Для хранения больших объемов информации ячейки оперативной памяти группируются в матрицу или массив. Таким образом, чтобы как-то узнать, в какие ячейки памяти записывать или из каких извлекать информацию, матрица делится на строки и столбцы. Доступ к рабочей памяти — это доступ к необходимым в данный момент строкам и столбцам, которые состоят из элементарных ячеек памяти.
Структура динамической рабочей памяти состоит из следующих элементов:
- Собственно массив ячеек памяти;
- Блок управления;
- Устройство чтения;
- Устройство записи;
- Дешифратор столбцов;
- Дешифратор очереди;
Динамическая оперативная память работает с процессором, который выдает инструкции, необходимые для записи, изменения или чтения данных в память или из памяти. Таким образом, процессор управляет рабочей памятью и взаимодействует с ней.
В статье Процессор. Устройство и работа. кратко описывает взаимодействие процессора и оперативной памяти. Поскольку оперативная память и процессор являются электронными устройствами, мы можем говорить об электрических сигналах, проходящих в эти устройства и выходящих из них. Поэтому инструкцию, посылаемую процессором на входные микросхемы оперативной памяти, можно рассматривать как набор различных электрических сигналов, поступающих в определенном порядке и в определенное время. Определенное время — это время, в течение которого электронное устройство, например процессор, может распознать все поступающие к нему электрические сигналы и правильно отреагировать, то есть передать электрические сигналы или инструкции, которые не прерывают процесс взаимодействия процессора с оперативной памятью или другими устройствами. А следовательно, и компьютера в целом.
Другими словами, сигналы должны быть синхронизированы по времени или синхронны. Если сигналы не синхронизированы, если они запаздывают или поступают слишком рано, устройства в компьютере не могут функционировать должным образом, со всеми вытекающими отсюда последствиями.
Оперативная память работает следующим образом. На шину адреса поступает адрес ячеек памяти, в которые должна быть записана или прочитана информация. Адрес привязан не к одной ячейке, а к группе ячеек, число которых начинается, например, с 16 ячеек или 16 бит и более. Можно также говорить о цифровой емкости: 16 бит — это 16 бит. Современные настольные компьютеры работают на 64 битах. Но цифровую емкость мы рассмотрим в другой статье. Для простоты мы будем считать, что адрес также состоит из 16 бит.
Поскольку 16 бит представляют собой 2 байта, мы можем сказать, что есть старший и младший байт. В двоичной нотации, которая используется во всех цифровых электронных схемах, адрес может выглядеть следующим образом: 11001101 00111010.
В данном случае 11001101 — старший байт, а 00111010 — младший байт.
Адресация памяти может быть организована таким образом, что старший байт отвечает за адресацию столбцов, а младший байт — за адресацию строк. Возможна и другая адресация. Сигнал, указывающий адрес строки, RAS, посылается отдельно, и адрес строки передается по шине вместе с адресом. Затем посылается сигнал, указывающий адрес столбца, CAS, и на шине адреса устанавливается адрес столбца. Таким образом, механизм адресации может немного отличаться, но это несущественно, поскольку каждая компания разрабатывает электронные компоненты по-своему, и внутреннее устройство этих компонентов не публикуется.
Итак, вернемся к описанию того, как работает оперативная память. Адрес выбранной группы ячеек памяти передается на шину адреса. Старший байт указывает адрес столбца и микросхемы, которую только что выбрал процессор. Младший байт отвечает за адресацию очереди. Одновременно подается сигнал CAS, который сигнализирует о фазе адресации столбцов. Затем подается сигнал RAS, указывающий на то, что строка адресована. Как только адрес полностью определен, подаются управляющие сигналы для записи или чтения информации в рабочую память или из нее, и данные появляются на шине данных, которые могут быть записаны в рабочую память или альтернативно прочитаны из нее.
