Основная память

Представляет собой единственный вид памяти, к которой КП может обращаться непосредственно. Образуется запоминающим устройством с произвольным доступом. Разделяется на ОЗУ (RAM – Random Access Memory) и ПЗУ (ROM – Read Only Memory). Энергонезависимая память имеет довольно низкое быстродействие (по сравнению с энергозависимой). RAM – энергозависимая память, которая может достигать довольно больших объемов. Обладает низким быстродействием (по сравнению с другими видами основной памяти). Разделяются на статические (SRAM) и динамические (DRAM) устройства.

SRAM - Запоминающий элемент хранит информацию неограниченно долго при наличии постоянного напряжения, стоит очень дорого и выполнена на транзисторах.

DRAM – Может хранить информацию только в течение короткого времени, после которого её нужно будет восстанавливать, иначе она будет утеряна. Используется в основном в графических картах.

Рассмотрим основные виды SRAM:

Внутренняя конвейеризация – основана на том же принципе конвейера, что и ЦП. Так, например, при доступе к 4 элементам для доступа к первому потребуется 3 такта, к каждому последующему – 1.

При работе с памятью существуют два основных режима:

1. Стандартный. Выставляется адрес и читается отдельно каждая единица информации

2. Пакетный. Можно читать несколько единиц информации, требует предварительной подготовки

Быстродействие схемы связано с её частотой. Традиционно при описании быстродействия рассматривается доступ к четырем элементам и количество тактов, требующихся для доступа: например, в примере с конвейеризацией было 3-1-1-1.

Динамическая память

Динамическая память реализуется на конденсаторах. В связи с тем, что память нужно перезаписывать, она считается динамической. Память DRAM состоит из нескольких частей:

1. Ядро и массив запоминающих элементов

2. Интерфейсная логика

   1. Буферные регистры

   2. Усилители чтения данных

   3. Схемы регенерации данных (обязательны для DRAM, в SRAM не нужны)

Обращение всегда занимает по крайней мере два такта, это связано с инициализацией строки и столбца (RAS и CAS соответственно). Таким образом, если рассматривать последовательность, где происходит чтение или запись, выделяются 5 стадий. В общем случае, для чтения или записи единицы информации требуется 5 тактов (5-5-5-5).

1. Выдача адреса строки

2. Выдача сигнала RAS

3. Выдача адреса столбца

4. Выдача сигнала CAS

5. Выполнение операции (чтение или запись)

Кроме этого, периодически проводится регенерация. Проводится она либо со временем (в связи с потерей элементом заряда), либо при считывании. Регенерация данных после чтения выполняется автоматически интерфейсной логикой. DRAM используется как в качестве оперативной памяти, так и в качестве адаптерной.

Рассмотрим основные виды DRAM:

Асинхронная память

Первоначально вся память была асинхронной. Если у такой памяти отсутствует пакетный режим, то ее скорость – 5-5-5-5.

• FPM – Fast Page Memory. Быстрый постраничный доступ к памяти (5-3-3-3).

• Burst – «взрывной режим» пакетной передачи данных, адрес выставляется один раз и дальше читается весь пакет.

• EDO – Extended Data Out, расширенный режим передачи данных на выходе

• HPM – Hyper Page Memory, быстродействие – 5-2-2-2, цикл обращения – 30-40 нс.

• BEDO – Burst + EDO, пакетный EDO – 5-1-1-1.

• EDRAM – используется кэш, что потребовало специальных контроллеров. Цикл обращения к памяти понизился до 10нс.

В синхронном режиме микросхемы работают на частоте шины, а не на своей внутренней частоте. Вводится понятие предельной частоты, на которой схема может работать. Основные положения синхронного взаимодействия:

1. Синхронный метод передачи данных на шину

2. Конвейерный механизм пересылки пакета

3. Применение нескольких (двух или четырех) внутренних банков памяти

4. Передача части функций контроллера памяти самой логике микросхемы