Mikroprocesor Φte z pam∞ti programy, kter²mi je °φzen, uklßdß do pam∞ti v²sledky svΘ prßce. Pam∞ti m∙₧eme rozd∞lit do dvou velk²ch oblastφ, p°iΦem₧ tento Φlßnek se bude podrobn∞ zab²vat pouze prvnφ z nich:
- pam∞ti vnit°nφ (primßrnφ) - bezprost°ednφ spoluprßce s mikroprocesorem
- pam∞ti vn∞jÜφ (sekundßrnφ) - odklßdßnφ momentßln∞ nepot°ebn²ch dat (HDD, FDD, CD, DVD ...)

Parametry pam∞tφ:

- vybavovacφ doba - udßvß rychlost (v ns) s jakou pam∞¥ zapφÜe nebo vyhledß mikroprocesorem zadanß data
- p°φstupovß doba - doba uplynulß od vydßnφ po₧adavku k jeho p°evzetφ
- p°enosovß rychlost - mno₧stvφ p°eΦten²ch informacφ za jednotku Φasu
- kapacita - celkovΘ mno₧stvφ informacφ, kterΘ m∙₧eme do pam∞ti ulo₧it, v KB, MB, GB, TB

Fyzikßlnφ principy pam∞tφ:

Ka₧dß pam∞¥ je tvo°ena maticφ miniaturnφch elektronick²ch prvk∙ - tranzistor∙. Ka₧dß z t∞chto souΦßstek m∙₧e nab²vat stavu 0 nebo 1, a je tak nositelem informace o velikosti 1b(bit). 8 prvk∙ pak vytvß°φ 1B(bajt). Pam∞¥ovΘ prvky jsou spojeny °ßdkov²mi a sloupcov²mi vodiΦi. T∞mito drßty se do nich zapisujφ novΘ hodnoty a Φtou se ulo₧enß data. Vlastnosti pam∞ti zßle₧φ na pou₧it²ch elektronick²ch souΦßstkßch. 

Vnit°nφ pam∞ti

Pam∞ti typu ROM (read only memory)

- Pam∞¥, kde jsou obsa₧eny trvale ulo₧enΘ instrukce - pou₧itφ nap°φklad pro ulo₧enφ BIOSu (zßkladnφ systΘm pro vstup a v²stup, pomocφ BIOSu p°istupuje OS k hardwaru), instrukce jsou stßle ulo₧eny i po vypnutφ poΦφtaΦe. BIOS se vÜak p°i startu poΦφtaΦe naΦφtß do rychlejÜφ RAM = tzv. "stφnovßnφ".

- Typy t∞chto pam∞tφ:
ROM - bu≥ky pam∞ti jsou pojistky nebo el. odpory. V²robcem p°epßlenΘ bu≥ky koncentrujφ nap∞tφ (nesou informace o logickΘ jedniΦce -> 1, neporuÜenΘ prvky -> 0).
PROM - nep°episovatelnΘ, zßpis provßdφ u₧ivatel pomocφ programßtoru pam∞ti PROM.
EPROM - lze je p°epsat ultrafialov²m zß°enφm (na povrchu je koleΦko), informace se uchovßvß pomocφ kvalitn∞ izolovanΘho elektrickΘho nßboje.
EEPROM - elektricky mazatelnΘ, poΦet zßpis∙ stejn∞ jako trvanlivost zapamatovßnφ je omezena (podobn∞ jako u EPROM).
Flash-PROM - je rychlejÜφ (podobn∞ jako RAM), nesmazatelnß po vypnutφ poΦφtaΦe, lze ji p°edprogramovat p°φmo v PC, Flash BIOS ulo₧en² ve Flash-PROM lze p°eprogramovat bez nutnosti vym∞nit cel² obvod ROM - pomocφ programu dodßvanΘho se zßkladnφ deskou a nastavenφ jumper∙.

Pam∞ti typu RAM (random access memory)

- jsou rychlejÜφ, majφ v∞tÜφ kapacitu, dajφ se pou₧φt k zßpisu i Φtenφ
- mo₧nost nßhodnΘho (nesouvislΘho - okam₧it∞, na jakΘkoliv mφsto) p°φstupu do pam∞ti
- Typy t∞chto pam∞tφ:
SRAM (statickΘ RAM) - pam∞¥ovß bu≥ka je tvo°ena bistabilnφm klopn²m obvodem, kter² m∙₧e nab²vat dvou stav∙ (0,1) -> v∞tÜφ rychlost. Pam∞¥ je rychlß (p°φstupovß doba 20 a₧ 30 ns), nev²hodou je ale jejφ slo₧itost a vysokß cena. Z t∞chto pam∞tφ je slo₧ena pam∞¥ Cache L2 (=druhΘ ·rovn∞), jejφ b∞₧nΘ velikosti jsou 256 a 512 KB.
DRAM (dynamickΘ RAM) - pam∞¥ovß bu≥ka je tvo°ena miniaturnφm kondenzßtorkem (nabit² -1, vybit² -0). Je t°eba neustßle provßd∞t neustßlΘ dobφjenφ pam∞ti (refresh), aby se pam∞¥ nevymazala. DRAM jsou levnΘ, jsou z nich sestaveny operaΦnφ pam∞ti. Jsou pomalejÜφ ne₧ SRAM (p°φstupovß doba 60-100 ns). Velikosti 8, 16, 32, 64, 128, 256 MB (operaΦnφ pam∞ti).
CMOS-RAM - pam∞ti vyrobenΘ metodou CMOS, dφky nφ₧ se vyznaΦujφ malou spot°ebou. V PC se pou₧φvajφ pro zapisovßnφ parametr∙ BIOSu (pomocφ programu SETUP). Po vypnutφ poΦφtaΦe je pam∞¥ CMOS napßjena z baterie na zßkladnφ desce, v CMOS je Φasto ulo₧eno datum a Φas.

Fyzickß organizace operaΦnφ pam∞ti

U prvnφm poΦφtaΦ∙ byly pam∞ti integrovßny do pouzder DIP (do 80286), s nar∙stajφcφ pot°ebou v∞tÜφch pam∞tφ se pam∞¥ovΘ obvody zaΦaly instalovat na moduly SIMM:

Parametry SIMM∙:
p°φstupovß doba (60-70 ns)
kapacita - u nejpou₧φvan∞jÜφch 72pinov²ch SIMM∙ 4, 8, 16, 32, 64 MB, u dneÜnφch 168pinov²ch DIMM∙ i 256 Mb a vφce
pam∞¥ovß (=datovß) Üφ°ka - nejv∞tÜφ Üφ°ka modul∙ (kousk∙) na pam∞ti, od kter²ch je schopna sb∞rnice p°enßÜet informace (nap°. 32 bit∙ ÜirokΘ moduly u SIMM se 72 piny, u 30pinov²ch SIMM 8 nebo 16 bit∙ (v 80386, 80486). 72pinovΘ SIMMy byly poprvΘ pou₧ity u poΦφtaΦ∙ IBM PS/2, proto se takΘ n∞kdy jako PS/2 oznaΦujφ.).
K osmibitov²m modul∙m byl p°idßvßn devßt² paritnφ bit, kter² kontroluje, zda se hodnota datov²ch bit∙ nem∞nφ samovoln∞ -> pokud nesouhlasφ parita pam∞ti, zablokovßnφ poΦφtaΦe. U dneÜnφch spolehliv²ch pam∞tφ se kontrola parity nepou₧φvß.
ECC - samoopravn² k≤d, kter² se pou₧φvß u drah²ch poΦφtaΦ∙ (hlavn∞ u server∙). Dokß₧e zjistit a opravit jedno- nebo dvoubitovou chybu v pam∞ti. Musφ b²t ale podporovßn zßkladnφ deskou a pam∞tφ.
SIMMy a DIMMy se na zßkladnφ desce osazujφ do jednotliv²ch BANK∙. EDO, Fast Page Mode jsou re₧imy prßce SIMM∙. Oba typy pam∞tφ ale nemohou b²t osazeny najednou.

Moduly DIMM (Double-sided SIMMs): jsou vylepÜenφm SIMMu, jsou delÜφ (168 pin∙), co₧ umo₧≥uje pou₧φvat takΘ v∞tÜφ datovou Üφ°ku (64 bit∙) => rychlejÜφ, v∞tÜφ kapacita pam∞ti, pot°ebujφ delÜφ BANK.

Obr.1: Pam∞¥ov² modul

BANK je kolekcφ patic umφst∞nou na zßkladnφ desce, do nφ₧ se zasunujφ pam∞¥ovΘ desky SIMM∙, DIMM∙. Banky jsou r∙zn∞ dlouhΘ, v jednom banku musφ b²t osazeny vÜechny patice (otvory pro zasunutφ modulu). PoΦet patic je dßn Üφ°kou datovΘ sb∞rnice, na nφ₧ je bank p°ipojen a Üφ°kou modulu. Na zßkladnφ desce je v₧dy vφce bank∙, v²slednß kapacita pam∞ti je pak dßna souΦtem kapacit vÜech modul∙.

┌daje d∙le₧itΘ pro v²m∞nu pam∞tφ:

Mo₧nΘ kombinace modul∙ jsou uvßd∞ny v dokumentaci k zßkladnφ desce. Banky se znaΦφ BANK 0, BANK1à, oznaΦenφ U7-U10 znamenß, ₧e mß bank 4 patice (7,8,9,10). Datovß Üφ°ka banku = poΦet bit∙ datovΘ sb∞rnice / poΦet patic. OznaΦenφ x9 mφsto x8 znamenß, ₧e pam∞¥ pou₧φvß devßt² - paritnφ bit. D∙le₧itΘ takΘ je, aby vybavovacφ doba pam∞ti a rychlost pam∞ti souhlasila s ·daji podporovan²mi zßkladnφ deskou. U starÜφch desek je n∞kdy pot°eba dodateΦn∞ nastavit polohu jumper∙. 

Pam∞¥ cache L1 (first level cache)

Pam∞¥ je meziskladem pro p°echod dat mezi sb∞rnicφ a procesorem -> vyrovnßnφ rychlosti komponent∙.

Pam∞¥ cache L2 (second level cache)

Cache L2 b²vß od Pentiφ Pro v∞tÜinou integrovßna p°φmo v mikroprocesoru, jinak se nachßzφ na zßkladnφ desce. Cache L2 je umφst∞na mezi mikroprocesorem a operaΦnφ pam∞tφ, tak₧e data, kterß p°ichßzφ z operaΦnφ pam∞ti m∙₧e mikroprocesor Φφst z rychlejÜφ cache. Cache je navφc ovlßdßna specißlnφm °adiΦem, kter² se sna₧φ p°edpov∞d∞t, jakß data bude v nejbli₧Üφ dob∞ mikroprocesor pot°ebovat. Tato data se p°ednostn∞ p°esouvajφ z operaΦnφ pam∞ti do cache. Na data, kterß jsou p°ijφmßna z operaΦnφ pam∞ti, musφ mikroprocesor Φekat v tzv. Φekacφch taktech. Pom∞r mezi dotazy uspokojen²mi z cache a vÜemi dotazy mikroprocesoru je asi 80 - 99% (=HIT RATE).

Cache pam∞ti pou₧φvajφ t°i re₧imy (ty lze nastavit v SETUPu):

• Write-Through - nejstarÜφ, nejpomalejÜφ re₧im, kdy jsou data zapisovßna do cache i do operaΦnφ pam∞ti a jsou vzßjemn∞ porovnßvßna.
• Write-Back - metoda zpo₧d∞nΘho zßpisu - data jsou zapisovßna do operaΦnφ pam∞ti a₧ po odstran∞nφ z cache, kde se mohou nejd°φve i m∞nit (u Pentiφ).
• Pipelined Burst - nejrychlejÜφ re₧im - operace se provßdφ z°et∞zen∞ (Φtou se i pozd∞ji pot°ebnß data).

Velikost cache - je uvßd∞na p°i startu poΦφtaΦe, Φφm v∞tÜφ mßme velikost operaΦnφ pam∞ti, tφm v∞tÜφ cache je pot°eba (nap°. pro 64 MB je optimßlnφ 512 KB cache L2, dßle velikost 1MB , à).

Logickß organizace pam∞ti

= pravidla, kter²mi se °φdφ p°id∞lovßnφ pam∞ti aplikacφm, OS, BIOS∙m hardwarov²ch za°φzenφà Pam∞¥ je rozd∞lena do 3 hlavnφch Φßstφ definovan²ch IBM p°i konstrukci PC-XT:

1. konvenΦnφ pam∞¥ - oblast pro vstupn∞-v²stupnφ adresy - 1. oblast adres od 0000 do 0FF, 2. oblast od 100 do 3FF (adresy pam∞ti jsou urΦeny v 16kovΘ soustav∞ - hexadecimßln∞) oblast pro prßci s programy.
   
2. rezervovanß pam∞¥
3. pam∞¥ nad 1 MB

Velikost pam∞ti se vyjad°uje v B (bajtech), Φast∞ji vÜak v nßsobcφch - KB a MB. P°edpony kilo a mega jsou ovÜem odvozeny od dvojkovΘ soustavy => kilo je 210 (= 1024) B a mega je 220 (= 1048 576) B. P°i b∞₧nΘm popisu kapacity pam∞tφ se vÜak "drobnΘ" zanedbßvajφ.

KonvenΦnφ pam∞¥: 0-640 KB

- je rozd∞lena na 2 funkΦnφ Φßsti: vstupn∞-v²stupnφ adresy, oblast pro prßci s programy.

Oblast pro vstupn∞-v²stupnφ adresy=pam∞¥ I/O

I/O = input/output; mß velikost 1KB, obsahuje adresy, p°es kterΘ komunikuje mikroprocesor s okolφm. Adresy I/O jsou p°id∞leny jednotliv²m komunikaΦnφm port∙m stejn∞ jako linky p°eruÜenφ (IRQ). Pro vzßjemnou komunikaci mß ka₧dß souΦßst PC vymezeno jedno okΘnko (I/O adresu). I/O adresy jsou dßle rozd∞leny na 2 Φßsti:

1. adresy pro dφly umφst∞nΘ na zßkladnφ desce
2. adresy pro rozÜi°ujφcφ desky

Platφ, ₧e dv∞ za°φzenφ nem∙₧ou pou₧φvat stejnou adresu (procesor by nerozpoznal, s Φφm komunikuje). P°i rozÜφ°enφ poΦφtaΦe o novou desku musφme tedy zadat originßlnφ DMA, IRQ a takΘ I/O adresu. Ka₧dß rozÜi°ujφcφ deska mß mo₧nost volby z vφce adres (nastavenφ jumper∙ nebo programov∞). Nastavenφ I/O adres v poΦφtaΦi se nachßzφ pod: SYST╔M -> SPR┴VCE ZA╪═ZEN═ -> VLASTNOSTI

Programovß Φßst konvenΦnφ pam∞ti

ZaΦφnß adresou nad 1 KB a konΦφ na 640 KB. 640 KB bylo definovßno v IBM, kdy₧ se v²robci domnφvali, ₧e 640 KB bude vyhovovat i program∙m v dalekΘ budoucnosti. MS-DOS s v∞tÜφ pam∞tφ nedokß₧e po°ßdn∞ pracovat. Do takto malΘ pam∞ti se jeÜt∞ Φasto nahrßvaly rezidentnφ programy (ty jsou trvale v pam∞ti), ovladaΦe za°φzenφ se spouÜt∞ly pomocφ p°φkaz∙ v config.sys. Proto se rezidentnφm program∙m stßle Φast∞ji vyhrazovala pam∞¥ nad 640 KB. W95 majφ ji₧ jinou architekturu a rezidentnφ programy nejsou tΘm∞° pot°eba. 32bitovΘ programy pro W95 u₧ omezeny velikostφ operaΦnφ pam∞ti nejsou. Proto je v autoexec.bat a config.sys vhodnΘ ponechat jen definici ΦeskΘ abecedy a nezabφrat zbyteΦn∞ pam∞¥ pro DOSovskΘ programy.

Rezervovanß pam∞¥(= vyÜÜφ pam∞¥): 640-1000 KB

Adresy jsou ulo₧enΘ od 640 KB do 1 MB a jsou rezervovßny v²hradn∞ pro technickΘ prost°edky poΦφtaΦe (nepracujφ zde ₧ßdnΘ programy). Adresy jsou rezervovßny ke t°em ·Φel∙m:

• vymezenφ prostoru pro vykreslovßnφ obrazu grafick²m adaptΘrem
• vyhrazenφ pro systΘmov² BIOS - komunikace s obvodem ROM-BIOS
• vyhrazenφ pro BIOSy na rozÜi°ujφcφch deskßch (v p°φpad∞, ₧e systΘmov² BIOS neumφ s hardwarem pracovat), dv∞ desky op∞t nesmφ pou₧φvat stejnou adresu.

Obsazenφ rezervovanΘ pam∞ti lze zjistit ve: SPR┴VCE ZA╪═ZEN═ -> slo₧ka PO╚═TA╚ -> tlaΦφtko VLASTNOSTI -> polφΦko PAM╠ì. Rezervovanß pam∞¥ b²vß oznaΦovßna takΘ jako vyÜÜφ pam∞¥. Je obhospoda°ovßvßna pam∞¥ov²mi mana₧ery (HIMEN.SYS, EMM386.EXE), kterΘ umo₧≥ujφ, aby se do volnΘ rezervovanΘ pam∞ti umφstily i ovladaΦe za°φzenφ a rezidentnφ programy.

Pam∞¥ nad 1 MB

Pro programy DOSu a dalÜφ programy se p°i nßr∙stu kapacity pam∞tφ zp°φstupnila i pam∞¥ nad 1 MB.

Strßnkovß pam∞¥ (expanded=rozÜφ°enß, expandovanß)

Dnes u₧ se tΘm∞° nepou₧φvß. Umo₧nila zp°φstupnit pam∞¥ nad 1 MB i na poΦφtaΦφch 8086 se sb∞rnicφ, kterß nedokßzala vygenerovat v∞tÜφ adresy ne₧ 1 MB. Pam∞¥ se rozd∞lila na "strßnky" kam byla jednotlivß data posφlßna (p°epφnßna) pam∞¥ov²mi mana₧ery EMS a EMM (poslednφ verze - EMM386.EXE).

Nestrßnkovß pam∞¥ (extended=p°φdavnß, prodlou₧enß, lineßrnφ)

Data jsou v nφ na rozdφl od strßnkovΘ pam∞ti adresovßna p°φmo pomocφ pam∞¥ov²ch mana₧er∙ XMS a XMM.

HMA (High Memory Area)

- prvnφch 64 KB nad 1 MB. Tuto pam∞¥ dokß₧φ vyu₧φvat i programy DOSu -> uÜet°enφ konvenΦnφ pam∞ti.

 Logickß organizace pam∞ti a W95

Ve W95 je mo₧no pracovat s programy pro DOS, 16bitovß Windows 3.x a pro W95. W95 umo₧≥ujφ souΦasn² chod vφce program∙. Pam∞¥ se p°itom rozd∞lφ na jednotlivΘ virtußlnφ stroje (Virtual Machine - VM), kterΘ fungujφ jako odd∞lenΘ poΦφtaΦe. Programy pro W95 a W3.x mohou b∞₧et na stejnΘm VM, programy pro DOS majφ VM vlastnφ. P°id∞lovßnφ slu₧eb mikroprocesoru a operaΦnφho systΘmu mß na starosti VMM (Virtual Machine Manager). Ten zajiÜ¥uje °φzenφ proces∙, strßnkovßnφ pam∞ti a podporu dosov²ch program∙.

Aplikace pro W95 - ka₧dΘmu programu je st°φdav∞ p°id∞lovßn na krßtk² Φas mikroprocesor a OS. Preemptivnφ multitasking - procesy jsou p°id∞lovßny samotn²m OS => p°i havßrii programu je mo₧nΘ p°epnout se do programu jinΘho (aplikaci je p°esto nutnΘ ukonΦit stiskem Ctrl+Alt+Del+ Konec ·kolu - dochßzφ ke ztrßt∞ neulo₧en²ch dat).

Aplikace pro W3.x - rozd∞lovßnφ proces∙ je zalo₧eno na kooperativnφm multitaskingu - aplikace sama p°edßvß Φas dalÜφmu programu (p°i havßrii se ovÜem zablokuje cel² poΦφtaΦ).

Aplikace pro DOS - ka₧d² program mß p°id∞lenu jednu VM, programy nejsou schopny multitaskingu. PravΘ tlaΦφtko na programu pro DOS + Vlastnosti + Pam∞¥ -> nastavenφ pam∞ti:
Celkem - nastavenφ celkovΘ pam∞ti pro program, p°i nedostatku je vhodnΘ nastavit velikost ruΦn∞..
Pam∞¥ pro systΘmovΘ prom∞nnΘ - p°i nedostatku pam∞ti je vhodnΘ tuto pam∞¥ zv²Üit.
Chrßn∞nß pam∞¥ - p°i zatr₧enφ je chrßn∞na konvenΦnφ pam∞¥ vyhrazenß pro OS.
Expandovanß pam∞¥ (EMS) - nenφ u₧ moc pou₧φvanß, vhodnΘ je ponechat "automaticky".
RozÜφ°enß pam∞¥(XMS) - automaticky - je mßlo vyu₧φvanß.
HMA - nenφ t°eba pou₧φvat, p°esouvala se do nφ Φßst DOSu, a tak nenφ vyu₧φvanß.
Pam∞¥ chrßn∞nΘho re₧imu systΘmu MS-DOS - pam∞¥ je programu p°id∞lovßna automaticky, pokud dochßzφ k problΘm∙m, je vhodnΘ nastavit pam∞¥ o 1024 KB menÜφ ne₧ je velikost operaΦnφ pam∞ti, program pak nikdy nebude p°episovat pam∞¥ pro Windows. 

Rozd∞lenφ vn∞jÜφch pam∞tφ

-vznik z pot°eby uchovßvßnφ dat i po vypnutφ poΦφtaΦe.
a) p°enosnß pam∞¥ovß mΘdia - mΘdium je odd∞leno od Φtecφho za°φzenφ

1. magnetick² princip zßznamu
   - magnetofonovß pßska - dnes je toto mΘdium nahrazeno streamery
   - disketa - dnes jsou tato mΘdia n∞kdy nahrazovßna Super Diskem (120 MB), ZIPem
2. optick² princip zßznamu
   - CD-ROM, DVD ...
3. optickomechanick² princip zßpisu
   - MO disc (magnetic optical)
   - EO disc (eraseble optical)
   - kapacita 128 - 640 MB
   - princip zßznamu: u obou typ∙ se mΘdium zah°eje laserem, Φφm₧ se zm∞nφ magnetickß polarizace a zßrove≥ i optickß polarizace
   - p°φliÜ drahΘ

b) vnit°nφ pam∞¥ovß mΘdia - mΘdium a Φtecφ za°φzenφ nejsou odd∞leny (pevn² disk)