Запоминающее устройство с произвольным доступом , также Запоминающее устройство с произвольной выборкой (сокращённо ЗУПВ ; англ. random-access memory, RAM ) — один из видов памяти компьютера , позволяющий единовременно получить доступ к любой ячейке (всегда за одно и то же время, вне зависимости от расположения) по её адресу на чтение или запись. Обычно используемая для хранения рабочих данных и машинного кода .

Это отличает данный вид памяти от устройств памяти первых компьютеров ( последовательных компьютеров ), созданных в конце 1940-х — начале 1950-х годов ( EDSAC , EDVAC , UNIVAC ), которые для хранения программы использовали разрядно-последовательную память на ртутных линиях задержки , при которой разряды слова для последующей обработки в АЛУ поступали последовательно один за другим.

История

Ранние модели компьютеров, чтобы осуществить функции основной памяти ёмкостью сотни или тысячи бит, использовали реле , память на линиях задержки или различные виды вакуумных трубок.

Триггеры , построенные сперва на вакуумных триодах , а позднее на дискретных транзисторах , использовались для меньших по размеру и более быстрых блоков памяти, таких, как регистры и регистровые хранилища прямого доступа. До разработки интегральных микросхем память прямого доступа (или только для чтения ) часто создавалась из матриц полупроводниковых диодов, управляемых дешифраторами адреса.

Ситуация в принципе изменилась с изобретением запоминающих устройств с произвольной выборкой, стала реализуемой разрядно-параллельная память , в которой все разряды слова одновременно считываются из памяти и обрабатываются АЛУ .

Первой практической формой памяти с произвольным доступом была трубка Вильямса , появившаяся в 1947 году. Она хранила данные в виде электрически заряженных пятен на поверхности электронно-лучевой трубки. Поскольку электронный луч ЭЛТ мог считывать и записывать пятна на трубке в любом порядке, доступ к памяти был произвольным. Ёмкость трубки Вильямса составляла от нескольких сотен до тысячи битов, но она была намного меньше, быстрее и энергоэффективнее, чем при использовании отдельных защёлок на вакуумных трубках. Разработанная в Манчестерском университете в Англии трубка Вильямса стала средой, на которой была реализована первая хранящаяся в электронном виде программа в компьютере Manchester Baby, который впервые успешно запустил программу 21 июня 1948 года . Фактически Baby служила испытательной платформой для демонстрации надёжности памяти .

Первой коммерческой ЭВМ, использующей новую организацию памяти, стала созданная в 1953 году , а первой массово продаваемой (150 экземпляров) — выпущенная в 1955 году IBM 704 , в которой были реализованы такие новшества, как память на ферритовых сердечниках и аппаратное средство вычисления чисел с плавающей запятой .

Внешние устройства IBM 704 и большинства компьютеров того времени были очень медленны (например, лентопротяжное работало со скоростью 15 тыс. символов в секунду, что было гораздо меньше скорости обработки данных процессором), а все операции ввода-вывода производились через АЛУ , что требовало принципиального решения проблемы низкой производительности на операциях ввода-вывода.

Одним из первых решений стало введение в состав ЭВМ специализированной ЭВМ, называемой каналом ввода-вывода , которое позволяло АЛУ работать независимо от устройств ввода-вывода. На этом принципе, путём добавления в состав IBM 704 ещё шести каналов ввода-вывода, построена ( 1958 год ).

Первый широко распространённый тип перезаписываемой памяти прямого доступа был запоминающим устройством на магнитных сердечниках, разработанным в 1949 — 1952 годах , и впоследствии использовался в большинстве компьютеров вплоть до разработки интегральных схем статической и динамической памяти в конце 1960-х — начале 1970-х .

Для построения ЗУПВ современных персональных компьютеров широко применяются полупроводниковые запоминающие устройства, в частности, широко применяются СБИС запоминающих устройств оперативной памяти , по принципу организации подразделяемые на статические и динамические . В ОЗУ статического типа запоминающий элемент представляет собой триггер , изготовленный по той или иной технологии ( ТТЛ , ЭСЛ , КМОП и др.), что позволяет считывать информацию без её потери. В динамических ОЗУ элементом памяти является ёмкость (например, входная ёмкость полевого транзистора ), что требует восстановления записанной информации в процессе её хранения и использования. Это усложняет применение ОЗУ динамического типа, но позволяет реализовать больший объём памяти. В современных динамических ОЗУ имеются встроенные системы синхронизации и регенерации , поэтому по внешним сигналам управления они не отличаются от статических.

Виды ЗУПВ

На полупроводниках

• Полупроводниковая статическая ( англ. Static Random Access Memory, SRAM ) — ячейки представляют собой полупроводниковые триггеры. Достоинства — небольшое энергопотребление , высокое быстродействие. Отсутствие необходимости производить «регенерацию». Недостатки — малый объём, высокая стоимость. Благодаря принципиальным достоинствам широко используется в качестве кеш-памяти процессоров в компьютерах.
• Полупроводниковая динамическая ( англ. Dynamic Random Access Memory, DRAM ) — каждая ячейка представляет собой конденсатор на основе перехода КМОП - транзистора . Достоинства — низкая стоимость, большой объём. Недостатки — необходимость периодического считывания и перезаписи каждой ячейки — т. н. «регенерации», и, как следствие, понижение быстродействия , большое энергопотребление . Процесс регенерации реализуется специальным контроллером , установленным на материнской плате или в центральном процессоре. DRAM обычно используется в качестве оперативной памяти ( ОЗУ ) компьютеров .

В настоящее время ^{[ когда? ]} выпускается в виде модулей памяти — небольшой печатной платы , на которой размещены микросхемы запоминающего устройства.

На ферромагнетиках

Ферромагнитная — представляет собой матрицу из проводников , на пересечении которых находятся кольца или биаксы , изготовленные из ферромагнитных материалов. Достоинства — устойчивость к радиации , сохранение информации при выключении питания; недостатки — малая ёмкость, большой вес, стирание информации при каждом чтении. В настоящее время в таком, собранном из дискретных компонентов виде, не применяется. Однако к 2003 году появилась магнитная память MRAM в интегральном исполнении. Сочетая скорость SRAM и возможность хранения информации при отключённом питании, MRAM является перспективной заменой используемым ныне типам ROM и RAM. Однако она на 2006 год была приблизительно вдвое дороже микросхем SRAM (при той же ёмкости и габаритах).

Примечания