Меню
Главная
Авторизация/Регистрация
 
Главная arrow Информатика arrow Информатика

Основная память (физическая структура основной памяти, ПЗУ, типы оперативной памяти)

Уровни памяти

Выделяют три уровня памяти персонального компьютера: микропроцессорная, основная и внешняя. К этим уровням добавляется промежуточная буферная, или кэш, память. Кроме того, многие устройства ПК имеют собственную локальную память (табл. 6.4).

Таблица 6.4. Характеристика типов памяти ПК

Тип памяти

Емкость

Быстродействие

Микропроцессорная память

Десятки байт

Основная память, в том числе:

ОЗУ

Сотни мегабайт

ПЗУ

Сотни килобайт

Внешнее запоминающее устройство, в том числе:

НМД

Сотни гигабайт

НГМД

Единицы мегабайт

CD и DVD

Тысячи мегабайт

Примечание: время обращения – сумма времени поиска, считывания и записи информации (в литературе это время иногда называют временем доступа, что не совсем строго); время доступа – время поиска информации на носителе; скорость считывания – скорость последовательного считывания смежных байтов информации; НГМД – накопители на гибких магнитных дисках.

Оперативная память ПК может формироваться из микросхем динамического (Dynamic Random Access Memory – DRAM) или статического (Static Random Access Memory – SRAM) типа. Ячейки SRAM построены на основе триггеров (схем с двумя устойчивыми состояниями), после записи бита такая память может долго пребывать в этом состоянии при условии наличия питания. Ячейки SRAM имеют малое время срабатывания (единицы наносекунд), низкую удельную плотность (единицы мегабит на корпус), высокое энергопотребление, используются в качестве микропроцессорной и буферной (кэш-память). Этот тип ячеек имеет большую стоимость, чем DRAM. Ячейки DRAM построены на основе полупроводниковых областей с хранением зарядов – конденсаторов, занимающих гораздо меньшую площадь, нежели триггеры, и практически не потребляющих энергии при хранении. Конденсаторы расположены на пересечении вертикальных и горизонтальных шин матрицы; запись и считывание информации осуществляется подачей электрических импульсов по тем шинам матрицы, которые соединены с элементами, принадлежащими выбранной ячейке памяти. При обращении к микросхеме на ее входы вначале подается адрес строки матрицы, сопровождаемый сигналом RAS (Row Address Strobe – строб адреса строки), через некоторое время – адрес столбца, сопровождаемый сигналом CAS (Column Address Strobe – строб адреса столбца). Заряд сохраняется в ячейке в течение нескольких миллисекунд, но его необходимо постоянно регенерировать. На регенерацию заряда тратится и энергия, и время. Ячейки DRAM имеют большее время срабатывания (до десятка наносекунд), но большую удельную плотность (несколько тысяч мегабит на корпус) и меньшее энергопотребление, используются для построения ОЗУ основной памяти ПК.

Кэш-память ("тайник") имеет несколько уровней, является высокоскоростной, создается на основе микросхем SRAM, имеет сравнительно большой размер и выступает в качестве буфера между оперативной памятью и микропроцессором, позволяя увеличить производительность ПК. В кэш-памяти хранятся копии блоков данных тех областей оперативной памяти, к которым выполнялись последние обращения или весьма вероятны обращения в ближайшие такты работы. По принципу записи информации в кэш-память различают: кэш-память с обратной записью – результаты операций в микропроцессоре фиксируются в кэш-памяти, а затем контроллер кэш-памяти записывает их в оперативную память; кэш-память со сквозной записью – результаты операций в микропроцессоре одновременно записываются в оперативную и кэш-память.

Микропроцессоры имеют встроенную в основное ядро кэш-память 1-го уровня (L1) с небольшой емкостью – 8–32 Кбайт. Кэш-память L1 может разделяться на кэш данных и кэш команд. Старшие модели Pentium имеют встроенную в микропроцессор кэш-память 2-го уровня (L2) емкостью до 2 Мбайт, работающую на полной или половинной тактовой частоте микропроцессора. Кэш-память L2[1] размещается на СП, ее емкость может достигать нескольких мегабайт. Время обращения к кэш-памяти зависит от тактовой частоты, на которой работает кэш, и составляет обычно 1–2 такта машины. Если для микропроцессоров Pentium кэш-память L1 имеет время обращения 2–5 нс, то кэш-память L2 (L3) – до 10 нс. Производительность кэш-памяти зависит также от пропускной способности интерфейса и составляет 300– 3000 Мбайт/с. В современных ПК применяется кэш-память, относящаяся к третьему (L3)/четвертому (L4) уровню[2], она создается либо в оперативной памяти, либо в ВЗУ.

Конструктивно элементы оперативной памяти выполнены в виде отдельных модулей памяти – небольших плат с микросхемами. Они вставляются в разъемы – слоты на СП. Может быть несколько групп разъемов – "банков" для установки модулей памяти (в один банк можно ставить блоки одинаковой емкости, блоки разной емкости можно устанавливать только в разных банках).

Модули оперативной памяти различаются конструктивом (размер, тип и число разъемов), емкостью, временем обращения и надежностью работы. Параметр надежности и устойчивости к возможным сбоям отражает среднее время наработки на отказ, которое составляет для большинства модулей памяти сотни тысяч часов[3]. Модули оперативной памяти бывают с контролем (parity) или без контроля четности (non parity) хранимых битов данных, без коррекции ошибок или с автоматической коррекцией ошибок. Модуль памяти содержит набор запоминающих элементов – ячеек.

Структурно основная память состоит из оперативного (Random Access Memory – RAM) и постоянного (Read Only Memory – ROM) запоминающих устройств.

  • [1] Обычно кэш на системной плате относится к уровню L3. В том случае, когда микропроцессор не имеет кэш 2-го уровня, кэш на системной плате относится к уровню L2.
  • [2] Кэш между ВЗУ на дисках, магнитных лентах и оперативной памятью относится к уровню L4, если имеется кэш L3 на СП.
  • [3] Одним из направлений, повышающих надежность функционирования подсистемы памяти, является использование специальных схем контроля и избыточного кодирования информации.
 
Если Вы заметили ошибку в тексте выделите слово и нажмите Shift + Enter
< Предыдущая   СОДЕРЖАНИЕ   Следующая >
 

Популярные страницы