Организация оперативной памяти

Оперативная или основная память (RAM), (ОЗУ)– это память, хранящая обрабатываемые в текущее время данные и команды. Она является памятью с произвольным доступом. Оперативная память делится на динамическую и статическую. В ПК основная память строится на микросхемах динамического типа (DRAM), запоминающим элементом которой является конденсатор и транзистор. Основные причины широкого применения этой памяти являются ее простота и высокая плотность упаковки. Недостатком динамической памяти является то, что конденсатор со временем разряжается и его требуется подзаряжать, т.е. микросхема должна постоянно регенерироваться.

Статическая память (SRAM) лишена этого недостатка, в ней в качестве запоминающего элемента используется триггер. Из-за сложности запоминающего элемента плотность упаковки статической памяти меньше, чем динамической. Однако скорость статической памяти сравнима со скоростью процессора, поэтому эта память используется для кэш.

Основная память соединяется с процессором посредством адресной шины и шины данных. Разрядность адресной шины определяет, сколько адресов может быть в ОЗУ, а разрядность шины данных – сколько данных может быть передано за один цикл.

Каждая передача данных между процессором и памятью называется циклом шины. Количество бит, которое процессор может передать за один цикл шины, влияет на производительность ПК и определяет, какой тип памяти требуется.

Для описания характеристик быстродействия памяти применяются циклы чтения/записи. При обращении к памяти на считывание или запись первого машинного слова расходуется больше тактов, чем на обращение к последующим словам. Так для асинхронной памяти чтение одного слова выполняется за три такта, запись – за 4 такта, чтение нескольких слов определяется последовательностью 3-2-2-2 такта (чтение первого элемента занимает 3 такта процессора, включая 2 такта ожидания, а чтение последующих – по 2 временных такта.

Динамическая память. Динамическая память в современных ПК используется обычно в качестве оперативной памяти общего назначения, а также как память для видеоадаптера. Из применяемых типов памяти ПК наиболее известны:DRAM, FPV DRAM, EDO DRAM, BEDO DRAM, EDRAM, CDRAM, Synchronous DRAM, DDR SDRAM, SLDRAM, MDRAM, VRAM, WRAM, SGRAM, RDRAM.

Микросхемы динамической памяти представляют прямоугольный массив ячеек со вспомогательными логическими схемами (мы их рассматривали в курсе «Микросхемотехника»).Массивы организованы в строки и столбцы. Каждая ячейка памяти имеет уникальное размещение на пересечении строк и столбцов.

Рассмотрим модификации систем динамических ОЗУ.

Основные параметры памяти

Быстродействие определяется временем выполнения операций записи и чтения, оценивается временем доступа и длительностью цикла.

Время доступа – задержка появления действительных данных на выходе памяти относительно начала цикла чтения. Длительность цикла – минимальный период следующих друг за другом обращений к памяти. Эти характеристики определяются принципом действия и технологией изготовления.

Производительность характеризуется скоростью потока записываемых или считываемых данных и измеряется в Мбайт/с. Производительность подсистемы памяти зависит от типа и быстродействия запоминающих элементов, разрядности шины памяти и особенностей архитектуры. Разрядность шины памяти – это количество байт или бит, с которыми операция чтения или записи может быть выполнена одновременно. Разрядность основной памяти обычно согласуется с разрядностью внешней шины процессора ( 4 байта для i486, 8 байт для Pentium и выше). Именно с целью повышения производительности у 32-битных процессоров внешняя шина, связывающая процессор с памятью, имеет разрядность 64 бита.

Банк памяти – комплект микросхем или модулей, обеспечивающих требуемую разрядность хранимых данных. В ПК на i-486 банком является один SIMM-72 или четверка SIMM-30. В процессорах 5-6 поколений банком может быть пара SIMM-72 или 1 модуль DIMM. Для Pentium-4 с чипсетом i850 требуется установка пар RIMM