Контрольные вопросы

1. Перечислить иерархические уровни память ПК. По каким параметрам они

отличаются?

2. Какими параметрами измеряется быстродействие памяти?

Тема 7.2 Статическая и динамическая оперативная память

Студент должен

знать:

- назначение и свойства DRAM и SRAM памяти;

- применение DRAM и SRAM памяти.

Статический тип памяти. Динамический тип памяти.

Оперативная память может строиться на микросхемах динамического (Dinamic Random Access Memory –DRAM) или статического (Static Random Access Memory –SRAM) типа.

Статический тип памяти обладает более высоким быстродействием, но значительно дороже динамического. В статической памяти элементы (ячейки) построены на различных вариантах триггеров – схем с двумя устойчивыми состояниями. После записи бита в такую ячейку она может пребывать в этом состоянии сколь угодно долго – необходимо только наличие питания. Ячейки статической памяти имеют малое время срабатывания (единицы наносекунд), однако микросхемы на их основе имеют низкую удельную ёмкость (единицы мегабайт на корпус) и высокое энергопотребление. Поэтому статическая память используется в основном в качестве микропроцессорной и буферной кэш - памяти.

В динамической памяти ячейки построены на основе полупроводниковых областей с накоплением зарядов - конденсаторов, занимающих гораздо меньшую площадь, нежели триггер, и практически не потребляющих энергии при хранении. Поскольку конденсаторы постепенно разряжаются (заряд сохраняется в ячейке несколько миллисекунд), то во избежание потери хранимой информации заряд в них необходимо постоянно регенерировать, отсюда и название памяти– динамическая. На подзаряд тратится и энергия и время, и это снижает производительность системы.

Ячейки динамической памяти по сравнению со статической имеют большее время срабатывания (десятки наносекунд), большую удельную плотность (порядка десятка мегабайт на корпус ) и меньшее энергопотребление. Динамическая память используется для построения оперативных запоминающих устройств основной памяти.

Контрольные вопросы

1. На каких элементах строится DRAM и SRAM память?

2. Применение DRAM и SRAM памяти.

3. Сравнить и пояснить параметры время срабатывания и удельная емкость DRAM и

SRAM памяти.

4. Почему память называется динамической?

Тема 7.3 Регистровая кэш- память

Студент должен

знать:

- назначение и применение различных видов виды кэш-памяти;

- виды кэш-памяти в зависимости от способа записи результата.

уметь:

- определять параметры кэш-памяти конкретного ПК.

Регистровая кэш – память. Виды кэш-памяти в зависимости от способа записи

результата. Кэш –память L1,L2,L3 и L4.

Регистровая кэш – память – высокоскоростная память сравнительно большой ёмкости, являющаяся буфером между ОП и МП и позволяющая увеличить скорость выполнения операций. Регистры кэш – памяти недоступны для пользователя, отсюда и название кэш (Cache), что в переводе с английского означает «тайник».

В современных материнских платах используются конвейерная кэш – память с блочным доступом (Pipelined Burst Cache). В кэш – памяти хранятся копии блоков данных тех областей оперативной памяти, к которым выполнялись последние обращения, и весьма вероятны обращения в ближайшие такты работы – быстрый доступ к этим данным и позволяет сократить время выполнения очередных команд программы. При выполнении программы, данные считанные из ОП с небольшим опережением, записываются в кэш – память. В кэш – память записываются и результаты операций выполненных МП.

По принципу записи результатов в оперативную память различают два типа кэш- памяти:

- в кэш – памяти «с обратной записью » результаты операций прежде, чем их записать в ОП, фиксируются, а затем контроллер кэш – памяти самостоятельно перезаписывает эти данные в ОП;

- в кэш – памяти «со сквозной записью» результаты операций одновременно, параллельно записываются и в кэш – память, и в ОП.

Кэшированием данных называют размещение данных в области памяти с более быстрым доступом. Кэш-память может быть также организованна в виде иерархической структуры. Так, кэш-память L1 кэширует памятьL2, а та в свою очередь кэширует более медленную оперативную память.

Микропроцессоры, начиная от МП 80486, имеют свою встроенную в основное ядро МП кэш – память L1, чем, в частности, и обусловливается их высокая производительность. Микропроцессоры Pentium имеют кэш – память отдельно для данных и отдельно для команд. У Pentium Pro и выше кроме кэш – памяти 1- ого уровня есть и встроенная на микропроцессорную плату кэш – память 2 – ого уровня (L2) ёмкостью от 128 до 2048 Кбайт.

Следует иметь в виду, что для всех МП может использоваться дополнительная кэш – память 2 –го или 3 – го уровня, размещаемая на материнской плате вне МП, ёмкость которой может достигать нескольких мегабайт (кэш на материнской плате (МВ) относится к уровню 3, если МП, установленный на плате, имеет кэш 2 – го уровня). Время обращения к кэш – памяти зависит от тактовой частоты, на которой кэш работает, и составляет обычно 1-2 такта. Чем больше размер кэш – памяти, тем выше производительность, но эта зависимость нелинейная. Имеет место постепенное уменьшение скорости роста общей производительности компьютера с ростом размера кэш – памяти. Для современных ПК рост производительности, как правило, практически прекращается после 1 Мбайта кэш – памяти L2. Создаётся кэш – память на основе микросхем статической памяти.

В современных ПК часто применяется и кэш-память между внешними ЗУ на дисках и оперативной памятью, обычно относящуюся к уровню L3. Если есть кэш L3 на системной плате, то ее относят к уровню L4. В процессе кэширования диска данные записываются в кэш-память, элементы которой размещаются на самом винчестере, так что при повторном обращении к нему уже нет необходимости в механическом считывании этих данных. Емкость кэш-памяти винчестера обычно составляет от 256 до 2046 Кбайт.