[Сторінка 1]
Оперативна, або основна, пам'ять є одним з "трьох китів", на яких тримається "комп'ютерний світ" (процесор, пам'ять і периферійні пристрої). Основний вантаж оперативного зберігання інформації лягає на динамічну пам'ять, яка на сьогоднішній день має найкраще поєднання об'єму, щільності упаковки, енергоспоживання і ціни. Проте їй властиво невисока (за мірками сучасних процесорів) швидкодія, і тут на виручку приходить статична пам'ять, швидкодія якої вища, але досяжна місткість принципово нижча, ніж у динамічної пам'яті.
Швидкодія пам'яті визначається часом виконання операцій запису або зчитування даних. Основними параметрами будь-яких елементів пам'яті є мінімальний час доступу і тривалість циклу звертання. Час доступу (асcess time) визначається як затримка появи дійсних даних на виході пам'яті відносно початку циклу читання. Тривалість циклу визначається як мінімальний період наступних один за одним звернень до пам'яті, причому цикли читання і запису можуть вимагати різних витрат часу. В цикл звертання окрім активної фази самого доступу входить і фаза відновлення (повернення пам'яті до початкового стан), яка порівнянна за часом з активною. Тимчасові характеристики самих запам'ятовуючих елементів визначаються їх принципом дії і технологією виготовлення, що використовується.
Продуктивність пам'яті можна характеризувати як швидкість потоку записуваних або прочитуваних даних і вимірювати в мегабайтах за секунду. Продуктивність підсистеми пам'яті нарівні з продуктивністю процесора суттєвим чином визначає продуктивність комп'ютера. Виконуючи певний фрагмент програми, процесору доведеться, по-перше, завантажити з пам'яті відповідний програмний код, а по-друге, провести необхідні обміни даними, і чим менше часу буде потрібно підсистемі пам'яті на забезпечення цих операцій, тим краще. Продуктивність підсистеми пам'яті залежить від типу і швидкодії вживаних запам'ятовуючих елементів, розрядності шини пам'яті і деяких "хитрощів" архітектури.
Продуктивність мікросхем або модулів пам'яті підвищують застосуванням різних варіантів конвеєризації всередині модуля пам'яті. Конвеєр (Pipe line) в електроніці по своїй ідеї нагадує виробничий: складний процес обробки виробу розбивається на ступені (stage), виконувані на спеціалізованих робочих місцях. Виріб послідовно просувається по всіх ступенях, на кожному ступені виконується тільки одна операція, але дуже швидко. Один виріб можна б було обробити на одному місці і швидше (скоротити хоча б транспортні витрати), але коли вироби йдуть потоком, ефект підвищення продуктивності при конвеєрному методі безперечний. Конвеєрна архітектура в PC успішно розвивається в мікропроцесорах, а останніми роками дісталася і до елементів пам'яті.
Розрядність шини пам'яті – це кількість байт (або битий), з якими операція читання або запису може бути виконана одночасно. Розрядність основної пам'яті звичайно узгоджується з розрядністю зовнішньої шини процесора (1 байт – для 8088; 2 байти – для 8086, 80286, 386SX; 4 байти – для 386DX, 486; 8 байт – для Pentium і старше). Цілком очевидно, що при однаковій швидкодії мікросхем або модулів пам'яті продуктивність блоку з більшою розрядністю буде вище, ніж у малорозрядного. Саме з метою підвищення продуктивності в 32-бітного (по внутрішніх регістрах) процесора Pentium зовнішня шина, що пов'язує його з пам'яттю, має розрядність 64 біти. Бажання виробників процесорів і системної плати заощадити на розрядності пам'яті завжди приводить до зниження продуктивності: комп'ютери на процесорах з повнорозрядною шиною (8086, 386DX) більш ніж на 50% обганяють своїх "молодших братів" (8088, 386SX) при однаковій тактовій частоті. В той же час існують чіпсети, що працюють з 32-бітною пам'яттю навіть для Pentium, але при нинішніх цінах на пам'ять ефективність подібної економії сумнівна.
Банком пам'яті називають комплект мікросхем або модулів (а також їх посадочних місць – "ліжечок" для мікросхем, слотів для SIMM або DIMM), що забезпечує необхідну для даної системи розрядність збережених даних. Працездатним може бути тільки повністю заповнений банк. Усередині одного банку практично завжди повинні застосовуватися однакові (по типу і об'єму) елементи пам'яті.
Банк пам'яті для 386SX звичайно складається з пари "коротких" (32-pin) SIMM або набирається DIP-мікросхемами, для 386DX – з чотирьох 32-pin SIMM. У комп'ютерах на 486-х процесорах банком є один "довгий" (72-pin) SIMM, на старих платах буває можливість набору банку четвіркою 32-pin SIMM (іноді їх установка не допускає використовування одного з 72-pin SIMM). В комп'ютерах на процесорі Pentium і старше банком є пара 72-pin SIMM або один модуль DIMM. На деяких платах базовий об'єм пам'яті (один банк) може бути запаяний на системну плату.
Якщо встановлюваний об'єм пам'яті набирається декількома банками, з'являється резерв підвищення продуктивності за рахунок застосування чергування банків (bank interleaving). Ідея чергування полягає в тому, що суміжні блоки даних (розрядність такого блоку даних відповідає розрядності банку) розташовуються по черзі в різних банках. Тоді при дуже вірогідному послідовному зверненні до даних банки працюватимуть по черзі, причому активна фаза звернення до одного банку може виконуватися під час фази відновлення іншого банку, тобто стосовно обох банків не буде простою під час фази відновлення. Для реалізації чергування чіпсет повинен забезпечувати можливість перекомутації адресних ліній пам'яті залежно від встановленої кількості банків і мати для них (банків) роздільні лінії управляючих сигналів. Чим більше банки беруть участь в чергуванні, тим вище (теоретично) гранична продуктивність. Частіше за все використовується чергування двох або трьох банків (two way interleaving, three way interleaving).
Застосування тіньової пам'яті (shadow memory) дозволяє підвищити продуктивність комп'ютера при інтенсивному зверненні до відносно повільної пам'яті модулів ROM BIOS і відеопам'яті. Ідея методу полягає в "затінюванні" повільного модуля спеціальної пам'яті блоком швидкодійної оперативної пам'яті.
При використанні Shadow ROM вміст затінюваної області (ROM) копіюється в RAM, і при подальшому звертання за цими адресами підставляється фізична область RAM, а запис в цю область блокується. При використанні Shadow RAM запис проводиться одночасно у фізичну пам'ять затінюваної області і в оперативну пам'ять (RAM), а при читанні звертання йде тільки до оперативної пам'яті. Shadow RAM звичайно застосовується для прискорення роботи графічних адаптерів. Цілком зрозуміло, що неприпустимо затінювання областей пам'яті, що розділяється, – про зміни її вмісту за ініціативою адаптера ні процесор, ні інші абоненти системної шини не взнають. Динамічна пам'ять – DRAM (Dynamic RAM) – одержала свою назву від принципу дії її осередків, які виконані у вигляді конденсаторів, утворених елементами напівпровідникових запам'ятовуючих мікросхем. З деяким спрощенням опису фізичних процесів можна сказати, що при записі логічної одиниці в осередок конденсатор заряджається, при записі нуля – розряджається. Схема зчитування розряджає через себе цей конденсатор, і, якщо заряд був ненульовим, виставляє на своєму виході одиничне значення, і заряджає конденсатор до колишнього значення.
За відсутності звернення до осередку з часом за рахунок струмів витоку конденсатор розряджається і інформація втрачається, тому така пам'ять вимагає постійного періодичного підзаряду конденсаторів (звернення до кожного осередку) – пам'ять може працювати тільки в динамічному режимі. Цим вона принципово відрізняється від статичної пам'яті, реалізованої на осередках тригерів, що зберігає інформацію без звернень до неї скільки завгодно довго (при включеному живленні). Завдяки відносній простоті елементу динамічної пам'яті на одному кристалі вдається розміщувати мільйони осередків і одержувати найдешевшу напівпровідникову пам'ять достатньо високої швидкодії з помірним енергоспоживанням, що використовується як основна пам'ять комп'ютера. Розплатою за низьку ціну є деякі складнощі в управлінні динамічною пам'яттю.


Увага!!! Вся інформація безкоштовна та опублікована з метою ознайомлення!