Реферат Оперативна пам'ять

Міністерство спільного освітнього і професійної освіти Свердловській області

Профессионально-педагогический коледж

Кафедра дизайну сервісу та інформаційних технологій

Реферат за архітектурою ЕОМ

На тему Оперативна пам'ять

Спеціальність 230103 – Автоматизированные системи обробки інформації і управління

Єкатеринбург 2009


ОГЛАВЛЕНИЕ

Оперативна пам'ять

Принципи функціонування пам'яті

Пам'ять DDR SDRAM

Пам'ять DDR2 SDRAM

Пам'ять DDR3 SDRAM

GDDR

Проблема терминирования сигналу

Укладання

 
Запровадження

Одне з найважливіших пристроїв комп'ютера є оперативна пам'ять. За визначенням, даному у книзі "Інформатика з поняттями і термінах", ОЗУ - "функціональна частина цифровий обчислювальної машини, настановленим записи, збереження і видачі інформації, які у цифровому вигляді." Проте під це визначення потрапляє як власне пам'ять, і зовнішні запам'ятовуючі пристрої (типу накопичувачів на жорстких і гнучких дисках, магнітної стрічки, CD-ROM), які краще зарахувати до пристроям ввода/вывода інформації. Отже під комп'ютерну пам'ять надалі розумітись лише "внутрішня пам'ять комп'ютера: ОЗУ, ПЗУ, кеш пам'ять і флеш-пам'ять". Саме з оперативної пам'яті процесор бере програми розвитку й вихідні дані в обробці, у ній він записує отримані результати. Назва «оперативна» ця пам'ять отримала вона працює вельми швидко, отже процесору годі й чекати під час читання даних із пам'яті чи запис у пам'ять.

Оперативне запам'ятовуючий пристрій є, мабуть, однією з перших пристроїв обчислювальної машини. Вона була присутня вже у першому поколінні ЕОМ за архітектурою, створених у сорокових — на початку п'ятдесятих років ХХ століття. За ці років змінилося не одне покоління елементної бази, у яких було побудовано пам'ять.


Оперативна пам'ять

Загальновідомо, що продуктивність комп'ютера залежить від обсягу встановленої оперативної пам'яті. Пам'ять зайвої немає — цей базовий принцип, висловлене ще наприкінці 40-х років фон Нейманом, залишається актуальною і сьогодні. Тому на згадуваній питання «Скільки пам'яті потрібно ставити?» відповідь проста: що більше, краще. Шість років тому я для робочих ПК цілком вистачало 64—128 Мбайт оперативної пам'яті, а тепер треба мати вже була принаймні 512 Мбайт. Пов'язано це, передусім, з наміченої тенденцією усунення додатків у бік їх мультимедійність.

Втім, обсяг яка встановлюється оперативної пам'яті — це ще все. Якщо кілька тому домінують над ринком займала пам'ять РС 100, а пізніше РС 133 8ЕаАМ, той зараз є кілька різних типів пам'яті: DDR/333/400/533 ЗОНАМ, ОiЭК2-400/533/667/800, а до 2009 року аналітики прогнозують панування ОО1{3. Тому актуальним стає питання про вибір типу яка встановлюється пам'яті.
У цьому главі ми проведемо короткий лікнеп різноманітні типам і технологіям пам'яті і розглянемо основні відмінності типів пам'яті між собою. Проте, щоби доскіпатися в усіх цих досягненнях наукової думки, доведеться зробити невеличкий відступ та спорту розповісти про головних принципах функціонування оперативної пам'яті історію його розвитку.

Принципи функціонування пам'яті

Оперативна пам'ять, що також іменується RАМ(Random Access Memory— пам'ять з довільним доступом), використовується центральним процесором задля об'єднаного зберігання даних, і виконуваного програмного коду. Відмінною рисою RАМ є його швидкодія, що дуже важливо задля сучасних процесорів. По принципам дії RАМ можна розділити на динамічну і статичну. Різниця між тими типами пам'яті залежить від принципі зберігання інформації.

Оскільки елементарної одиницею інформації є біт, оперативну пам'ять можна як якийсь набір осередків, кожна з яких може зберігати один інформаційний біт. Різниця між динамічної і статичної пам'яттю залежить від конструктивних особливостях елементарних осередків для зберігання окремих битов.

У статичної пам'яті осередки побудовано в різних варіантах тригерів — транзисторних схем з цими двома стійкими станами. Після записи біта у таку осередок вони можуть мати одному з цих станів і зберігати записаний біт як завгодно довго — необхідно лише про наявність харчування. Звідси і назва пам'яті — статична, тобто яка незмінному стані. Перевагою статичної пам'яті є його швидкодія, а вадами — високе енергоспоживання і низька питома щільність даних, оскільки одна триггерная осередок складається з кількох транзисторів і, отже, займає чимало місця на кристалі. Приміром, мікросхема ємністю 4 Мбит полягала більш ніж з 24 млн. транзисторів, споживаючи відповідну потужність.

У динамічній пам'яті елементарна осередок є конденсатором, виконаний за КМОП-технологии. Такий конденсатор здатен протягом деякого, хоча й малого, проміжку часу зберігати електричний заряд, наявність можна асоціювати з інформаційним битому. Упрощая, можна сказати, що з записи логічного одиниці в осередок пам'яті конденсатор заряджається, під час запису нуля — розряджається. При считьтвании даних кожен конденсатор розряджається (через схему зчитування), і якщо заряд конденсатора був ненульовим, то, на виході схеми зчитування встановлюється одиничне значення. З іншого боку, оскільки за зчитуванні конденсатор розряджається, його потрібно зарядити до колишнього значення. Тож зчитування (звернення до осередку) узгоджується з підзарядкою конденсаторів, тобто із регенерацією заряду. До того ж, якщо звернення до осередку немає протягом багато часу, те із часом з допомогою струмів витоку конденсатор розряджається (неминучий фізичний процес) — й інформація втрачається. У результаті пам'ять з урахуванням масиву конденсаторів вимагає постійної періодичного подзаряда конденсаторів. Для компенсації витоку заряду застосовується регенерація, джерело якої в періодичному циклічному зверненні до осередків пам'яті, оскільки кожне таке звертання відновлює колишній заряд конденсатора. Регенерація в мікросхемі відбувається одночасно у всій рядку матриці при зверненні до котроїсь із її осередків, це є багато циклічно перебрати все рядки. До переваг динамічної пам'яті ставляться висока питома щільність розміщення даних, і низька енергоспоживання, а до недоліків — низька швидкодія порівняно з статичної пам'яттю.

 

Пам'ять DDR SDRAM

Найпростіший спосіб збільшення максимальної пропускну здатність пам'яті залежить від збільшенні частоти її. Проте за практиці реалізувати це не так просто. Пригадаємо, що елементарної осередком динамічної пам'яті є конденсатор — інерційний за своєю природою пристрій. Щоб зробити зчитування інформації з конденсатора, потрібна згода її розрядити, навіщо потрібен час, пропорційне ємності конденсатора, зробити це миттєво неможливо. Отже, не можна підвищувати частоту ядра пам'яті нескінченно. З іншого боку, динамічна пам'ять вимагає періодичної регенерації, щоб відновлювати заряди конденсаторів, а зарядки конденсаторів також потрібна певний тимчасової інтервал. Через війну підвищення частоти ядра пам'яті пов'язане з непереборними труднощами. Звісно, застосування більш мініатюрних конденсаторів підвищує їх быстро‚действие, однак цього потрібно використовувати іншу проектну норму під час виробництва чинів пам'яті. До того ж перехід нового технологічний процес виробництва неспроможна кардинально збільшити швидкість роботи пам'яті.

Тому, крім банального збільшення частоти роботи пам'яті, збільшення її пропускну здатність часто використовують інші прийоми. Про деякі з них, як-от пакетний режим передачі й організація які чергуються банків, ми вже згадували. Однак понад кардинальним способом збільшення пропускну здатність пам'яті почав перехід до стандарту DDR. Синхронная динамічна пам'ять DDRA SDRAM прийшла змінюють SDRAM і відданість забезпечує вдвічі велику пропускну спроможність. Абревіатура DDR (Double Data Rate) в назві пам'яті означає подвоєну швидкість передачі. Аналогічно звичайну SDRAM-память називають SDR (Single Data Rate), тобто пам'яттю з одинарної швидкістю передачі.

Як зазначалося, основним стримуючим елементом збільшення тактовою частоти роботи пам'яті є саме ядро пам'яті (масив елементів зберігання). Проте, крім ядра пам'яті, в модулі присутні і буферы проміжного зберігання (I/О logiс), якими ядро пам'яті обмінюється даними з шиною пам'яті. Ці буферы мають значно більше високе швидкодія ніж сама ядро, тому тактову частоту роботи самої шини пам'яті і буферів обміну можна легко збільшити. Саме такий засіб і використовують у DDR-памяти.

У звичайному SDRAM-памяти ядро і буферы обміну працюють у синхронному режимі в одній й тієї частоті. Передача кожного біта з буфера приміром із кожним тактом роботи ядра пам'яті

У DDR-памяти кожен буфер виводу-введення-висновку передає два біта за такт, тобто фактично дбає про подвоєною тактовою частоті, залишаючись у своїй повністю синхронізованим з ядром пам'яті. Проте, щоб після такої режим роботи стан нения). можливим, необхідно, щоб ці дві біта були доступні буферу ввода—вывода кожному такті роботи пам'яті. Для цього потрібно, щоб кожна команда читання сприяла передачу з ядра пам'яті в буфер відразу двох біт. І тому використовуються дві незалежні лінії передачі від ядра пам'яті до буферам виводу-введення-висновку. З буфера виводу-введення-висновку біти потім надходять на шину даних в необхідному порядку.

Бо за такий спосіб роботи пам'яті відбувається предвыборка двох біт перед передачею їх у шину даних, цей спосіб також називає Рrе- кожним fetch 2 (предвыборка 2).

Щоб синхронізувати роботу ядра пам'яті і буферів виводу-введення-висновку, використовується сама й той самий тактова частота (одні й самі тактирующие імпульси). Тільки, якщо у самому ядрі пам'яті синхронізація здійснюється за позитивному фронту тактирующего імпульсу, то буфері виводу-введення-висновку для синхронізації використовують як позитивний, і негативний фронт тактирующего імпульсу (рис. 3.7). Отже, передача двох біт в буфер вводу-виводу з двох роздільним лініях здійснюється за позитивному фронту тактирующего імпульсу, які видача на шину даних відбувається як у позитивному, і по негативному фронтах тактирующего імпульсу. Це забезпечує вдвічі вищу швидкість роботи буфера і, вдвічі більшу пропускну спроможність пам'яті.

А всі решта принципові моменти DDR-памяти залишилися незмінними: структура кількох незалежних банків дозволяє поєднувати вибірку даних із одного банки з установкою адреси й інші банку, що дозволяє одночасно мати дві відкриті сторінки. доступом до цим сторінкам чергується (Bank interleaving), що зумовлює усунення затримок і відданість забезпечує створення безперервного потоку даних.

DDR-память налаштовується своєю практикою шляхом установки відповідних регістрів, як і SDRAM-память. З іншого боку, DDR-память, як і SDRAM, варта роботи з системними частотами 100 і 133, 166 і 200,216,250 і 266 МГц DDR-память, працюючу на частоті 100 МГц, іноді позначається як DDR2ОО, маючи на увазі у своїй, що <<ефективна>> частота пам'яті становить 200 МГц (дані передаються двічі за такт). Аналогічно, під час роботи пам'яті на частоті 133 МГц використовують позначення DDR266, за частоти 166 МГц — DDRЗЗЗ, за частоти 200 МГц - DDR400 тощо. буд. Неважко розрахувати і пропускну спроможність DDR-памяти. З огляду на, що ширина шини даних становить 8 байт, для пам'яті DDR2ОО одержимо 200 МГц x 8 байт = 1,6 Гбайт/с, для пам'яті DDR266 — 2,1 Гбайт/с, для DDR333 — 2,7 Гбайт/с, для DDR4ОО — 3,2 Гбайт/с, для DDR433 — 3,5 Гбайт/с, для DDR500 — 4,0 Гбайт/с, для DDR5ЗЗ — 4,3 Гбайт/с.

ПРИМІТКА Хоча позначення типу DDR200, DDR266, DDR333 тощо. буд. видається цілком логічним та зрозумілим, офіційно прийнято інше позначення цієї пам'яті. У назві використовується не 4эффективная» частота, а пікова пропускну здатність, тобто пам'ять DDR200 позначається як DDR РС 1600, DDR2б6 — як DDR РС2100, DDRЗЗЗ - як РС2700, а DDR4ОО — тобто як РСЗ2ОО.

Крім частоти, пам'ять, як зазначалось, характеризується схемою тайминга (tCL

Схожі реферати:

Навігація