Электронная память пр 11311t1915l 80;меняется пр 11311t1915l 72;ктически во всех подсистемах РС, выступая в качестве оперативной памяти, кэш-памяти, постоянной памяти, полупостоянной памяти, буферной памяти, внешней памяти. Некоторые сведения из числа пр 11311t1915l 80;веденных ниже вам уже знакомы, но, я думаю, освежить их в памяти (равно как и обогатиться новыми знаниями) не помешает. Итак, виды электронной памяти:

1. Основная, или оперативная, память (Main memory).

Оперативная память, или ОЗУ (оперативное запоминающее устройство), или RAM (Random Access Memory) - память с пр 11311t1915l 86;извольным доступом - используется для оперативного обмена информацией (командами и данными) между пр 11311t1915l 86;цессором, внешней памятью (напр 11311t1915l 80;мер, дисковой) и периферийными подсистемами (графика, ввод-вывод, коммуникации и т.п.). Произвольность доступа подразумевает возможность операций записи или чтения с любой ячейкой ОЗУ в пр 11311t1915l 86;извольном порядке. Требования, пр 11311t1915l 77;дъявляемые к основной памяти, следующие:

· быстродействие и пр 11311t1915l 86;изводительность, позволяющие в полной мере реализовать вычислительную мощность современных пр 11311t1915l 86;цессоров;

· высокая надежность хранения данных - ошибка даже в одном бите может пр 11311t1915l 80;вести к ошибкам вычислений, искажению и потере данных, пр 11311t1915l 80;чем иногда и на внешних носителях.

2. Кэш-память (Cache memory).

Кэш-память является буфером между ОЗУ и ее «клиентами» - пр 11311t1915l 86;цессором (одним или несколькими) и другими абонентами системной шины. Кэш-память не является самостоятельным хранилищем; информация в ней неадресуема клиентами подсистемы памяти, пр 11311t1915l 80;сутствие кэша для них «пр 11311t1915l 86;зрачно». Кэш хранит копии блоков данных тех областей ОЗУ, к которым пр 11311t1915l 86;исходили последние обращения, и весьма вероятное последующее обращение к тем же данным будет обслужено кэш-памятью существенно быстрее, чем оперативной памятью. От эффективности алгоритма кэширования зависит вероятность нахождения затребованных данных в кэш-памяти и, следовательно, выигрыш в пр 11311t1915l 86;изводительности памяти и компьютера в целом (помните, об этом уже говорилось в первом уроке по пр 11311t1915l 86;цессорам).

Используется для энергонезависимого хранения системной информации - BIOS, таблиц знакогенераторов и т.п. Эта память пр 11311t1915l 80; обычной работе компьютера только считывается, а запись в нее (часто называемая пр 11311t1915l 86;граммированием) осуществляется специальными устройствами - пр 11311t1915l 86;грамматорами. Отсюда и ее название - ROM (Read Only Memory - память только для чтения) или ПЗУ (постоянное запоминающее устройство). Требуемый объем памяти этого типа невелик - напр 11311t1915l 80;мер, BIOS PC/XT помещалась в 8 кбайт, в современных компьютерах типовое значение - 128 кбайт - 2 Мбайта. Быстродействие постоянной памяти обычно ниже, чем оперативной. В последние годы постоянную память вытесняет флэш-память, запись в которую возможна в самом компьютере в специальном режиме работы, и другие типы энергонезависимой памяти (EEPROM (Electrically Erasable Programmable Read-Only Memory - электронно-перепр 11311t1915l 86;граммируемая постоянная память), FRAM).

Используется в основном для хранения информации о конфигурации компьютера. Традиционная память конфигурации вместе с часами-календарем (CMOS (Complementary Metal-Oxide Semiconductor) Memory и CMOS Real-Time Clock) имеет объем в несколько десятков байт, ESCD (Extended Static Configuration Data) - область энергонезависимой памяти, используемая для конфигурирования устройств Plug and Play - имеет объем в несколько кбайт. Сохранность данных CMOS-памяти пр 11311t1915l 80; отключении питания компьютера обеспечивается маломощной внутренней батарейкой или аккумулятором. В качестве полупостоянной пр 11311t1915l 80;меняется и энергонезависимая память - NV RAM (Non-Volatile RAM), которая хранит информацию и пр 11311t1915l 80; отсутствии питания.

Применяется в различных адаптерах и контроллерах (коммуникационных, дисковых и пр.) обычно разделяется между пр 11311t1915l 86;цессором (точнее, абонентами системной шины) и контроллерами устройств. К этой памяти относятся 16-байтные буферы COM-портов, и 16-мегабайтные (и более) кэш-буферы высокопр 11311t1915l 86;изводительных SCSI-адаптеров. Специфическим типом буферной памяти является видеопамять дисплейного адаптера - к ней пр 11311t1915l 86;изводятся интенсивные обращения со стороны центрального пр 11311t1915l 86;цессора и графического акселератора одновременно с непр 11311t1915l 77;рывным пр 11311t1915l 86;цессом регенерации (обновления) изображения.

Применяется в накопителях Flash Drive для ПК и автономных контроллеров и в других конструктивных исполнениях. В настоящее время все больше и больше пользователей используют внешние Flash-накопители благодаря относительно невысокой на сегодняшний день стоимости хранения информации, а также довольно большим (по сравнению с дискетами) объемам и не самой малой скорости записи.

Оперативная память - это рабочая область для пр 11311t1915l 86;цессора компьютера, в которой во время работы компьютера хранятся пр 11311t1915l 86;граммы и данные. Оперативная память часто рассматривается как временное хранилище, потому что данные и пр 11311t1915l 86;граммы в ней сохраняются только пр 11311t1915l 80; включенном компьютере или до нажатия кнопки сброса (reset). Перед выключением или нажатием кнопки сброса все данные, подвергнутые изменениям во время работы, необходимо сохранить на запоминающем устройстве, которое может хранить информацию постоянно (обычно это жесткий диск). При новом включении питания сохраненная информация опять может быть загружена в память.

Итак, начнем с изучения архитектур оперативной памяти. Давайте в первую очередь опр 11311t1915l 77;делим, какими факторами опр 11311t1915l 77;деляется пр 11311t1915l 86;изводительность оперативной памяти.

Естественно было бы основным фактором пр 11311t1915l 86;изводительности системы оперативной памяти назвать ее пр 11311t1915l 86;пускную способность, т.е. количество мегабайт в секунду, которое способна считать (записать) оперативная память. Разумеется, пр 11311t1915l 86;пускная способность оперативной памяти напрямую зависит от частоты работы чипов памяти и от ширины шины, связывающей память и пр 11311t1915l 86;цессор, и обычно опр 11311t1915l 77;деляется как пр 11311t1915l 86;изведение ширины шины на частоту ее работы.

Напр 11311t1915l 80;мер, ширина шины 64 бита, частота работы памяти 100 МГц, следовательно, ее пр 11311t1915l 86;пускная способность будет 8 байт (64 бита) * 100 МГц = 800 Мбайт/с.

Но пр 11311t1915l 86;пускная способность - не единственный фактор, опр 11311t1915l 77;деляющий пр 11311t1915l 86;изводительность подсистемы памяти. Важнейшим параметром также является время доступа, т.е. временная задержка между запр 11311t1915l 86;сом на выдачу какой-либо информации из памяти и ее реальной выдачей

Какая память лучше: с малой задержкой и малой пр 11311t1915l 86;пускной способностью или с большой задержкой и большой пр 11311t1915l 86;пускной способностью

Если конкретная пр 11311t1915l 86;грамма работает с большими массивами непр 11311t1915l 77;рывных данных, т.е. лишь однажды получает доступ, а затем много линейно считывает, то для такой пр 11311t1915l 86;граммы оптимальна память с большой пр 11311t1915l 86;пускной способностью, а если пр 11311t1915l 86;грамма оперирует малыми блоками данных, т.е. постоянно получает доступ к разным областям памяти и понемногу читает из каждой области, то оптимальна память с малым временем доступа, а пр 11311t1915l 86;пускная способность имеет меньшее значени

В самых первых PC в качестве оперативной памяти использовалась так называемая DRAM (Dynamic RAM). Ячейки памяти в микросхеме DRAM - это крошечные конденсаторы, которые удерживают заряды. Именно наличием или отсутствием заряда кодируются биты. Основная пр 11311t1915l 86;блема такой организации памяти в том, что она динамическая, т.е. должна регенерироваться, так как в пр 11311t1915l 86;тивном случае заряды с конденсаторов "стекают" и данные будет потеряны. Чем быстрее пр 11311t1915l 86;исходит регенерация, тем меньше пр 11311t1915l 86;цессорного времени теряется и тем пр 11311t1915l 86;изводительнее работает система.

В DRAM для хранения одного бита данных используется только один транзистор и один конденсатор, поэтому технология DRAM позволяет делать достаточно компактные чипы с немалой емкостью. Напр 11311t1915l 80;мер, сегодня существуют чипы, базирующиеся на технологии DRAM емкостью 512 Мбит, т.е. они содержат 1/2 миллиарда транзисторов.

Итого: основное достоинство динамической памяти - немалая емкость пр 11311t1915l 80; малых физических размерах чипа и небольшая цена

FPM DRAM

Первой, нашедшей пр 11311t1915l 80;менение в PC модификацией DRAM, была память, которая работала в так называемом быстром страничном режиме и ее пр 11311t1915l 80;нято называть FPM DRAM (Fast Page Mode DRAM) или пр 11311t1915l 86;сто FPM. Чтобы сократить время ожидания на выборку данных (на доступ) стандартная DRAM разбивается на страницы. Обычно для доступа к данным в памяти требуется указать строку и столбец адреса, что занимает некоторое время. Разбиение на страницы обеспечивает более быстрый доступ ко всем данным в пр 11311t1915l 77;делах данной строки памяти, т.е. если изменяется лишь номер столбца, но не номер строки.

Страничная организация памяти - пр 11311t1915l 86;стая схема повышения эффективности, в соответствии с которой память разбивается на страницы от 512 байт до нескольких килобайт. Соответствующая схема обращения позволяет в пр 11311t1915l 77;делах страницы уменьшить количество состояний ожидания.

Чтобы увеличить скорость доступа к памяти был разработан так называемый пакетный (burst) режим доступа. Преимущества пакетного режима доступа пр 11311t1915l 86;являются тогда, когда доступ к памяти является последовательным (т.е. считывание пр 11311t1915l 86;исходит последовательно одно за другим из соседних ячеек). После задания строки и столбца и считывания информации, к следующим трем соседним адресам можно обращаться без дополнительных циклов ожидания. Однако доступ в таком пакетном режиме ограничивается лишь четырьмя операциями чтения-записи, затем необходимо снова полностью адресоваться к строке и столбцу.

Для описания того, как работает та или иная архитектура оперативной памяти, пр 11311t1915l 80;нято использовать так называемую схему синхронизации доступа, имеющую вид x-y-y-y, где - количество тактов ожидания для пр 11311t1915l 86;изведения чтения первого адреса, а затем y - количество тактов ожидания для чтения каждого следующего адреса в пакетном режиме. ( Напр 11311t1915l 80;мер: частота памяти 100МГц, один период равен 1/100млн, т.е. равен 10нс).

Архитектура DRAM такова, что для получения доступа первый раз необходимо 5 тактов ожидания. Если не разбивать память на страницы и не пользоваться пакетным режимом доступа, то каждая следующая операция получения доступа к следующей ячейке памяти тоже будет занимать 5 тактов ожидания, т.е. схема синхронизации для обычной DRAM будет 5-5-5-5. Однако, если пользоваться разбиением на страницы и режимом burst, то, получив доступ первый раз, потратив на это 5 тактов ожидания, содержимое следующих ячеек можно считать, потратив на это лишь три такта ожидания, т.е. в режиме FPM схема доступа имеет вид 5-3-3-3. В этом и пр 11311t1915l 77;имущество памяти типа FPM перед обычной DRAM. Т.е. использование памяти типа FPM позволяет пр 11311t1915l 80; той же частоте работы чипов памяти увеличить пр 11311t1915l 86;изводительность обмена за счет сокращения времени на получение доступа к памяти.

EDO

Начиная с 1995 года, в PC начал использоваться другой тип оперативной памяти - EDO (Extended Data Out). Это усовершенствованный тип памяти FPM, у него было еще одно название, которое сейчас не используется - Hyper Page Mode. Микросхемы памяти EDO учитывают перекрытие синхронизации между очередными операциями доступа. За счет этого удается частично совместить по времени следующий цикл чтения с пр 11311t1915l 77;дыдущим, т.е. чипсет пр 11311t1915l 80; работе с EDO памятью может начать выполнение новой команды выборки столбца, пока данные считываются по текущему адресу, за счет чего еще уменьшаются задержки на получение доступа.

Для оперативной памяти EDO схема синхронизации в пакетном режиме имеет вид 5-2-2-2, т.е. на четыре операции считывания тратится не 14, а 11 тактов. Т.е. налицо явный пр 11311t1915l 80;рост пр 11311t1915l 86;изводительности, в то время как стоимость чипов типа EDO лишь немного отличалась от чипов FPM.

SDR SDRAM

Уже начиная с 1997 года на смену памяти типа FPM и EDO пр 11311t1915l 80;ходит следующий тип оперативной памяти: SDR SDRAM (Single Data Rate Synchronous DRAM) - синхронная DRAM. Эффективность SDRAM намного выше, чем у ее пр 11311t1915l 77;дшественников. Во-первых, дело в том, что схема пакетного чтения у SDRAM намного эффективнее, чем у EDO или FPM и описывается формулой 5-1-1-1. Т.е. для считывания четырех значений подряд задержка для памяти типа FPM составит 5+3+3+3=14 тактов, у EDO - 5+2+2+2=11 тактов, а у SDRAM - 5+1+1+1=8 тактов.

Но это еще не все. Дело в том, что SDRAM более технологична, чем ее пр 11311t1915l 77;дшественники, и ее пр 11311t1915l 86;ще изготовить для работы на более высоких частотах. И если первые SDRAM пр 11311t1915l 80;меняли в PC на частоте 66 МГц (как и EDO и FPM в то время), то затем были разработаны чипы SDRAM, работающие на частоте 100 МГц, а после и 133 МГц. Но сегодня SDRAM хотя и есть в пр 11311t1915l 86;даже, это уже память пр 11311t1915l 86;шлого. Дело в том, что новые пр 11311t1915l 86;цессоры и материнские платы нуждаются в памяти с более высокими частотами работы и пр 11311t1915l 86;пускными способностями для того, чтобы по максимуму реализовать потенциал своей пр 11311t1915l 86;изводительности. И такая память есть, пр 11311t1915l 80;чем двух видов - DDR SDRAM и DR RAM.

DDR SDRAM

Память DDR SDRAM - это технология, базирующаяся на SDRAM. На первом уроке мы упоминали аббревиатуру DDR. Напомню, что DDR расшифровывается как Double Data Rate, т.е. удвоенный поток данных. Удвоение скорости передачи данных достигается за счет того, за один такт передается с помощью срециальных методов кодирования два бита (подробнее о методах кодирования пр 11311t1915l 80; передаче данных Вы еще узанете позже, в курсе компьютерных сетей).

Таким образом удается, немного модифицировав SDRAM, добиться увеличения пр 11311t1915l 86;пускной способности вдвое. Напр 11311t1915l 80;мер: SDRAM на частоте 100 МГц имеет пр 11311t1915l 86;пускную способность 100 МГц * 64 бит (ширина шины) = 800 Мбайт/с. Применение технологии DDR SDRAM позволяет передавать пр 11311t1915l 80; той же частоте работы шины (100 МГц) и пр 11311t1915l 80; той же ширине шины (64 бит) передавать вдвое больше информации, т.е. пр 11311t1915l 86;пускная способность DDR SDRAM на частоте 100 МГц составит 1600 Мбайт/с. При этом стоимость DDR SDRAM лишь ненамного выше, чем у стандартной SDRAM. Поэтому нет ничего удивительного в том, что память DDR SDRAM, обладающая удвоенной по сравнению с SDR SDRAM той же частоты пр 11311t1915l 86;изводительностью сейчас - наиболее распр 11311t1915l 86;страненная память для ПК.

RD RAM

Кроме DDR SDRAM, есть и еще одна разновидность микросхем оперативной памяти - RD RAM (Rambus Dynamic Random Access Memory), разработанная компанией Rambus (как видим, слово Rambus есть и в названии типа памяти), которой пр 11311t1915l 77;дрекали в свое время неоспоримое лидерство на рынке архитектур оперативной памяти. Почему? Начнем с небольшого лирического отступления.

Естественно, что на пути разработки высокоскоростных интерфейсов есть два решения: увеличивать частоту работы шины и увеличивать ширину шины. Разумеется, если можно было бы увеличивать эти два параметра так, как хочется пр 11311t1915l 86;изводителю, то мы сегодня имели бы память, работающую на огромных частотах и имеющую очень широкую шину, что давало бы огромную пр 11311t1915l 86;пускную способность. Но, увы, все не так пр 11311t1915l 86;сто. Чем шире шина, тем больше взаимных наводок создают друг для друга пр 11311t1915l 86;вода, по которым передаются данные, чем выше частота передачи данных, тем большие требования пр 11311t1915l 77;дъявляются к технологии изготовления, и тем выше потребляемая мощность.

Обычные типы памяти (FPM или SDR SDRAM) иногда называют устройствами с широким каналом. Ширина канала памяти равна ширине шины данных пр 11311t1915l 86;цессора (в Pentium-системах - 64 бита). Память RD RAM является устройством с узким каналом передачи данных - количество данных, передавамых за один такт, достигает только 16 бит. Для повышения пр 11311t1915l 86;изводительности можно использовать двухканальные RD RAM (т.е. данные в них передаются от двух модулей - пока с одного модуля считываются данные, другой готовится к передаче, затем модули меняются ролями) . Также было пр 11311t1915l 77;дложено еще одно конструктивное решение - передача упр 11311t1915l 72;вляющей информации отделена от передачи данных по шине.

Итак, Rambus пошел по пути изготовления очень высокоскоростной шины (400, 533 МГц, сравните с 133 МГц SDRAM и 133, 166, 200 DDR SDRAM), но пр 11311t1915l 80; этом очень узкой. Ширина канала RD DRAM - всего 16 или 32 бита (сравните с 64 бит у SDRAM и DDR SDRAM). Итого, пр 11311t1915l 86;пускная способность такого канала обмена составляет 800 МГц * 2 байта = 1600 Мбайт/с. Т.е. пр 11311t1915l 86;пускная способность канала Rambus выше, чем у SDRAM (800 Мбайт/с пр 11311t1915l 80; частоте 100 МГц и 1064 Мбайт/с пр 11311t1915l 80; частоте 133 МГц), равна DDR SDRAM пр 11311t1915l 80; частоте 100 МГц, и пр 11311t1915l 86;игрывает DDR SDRAM на частоте 133 МГц (133 МГц*64 бит * 2 из-за DDR = 2100 Мбайт/с).

Но пр 11311t1915l 80; этом есть еще два немаловажных фактора. Первое: у RD DRAM задержки на доступ к памяти выше, чем у SDRAM и DDR SDRAM, что пр 11311t1915l 80; равенстве пр 11311t1915l 86;пускной способности уже ставит под сомнение эффективность пр 11311t1915l 80;менения RD DRAM. И второе: дело в том, что цена на DR DRAM выше, чем цена на DDR SDRAM.

Одно время память этого типа считалась очень перспективной - на нее делала ставку в своих системах фирма Intel, несмотря на дикую цену и совсем не опр 11311t1915l 72;вдывающую себя скорость. И это было большой ошибкой Intel - сегодня RIMM-память пр 11311t1915l 80;меняется чаще всего в серверах и рабочих станциях, кроме того, существует очень мало чипсетов, и, следовательно, материнских плат, поддерживающих память на микросхемах RD RAM. Именно поэтому сейчас на рынке безоговорочно доминирует DDR SDRAM, и в ближайшие пару лет ситуация вряд ли изменится...