T Разновидности интерфейса динамической памяти

Динамическая память была изобретена ещё в 1966 году Робертом Деннардом из исследовательского центра Уотсона корпорации IBM, она отличается удачным соотношением ёмкость/цена и невысоким тепловыделением. За 40 лет существования, структура DRAM остаётся неизменной и модифицируется только интерфейс, меняясь на уровне взаимодействия микросхемы памяти и контроллера памяти.

Виды динамической памяти можно разделить на две группы: асинхронная и синхронная память. Все современные виды памяти относятся к типу синхронной.

Быстродействие асинхронных типов DRAM характеризуется временем цикла обращения, т.е. минимальным периодом, с которым можно выполнить повторяющееся обращение по произвольным адресам. Для микросхем DRAM, в зависимости от их качества, это время составляет 50, 60 или 70 нс (9-10 сек). Процессор, работающий с асинхронной памятью, вынужден простаивать (отрабатывать пустые циклы ожидания), в то время как память выполняет свою работу, что снижает быстродействие процессора и компьютера в целом.

В результате новых технологических решений была разработана синхронная динамическая память (Synchronous DRAM. SDRAM). SDRAM выдаёт запрошенную информацию на системную шину под контролем тактового генератора, как это происходит с процессором и системной шиной. Основное преимущество синхронного динамического запоминающего устройства состоит в том, что оно исключает зависимость микросхемы памяти от управляющих сигналов.

В синхронной памяти, в отличие от асинхронной, для описания быстродействия вместо продолжительности цикла доступа в наносекундах стали применять минимально допустимый период тактовой частоты (интервал времени между тактами),

t Кэш-память

Кэш-память - это буферная, расположенная между регистровой и основной памятью, не доступная для пользователя быстродействующая память.

Для ускорения операций с основной памятью используется несколько уровней кэш-памяти. Каждый уровень служит для согласования менее быстродействующих устройств памяти с более быстродействующими. Кэш первого и второго уровней входит в структуру центрального процессора. Для операций с дисковой памятью кэш третьего уровня организуется в ячейках оперативной памяти. Обмен данными между процессором и сверхоперативным запоминающим устройством осуществляется словами. На каждом уровне иерархии необходимо так организовать передачу данных, чтобы общий объем передаваемых в единицу времени данных был равен или превышал запросы процессора.

Основная идея кэш-памяти проста - в ней находятся слова, которые чаще всего используются. Если процессору нужно какое-нибудь слово, сначала он обращается к кэш-памяти. Только в том случае, если слова там нет, он обращается к основной памяти. Если значительная часть слов находится в кэш-памяти, среднее время доступа значительно сокращается. Таким образом, успех или неудача зависит от того, какая часть слов находится в кэш-памяти.

Ситуация, когда при последовательных обращениях к памяти в течение некоторого промежутка времени используется только небольшая ее область, называется принципом локальности. Этот принцип составляет основу всех систем кэш-памяти. Идея состоит в том, что когда определенное слово вызывается из памяти, оно вместе с соседними словами переносится в кэш-память, что позволяет при очередном запросе быстро обращаться к следующим словам.

Основная память и кэш-память делятся на блоки фиксированного размера с учетом принципа локальности. Блоки внутри кэш-памяти обычно называют строками кэша (cache lines). При кэш-промахе из основной памяти в кэш-память загружается вся строка, а не только необходимое слово. Например, если строка состоит из 64 байт, обращение к адресу 260 влечет за собой загрузку в кэш-память всей строки (байты с 256 по 319) на случай, если через некоторое время понадобятся другие слова из этой строки. Такой путь обращения к памяти более эффективен, чем вызов каждого слова по отдельности, потому что однократный вызов k слов происходит гораздо быстрее, чем вызов одного слова £раз.

Дата добавления: 2015-04-25