Оперативная память

Система памяти

Система памяти ПК включает следующие компоненты: оперативную память,сверхоперативную память, кэш-память,память базовой системы ввода-вывода и память системного конфигуратора и часов реального времени.

Оперативная память (или оперативное запоминающее устройство, ОЗУ) – это основная память компьютера, предназначенная для хранения текущих данных и выполняемых программ, а также копий отдельных модулей операционной системы. Большинство программ в процессе выполнения резервуаров часть оперативной памяти для хранения своих данных. К данным, хранящимся в оперативной памяти, центральный процессор может обращаться непосредственно, используя хост-шину. После отключения питания компьютера все содержимое ОЗУ стирается.

Каждая ячейка ОЗУ может хранить данные объемом в один байт и имеет свой уникальный адрес. Для удобства управления оперативная память разбивается на банки (memory banks). Емкость и разрядность используемых в банках микросхем зависит от конструкции материнской платы.

Микросхемы памяти имеют четыре основные характеристики: тип, объем, структура и время доступа.

¦ Тип обозначает статическую или динамическую память.

¦ Объем показывает емкость микросхемы.

¦ Структура –это количество ячеек памяти и разрядность каждой из них.

¦ Время доступа к ячейке памяти характеризует скорость работы микросхемы памяти и указывается в наносекундах (нс) в конце наименования микросхемы.

Модули памяти состоят из микросхем, которые обмениваются данными с процессором или устройствами ввода-вывода не одиночными битами, а байтами. Она имеет байтовую организацию с контролем или без контроля по четности. Контроль по четности –это один из наиболее простых вариантов проверки достоверности считываемой информации. Он предусматривает запись дополнительного бита данных в каждый байт. При считывании этот контрольный бит должен содержать тот же разряд (единицу или нуль), что и при записи. Успехи, достигнутые в технологической области производства микросхем памяти, привели к существенному повышению их надежности.Поэтому ячейки памяти для хранения контрольных битов достоверности данных экономятся для хранения данных.

Объем оперативной памяти в ПК достигает 16-64 Мбайт, а в мощных рабочих станциях, серверах и мэйнфреймах она занимает десятки Гбайт.

Хватает ли пользователям для работы такого объема оперативной памяти? Обычно говорят, что не хватает.На самом деле для обслуживания программ операционной системы MS DOS пользователь довольствовался памятью до 640Кбайт.Ограничения объема оперативной памяти были связаны с возможностями операционной системы MS DOS.Как правило,компьютеры,работавшие под DOS,располагали оперативной памятью 1-4 Мбайт, которой было вполне достаточно пользователю для комфортной работы.

Для операционной системы Windows 3.1 требуется уже не менее 4 Мбайт ОЗУ,а при использовании графических программе менее 8 Мбайт. Для работы операционных систем Windows 95и Windows 98 необходимо иметь ОЗУ в пределах 16 и 32 Мбайт соответственно.

Элементная база ОЗУ

Как правило,оперативное запоминающееся устройство организованно на микросхемах с динамическими элементами DRAM (Dynamic Random Access Memory – динамическая память с произвольным доступом).Каждая ячейка DRAM представляет систему из конденсаторов, накапливающих заряды, и электронных ключей, управляющих доступом к этим конденсаторам. Каждая из ячеек хранит информационный нуль или единицу. Нулю соответствует разряженное состояние ячейки, а единице – заряженное.

Поскольку конденсаторам свойственен саморазряд, то динамические ячейки периодически подзаряжаются, восполняя таким образом часть потерянного за счет саморазряда потенциала.

В отличие от ячеек динамической памяти, ячейки статической памяти SRAM (Static RAM – статическая память с произвольным доступом) заряд не утрачивают, а теряют его только при отключении питания ПК. Ячейки SRAM обладают такой особенностью благодаря наличию в них триггеров–электронных фиксаторов,сохраняющих положение “включено” или “выключено”. Микросхемы SRAM очень громоздки, поэтому создать статическую память высокой емкости пока неудается.Статическая память используется для организации кэш-памяти,а динамическая (более дорогая,но и более вместительная) – для оперативной памяти ПК.

К числу наиболее известных модификаций оперативной динамической памяти DRAM относится память с элементами EDO DRAM (Extended Data Out Dynamic Random Access Memory–динамическая оперативная память с расширенным выводом данных).EDО-память сокращает время доступа к данным ОЗУ за счет уменьшения тактов синхронизации, а следовательно, времени, затрачиваемого на выборку данных из памяти.

Микросхемы EDO DRAM были созданы еще в 1994 году и работали в системах на базе компьютеров с процессорами i80486 и Pentium. Эта оперативная память была ориентированна на 32-разрядную локальную шину PCI 2.0 и тактовую частоту 33МГц. При использовании оперативной памяти EDO DRAM скорость обмена данными возрастала со 133 Мбайт /с до 164 Мбайт/с. Модель EDO DRAM можно эффективно использовать лишь до тактовых частот 66 МГц на материнской плате. Время доступа к этой памяти не 70-80 нс, как к обычной памяти DRAM, а 60 нс.

Для работы компьютера с более скоростной 64-разрядной шиной PCI 2.1 может быть использована ОЗУ с элементами памяти, выполненными по технологии усовершенствованной динамической памяти EDO. Эта память работает в режиме пакетной передачи BEDO (Burst EDO- динамическая оперативная память с расширенным выходом и режимом пакетной передачи данных).Модернизация памяти EDO состоит в следующем.Помимо предварительной выборки, свойственной этому типу памяти организуется много байтовая поэтапная групповая передача данных, называемая пакетной передачей данных. Время доступа к памяти BEDO не на много отличается от времени доступа к памяти EDO. В режиме BEDO пакетная передача должна поддерживаться не только чип сетом на материнской плате, но и микросхемами BEDO DRAM. Оперативная память построенная не микросхемах BEDO DRAM, в персональных компьютерах не прижилась.

Технология изготовления модулей синхронной динамической памяти SDRAM (Synchronous DRAM- синхронная динамическая память произвольной выборки) позволяет значительно уменьшить врем доступа к данным-до 30 нс и меньше. Микросхема синхронной памяти- это комплексный модуль, в котором реализуется множество функций, присущих классическому контроллеру оперативной памяти.Микросхемы SDRAM получают от контроллеров ПК команды и тактовые импульсы синхронизации, которые анализируются блоком управления функциями динамической памяти. Этот блок координирует работу SDRAM. Память самостоятельно генерирует сигналы управления и выполняет предназначенные команды записи считывания. Благодаря встроенной скоростной шине данных и прочим аппаратным узлам SDRAM работает синхронно с внешней тактовой частотой материнской платой.

Дата добавления: 2014-01-13