Основная память компьютера 1. Виды памяти 2.

Основная память компьютера 1. Виды памяти 2. Основные характеристики 2. 1 Емкость основной памяти 2. 2 Время доступа 2. 3 Контроль четности 3. Типы основной памяти 3. 1 Запоминающее устройство (ПЗУ) 3. 2 Оперативная память 3. 3 Статическая оперативная память 4. Современная ОЗУ 4. 1 Новые режимы динамической оперативной памяти 4. 2 Новые виды динамической памяти

1. Виды памяти Память Основная Внешняя ОЗУ ПЗУ Кэш Ж/д CD Ленты

Основные характеристики n Основными характеристиками памяти являются ее емкость (объем) и время доступа.

2. 1 Емкость основной памяти n Это количество входящих в неё адресуемых элементов или ячеек памяти. n В микрокомпьютерах элементом памяти обычно является байт — единица памяти, которая хранит 8 двоичных разрядов. n Таким образом, память — это ячеистая структура, каждая ячейка

n Каждой ячейке присвоен уникальный номер — адрес — целое число без знака. Адресация начинается с 0.

n На рисунке показана схема адресации памяти объемом 16 Кбайт (всего ячеек 16 Кбайт = 16 1024=16384 байт, нумерация начинается с 0) и адресация слов.

n Максимальный адрес ограничен. n Объем памяти зависит от разрядности шины адреса микрокомпьютера n 2 n n n — разрядность шины адреса

n Процессоры 8086 и 8088 имели 20 линий адреса и объем памяти 1 Мбайт n процессоры 286, 386 SX 24 имели 24 линии — 16 Мбайт, n процессоры 386 DX, 486, Pentium MMX, Pentium Pro — 32 линии адреса — 4 Гбайта, n Pentium II и III — 36 линий адреса –

n Это максимальные теоретические объемы. n Фактически они гораздо меньше. n В большинстве компьютеров на основе Pentium II можно установить память не более 1 Гбайта.

n При описании команд и данных часто используют другие, не минимальные адресуемые объекты памяти. n Слово — последовательность из 16 бит, т. е. 2 смежных байта. Число слов в 2 раза меньше числа байтов. Адресом слова считают адрес его младшего байта.

n Двойное слово — последовательность 32 информационных бит, 4 смежных байта. n Параграф — 16 последовательных байт, расположенных с адреса, кратного 16. n Сегмент — область основной памяти, начинается с границы

n Адресом всех перечисленных объектов считается адрес их младшего байта. Параграф и сегмент могут начинаться с адреса, кратного 16.

2. 2 Время доступа n Это интервал времени между возникновением запроса к памяти с целью чтения или записи информации, и моментом, когда информация записана или прочитана. n Измеряется в наносекундах. n Это миллиардная доля секунды. За это время свет в вакууме проходит около 30 см.

2. 3 Контроль четности n Неизбежны ошибки при хранении информации в памяти. n Их причиной могут быть космические лучи, электростатическое напряжение, скачки напряжения, неустойчивая работа нового программного обеспечения.

n Для контроля информация храниться фрагментами по 9 битов, 8 бит занимают собственно данные, а 9 -й является битом четности. n Значение 9 -го бита задается так, чтобы количество единиц во всех 9 разрядах было нечетным. n Если обнаруживается ошибка, то работа компьютера приостанавливается и выводится

3. Типы основной памяти 3. 1 Постоянное запоминающее устройство (ПЗУ) n ROM (Read Only Memory) — память только для чтения, данные можно хранить, изменять их нельзя. Энергонезависимая память, при выключении питания содержимое сохраняется

n Память ROM содержит 4 основных программы: 1. POST (Power-On Self Test). Система тестирования при включении питания. 2. CMOS Setup. Приложение, позволяет пользователю установить параметры конфигурации системы. 3. Программа начальной загрузки. Она ищет на диске операционную систему. 4. BIOS. Базовая система ввода вывода. Ряд программ — драйверов устройств, предоставляют стандартные средства сопряжения с основными аппаратными средствами системы (обычно — это одна

n На платах некоторых контролеров также размещены микросхемы ROM (видеоадаптеры, сетевые платы). Их ROM содержат драйверы и программы запуска

n EEPROM (Electrically Erasable PROM) — электронно-стираемая программируемая постоянная память, ее еще называют flash ROM n Независимо от типа микросхемы, данные в ней сохраняются до тех пор, пока не будут преднамеренно стерты.

3. 2 Оперативная память n В большинстве современных персональных компьютеров используется динамическая оперативная память Dynamic Random Access Memory (DRAM) — динамическое запоминающее устройство с произвольным порядком выборки. n Это рабочая область для процессора. Здесь располагаются программы, которые в данный момент обрабатываются процессором, и данные к ним. n Это временное хранилище, при отключении питания содержимое этой памяти теряется. n Это устройство с произвольным доступом, это означает, что обращение к данным, расположенным в этой памяти не зависит от порядка их расположения. n Данные в эту память могут быть записаны и могут быть прочитаны из неё

n Память состоит из крошечных конденсаторов (для хранения 1 бита используется 1 транзистор и 2 конденсатора), на которых хранится заряд (конденсатор заряжен – 1, нет заряда – 0). n Память называется динамической, она должна периодически регенерироваться, чтобы заряд не стекал с конденсаторов. n Примерно каждые 2 миллисекунды прочитываются все строки памяти для регенерации. n Регенерация отнимает у процессора примерно 1% времени

n Микросхемы DRAM содержат 256 Мбит и больше Эта память намного медленнее процессора

3. 3 Статическая оперативная память n SRAM (Static RAM). Для ее сохранения не требуется периодической регенерации, она быстрее динамической, может работать на частоте процессора. n Время доступа 2 нс, т. е. она синхронно работает с процессорами на частоте 500 Мгц и выше. n Для хранения каждого бита используется кластер из 6 транзисторов. Конденсаторов нет, заряды не теряются. Пока есть питание SRAM помнит. n SRAM не используется для всей системной памяти, потому что плотность ее намного ниже динамической памяти (будут большие габариты), а цена гораздо выше

n Высокоскоростная память устанавливается в качестве кэш-памяти. n Она работает на тактовых частотах, близких или равных частоте процессора, именно эта память непосредственно используется процессором для чтения и записи. n Контроллер кэш-памяти предугадывает потребность процессора в данных и предварительно загружает их из медленной оперативной памяти DRAM.

n Эффективность кэш-памяти выражается коэффициентом совпадения или коэффициентом успеха. n Коэффициент совпадения равен отношению количества удачных обращений в кэш (процессор нашел нужные данные) к общему количеству обращений

n В современных компьютерах предусматривают два типа кэш-памяти: n кэш-память первого уровня, встроенный, внутренний кэш. Встроен в процессор (во всех процессорах 486 и выше является частью микросхемы процессора) n кэш-память второго уровня, вторичный или внешний кэш. В более поздних компьютерах Pentium Pro, Pentium II/III кэш второго уровня является частью процессора

4. 1 Новые режимы динамической оперативной памяти n Быстрый постраничный режим Fast Page Mode (FPM). Память разбивается на страницы от 512 байт до нескольких килобайт. При обращении к ячейкам памяти в пределах одной страницы уменьшается. n Пакетный режим (burst). После установки строки и столбца адреса в пакетном режиме можно обратиться к трем смежным адресам без состояния ожидания. n Чередование. Используют два отдельных банка памяти. В одном расположены четные байты, в другом – нечетные. Когда идет обращение к одному банку, в другом в это время выбираются строка и столбец.

4. 2 Новые виды динамической памяти n Начиная с 1995 г. используется память EDO (Extended Data Out). Микросхемы этой памяти учитывают перекрытие синхронизации между очередными операциями доступа. Происходит совмещение по времени следующего цикла с предыдущим. Это почти идентично чередованию, но не нужны два банка. Экономится 10 нс в каждом цикле. n SDRAM (Synchronous DRAM). Синхронизирована с шиной памяти процессора. Информацию передает в пакетах. Может работать на частоте 100 Мгц и выше. Все компьютеры после 1998 г. имеют такую память. Максимальная производительность памяти SDRAM равна 100 8=800 Мбайт/с (частота количество передаваемых данных за один такт) n RDRAM (Rambus DRAM). Радикально новый тип памяти, используется начиная с 1999 г. Микросхемы увеличивают пропускную способность памяти. В них предусмотрена удвоенная (16 -разрядная) шина передачи данных, частота увеличена до 800 Мгц (400 Мгц 2 раза за такт), пропускная способность 1, 6 Гбай/с. Используют двух и четырех канальные RDRAM, с пропускной способностью 3, 2 и 6, 4 Гбайт

Вопросы n На какие виды можно поделить память ПК? n Что такое емкость памяти? n Сколько бит хранит ячейка памяти? n Какая минимальная единица памяти имеет адрес. n Что такое адрес? n Как вычислить максимальный теоретический адрес памяти? n Каков объем оперативной памяти современного компьютера?

n Назовите адресуемые объекты памяти. n Что такое время доступа, в чем оно измеряется? n Что такое бит четности? n Опишите ПЗУ n Опишите ОЗУ n Опишите кэш-память n Расскажите о режимах динамической оперативной памяти n Расскажите о видах динамической памяти