Глава 6 Запоминающие

устройства ПК

Персональные компьютеры имеют четыре уровня памяти:

• микропроцессорная память (МПП);

• регистровая кэш-память;

• основная память (ОП);

• внешняя память (ВЗУ).

Две важнейших характеристики (емкость памяти и ее быстродействие) указан­ных типов памяти приведены в табл. 6.1.

Таблица 6.1. Сравнительные характеристики запоминающих устройств

Тип памяти	Емкость	Быстродействие
МПП	Десятки байтов	С^р = 0,001-0,002 мкс
Кэш-память	Сотни килобайтов	*обР = 0,002-0,01 мкс
ОП, в том числе:
ОЗУ	Десятки-сотни мегабайтов	С()6р = 0,005-0,02 мкс
ПЗУ	Сотни килобайтов	£„6,, = 0,035-0,1 мкс
ВЗУ, в том числе:
НМД	Десятки-сотни гигабайтов	(Ласт =5-30мС VCWT = 500-3000 Кбайт/с
НГМД	Единицы мегабайтов	£лост = 65-100 мс Vcmr = 40-150 Кбайт/с
CD-ROM	Сотни—тысячи мегабайтов	гдост = 50-300 мс VC4HT = 150-5000 Кбайт/с

Быстродействие первых трех типов запоминающих устройств измеряется временем обращения (t_o(tp) к ним, а быстродействие внешних запоминающих устройств — двумя параметрами: временем доступа (£_Д0(._Т) и скоростью считывания (V_C4HT):

Статическая и динамическая оперативная память

147

Q ^об_Р ^— сумма времени поиска, считывания и записи информации (в литературе это время часто называют временем доступа, что не совсем строго);

• t_aocT — время поиска информации на носителе;

• V_C4HT — скорость последовательного считывания смежных байтов информации.

Напомним общепринятые сокращения: с — секунда, мс — миллисекунда, мкс — микросекунда, не — наносекунда; 1с = 10⁶мс-= 10⁶мкс = 10⁹нс.

Статическая и динамическая оперативная память

Оперативная память может составляться из микросхем динамического (Dynamic Random Access Memory — DRAM) или статического (Static Random Access Memory — SRAM) типа.

Память статического типа обладает существенно более высоким быстродейст­вием, но значительно дороже DRAM. 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. При обра­щении к микросхеме статической памяти на нее подается полный адрес, который при помощи внутреннего дешифратора преобразуется в сигналы выборки конкрет­ных ячеек. Ячейки SRAM имеют малое время срабатывания (единицы наносе­кунд), однако микросхемы на их основе отличаются низкой удельной емкостью (единицы Мбит на корпус) и высоким энергопотреблением. Поэтому статиче­ская память используется в основном в качестве микропроцессорной и буфер­ной (кэш-память).

В динамической памяти ячейки построены на основе полупроводниковых об­ластей с накоплением зарядов — своеобразных конденсаторов, — занимающих гораздо меньшую площадь, нежели триггеры, и практически не потребляющих энергии при хранении. Конденсаторы расположены на пересечении вертикаль­ных и горизонтальных шин матрицы; запись и считывание информации осуще­ствляется подачей электрических импульсов по тем шинам матрицы, которые соединены с элементами, принадлежащими выбранной ячейке памяти. При обра­щении к микросхеме на ее входы вначале подается адрес строки матрицы, сопро­вождаемый сигналом RAS (Row Address Strobe — строб адреса строки), затем через некоторое время — адрес столбца, сопровождаемый сигналом С AS (Column Address Strobe — строб адреса столбца). Поскольку конденсаторы постепенно разряжаются (заряд сохраняется в ячейке в течение нескольких миллисекунд), 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), но большую удельную плотность (порядка десятков Мбит на корпус) и меньшее энергопотребление. Динамическая память используется для построения оперативных запоминающих устройств основной памяти ПК.

148