Реферат на тему:


Воспользуйтесь поиском к примеру Реферат        Грубый поиск Точный поиск






Загрузка...

Реферат на тему:

Память

План

1. Оперативная память.

2. Синхронная динамическая память SDRAM.

3. Постоянная память.

4. Кэш.

Всем компьютерам необходима память нескольких видов на каждом шагу выполнения программ. Память нужна как для исходных данных, так и для хранения результатов, для взаимодействия с периферией компьютера и даже для поддержания образа, который виден на экране.

Вся память компьютера делится на внутреннюю и внешнюю.

В компьютерных системах работа с памятью основывается на очень простых концепциях. Основное требование к компьютерной памяти это сохранять один бит информации так, чтобы потом он оттуда мог быть извлечен.

Сегодня распространены устройства динамической памяти, основанные на способности сохранять электрический заряд. Эти устройства называются конденсаторами.

На первый взгляд конденсатор не удовлетворяет основное требование к устройствам памяти. Он не способен сохранять заряд в течение длительного промежутка времени, но он позволяет делать это в течение нескольких миллисекунд, что вполне достаточно, чтобы использовать это в электронике. За это время специальные звенья компьютера обеспечивают подзарядку конденсатора, то есть обновление информации. Через непрерывную природу этого процесса такая память называется динамической.

В современных персональных компьютерах динамическая память реализуется на базе специальных цепей проводников, заменили обычные конденсаторы. Большое количество таких цепей сочетается в корпусе одного динамического чипа. Однако, как и память на конденсаторах, она должна постоянно освежаться.

В то время как динамическая память, получив заряд электричества, удерживает его, так называемая статическая память позволяет потоку электронов циркулировать в цепи. Напряжение прикладывается, может изменить направление движения электронов. Причем существует только два направления движения потока, что позволяет использовать данные цепи в качестве элементов памяти. Статическая память работает на сразок выключателя, переключает направление электронного потока.

Эволюция микросхем ОЗУ тесно связана с эволюцией персональных компьютеров. Для успеха настольных компьютеров требовались миниатюрные чипы ОЗУ. По мере увеличения объема памяти цена скачкообразно возрастала, но потом постоянно уменьшалась по мере совершенствования технологии и роста объемов производства.

Динамические микросхемы памяти маркируются специальным числом, указывающим на их скоростные возможности. Указанное на корпусе число отражает время доступа в наносекундах без последнего нуля.

Время доступа не является, однако, единственной или важнейшей характеристикой микросхем памяти. Более значимым является такое понятие, как время цикла, говорит о том, как быстро можно сделать повторное обращение. В динамических микросхемах это время больше, чем время доступа, в статических чипах эти периоды времени одинаковы, что говорит о более скоростные режимы последних.

Чтобы справиться с ограничением по скорости, были использованы специальные решения по организации памяти. Самое простое из них это использование обычной архитектуры с необходимым числом циклов ожидания.

Хорошая альтернатива предыдущему методу использование кэш-памяти, что позволит избежать полного заполнения всей машины быстрой RAM- памятью. Обычно программа использует память какой-либо ограниченной области, сохраняя нужную информацию в кэш-памяти, работа с которой позволяет процессору обходиться без циклов ожидания.

Но не каждая кэш-память равнозначна. Большое значение имеет тот факт, как много информации может содержать кэш-память. Чем больше кэш-память, тем больше информации может быть в ней размещено, а следовательно, тем больше вероятность, что нужен байт будет содержаться в этой быстрой памяти. Очевидно, что лучший вариант это когда объем кэш-памяти соответствует объему всей оперативной памяти. В этом случае вся остальная память становится ненужной. Противоположная ситуация и байт кэш-памяти тоже не имеет практического значе-ния, так как вероятность того, что нужная информация окажется в этом байте, близка к нулю. Практически диапазон используемой кэш-памяти колеблется в пределах 16 64 КБ.

На самом деле реализация кэш-систем не так проста, как это может показаться с первого взгляда. Процессор должен не только читать из памяти, но и писать в нее. Что случится, если процессор занесет новую информацию в кэш-память, а перед использованием этой информации она будет изменена в основной памяти. Для предотвращения подобной ситуации иногда реализуется метод, названный записью через кэш-память. Возможно, что этот метод снижает быстродействие системы, так как приходится писать не только в кэш-память. Более того, микропроцессору может понадобиться информация, которую он только записал и которая еще не была перезагружена в кэш-память.

Целостность памяти это одна из самых больших проблем разработчиков кэш-памяти.

Все вопросы по преодолению этих проблем были возложены на отдельную микросхему кэш-контроллер.

Еще одна разновидность архитектуры оперативной памяти компьютера это ее разбивка на отдельные секции и работа с этими секциями как с малой кэш-памятью. Большая скорость доступа к ограниченным областям памяти является особенностью некоторых специфических микросхем, позволяющих некотором объема, но не всей памяти, исчисляться без цикла ожидания. Этот подход требует специальных RAM-микросхем, разделяют свои адреса по страницам. Такая технология получила название режима страничного доступа. Эти специальные микросхемы обеспечивают очень быстрый доступ в одном из двух направлений их организаций. Если нужным является чтение или запись информации, хранящейся на определенной странице памяти, и предыдущая команда по работе с памятью использовала информацию с той же страницы, цикла ожидания не требуется. Однако при переходе с одной страницы на другую циклы ожидания неизбежны.

Еще одна интересная технология, названная interleaved memory, очень похожа на ОЗУ страничного режима. "Она существенно повышает шкроме экономии времени на охранных интервалах, они позволяют более полно использовать внутреннюю конвейеризацию и блочный доступ.

FPM DRAM (Fast Page Mode DRAM динамическая память с быстрым страничным доступом). Память со страничным доступом позволяет ускорить блочные передачи, когда весь блок данных или его часть находятся внутри одной строки матрицы, названной в этой системе страницей, и снизить накладные расходы на регенерацию памяти.

EDO (Extended Data Out расширенный время удержания данных на выходе) фактически представляют собой обычные микросхемы FPM, на выходе которых установлены регистры-защелки данных. При страничном обмене такие микросхемы работают в режиме простого конвейера; удерживают на выходах данных содержимое последней выбранной ячейки, тогда как на их входы уже подается адрес следующей ячейки. Это позволяет примерно на 15% по сравнению с FPM ускорить процесс считывания последовательных массивов данных. При случайной адресации такая память ничем не отличается от обычной.

BEDO (Burst EDO EDO с блочным доступом) память на основе EDO, что работает не одиночными, а пакетными циклами чтения / записи. Современные процессоры, благодаря внутреннему и внешнему кэшированию команд и данных, обмениваются с основной памятью преимущественно блоками слов максимальной ширины. В случае памяти BEDO отпадает необходимость постоянной подачи последовательных адресов на входы микросхем с соблюдением необходимых временных задержек достаточно перейти к очередному слова отдельным сигналом.

SDRAM (Synchronous DRAM синхронная динамическая память) память с синхронным доступом, работает быстрее, чем обычная асинхронная (FPM / EDO / BEDO). Кроме синхронного метода доступа, SDRAM использует внутреннее разделение массива памяти на два независимых банки, позволяет сочетать выборку из одного банка с установкой адреса в другом банке. SDRAM также поддерживает блочный обмен. Основная выгода от использования SDRAM состоит в поддержке последовательногодоступа в синхронном режиме, где не требуется дополнительных тактов ожидания. При случайном доступе SDRAM работает практически с той же скоростью, что и FPM / EDO.

РО SRAM (Pipelined Burst SRAM статическая память с блочным конвейерным доступом) разновидность синхронных SRAM с внутренней конвейеризацией, за счет чего примерно вдвое повышается скорость обмена блоками данных.

В современных компьютерах оперативная память конструктивно изготавливается в виде независимых модулей разной емкости ,: устанавливаемые в соответствующие разъемы на материнской плате:

DIP (Dual In line Package корпус с двумя рядами выводов) классические микросхемы, применявшиеся в блоках основной памяти XT и ранних AT, a сейчас в блоках кэш-памяти.

SIP (Single In line Package корпус с одним рядом выводов) микросхема с одним рядом выводов, устанавливаемая вертикально.

SIPP (Single In line Pinned Package модуль с одним рядом проводных выводов) модуль памяти, вставляется в панель типа микросхем DIP / SIP; применялся в ранних AT.

SIMM (Single In line Memory Module модуль памяти с одним рядом контактов) модуль памяти, вставляется в разъём с зажимом; применяется во всех современных платах, а также во многих адаптерах, принтерах и других устройствах. SIMM имеет контакты с двух сторон модуля, но все они соединены между собой, образуя как бы один ряд контактов. & Mdash;

DIMM (Dual In line Memory Module модуль памяти с двумя рядами контактов) модуль памяти, похожий на SIMM, но с раздельными контактами (обычно 2x84), за счет чего увеличивается разрядность или число банков памяти в модуле. Применяется в последних платах для Pentium и во всех платах для Pentium II и старше.

На SIMM сегодня устанавливаются преимущественно микросхемы FPM / EDO / BEDO, а на DIMM - EDO / BEDO / SDRAM.

Синхронная динамическая память SDRAM

Стандартной для современных компьютеров является синхронная динамическая оперативная память SDRAM.

Синхронная динамическая оперативная память (SDRAM) это первая технология оперативной памяти со случайным доступом (DRAM), разработанная для синхронизации работы памяти с тактами работы центрального процессора с внешней шиной данных. SDRAM основывается на основе стандартной DRAM и работает почти так же, как стандартная DRAM, но имеет несколько отличительных характеристик, которые делают ее более прогрессивной.

Синхронная работа SDRAM, в отличие от стандартной и асинхронной DRAM, имеет таймер ввода данных, таким образом системный таймер, который пошагово контролирует деятельность микропроцессора, может также управлять работой SDRAM. Это означает, что контроллер памяти знает точный цикл таймера, на котором приглашенные данные будут обработаны. В результате это освобождает процессор от необходимости находиться в состоянии ожидания между моментами доступа к памяти.

Поскольку оперативная память компьютера хранит в себе информацию, которая нужна процессору (CPU) для функционирования, время прохождения данных между CPU и памятью является критическим. Более быстрый процессор может увеличить производительность системы, только если он не попадает в состояние цикла «поторопись и подожди», в то время как другая часть системы борется за то, чтобы оставаться в этом состоянии. С тех пор как Intel представила процессор х286, обычные микросхемы памяти больше не в состоянии идти в ногу с чрезвычайно возросшей производительностью процессоров.

Стандартная асинхронная DRAM работает без управления введение таймером, который не был нужен для передачи данных вплоть до второго десятилетия развития микропроцессоров. Начиная с этого момента, в системах с более быстрыми процессорами, используют стандартную DRAM необходимо принудительно устанавливать состояния ожидания (временные задержки), чтобы избежать переполнения памяти. Состояние ожидания - это когда процессор прекращает выполнение всего, что он делает, пока другие компоненты не перейдут в режим приему команд. По этой причине новые технологии памяти внедряются не только с целью увеличения скорости обмена, но также и с целью сокращения цикла поиска и выборки данных. Согласно требованиям времени производители микросхем памяти представили серии нововведений, включающих память страничного режима, статического столбца, память, чередуется, и FPM DRAM (швидкосторинкового режима). Когда скорости процессоров выросли до частот 100МГц и выше, разработчики систем предложили для использования с високошвид-некачественный внешний кэш SRAM (кэш второго уровня), а также новую быстродействующую память типа EDO (расширенный доступ к данным) и BEDO (пакетно-расширенный доступ ). FPM DRAM и EDO DRAM - чаще всего применяемая память в современных PC, но их асинхронная электрическая схема не предназначена для скоростей более 66МГц (максимум для BEDO). К сожалению, этот факт ограничивает сегодняшние системы на основе процессоров типа Fentium с тактовой частотой по шине в 100 и 133 МГц.

SDRAM производится на основе стандартной DRAM и работает, как и стандартная DRAM, осуществляя доступ к строк и столбцов ячеек данных.

При этом SDRAM использует свои специфические свойства синхронного функционирования банков ячеек и преимущества пакетной работы для эффективного устранения состояний задержки / ожидания. Когда процессору нужно получить данные из оперативной памяти, он может получить их в необходимый момент. Таким образом, фактическое время обработки данных непосредственно не изменился, в отличие от увеличения эффективности выборки и передачи данных. Для того чтобы понять, как SDRAM ускоряет процесс выборки и поиска данных в памяти, представьте себе, что центральный процессор имеет посыльного, который возит тележку по дому оперативной памяти, и каждый раз ему нужно бросать или подбирать информацию. В доме оперативной памяти клерк, отвечающий за пересылку / получение информации, обычно тратит около 60 наносекунд, чтобы обработать запрос. Посыльный знает только, сколько нужно времени, чтобы обработать запрос, после тогв как он получен. Но он не знает, будет готов клерк, когда он приедет к нему, так что обычно он оставляет немного времени на случай ошибки. Он ждет, пока клерк не будет готов получить запрос. Затем он глаза- И кует течение обычного времени, требующегося для обработки запроса. А тогда он задерживается, чтобы проверить, запрошенные данные загружены в его тележку, прежде чем отвезти тележку с данными назад центральном процессору. Но, с другой стороны, каждые 10 наносекунд клерк в доме оперативной памяти должен находиться снаружи и быть готовым получить запрос или ответить на запрос, который был получен ранее. Это делает процесс более эффективным, поскольку посильный обслуживается в нужное время. Обработка запроса начинается в момент его получения. Информация посылается в CPU, когда она готова.

Следующий шаг в развитии SDRAM DDR SDRAM. ее преимущество в том, что новаьсинхронна память может передавать данные по восходящей и нисходящей уровнях сигнала шины, что позволяет увеличить пропускную способность до 1,6Гб / с при частоте шины в 100 МГц. Это увеличит вдвое пропускную способность памяти по сравнению с существующей SDRAM. Практически все современные материнские платы имеют память DDR SDRAM.

Постоянная память

Постоянная память (ROM, read-only memory) служит для хранения программ, которые должны быть доступны компьютеру сразу после его включения еще до загрузки операционной системы. В ней хранится программа первоначального тестирования, BIOS компьютера. На отдельных микросхемах ROM, размещенных на платах расширения (видеокартах, сетевых адаптерах), хранятся BIOS этих плат.

ROM тает следующие типы:

PROM (programmable read-only memory программируемая память только для чтения) это чип памяти, данные в который могут быть записаны только один раз. То, что записано в PROM, сохраняется в нем навсегда. В отличие от основной памяти, PROM сохраняет данные даже при выключенном компьютере.

Отличие PROM от ROM (read-only memory память только для чтения) о том, что PROM изначально производятся чистыми, в то время как в ROM данные заносятся в процессе производства. А для записи данных в чипы PROM применяются специальные устройства, называемые программаторами. & Mdash;

EPROM (erasable programmable read-only memory программируемая память только для чтения, может стираться) специальный тип PROM, который может очищаться с использованием ультрафиолетовых лучей. После стирания EPROM может быть перепрограммирована. & Mdash;

EEPROM по сути похожа на PROM, но для стирания требует электрических сигналов. EEPROM (electrically erasable programmable read-only memory _ программируемая память только для чтения, стирается электрически) специальный тип PROM, который может быть очищен электрическим разрядом. Подобно другим типам PROM, EEPROM сохраняет данные и при выключенном питании компьютера. Аналогично другим типам ROM, EEPROM работает не быстрее RAM.

Специальный тип EEPROM, называемый Flash memory или Flash EEPROM, может быть перезаписан без применения дополнительных устройств типа программатора, находясь в компьютере.

кэш

Cache (запас) обозначает быстродействующую буферную память между процессором и основной памятью. Кэш служит для частичной компенсации разницы в скорости процессора и основной памяти туда попадают более часто

Загрузка...

Страницы: 1 2