Cmos ram что это

Энергонезависимая память CMOS

В общем смысле энергонезависимой памятью является любое устройство памяти ПК или его часть, которое может хранить данные не зависимо от подачи электропитания.

Условно энергонезависимой памятью можно считать энергозависимую память, которая имеет внешнее питание (от батарейки или аккумулятора). Например, часы на системной плате ПК и память для хранения настроек $BIOS$ питаются от батарейки, которая закреплена на плате.

Память $CMOS$ ($Complementary \ Metal \ Oxide \ Semiconductor$) или КМОП (Комплементарные пары Металл-Оксид-Полупроводник) – память со средним быстродействием и низким энергопотреблением, поэтому может хранить данные в течение длительного времени.

Рисунок 1. Образец CMOS-памяти

Назначение энергонезависимой памяти CMOS

Микропрограммы в $BIOS$ считывают данные об оборудовании ПК из микросхемы $BIOS$, после чего они выполняют обращение к жесткому или гибкому диску и передают управление тем программам, которые там записаны.

Набор микропрограмм, которые составляют $BIOS$, хранятся в постоянной памяти ПК, которая располагается на системной плате. Параметры $BIOS$ зашиты компанией-разработчиком, но пользователи при надобности могут вносить необходимые изменения в эти параметры. Для этого служит связанная с $BIOS \ CMOS$-память, которая хранит настройки системы, в частности, вводимые пользователем через программу $BIOS \ Setup.$ Общий объем $CMOS$-памяти составляет всего $256$ байт.

К примеру, изготовители $BIOS$ не могут ничего знать о параметрах установленных на определенный ПК жестких или гибких дисков. Для обеспечения работы с таким оборудованием программы, которые входят в состав $BIOS$, должны знать, где можно найти нужные параметры. Но по известным причинам их нельзя хранить ни в оперативной памяти, ни в постоянном запоминающем устройстве (ПЗУ).

Для хранения подобных данных используется энергонезависимая $CMOS$-память. От оперативной памяти она отличается тем, что ее содержимое не удаляется после выключения ПК, а от ПЗУ – тем, что данные в нее можно заносить и изменять самостоятельно, в соответствии с тем, какое оборудование входит в состав системы. Микросхема $CMOS$-памяти питается от батарейки, которая расположена на системной плате. Заряда батарейки достаточно для того, чтобы микросхема не теряла данные даже в случае, если ПК не будут включать несколько лет.

Рисунок 2. Расположение батарейки CMOS-памяти

$CMOS$ используется для хранения информации о конфигурации, составе оборудования ПК и его параметрах, таких как данные о дисковых накопителях, о ЦП, тип видеоадаптера, наличие сопроцессора и других данных, а также о режимах его работы и информации, необходимой при запуске ПК (например, о порядке загрузки ПК). Микросхема $CMOS$-памяти также содержит электронные часы, которые указывают текущую дату и время.

Содержимое $CMOS$-памяти изменяется специальной программой $SETUP$, находящейся в $BIOS$. Тот факт, что ПК четко отслеживает время и дату (даже при выключенном питании), тоже связан с тем, что показания системных часов постоянно хранятся (и изменяются) в $CMOS$.

История технологии $CMOS$

Технология $CMOS$ известна давно. Память типа $CMOS \ RAM$ впервые была разработана в $1963$ г. в то время она была дорогой, но имела немало преимуществ. Не смотря на то, что у такой памяти ниже быстродействие, чем у обычной оперативной памяти, но для ее работы нужно меньше электроэнергии и она выделяет меньше тепловой энергии во время работы.

Для хранения данных $BIOS$ не нужно высокое быстродействие, однако желательно, чтобы количество энергии, которая используется при выполнении этой задачи, было как можно меньшим, поэтому память $CMOS$ в таком случае подходит больше всего.

Со времени открытия технологии $СМОS$ она была значительно усовершенствована. В современных ПК микросхемы $CMOS \ RAM$ применяются в большинстве элементов, даже в самом ЦП. Более того, технология $CMOS$ используется не только в ПК. Микросхемы, изготовленные по технологии $CMOS$, широко применяются не только в ПК, но и в фоточувствительных элементах (матрицах) сканеров и цифровых фотоаппаратов.

Обслуживание CMOS

$CMOS$-память – это небольшой, но очень важный элемент системы $BIOS$, от правильного функционирования которого зависит бесперебойная работа всего компьютера.

Несмотря на то, что $CMOS$-память потребляет мало энергии, тем не менее она все же в ней нуждается. Для питания памяти $BIOS$ в периоды времени, когда ПК отключен от сети, служит специальная литиевая батарейка. Ресурсы батарейки рассчитаны на несколько лет, но все же рано или поздно они подходят к концу и батарейку необходимо заменять.

При возникновении необходимости ее замены во время выполнения программы $POST$ появляется сообщение $«CMOS \ Battery \ State \ Low»$ или $«CMOS \ Checksum \ Error».$ Первыми признаками неоходимости замены батарейки может быть остановка внутренних часов-календаря, сбой системного времени или потеря установок $SETUP$ при выключении ПК.

На старых материнских платах батарейка в виде синего бочонка припаивалась к плате.

Существуют внешние батарейки для ПК, которые помещены в пластмассовые корпуса с проводами подключения. Этот корпус с помощью «липучки» закрепляют в удобном месте.

Литиевые батарейки нельзя заряжать, т.к. при зарядке они взрываются и могут повредить внутренности ПК.

На современных системных платах чаще применяется батарейка в форме таблетки в специальном держателе (рис. 3), которая легко заменяется.

Рисунок 3. Батарейка CMOS-памяти

Бывают случаи, когда нужно очистить $CMOS$-память, не прибегая к помощи программы $BIOS$. Такая ситуация может возникнуть в случае, если, например, утерян пароль для входа в ПК или в саму программу $BIOS$. Для обнуления $CMOS$ в большинстве ПК используется специальная перемычка, расположенная, как правило, в непосредственной близости от круглой литиевой батарейки. Однако лучше предварительно изучить документацию к системной плате.

Обычно для этого достаточно при выключенном ПК на несколько минут переставить перемычку в другое положение (рис. 4в).

Рисунок 4. Варианты подключения и обнуление CMOS: а – работа от внутренней батарейки, б – подключение внешней батарейки, в – обнуление CMOS

Иногда для сброса пароля предназначен отдельный переключатель (джампер). В этом случае, поменяв положение переключателя, ПК необходимо включить – только тогда пароль будет сброшен, после чего переключатель необходимо вернуть в исходное состояние.

Не стоит забывать, что при обнулении памяти $CMOS$ данные, хранящиеся в ней, будут утеряны. Поэтому могут стать неработоспособными лицензионные программы, установленные на ПК, которые привязывают свою лицензию к ключу, хранящемуся в $CMOS$-памяти.

Для страховки от подобных неприятностей после установки подобных защищенных продуктов используется специальное программное обеспечение, которое дает возможность сохранять в отдельном файле содержимое $CMOS$.

Bios и cmos ram

Базовая система ввода-вывода BIOS (Basic Input Output System) называется так потому, что включает в себя обшир­ный набор программ ввода-вывода, благодаря которым опера­ционная система и прикладные программы могут взаимо­действовать с различными устройствами как Самого компьюте­ра, так и с устройствами, подключенными к нему. Вообще говоря, в архитектуре IBM-совместимогокомпьютера система BIOS занимает особое место. С одной стороны, ее можно рассматривать, как составную часть аппаратных средств, с другой стороны, она является как бы одним из программных модулей операционной системы.

Заметим, что система BIOS, помимо программ взаимодействия с аппаратными средствами на физическом уровне, содержит программу тестирования при включении питание компьютера POST (Power-On-Self-Test) и программу начального загрузчика. Последняя программа необходима для загрузки операционной системы с соответствующего накопителя.

Система BIOS в IBM-совместимыхкомпьютерах реализо­вана в виде одной или двух микросхем, установленных на системной плате компьютера. Наиболее перспективным для хранения системы BIOS является сейчас флэш-память. BIOS на ее ос­нове имеют, например, системные платы фирм Intel, Mylex, Compaq и т.д. Это позволяет легко модифицировать старые или добавлять дополнительные функции для поддержки но­вых устройств, подключаемых к компьютеру.

Поскольку содержимое ROM BIOS фирмы IBM было защищено авторским правом (т.е. его нельзя подвергать копированию), то большинство других производителей компьютеров вынуждены были использовать микросхемы BIOS независимых фирм, системы BIOS которых, разумеется, были практически полностью совместимы с оригиналом. Наиболее известны из этих фирм три: American Megatrends Inc. (AMI), Award Software и Phoenix Technologies.

Cmos ram

Система BIOS в компьютерах, основанных на микропро­цессорах i80286и выше, неразрывно связана с неизменяемой памятью (CMOS RAM), в которой хранится информация о текущих показаниях часов, значение времени для будиль­ника, конфигурации компьютера: количестве памяти, типах накопителей и т.д. Именно в этой информации нуждаются программные модули системы BIOS. Название CMOS RAM обязано тому, что эта память выполнена на основе структур КМОП (CMOS -Complementary Metal-Oxide-Semicon­ductor) которые, как известно, отличаются малым энергопот­реблением.

В системе BIOS имеется программа, называемая Setup, ко­торая может изменять содержимое CMOS-памяти.Вызывается эта программа определенной комбинацией клавиш, которая обычно выводится в качестве подсказки на экран монитора после включения питания компьютера. Во время загрузки компьютера можно запустить программу Setup для системы BIOS.

Напомним, что под обычными установками (Standard CMOS Setup) мы понимаем информация дате (месяц, день, год), текущих показаниях часов (часы, минуты, секунды), количестве стандартной и расширенной мяти (в килобайтах), технических параметрах и типе накопителей, дисплея, а также о подключении клавиатуры. Заме например, что если в этой программе в строке Keyboard сказать «Not Installed», то даже при отсутствии клавиатуры компьютер не выдаст сообщения об ошибке.

Расширенные установки (Advanced CMOS Setup и Advanced ChipSet Setup) включают в себя дополнительные возможности конфигурирования системной платы. Наиболее общими являются, например, такие возможности, как допустимая скорость ввода символов с клавиатурв (по умолчанию 15символов в секунду), тестирование, тестирование памяти выше границы 1Мбайт, разрешение использования арифмети­ческого сопроцессора Weitek, приоритет или последовательность загрузки (т.е. попытка загрузки компьютера сначала с накопителя со сменным, а затем несменным носителем или наоборот), установка определенной тактовой частоты микропроцессора при включении, разрешение парольной защиты и т.д. Как правило, расширенные установки допускают определение областей «теневой» (shadow) памяти для системной ROM BIOS, а также ROM BIOS видеоадаптеров, контроллеров накопителей и дополнительных адаптеров. Кроме этого, возможна установка тактовой частоты системной шины, а также числа тактов ожидания (или временной задержки) для микропроцессора при обращении к устройствам ввода-вывода, оперативной и/или кэш-памяти.

Заметим, что в случае повреждения микросхемы CMOS RAM (а также при разряде батареи или аккумулятора) прог­рамма Setup имеет возможность воспользоваться некой ин­формациейпо умолчанию (BIOS Setup Default Values), кото­рая хранится в таблице соответствующей микросхемы ROM BIOS.

Резкое повышение быстродействия процес­соров и переход на 32-разрядные многоза­дачные операционные системы сущест­венно поднимают требования и к другим компонентам компьютера. Важнейшим из них является оперативная память. Возрастание внешних тактовых частот процессоров с 33-40МГц, характерных для семейства 486 (486DX2-66/80 и 486DX4-100/120),до 50-66МГц дляPentium(Pentium 75/90/100/120/133),требует прежде всего адекватного увеличения быст­родействия подсистемы памяти. Поскольку в ка­честве оперативной используется относительно медленная динамическая памятьDRAM(DynamicRandomAccessMemory), главный способ увели­чения пропускной способности основан на при­менении кэш-памяти. Кроме встроенной в про­цессоркэш-памяти первого уровняприменяется икэш-память второго уровня(внешняя), построенная на более быстродействующих, чемDRAM, микросхемах статической памятиSRAM(StaticRAM). Для высоких тактовых частот нужно увеличивать быстродействиеSRAM.Кроме того, в многозадачном режиме эф­фективность работы кэш-памяти также может снижаться. Поэтому актуальной становится за­дача не только увеличения быстродействия кэш-памяти, но и ускорения непосредственного дос­тупа к динамической памяти. Для решения этих проблем начинают использоваться новые типы статической и динамической памяти.

Требования к объемам памяти диктуются программным обеспечением. При использовании Windows оценить необходимое количество памяти можно на основе тестов Winstone, использующих наиболее популярные приложения Windows. Соответствующие данные представлены на рисунке 1.

Что такое CMOS?

Скорее всего, вы уже знаете, что такое BIOS, и для чего она служит в компьютере или ноутбуке. Однако BIOS сама по себе – это всего лишь набор микропрограмм, хранящихся в постоянной памяти компьютера (ROM), расположенной на материнской плате. Однако если бы BIOS располагала только постоянной памятью, то ее возможности были бы ограничены параметрами, зашитыми при производстве чипа BIOS, а сами пользователи не могли бы вносить изменения в параметры BIOS.

Согласитесь, что такая ситуация порождала бы массу неудобств. Для того, чтобы решить эту проблему и существует связанная с BIOS память CMOS, в которой хранятся настройки системы, в частности, вводимые пользователем через интерфейс BIOS Setup. При этом общий объем CMOS-памяти BIOS чрезвычайно мал – всего-навсего 256 байт!

Технология и ее история

Чем же отличается CMOS память от прочих видов памяти? Аббревиатура CMOS расшифровывается как Complementary metal oxide semiconductor. На русском эта технология пишется как КМОП (комплементарные пары металл-оксид-полупроводник). Эта память отличается низким энергопотреблением и поэтому может хранить данные в течение долгого времени.

Технология CMOS имеет давнюю историю. Память типа CMOS RAM впервые была изготовлена еще в 1963 г. Она была относительной дорогой, но имела немало преимуществ. Хотя память подобного типа обладает меньшим быстродействием, чем обычная оперативная память, но при этом она меньше потребляет электрической энергии и меньше выделяет тепловой энергии при работе.

Для хранения данных BIOS и не требуется большое быстродействие, однако количество энергии, потребляемой при реализации этой задачи, должно быть в идеале как можно меньшим, поэтому память, изготовленная по технологии CMOS, в данном случае подходит больше всего.

За полвека со времени своего открытия технология СМОS была значительно усовершенствована. Теперь микросхемы CMOS RAM применяются в большинстве элементов компьютера, даже в самом процессоре. Более того, технология КМОП используется не только в компьютерах. Микросхемы типа CMOS, например, широко применяются также в фоточувствительных элементах (матрицах) таких устройств, как сканеры и цифровые фотоаппараты.

Обслуживание КМОП

Но вернемся к CMOS-памяти BIOS. Хотя эта память потребляет мало энергии, тем не менее, она все же ей нужна. В частности, для питания памяти BIOS в те промежутки времени, когда компьютер выключен из сети, служит специальная литиевая батарейка. Однако рано или поздно ресурсы батарейки подходят к концу, и для того, чтобы не потерять содержимое памяти, батарейку следует заменить.

Предположим, что у нас появилась необходимость очистить CMOS память, не прибегая к интерфейсу программы BIOS Setup. Подобная задача может потребоваться, например, в том случае, если утерян пароль для входа в компьютер или в саму программу BIOS Setup. Для обнуления КМОП в большинстве компьютеров используется специальная перемычка, расположенная, как правило, в непосредственной близости от элемента питания – круглой литиевой батарейки. Однако в каждом конкретном случае лучше всего посмотреть документацию к системной плате. Следует учесть, к тому же, что многие лицензионные программы, установленные на компьютере, привязывают свою лицензию к ключу, хранящемся в CMOS-памяти, поэтому после ее сброса они могут потерять работоспособность.

Заключение

CMOS-память — это небольшой, но очень важный элемент системы BIOS, от правильного функционирования которого зависит бесперебойная работа всего компьютера. Как следствие, рекомендуем работать с ней аккуратно.

Разновидность ПЗУ — CMOS RAM.

Содержимое CMOS изменяется специальной программой Setup, находящейся в BIOS.

Таким образом, программы, записанные в ПЗУ, считывают информацию о составе оборудования компьютера из микросхемы CMOS, после чего выполняют тестирование устройств ПК.

Программы BIOS, чтобы начать работу с оборудованием должны знать, где найти нужные данные. Для этого на материнской плате есть энергонезависимая микросхема (по технологии изготовления называемая CMOS) памяти. Ее данные не стираются при выключении, а от ПЗУ она отличается тем, что питается от собственного аккумулятора (или батарейки на старых материнских платах – заряда которой хватает на несколько лет) и данные в нее можно вносить и изменять самостоятельно, в соответствии с тем, какое оборудование применяем. В CMOS хранятся данные о жестких и гибких дисках, о процессоре и о других устройствах материнской платы.

То есть программы BIOS считывают данные о составе оборудования из микросхемы CMOS, после чего обращаются к жесткому диску или к гибкому и передают управление тем программам, которые там записаны.

Flash-память

В настоящее время используются «полупостоянные» перепрограммируемые запоминающие устройства – флеш-память. Перепрограммируемая постоянная память (Flash Memory) — энергонезависимая память, допускающая многократную перезапись своего содержимого либо с дискеты, либо с клавиатуры при наличии специального контроллера, либо с внешнего программатора, подключаемого к ПК.

Здесь также как и в ПЗУ хранятся программы для запуска компьютера, завершения его работы, программы управления работой устройств ввода-вывода и внешней памяти.

Кэш-память

Для эффективной работы компьютера необходимо, чтобы операции с данными в оперативной памяти выполнялись также быстро, как работает процессор. Однако оказывается, что чем больше объем памяти, тем медленнее она работает. Возникает проблема, для решения которой используется многоуровневая организации памяти. В такой организации можно выделить два основных уровня – маленькую, но быструю память и медленную большого объема. К быстрой памяти относятся регистры и кэш-память, а к медленной – оперативная и внешняя.

Кэш (от англ.cache –запас, тайный склад или неличные, карманные деньги, т.е. деньги, которые всегда «под рукой»).Эта сверхбыстродействующая память располагается как бы «между» микропроцессором и ОП и хранит копии наиболее часто используемых участков ОП, т.е. хранит копии блоков данных тех областей ОП, к которым выполнялись последние обращения и весьма вероятны обращения в ближайшие такты работы. Скорость передачи данных при обмене с КЭШем значительно выше, чем при обмене с ОП, но и стоит она дороже. Кэш память используется при обмене данными между микропроцессором и оперативной памятью для компенсации разницы в скорости обработки информации процессором и несколько менее быстродействующей оперативной памятью.

Различают кеши 1-, 2- 3- и 4-го уровней (обозначаются L1, L2, L3 и L4 — от Level 1, Level 2 и Level 3, level4).

Кэш-память, устанавливаемая на плате микропроцессора, имеет два уровня:

L1 – память 1-го уровня, встроена в основное ядро МП;

L2 — память 2-го уровня, находящаяся на плате МП и связанный с ядром внутренней микропроцессорной шиной (внешний кэш).

L3 — память 3-го уровня, размещаемая на материнской плате около процессора.

L4 — На современных компьютерах часто применяется и кэш-память между внешними запоминающими устройствами (ВЗУ) и ОП – кэш-память, относящаяся к 4-му уровню. Создается либо в поле ОП, либо непосредственно на модуле самого ВЗУ.

Кэш-память строится на регистрах, как и микропроцессорная память. Является буфером между ОП и МП, позволяет увеличить скорость выполнения операций. Создается кэш-память на основе микросхем статической памяти.

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).

Использование кэш-памяти значительно увеличивает производительность системы. Чем больше размер кэш-памяти, тем выше быстродействие, но эта зависимость не линейная.

Для хранения графической информации используется видеопамять.

Видеопамять (VRAM) — разновидность ОЗУ, в котором хранятся закодированные изображения.

Итак, компьютеры имеют четыре уровня памяти (по емкости и быстродействию):

1. Микропроцессорная память (МПП);

3. Оперативная память (ОП);

4. Внешняя память (ВЗУ).

Виртуальная память

Объем ОП можно увеличить путем добавления к физической памяти (модулям оперативной памяти) виртуальной памяти. Виртуальная память выделяется в форме файла подкачки (pagefile.sys), который размещается на жестком диске. По своей логической организации виртуальная память является частью ОП. Размер файла подкачки и его размещение в иерархической файловой системе можно изменять.

ВНЕШНЯЯ ПАМЯТЬ

Внешней памятью или ВЗУ (внешние запоминающие устройства) называется группа устройств, которые предназначены для долговременного хранения больших массивов информации – программ и данных. Несмотря на то, что фактически эти устройства находятся внутри корпуса компьютера, для их обозначения используется термин «внешняя память».

Процессор не имеет непосредственного доступа к внешней памяти. Во внешней памяти программы и данные хранятся в нерабочем состоянии, а в оперативной программы и данные хранятся во время выполнения программ. Для того чтобы выполнить какую-нибудь программу, ее сначала нужно найти на внешнем устройстве и перенести в оперативную память, где она и сможет выполняться. Перенос программы из внешней памяти в оперативную называется загрузкой программы, а инициирование (начало) ее выполнения называют запуском программы. Важнейшей особенностью внешней памяти является ее энергонезависимость, т.е. информация хранится в ней независимо от того, включено или выключено электропитание компьютера.

Внешняя память (ВЗУ) предназначена для длительного хранения программ и данных, и целостность её содержимого не зависит от того, включен или выключен компьютер. В отличие от оперативной памяти, внешняя память не имеет прямой связи с процессором. Информация от ВЗУ к процессору и наоборот циркулирует примерно по следующей цепочке:

Устройства внешней памяти весьма разнообразны. В зависимости от типа носителя они классифицируются следующим образом:

В состав внешней памяти компьютера входят:

§ накопители на жёстких магнитных дисках;

§ накопители на гибких магнитных дисках;

§ накопители на компакт-дисках;

§ накопители на магнито-оптических компакт-дисках;

§ накопители на магнитной ленте (стримеры) и др.

Понравилась статья? Добавь ее в закладку (CTRL+D) и не забудь поделиться с друзьями: