Архитектура ЭВМ/Занятие 9/Память

Классификация

ОЗУ, оперативное запоминающее устройство с оперативной памятью (RAM, Random Access Memory) - памятью с произвольным доступом (английский термин), определяет допустимый объём и скорость одновременно выполняемых процедур. Произвольность доступа подразумевает возможность операций записи или чтения с любой ячейкой ОЗУ в произвольном порядке.

При выключении компьютера вся информация, которая находилась в оперативной памяти компьютера, безвозвратно теряется.

ПЗУ (постоянное запоминающее устройство, ROM, Read Only Memory, память только для чтения) - постоянная память, информацию из которой в штатном режиме можно только считывать.

Делятся на:

собственно ПЗУ
перепрограммируемые ПЗУ (ППЗУ). С ультрафиолетовым стиранием информации. Стирание старой информации, т. е. установка всех битов памяти в единичное состояние, производилось ультрафиолетовым излучением, для которого в корпусе микросхемы делалось специальное прозрачное окошечко.Запись информации осуществляется электрическим путем с помощью специального устройства - программатора.
ППЗУ в которых обновление информации осуществляется чисто электрическим путем, причем уже без специального программатора и не вынимая из платы.

Cashe-память (Кэш-память, Cashe Memory) - сверхоперативная память (СОЗУ), является буфером между ОЗУ и процессором (несколькими процессорами) и другими абонентами системной шины.

Кэш представляет собой "быструю" статическую память небольшого объема, которая служит для ускорения доступа к полному объему "медленной" динамической памяти. Основная идея работы кэш-памяти заключается в том, что извлеченные из ОЗУ данные или команды программы копируются в кэш; одновременно в специальный каталог адресов, который находится в той же самой памяти, запоминается, откуда информация была извлечена.

В свою очередь, Кэш память можно разделить на два уровня:

L1 Cashe (Level 1 Cashe, Первичный кэш) - кэш 1 уровня, внутренний (Internal, Integrated) кэш процессоров класса 486 и старше.
L2 Cashe (Level 2 Cashe, Вторичный кэш) - кэш 2 уровня. Работает на частоте шины. Для кэша 2-го уровня всегда используется SRAM. Характерные емкости - от 256kB до 1MB на процессор. Объем и быстродействие L2 Cashe оказывают огромное влияние на быстродействие ПК в целом.

Параметры

Любые микросхемы памяти имеют следующие основные параметры:

Тип памяти

Статическая память (SRAM - Static RAM). В статической памяти элементы (ячейки) построены на различных вариантах схем (триггеров) с двумя устойчивыми состояниями. После записи бита в ячейку она может пребывать в этом состоянии столь угодно долго - необходимо только наличие питания. Ячейки статической памяти имеют малое время срабатывания (единицы-десятки наносекунд), однако микросхемы на их основе имеют низкую удельную плотность данных (порядка единиц Мбит на корпус) и высокое энергопотребление. Поэтому статическая память используется в основном в качестве буферной (кэш-память).

Динамическая (DRAM – Dynamic RAM). В динамической памяти ячейки построены на основе областей (занимающих гораздо меньшую площадь, нежели триггеры) с накоплением зарядов и практически не потребляющих энергии при хранении. При записи бита в такую ячейку в ней формируется электрический заряд, который сохраняется в течение нескольких миллисекунд; для постоянного сохранения заряда ячейки необходимо регенерировать - перезаписывать содержимое для восстановления зарядов. Ячейки динамической памяти имеют большее время срабатывания (десятки-сотни наносекунд), но большую удельную плотность (порядка десятков Мбит на корпус) и меньшее энергопотребление. Динамическая память используется в качестве основной.

Объем памяти

Показывает общую емкость микросхемы. Измеряется в Мб. Диапазон выпускались модули 1Mb, 4Mb, 8Mb, 16Mb, 32Mb, 64Mb, 128Mb. В настоящее время наиболее распространены модули 256Mb, 512Mb, 1Гб. Выпускаются наборы объемом 2Гб, 4Гб до 16Гб [1].

Структура памяти

Обозначает количество ячеек памяти и разрядность каждой ячейки. Разрядность памяти - это количество байт (или бит), с которыми операция чтения или записи может быть выполнена одновременно. Разрядность основной памяти обычно согласуется с разрядностью внешней шины процессора. Например, 1 байт - для 8088; 2 байта - для 8086-80286, 386SX; 4 байта - для 386DX, 486; 8 байт - для Pentium и т.д.

Время доступа (время такта для синхронных устройств)

Характеризует скорость работы микросхемы и обычно указывается в наносекундах (нс) через тире в конце наименования. На более медленных динамических микросхемах могут указываться только первые цифры (-7 вместо -70, -15 вместо -150), на более быстрых статических "-15" или "-20" обозначают реальное время доступа к ячейке. Часто указывается не реальное, а минимальное из всех возможных времен доступа.