Основные параметры микросхемы памяти

Классификация запоминающих устройств

Память ЭВМ — совокупность запоминающих устройств (ЗУ), предназначенных для записи, хранения и выдачи информации в виде цифровых кодов.

Запоминающие устройства подразделяется на внешние и внутренние.

Внешние запоминающие устройства (ВЗУ) служат для хранения больших объемов информации (жесткие и гибкие магнитные диски и так далее).

Из внешнего запоминающего устройства отдельные массивы информации, подлежащие текущей обработке, поступают во внутреннее запоминающее устройство.

Внутреннее запоминающее устройство (или основная память) включает в себя два типа:

· оперативное запоминающее устройство (ОЗУ или RAM)

· постоянное запоминающее устройство (ПЗУ или ROM)

ОЗУ предназначено для хранения переменной информации. Оно допускает изменение своего содержимого в ходе выполнения микропроцессором вычислительных операций и может работать в режимах записи, чтения и хранения. ОЗУ является энергозависимой памятью, то есть при отключении питания, информация не сохраняется.

ПЗУ содержит информацию, которая не изменяется в ходе выполнения микропроцессором вычислительных операций, например, стандартные программы, константы, программы тестирования. Эта информация заносится в ПЗУ перед установкой микросхемы в ЭВМ. Основными режимами работы ПЗУ является чтение и хранение. ПЗУ является энергонезависимой памятью.

Так как ОЗУ не обладает высоким быстродействием по сравнению с микропроцессором, то дополнительно вводится сверхоперативное запоминающее устройство (СОЗУ или кэш-память), быстродействие которой соответствует скорости работы основных функциональных блоков системы.

СОЗУ используется для хранения небольших объемов информации, имеет в 2-10 раз меньшее время считывания информации, чем ОЗУ.

СОЗУ строится на регистрах (триггерах).

По способу хранения информации используются элементы памяти со статическим и динамическим хранением информации.

Статические микросхемы памяти (SRAM) запоминают биты данных в триггерах.

Динамические (DRAM) используют для запоминания бита информации состояние конденсатора “заряжен - не заряжен.”. В DRAM объем оборудования для хранения бита информации в четыре раза меньше, чем в SRAM, но динамическая память с течением времени теряет записанную в ней информацию из-за разряда конденсатора током утечки, поэтому нуждается в периодическом восстановлении записанной в ней информации — регенерации.

Из-за необходимости регенерации информации DRAM медленнее SRAM и имеет время выборки 60-70 нс. Но в качестве основной памяти используется в большинстве случаев медленная динамическая память, зато дешевая и имеющая меньшие размеры, чем статическая.

SRAM имеет время выборки данных —15-20 нс и используется для построения кэш-памяти.

В структурном отношении запоминающее устройство можно представить в виде матрицы, состоящей из множества ячеек памяти. Каждая ячейка состоит из 8-ми элементов памяти (ЭП), хранящих 1 бит информации и имеющих свой адрес.

По способу выборки информации, запоминающие устройства делятся на запоминающее устройство с произвольной и последовательной выборкой информации.

Запоминающее устройство, позволяющее обращаться по любому адресу к любому элементу памяти в произвольном порядке за определенное фиксированное время, называемое временем доступа к памяти, называется запоминающим устройством с произвольной выборкой.

В запоминающем устройстве с последовательной выборкой различают время, называемое периодом обращения, которое делится на такты. За каждый такт считывается одна ячейка памяти, а к искомым данным нужно последовательно пройти через всю память. Поэтому запоминающее устройство с последовательной выборкой в настоящее время не используется.

По способу размещения и поиска информации различают адресную и безадресную памяти.

Адресная память является классической, выбор ячейки памяти производится по её адресу.

Безадресная память делится на два типа: ассоциативную и стековую.

Ассоциативная память относится к безадресной, так как поиск информации производится не по адресу, а по ассоциативным признакам самой информации путём сравнения и сопоставления.

Например, к ней можно отнести критерий, определяющий число: число, равное заданному, больше или меньше заданного.

Операция ассоциативного поиска информации состоит в последовательном считывании хранимых в ЗУ слов и сравнении их ассоциативных признаков с заданными словами; если признаки совпадают, то они считываются из ЗУ. Поиск организуется по всем ячейкам. Ассоциативная организация памяти позволяет повысить быстродействие памяти, и часто применяется в сверхоперативной памяти (СОЗУ).

Стековая память также относится к безадресной памяти и получила широкое применение. Она представляет собой группу пронумерованных регистров, снабженных указателем стека, в котором автоматически при записи или считывании устанавливается адрес последней занятой ячейки стека (вершина стека).

При записи, заносимые в стек слова, помещаются в определенной последовательности, которые затем считываются уже в обратном порядке по принципу LIFO: пришедший последним — уходит первым.

Стек обычно используется микропроцессором для хранения адресов возврата при обращении к подпрограммам, а также для запоминания состояния внутренних регистров при обработке прерываний.

Виртуальная память представляет собой программно-аппаратное средство расширения памяти, представляемое программе в качестве оперативной.

Суть её заключается в том, что программам представляется виртуальное пространство оперативной памяти по размерам превышающее объем физически установленной оперативной памяти.

Это виртуальное пространство разбито на страницы фиксированного размера, а в физической оперативной памяти в каждый момент времени присутствует только часть из них.

Остальные страницы хранятся на диске, откуда оперативная система может “подкачать” в физическую память на место, предварительно выгруженных на диск, страниц.

Для прикладной программы и пользователя этот процесс прозрачен. Таким образом, в системе с виртуальной памятью пользователь рассматривает сочетание основных и внешних запоминающих устройств, как большую единую область памяти.

Расплатой является снижение средней производительность памяти.

Классификация запоминающих устройств

1. Информационная емкость – максимальный объем хранимой информации.

Максимальная ёмкость памяти определяется количеством линий в шине адреса системной магистрали, если количество линий n, то ёмкость памяти равна 2n, например, если шина адреса содержит 20 линий, то максимальная ёмкость памяти = 2 20 = 1 Мбайт.

2. Быстродействие, характеризуется временем обращение к ЗУ.

3. Потребляемая мощность, зависит от режима работы (в режиме хранения – потребляемая мощность минимальная)

4. Степень интеграции, выраженная в числе активных элементов в микросхеме.

В современных ЭВМ микросхемы памяти изготавливают из кремния по полупроводниковой технологии с такой высокой степенью интеграции элементов на кристалле, что размеры элементов памяти становятся сопоставимыми с размерами отдельных атомов.

Показателями качества ЗУ являются и другие характеристики, как надёжность, экономичность, габариты, масса и т.д.

Дата добавления: 2014-11-09