждения работы менеджера памяти потребует объемного рассмотрения, и у меня нет возможности касаться ее на странице данной статьи. Кроме того, это скорее вопрос программного обеспечения, а не оборудования. Если вы хотите подробно ознакомиться с существом данного вопроса, вам следует обратиться к специализированному изданию.

Самое простое, что может быть в компьютере — это память. В компьютерах, существовавших до ПК объем памяти был невелик — 1 К, 4 К, 16 К, 32 К, 48 К, 64 К. Затем появились первые ПК с поистине неисчислимой памятью — 640 К!

Чем больше память, тем больше недоразумений.

В настоящее время существует расширенная, дополнительная, LIM и обычная память, не говоря уже о ПЗУ. Зачем ее столько? Главным образом из-за недомыслия: никто и подумать не мог, что ПК когда-нибудь перестанет хватать 640 К памяти. Посмотрим сначала как вообще работает память.

ПК, подобно всем компьютерам имеет главную память (main memory). Главная память -это очень быстрая память, в которую процессор может что-либо записывать или из которой он может что-нибудь считывать. "Быстрая" означает, что операции записи/считывания длятся менее одной микросекунды. Такая память называется ОЗУ (оперативное запоминающее устройство — английское название Random Access Memory (RAM) — произвольный доступ к памяти). Не следует путать эту память с дисковым устройством, которое иногда называют "вторичной" памятью, которая также служит для хранения данных, но работает в сотни и тысячи раз медленнее чем главная память. Жесткому диску для ответа на запрос данных требуются миллисекунды; память отвечает в течение наносекунд (разница по быстродействию - почти 100000 раз).

AMD K6. Поскольку первоначально это была разработка NexGen, не было неожиданностью то обстоятельство, что многие особенности K6 были привнесены из NexGen 5x86. Хотя этот чип меньше чем Pentium Pro (всего на всего 6000000 транзисторов), он собирается стать достойным конкурентом Pentium Pro.

Во-первых, подобно другим чипам "новой волны" уже рассмотренным ранее, K6 включает набор команд ММХ. Это хорошо для программ, которые позволяют вам почувствовать виртуальность реальностью. Во-вторых он будет иметь кэш L1 объемом 64 К (в отличие от 16 К в Pentium). Этот большой кэш необходим чтобы "перетерпеть" вынос кэша L2, сделанный с целью добиться совместимости по выводам с Pentium серии 54С. K6 будет иметь не три конвейера, а два, но эти два конвейера будут предназначены для сложных инструкций а не микрокоманд. Он также будет иметь возможность предусматривать ветвления, подобно другим чипам своего класса.

С точки зрения программного обеспечения, K6 (подобно Pentium Pro) выглядит процессором CISC, хотя внутри это процессор RISC; так же было и с NX5x86. Смысл использования инструкций RISC состоит в уменьшении времени выполнения команд, так что чип может быть быстрее, даже если для выполнения процедуры требуется больше инструкций. Из этих "трех богатырей" только Cyrix разрабатывает процессоры с набором команд CISC.

Во-вторых, есть процессор под названием Klamath, который является упрощенным Pentium Pro (без L2 кэша). Чтобы несколько повысить его потенциал, Intel планирует увеличить размер кэша L1 с 16 К до 32 К. Без кэша этот процессор будет медленнее чем Pentium Pro - если изготовителям ПК нужен вторичный кэш, они будут вынуждены разместить его на материнской плате и работать он будет на частоте шины — но он будет дешевле. Кроме того, в чип Klamath встроена поддержка ММХ, делая его возможности обработки мультимедиа (и, возможно, 16-разрядных приложений) выше, чем у Pentium Pro. Предполагается, что его тактовая частота достигнет 266 МГц.

Cyrix М2. Следующий чип Cyrix в который встроены средства ММХ. В тоже время он, скорее всего, будет очень похож на уже существующий 6x86.

Камо грядеши?

Если вас не взволновал ни один из чипов, ранее описанных здесь, то скорее всего вы человек достаточно сдержанный; но и вам по-видимому будет небезынтересно узнать, что же видится на процессорном горизонте.

Intel. Нет еще процессора Р7 (он же Merced). Он не появится ранее 1998 г. и может не появиться и в 1999 г. Вместо этого видимо следует обратить внимание на тандем Pentium/Pentium Pro, который Intel собиралась предложить в 1997 г.

Для начала, имеется процессор Р55С, Pentium с большим внутренним кэшем, чем обычный Pentium. Он будет работать быстрее, поскольку большее число инструкций будет исполняться внутри процессора. Р55С будет лучше поддерживать мультимедиа приложения по сравнению с обычным Pentium, поскольку он в состоянии использовать расширения ММХ.