Реферат: Оперативная память
ОглавлениеВведение ……………………………………………………………….……..2
Типы оперативной памяти…………………………….……………….…….3
Память типа DRAM…………………………………….……….…….6
Память типа SRAM……………………………………………..……12
Разъемы SIMM иDIMM…………………………………………………….15
Увеличение объемапамяти………………………………………………....19
Заключение…………………………………………………………………..22
Списоклитературы…………………………………………………………..23
Введение
В этой курсовой работе будет рассмотрена оперативная память как слогической, так и с физической точек зрения. В ней будут описаны микросхемы имодули памяти, которые можно установить в компьютере.
Оперативная память является одним из важнейших элементовкомпьютера. Именно из нее процессор берет программы и исходные данные дляобработки, в нее он записывает полученные результаты. Название «оперативная» эта память получила потому, чтоона работает очень быстро, так что процессору практически не приходится ждатьпри чтении данных из памяти или записи в память. Однако содержащиеся в нейданные сохраняются только пока компьютер включен или до нажатия кнопки сброса (reset). При выключениикомпьютера содержимое оперативной памяти стирается. Поэтому перед выключениемили нажатием кнопки сброса все данные, подвергнутые во время работы изменениям,необходимо сохранить на запоминающем устройстве. При новом включении питаниясохраненная информация вновь может быть загружена в память.
Часто для оперативной памяти используют обозначение RAM (Random Access Memory, то есть память спроизвольным доступом). Это означает, что обращение к данным, хранящимся воперативной памяти, не зависит от порядка их расположения в памяти. Когдаговорят о памяти компьютера, обычно подпазумевают оперативную память, преждевсего микросхемы памяти или модули, в которых хранятся активные программы иданные, используемые процессором.
Это, и многое другое будет рассматриваться далее.
Типыоперативной памяти
Оперативная память (RAM, Random Access Memory, память произвольногодоступа) — это энергозависимая среда, в которую загружаются и в которой находятсяприкладные программы и данные в момент, пока вы с ними работаете. Когда вызаканчиваете работу, информация удаляется из оперативной памяти. Еслинеобходимо обновление соответствующих дисковых данных, они перезаписываются.Это может происходить автоматически, но часто требует команды от пользователя.При выключении компьютера вся информация из оперативной памяти теряется.
В связи с этим трудно недооценить все значение оперативной памяти.Однако до недавнего времени эта область компьютерной индустрии практически неразвивалась (по сравнению с другими направлениями). Взять хотя бы видео,аудиоподсистемы, производительность процессоров и. т. д. Усовершенствованиябыли, но они не соответствовали темпам развития других компонентов и касалисьлишь таких параметров, как время выборки, был добавлен кэш непосредственно намодуль памяти, конвейерное исполнение запроса, изменен управляющий сигналвывода данных, но технология производства оставалась прежней, исчерпавшей свойресурс. Память становилась узким местом компьютера, а, как известно,быстродействие всей системы определяется быстродействием самого медленного ееэлемента. И вот несколько лет назад волна технологического бума докатилась и дооперативной памяти. Быстрое усовершенствование оперативной памяти позволилокроме ее усовершенствования, значительно снизить цену на нее.
Но даже после падения цен, память системы, как правило, стоит вдвоедороже, чем системная плата. До обвального падения цен на память в середине1996г. в течении многих лет цена одного мегабайта памяти держаласьприблизительно на уровне 40 долларов. К концу 1996г. цена одного мегабайтапамяти снизилась примерно до 4 долларов. Цены продолжали падать, и послеглавного обвального падения стоимость одного мегабайта не превышает доллара,или приблизительно 125 доларов за 128 Мбайт.
Хотя память значительно подешевела, модернизировать приходится еенамного чаще, чем несколько лет назад. В настоящее время новые типы памятиразрабатываются намного быстрее, и вероятность того, что в новые компьютеры нельзябудет устанавливать память нового типа, как никогда велика.
От количества установленной в компьютере оперативной памятинапрямую зависит возможность, какими программами вы сможете на нем работать.При недостаточном количестве оперативной памяти многие программы либо вовсе небудут работать, либо станут работать крайне медленно. Можно привести следующуюприблизительную классифика-цию возможностей компьютера, в зависимости от объемаоперативной памяти:
1 Мбайт и менее — на компьютере возможна работа только в среде DOS. Такиекомпьютеры можно использовать для корректировки текстов или ввода данных;
4 Мбайта — на компьютере возможна работа в среде DOS, Windows 3.1 и Windows forWorkgroups. Работа в DOS вполне комфортна, а в Windows — нет: некоторые Windows-программыпри таком объеме памяти не работают, а некоторые позволяют обрабатывать лишьнебольшие и несложные документы. Одновременный запуск несколькихWindows-программ также может быть затруднен;
8 Мбайт — обеспечивается комфортная работа в среде Windows 3.1, Windows forWorkgroups, при этом дальнейшее увеличение объема оперативной памяти ужепрактически не повышает быстродействие для большинства офисных приложений.Использование более новых операционных систем, как Windows 95 и OS/2 Warp, впринципе возможно, но работать они будут явно медленно; 16 Мбайт — обеспечивается комфортная работа в операционных системах Windows 95 и OS/2,причем дальнейшее увеличение объема оперативной памяти уже практически неповышает быстродействие при выполнении большинства офисных приложений. Возможноиспользование Windows NT, хотя ей не помешает добавить еще 8-16 Мбайт;
32 Мбайта и более — такой объем оперативной памяти может требоваться длясерверов локальных сетей, компьютеров, используемых для обработки фотоизображенийили видеофильмов, и в некоторых других приложениях. Полезен он может быть и длякомпьютеров, работающих под управлением ОС Windows NT.
Всю память с произвольным доступом (RAM) можно разделить на дватипа:
1. DRAM (динамическая RAM)
2. SRAM (статическая RAM).
Причем независимо от типа оперативная память ЭВМ является адресной.Это значит, что каждой, хранимой в памяти единице информации ставится всоответствие специальное число, а именно адрес, определяющий место его храненияв памяти. В современных ЭВМ различных типов, как правило, минимальнойадресуемой единицей информации является байт (8-ми разрядный код). Болеекрупные единицы информации — это слово и производные: двойное слово, полусловои т. д. (образуется из целого числа байт). Обычно слово соответствует форматуданных, наиболее часто встречающихся в данной машине в качестве операндов.Часто формат слова соответствует ширине выборке из основной памяти
Существуют несколько методов организации оперативной памяти:
1) Метод строк/колонок (Row/column). При данном методе адресацииОП, последняя представляет собой матрицу разделенную на строки и колонки. Приобращении к ОП одна часть адреса определяет строку, а другая — колонку матрицы.Ячейка матрицы, оказавшаяся на пересечении выбранных строки и колонки считываетсяв память или обновляется ее содержимое.
2) Метод статических колонок (Static-column). При данном методеадресации ОП информация, относящаяся к какой-либо программе, размещается вопределенной колонке. Последующее обращение к данной программе происходит в туже самую колонку. За счет статичности части адреса (ее не надо передавать поадресной шине) доступ к данным осуществляется быстрее.
3) Метод чередования адресов (Interleaved), который впервые сталприменяться в 386 моделях АТ компьютерах. Данный метод предполагает считывание(или запись) информации не по одному, а сразу по нескольким адресам: i, i+1,i+2 и т.д. Количество одновременно опрашиваемых адресов, по которым происходитсчитывание информации, определяет кратность чередования адресов, чтосоответствует количеству блоков ОП. На практике обычно используется 2-х или 4-хкратное чередование адресов, т.е. ОП делится на 2 или 4 блока.Запись информациив блоки осуществляется независимо друг от друга. Информация по адресу iхранится в первом блоке, по адресу i+1 — во втором блоке и т.д. Считываемая сблоков информация далее переписывается в кэш-память для последующейпереработки.
4) Метод страничной организации (Page-mode). При данном методеорганизации память адресуется не по байтам, а по границам страниц. Размерстраницы обычно равен 1 или 2 Кбайта. Данный метод предполагает наличие всистеме кэш-памяти емкостью не менее 128 Кб куда предварительно считываютсятребуемые страницы ОП для последующей переработки МП или другим устройством.Обновленная информация периодически из кэш-памяти сбрасывается в ОП.
Последние два метода системной организации памяти предполагаютобязательное наличие в системе сверх быстродействующей кэш-памяти дляопережающего (read-ahaed) чтения в нее информации из ОП с последующейобработкой ее микропроцессором, что снижает время простоя последнего и повышаетобщую производительность системы.
Память типа DRAMДинамическая оперативная память ( Dynamic RAM – DRAM) используется вбольшинстве систем оперативной памяти персональных компьютеров. Основноепреимущество этого типа памяти состоит в том, что ее ячейки упакованы оченьплотно, т.е. в небольшую микросхему можно упаковать много битов, а заначит, наих основе можно построить память большей емкости.
Ячейки памяти в микросхеме DRAM – это крошечные конденсаторы, которые удерживают заряды.Проблемы, связанные с памятью этого типа, вызваны тем, что она динамическая,т.е. должна постоянно регенерироваться, так как в противном случаеэлектрические заряды в конденсаторах памяти будут “стекать”, и данные будут потеряны. Регенерация происходит, когдаконтроллер памяти системы берет крошечный перерыв и обращается ко всем строкамданных в микросхемах памяти. Большинство систем имеет контроллер памяти (обычно встраиваемый в набор микросхем системной платы), который настроен насоответствующую промышленным стандартам частоту регенерации, ращвную 15 мкс.
Регенерация памяти, к сожалению, “отнимает время”у процессора: каждый цикл регенерации по длительности занимает несколько цикловцентрального процессора. В старых компьютерах циклы регенерации могли заниматьдо 10% процессорного времени, но в современных системах, расходы на регенерациюсоставляют 1% (или меньше) процессорного времени. Некоторые системы позволяютизменить параметры регенерации с помощью программы установки параметров CMOS, но увеличение временимежду циклами регенерации может привести к тому, что в некоторых ячейках памятизаряд “стечет”, а это вызовет сбой памяти. Вбольшинстве случаев надежнее придерживаться рекомендуемой или заданной поумолчанию частоты регенерации.
В устройствах DRAMдля хранения одного бита используется только один транзистор и параконденсаторов, поэтому они более вместительны, чем микросхемы других типовпамяти. Транзистор для каждого однозарядного регистра DRAM использует для чтения состояниясмежного конденсатора. Если конденсатор заряжен, в ячейке записана 1; еслизаряда нет – записан 0. Заряды в крошечных конденсаторах все время стекают, вотпочему память должна постоянно регенерироваться. Даже мгновенное прерываниеподачи питания или какой-нибудь сбой в циклах регенерации приведет к потерезаряда в ячейке DRAM, аследовательно, к потере данных.
Сейчас уже не актуально использовать 66-МГц шины памяти.Разработчики DRAM нашли возможность преодолеть этот рубеж и извлекли некоторыедополнительные преимущества путем осуществления синхронного интерфейса.
С асинхронным интерфейсом процессор должен ожидать, пока DRAMзакончит выполнение своих внутренних операций, которые обычно занимают около 60нс. С синхронным управлением DRAM происходит защелкивание информации отпроцессора под управлением системных часов. Триггеры запоминают адреса, сигналыуправления и данных, что позволяет процессору выполнять другие задачи. Послеопределенного количества циклов данные становятся доступны, и процессор можетсчитывать их с выходных линий.
Другое преимущество синхронного интерфейса заключается в том, чтосистемные часы задают только временные границы, необходимые DRAM. Это исключаетнеобходимость наличия множества стробирующих импульсов. В результате упрощаетсяввод, т. к. контрольные сигналы адреса данных могут быть сохранены без участияпроцессора и временных задержек. Подобные преимущества также реализованы и воперациях вывода.
Режим FPM динамической оперативнойпамятиЧтобы сократить время ожидания, стандартная память DRAM разбиваетсяна страницы. Обычно для доступа к данным в памяти требуется выбрать строку истолбец адреса, что занимает некоторое время. Разбиение на страницыобеспечивает более быстрый доступ ко всем данным в пределах данной строкипамяти, то есть изменяет не номер строки, а номер столбца. Такой режим доступак данным памяти называется (быстрым) постраничным режимом ( Fast Page Mode), а сама память –памятью Fast Page Mode. Другиевариации постраничного режима называются Static Column или Nibble Mode.
Старничная организация памяти – простая схема повышенияэффективности памяти, в соответствии с которой память разбивается на страницыдлиной от 512 байт до нескольких килобайтов. Электронная схема пролистыванияпозволяет при обращении к ячейкам памяти в пределах страницы уменьшитьколичество состояний ожидания. Если нужная ячейка памяти находится вне текущейстраницы, то добавляется одно или больше состояний ожидания, так как системавыбирает новую страницу.
Чтобы увеличить скорость доступа к памяти, были разработаны другиесхемы доступа к динамической оперетивной памяти. Одним из наиболее существенныхизменений было внедрение пакетного (burst) режима доступа в процессоре 486 и более поздних. Преимущества пакетного режима доступапроявляется в потому, что в большинстве случаев доступ к памяти являетсяпоследовательным. После установки строки и столбца адреса в пакетном режимеможно обращаться к следующим трем смежным адресам без дополнительных состоянийожидания.
К первому поколению высокоскоростных DRAM главным образом относятEDO DRAM, SDRAM и RDRAM, а к следующему — ESDRAM, DDR SDRAM, Direct RDRAM,SLDRAM (ранее SynchLink DRAM) и т. д.
Рассмотрим некоторые изэтих типов оперативной ппамяти.
EDOНачиная с 1995года, в компьютерах на основе Pentium используется новый тип оперативнойпамяти – EDO ( Extended DataOut). Это усовершенствованный тип памяти FPM; его иногда называют Hyper Page Mode. Память типа EDO была разработана и запатентованафирмой Micron Tehnology. Память EDO собирается из специальноизготовленных микросхем, которые учитывают перекрытие синхронизации междуочередными операциями доступа. Какследует из названия – Etended Data Out, драйвера вывода данных намикросхеме, в отличии от FPM,не включаются, когда контроллер памяти удаляет столбец адреса в началеследующего цикла. Это позволяет совместить (по времени) следующий цикл спредыдущим, экономя примерно 10 нс в каждом цикле.
Таким образом, контроллер памяти EDO может начать выполнение новой команды выборки столбца адреса, аданные будут считываться по текущему адресу. Это почти идентично использованиюразличных банков для чередования памяти, но в отличии от чередования, не нужноодновременно устанавливать два идентичных банка памяти в системе.
SDRAMSDRAM (Synchronous DRAM ) – это тип динамической оперативной памяти DRAM,работа которой синхронизируется с шиной памяти. SDRAM передает информацию ввысокоскоростных пакетах, Использующих высокоскоростной синхронизированный интерфейс.SDRAM позволяет избежать использования большинства циклов ожидания, необходимыхпри работе асинхронной DRAM, поскольку сигналы, по которым работает памятьтакого типа, синхронизированны с тактовым генератором системной платы.
SDRAM способна работать на частоте, превышающей частоту работы EDODRAM. В первой половине 1997 г. SDRAM занимала примерно 25% всего рынка DRAM.Как и предполагалось, к 1998 г. она стала наиболее популярной из существующихвысокоскоростных технологий и занимала более 50% рынка памяти. ПервоначальноSDRAM работала на частоте от 66 до 100 МГц. Сейчас существует память,работающая на частотах от 125 до 143 МГц и даже выше. Ниже приведен рисунокмодуля SDRAM.
<img src="/cache/referats/11409/image002.jpg" v:shapes="_x0000_i1025">
МодульSDRAM на 256Мбайт
Следующим преимуществом SDRAM перед EDO заключается в том, что EDOне работает на частотах свыше 66 МГц, а SDRAM доступна частота шины памяти до100 МГц.
<img src="/cache/referats/11409/image004.jpg" v:shapes="_x0000_i1026">
Стандартныймодуль памяти SDRAM PC100
Выпустив чипсет 440BX с официальной поддержкой тактовой частотысистемной шины до 100 МГц, Intel сделала оговорку, что модули памяти SDRAMнеустойчиво работают на такой скорости. После заявления Intel представила новуюспецификацию, описывающую все тонкости, — SDRAM PC100.
Спецификация PC100. Ключевые моменты
· Определение минимальной и максимальной длины пути длякаждого сигнала в модуле.
· Определение ширины дорожек и расстояния между ними.
· 6-слойные платы с отдельными сплошными слоями масса ипитание.
· Детальная спецификация расстояний между слоями.
· Строгое определение длины тактового импульса, егомаршрутизации, момента начала и окончания.
· Подавляющие резисторы в цепях передачи данных.
· Детальная спецификация компонента SDRAM. Модули должнысодержать чипы памяти SDRAM, совместимые с Intel SDRAM Component SPEC (version1.5).
Данной спецификации отвечают только 8-нс чипы, а 10-нс чипы, помнению Intel, неспособны устойчиво работать на частоте 100 МГц.
· Детальная спецификация программирования EEPROM. Модульдолжен включать интерфейс SPD, совместимый с Intel SPD Component SPEC (version1.2).
· Особые требования к маркировке.
· Подавление электромагнитной интерференции.
· Местами позолоченные печатные платы.
Введение стандарта PC100 в некоторой степени можно считатьрекламной уловкой, но все известные производители памяти и системных платподдержали эту спецификацию, а с появлением следующего поколения памятипереходят на его производство.
Спецификация PC100 является очень критичной, одно описание сдополнениями занимает больше 70 страниц.
Для комфортной работы с приложениями, требующими высокогобыстродействия, разработано следующее поколение синхронной динамической памяти- SDRAM PC133. В продаже можно найти модули, поддерживающие эту спецификацию,причем цена на них превышает цены соответствующих моделей PC100 на 10-30%.Насколько это оправдано, судить довольно сложно. Продвижением данного стандартана рынок занимается уже не Intel, а их главный конкурент на рынке процессоровAMD. Intel же решила поддерживать память от Rambus, мотивируя это тем, что оналучше сочетается с шиной AGP 4x.
133-МГц чипы направлены на использование с новым семействоммикропроцессоров, работающих на частоте системной шины 133 МГц, и полностьюсовместимы со всеми PC100-продуктами. Такими производителями,как VIA Technologies,Inc., Acer Laboratories Inc. (ALi), OPTi Inc., Silicon Integrated Systems (SiS)и Standard MicrosystemsCorporation (SMC), разработаны чипсеты, поддерживающие спецификацию PC133.
Недавно появилась еще одна интересная технология — Virtual ChannelMemory. VCM использует архитектуру виртуального канала, позволяющую более гибкои эффективно передавать данные с использованием каналов регистра на чипе.Данная архитектура интегрирована в SDRAM. VCM, помимо высокой скорости передачиданных, совместима с существующими SDRAM, что позволяет делать апгрейд системыбез значительных затрат и модификаций. Это решение также нашло поддержку унекоторых производителей чипсетов.
Enhanced SDRAM(ESDRAM)Для преодоления некоторых проблем с задержкой сигнала, присущихстандартным DRAM-модулям, производители решили встроить небольшое количествоSRAM в чип, т. е. создать на чипе кэш. Одним из таких решений, заслуживающихвнимания, является ESDRAM от Ramtron International Corporation.
ESDRAM — это по существу SDRAM плюс немного SRAM. При малойзадержке и пакетной работе достигается частота до 200 МГц. Как и в случаевнешней кэш-памяти, DRAM-кэш предназначен для хранения наиболее частоиспользуемых данных. Следовательно, уменьшается время доступа к данныммедленной DRAM.
DDR SDRAM (SDRAM II)DDR SDRAM (Double Date Rate SDRAM) является синхронной памятью,реализующей удвоенную скорость передачи данных по сравнению с обычной SDRAM.
DDR SDRAM не имеет полной совместимости с SDRAM, хотя используетметод управления, как у SDRAM, и стандартный 168-контактный разъем DIMM. DDRSDRAM достигает удвоенной пропускной способности за счет работы на обеихграницах тактового сигнала (на подъеме и спаде), а SDRAM работает только наодной.
SLDRAMСтандарт SLDRAM является открытым, т. е. не требует дополнительнойплаты за лицензию, дающую право на производство чипов, что позволяет снизить ихстоимость. Подобно предыдущей технологии, SLDRAM использует обе границытактового сигнала. Что касается интерфейса, то SLDRAM перенимает протокол,названный SynchLink Interface. Эта память стремится работать на частоте 400МГц.
У всех предыдущих DRAM были разделены линии адреса, данных иуправления, которые накладывают ограничения на скорость работы устройств. Дляпреодоления этого ограничения в некоторых технологических решениях все сигналыстали выполняться на одной шине. Двумя из таких решений являются технологииSLDRAM и DRDRAM. Они получили наибольшую популярность и заслуживают внимания.Ниже представлен модуль памяти DRDRAM.
<img src="/cache/referats/11409/image006.jpg" v:shapes="_x0000_i1027">
Модуль памяти DRDRAM
RDRAM (Rambus DRAM)RDRAM представляет спецификацию, созданную Rambus, Inc. Частотаработы памяти равна 400 МГц, но за счет использования обеих границ сигналадостигается частота, эквивалентная 800 МГц. Спецификация Rambus сейчас наиболееинтересна и перспективна.
Direct Rambus DRAM — это высокоскоростная динамическая память спроизвольным доступом, разработанная Rambus, Inc. Она обеспечивает высокуюпропускную способность по сравнению с большинством других DRAM. Direct RambusDRAMs представляет интегрированную на системном уровне технологию.
Технология Direct Rambus представляет собой третий этап развитияпамяти RDRAM. Впервые память RDRAM появилась в 1995 г., работала на частоте 150МГц и обеспечивала пропускную способность 600 Мбайт/с. Она использовалась встанциях SGI Indigo2 IMPACTtm, в приставках Nintendo64, а также в качествевидеопамяти. Следующее поколение RDRAM появилось в 1997 г. под названиемConcurrent RDRAM. Новые модули были полностью совместимы с первыми. Но за годдо этого события в жизни компании произошло не менее значимое событие. Вдекабре 1996 г. Rambus, Inc. и Intel Corporation объявили о совместном развитиипамяти RDRAM и продвижении ее на рынок персональных компьютеров.
Сейчас стали появлятьсяновые типы RAM микросхем и модулей. Встречаются такие понятия, как FPM RAM, EDORAM, DRAM, VRAM, WRAM, SGRAM, MDRAM, SDRAM, SDRAM II (DDR SDRAM), ESDRAM,SLDRAM, RDRAM, Concurrent RDRAM, Direct Rambus. Большинство из этих технологийиспользуются лишь на графических платах, и в производстве системной памятикомпьютера используются лишь некоторые из них.
Память типа SRAMСуществует тип памяти, совершенно отличный от других, — статическаяоперативная память (Static RAM– SRAM). Она названа так потому, что, в отличии от динамическойоперативной памяти, для сохранения ее содержимого не требуется переодическойрегенерации. Но это не единственное ее преимущество. SRAM имеет более высокое быстродействие, чемдинамическая оперативная память, и может работать на той же частоте, что исовременные процессоры.
Время доступа SRAMне более 2 нс, это означает, что такая память может работать синхронно спроцессорами на частоте 500 МГц или выше. Однако для хранения каждого бита вконструкции SRAM используется кластер из 6 транзисторов. Использованиетранзисторов без каких либо конденсаторов означает, что нет необходимости в регенерации.Пока подается питание, SRAM будет помнить то, что сохранено.
Микросхемы SRAM неиспользуются для всей системной памяти потому, что по сравнению с динамическойоперативной памятью быстродействие SRAM намного выше, но плотность ее намногониже, а цена довольно высокая. Более низкая плотность означает, что микросхемыSRAM имеют большие габариты, хотя их информационная емкость намного меньше.Большое число транзисторов и кластиризованное их размещение не толькоувеличивает габариты SRAM, но и значительно повышает стоимость технологическогопроцесса по сравнению с аналогичными параметрами для микросхем DRAM.
Несмотря на это,разработчики все-таки применяют память типа SRAM для повышения эффективностиРС. Но во избежание значительного увеличения стоимости устанавливается тольконебольшой объем высокоскоростной памяти SRAM, которая используется в качествекэш-памяти. Кэш-память работает на тактовых частотах, близких или даже равныхтактовым частотам процессора, причем обычно именно эта память используетсяпроцессором при чтении и записи. Во время операции чтения данные ввысокоскоростную кэш-память предварительно записываются из оперативний памяти снизким быстродействием, то есть из DRAM. Поэтому именно кэш-память позволяетсократить количество “простоев” и увеличить быстродействие компьютера в целом.
Эффективность кэш-памяти выражается коэффициентом совпадения, иликоэффициентом успеха. Коэффициент совпадения равен отношению количества удачныхобращений в кэш к общему количеству обращений. Попадание – это событиесостоящее в том, что необходимые процессору данные предварительно считываются вкэш из оперативной памяти; иначе говоря,в случае попадания процессор может считывать данные из кэш-памяти. Неудачнымобращением в кэш считается такое, при котором контроллер кэша не предусмотрелпотребности в данных, находящихся по указанному абсолютному адресу. В такомслучае необходимые данные не были предваритель считаны в кэш-память, поэтомупроцессор должен отыскать их в более медленной оперативной памяти, а не вбыстродействующем кэше.
Чтобы минимизировать время ожидания при считывании процессоромданных из медленной оперативной памяти, в современных персональных компьютерахобычно предусмотрены два типа кэш-памяти: кэш-память первого уровня (L1) и кэш-память второго уровня (L2).Кэш-память первого уровня также называется встроенным, или внутренним кэшем; оннепосредственно встроен в процессор и фактически является частью микросхемыпроцессора.
Кэш-память второго уровня называется вторичным, или внешним кэшем;он устанавливается вне микросхемы процессора.
Первоначально кэш-память проектировадлась как асинхронная, то естьне была синхронизирована с шиной процессора и могла работать на другой тактовойчастоте. При внедрении набора микросхем системной логики 430FX в начале 1995 года был разработанновый тип синхронной кэш-памяти. Она работает синхронно с шиной процессора, чтоповышает ее быстродействие и эффективность. В то же время был добавлен режим pipeline burst mode(конвеерный монопольный режим). Он позволил сократить время ожидания за счетуменьшения количества состояний ожидания после первой передачи данных.Использование одного из этих режимов подразумевает наличие другого.
РазъемыSIMM и DIMM
В большинстве современных компьютеров вместо отдельных микросхем памятииспользуются модули SIMM илиDIMM, представляющиесобой небольшие платы, которые устанавливаются в специальные разъемы насистемной плате или плате памяти. Отдельные микросхемы так припаены к платемодуля SIMM или DIMM, что выпаить и заменить их практическиневозможно. При появлении неисправности приходится заменять весь модуль. Посуществу, модуль SIMM или DIMM можно считать одной большой микросхемой.
В РС-совместимыхкомпьютерах применяются в основном два типа модулей SIMM: 30- контактные(9разрядов) и 72- контактные (36 разрядов). Первые из них меньше по размерам.Микросхемы в модулях SIMM могут устанавливаться как на одной, так и наобеих сторонах платы. Использование 30- контактных модулей неэффективно,поскольку для заполнения одного банка памяти новых 64- разрядных системтребуется восемь таких модулей.
72-пиновые разъемы SIMM ожидает та же участь, которая несколькимигодами раньше постигла их 30-пиновых предшественников: те уже давно непроизводятся. Им на смену в 1996 г. пришел новый разъем DIMM со 168 контактами,а сейчас появляется еще разъем RIMM. Если на SIMM реализовывались FPM и EDO RAM, то на DIMM — более современная технологияSDRAM. В системную плату модули SIMM необходимо было вставлять только попарно,а DIMM можно выбрать по одному, что связано с разрядностью внешней шины данныхпроцессоров Pentium. Такой способ установки предоставляет больше возможностейдля варьирования объема оперативной памяти. Модуль памяти DIMM выглядит следующим образом:
<img src="/cache/referats/11409/image008.jpg" v:shapes="_x0000_i1028">
Модуль памяти RegisteredDIMM
Первоначально материнские платы поддерживали оба разъема, но ужедовольно продолжительное время они комплектуются исключительно разъемами DIMM.Это связано с упомянутой возможностью устанавливать их по одному модулю и тем,что SDRAM обладает большим быстродействием по сравнению с FPM и EDORAM.
Если для FPM и EDO памяти указывается время чтения первой ячейки вцепочке (время доступа), то для SDRAM указывается время считывания последующихячеек. Цепочка — несколько последовательных ячеек. На считывание первой ячейкиуходит довольно много времени (60-70 нс) независимо от типа памяти, а вот времячтения последующих сильно зависит от типа.
В качестве оперативной памяти также используются модули RIMM,SO-DIMM и SO-RIMM. Все они имеют разное количество контактов. Модули SIMMсейчас встречаются только в старых моделях материнских плат, а им на сменупришли 168-контактные DIMM. Модули SO-DIMM и SO-RIMM, имеющие меньшееколичество контактов, чем стандартные DIMM и RIMM, широко используются впортативных устройствах. Модули RIMM можно встретить в платах на новом чипсетеIntel 840.
<img src="/cache/referats/11409/image010.jpg" v:shapes="_x0000_i1029">
Модульпамяти SO-DIMM
При установке совпадение форм-факторов модуля и разъема не всегдастопроцентно гарантирует работоспособность модуля. Для сведения к минимумуриска использования неподходящего устройства применяются так называемые ключи.В модулях памяти такими ключами являются один или несколько вырезов. Этимвырезам на разъеме соответствуют специальные выступы. Так в модулях DIMMиспользуется два ключа. Один из них (вырез между 10 и 11 контактами) отвечаетза буферизованность модуля (модуль может быть буферизованным илинебуферизованным), а второй (вырез между 40 и 41 контактами) — за рабочеенапряжение (может быть 5 В или 3,3 В).
<img src="/cache/referats/11409/image012.jpg" v:shapes="_x0000_i1030">
Модульпамяти DDR DIMM
Использование модулей памяти с покрытием контактов, отличным отпокрытия контактов разъема также допускается. Хотя утверждают, что материал,используемый для покрытия модулей и разъемов, должен совпадать. Мотивируетсяэто тем, что при различных материалах возможно появление гальванической коррозии,и, как следствие, разрушение модуля. Хотя такое мнение не лишено оснований, но,как показывает опыт, использование модулей и разъемов с разным покрытием никакне сказывается на работе компьютера.
Также не всегда бывает, что после установки в компьютер модуля SIMM большей емкости оннормально работает. Модули большой емкости можно использовать только в томслучае, если их поддерживает системная плата. Допустимую емкость и необходимоебыстродействие модулей SIMMможно выяснить в документации к компьютеру.
Производители чиповСуществует много фирм, производящих чипы и модули памяти. Их можноразделить на brand-name и generic-производителей.
При покупке (особенно на рынках) хорошо бы лишний раз убедиться вправильности предоставляемой продавцом информации (как говорится, доверяй, нопроверяй). Произвести такую проверку можно расшифровав имеющуюся на чипе строкубукв и цифр (как правило, самую длинную) с помощью соответствующего databook иматериалов, находящихся на сайте производителя. Но часто бывает, чтонеобходимой информации не оказывается под рукой. И все же своей цели можнодобиться, т. к. большинство производителей придерживаются более или менеестандартного вида предоставления информации (исключение составляют Samsung иMicron). По маркировке чипа можно узнать производителя, тип памяти, рабочеенапряжение, скорость доступа, дату производства и др.
В конце прошлого года после долгого ожидания появились первыесистемные платы на чипсете Intel 820, поддерживающие память Direct Rambus.Правда, в наших магазинах пока нельзя приобрести ни таких плат, ни память.
Немаловажным вопросом при переходе на новую систему является еестоимость. При покупке системной платы на i820 скорее всего придетсяприобретать новую память, т. к. этот чипсет поддерживает DRDRAM.
Технология производства DRDRAM не очень сильно отличается постоимости от производства SDRAM, но необходимо учесть, что стандарт RDRAMявляется закрытым и, следовательно, чтобы производить эти чипы, фирма должнаприобрести соответствующую лицензию. Естественно, все эти дополнительныерасходы на производство отразятся на конечном пользователе (по некоторым данным,память Direct Rambus стоит в пять раз дороже SDRAM).
Помимо использования другой технологии, модули Direct Rambusиспользуют и более низкое рабочее напряжение по сравнению с DIMM (2,5 В вDirect Rambus против 3,3 В в SDRAM).
Увеличениеобъема памяти.
Увеличение существующегообъема памяти – один из наиболее эффективных и дешевых способов модернизации.Первый вопрос, который возникает при выборе оперативной памяти – это какойобъем нужен? В первую очередьнеобходимый объем оперативной памяти определяет операционная система. Самаяраспространенная на сегодняшний день операционная система это Windows’98. Длятого чтобы данная система могла более-менее спокойно работать ей необходимо ~32Mb оперативной памяти. Плюс нужна память для запуска рабочих приложений.Получаем следующее – для нормальной работы в среде Windows’98 необходимо 48Mbоперативной памяти. Если Вы будете играть в игры, то Вам потребуется от 64Mb до128 Mb. В любом случае – оперативная память это важнейший элемент всего PC, ееобъем напрямую связан с быстродействием того или иного компьютера.
Добавление памяти сравнительно недорогая операция. Кроме того, даженезначительное увеличение памяти может существенно повысить производительностькомпьютера.
Добавить память в компьютер можно тремя способам:
1. Добавление памяти в свободные разъемы платы.
2. Замена установленной памяти, памятью большего объема.
3. Приобретение платы расширения памяти.
Добавление дополнительной памяти в устаревшие РС- или ХТ-совместимые системы неэффективно, так как плата с двумя мегабайтамидополнительной памяти может стоить дороже всего компьютера. Кроме того данныйтип памяти бесполезен при использовании Windows, а компьютеры класса РС или ХТ не смогут работать подуправлением OS2/, лучшеприобрести более мощный компьютер.
Прежде чемдобавлять в компьютер микросхемы памяти (или заменять дефектные микросхемы),следует определить тип необходимыхмикросхем памяти. Эта информация должна содержаться в докум