Память статического типа

ОЗУ, которое не надо регенерировать (и обычно схемотехнически собранное на триггерах), называется статической памятью с произвольным доступом или просто статической памятью. Достоинство этого вида памяти — скорость. Поскольку триггеры собраны на вентилях, а время задержки вентиля очень мало, то и переключение состояния триггера происходит очень быстро. Данный вид памяти не лишён недостатков. Во-первых, группа транзисторов, входящих в состав триггера, обходится дороже, даже если они вытравляются миллионами на одной кремниевой подложке. Кроме того, группа транзисторов занимает гораздо больше места, поскольку между транзисторами, которые образуют триггер, должны быть вытравлены линии связи. Используется для организации сверхбыстрого ОЗУ, критичного к скорости работы.

Аператыўнае запамінальная прылада

  Іншым важным функцыянальным вузлом кампутара з'яўляецца запамінальная прылада, ці памяць. Памяць, у якой захоўваюцца выкананыя праграмы і дадзеныя, называецца аператыўных запамінальнай прыладай (АЗП), або RAM (Random Access Memory) - памяццю са свабодным доступам. АЗП дазваляе запісваць і счытваць інфармацыю з вочка, звяртаючыся да яе па яе нумары або адрасе. Ячэйка памяці мае стандартнае лік двайковых разрадаў. У цяперашні час стандартны памер ячэйкі АЗП складае аднаму байце. Інфармацыя ў АЗП захоўваецца ўвесь час, пакуль на схемы памяці падаецца сілкаванне, гэта значыць, яна з'яўляецца энэргазалежных. Існуе два выгляду АЗП, якія адрозніваюцца тэхнічнымі характарыстыкамі: дынамічнае АЗП, або DRAM (Dynamic RAM), і статычнае АЗП, або SRAM (Static RAM). Разрад дынамічнага АЗП пабудаваны на адным транзістары і кандэнсатары, наяўнасць або адсутнасць зарада на якім вызначае значэнне, запісанае ў дадзеным біце. Пры запісы або чытанні інфармацыі з такой ячэйкі патрабуецца час для назапашвання (сцякання) зарада на кандэнсатары. Таму хуткадзейнасць дынамічнага АЗП на парадак ніжэй, чым у статычнага АЗП, разрад якога ўяўляе сабой трыгер на чатырох або шасці транзістарах. Аднак з-за большай колькасці элементаў на адзін разрад у адну СБИС статычнага АЗП змяшчаецца значна менш элементаў, чым у дынамічнага АЗП. Напрыклад, сучасныя СБИС дынамічных АЗП здольныя захоўваць 256-1024 Мбайт інфармацыі, а схемы статычных АЗП толькі 256-512 Кбайт. Акрамя гэтага статычныя АЗП больш энергаёмістая і значна даражэй. Звычайна, у якасці аператыўнай або відэапамяці выкарыстоўваецца дынамічнае АЗП. Статычнае АЗП выкарыстоўваецца ў якасці невялікі буфернай сверхбыстродействующей памяці. У кэш-памяць з дынамічнай памяці заносяцца каманды і дадзеныя, якія працэсар будзе выконваць у дадзены момант. Хуткасць працы АЗП ніжэй, чым хуткадзейнасць працэсара, таму ўжываюцца розныя метады для павышэння яе прадукцыйнасці. Адным са спосабаў павелічэння хуткадзейнасці дынамічнага АЗП з'яўляецца размяшчэнне ў адным корпусе мікрасхемы СБИС некалькіх модуляў памяці з чаргаваннем адрасоў. Байт з нулявым адрасам знаходзіцца ў першым модулі, байт з першым адрасам у другім модулі, байт з другім адрасам ў першым модулі і г.д. Паколькі зварот да памяці складаецца з некалькіх этапаў: усталёўка адрасы, выбар ячэйкі, чытанне, аднаўленне, то гэтыя этапы можна сумясціць у часе для розных модуляў. Іншым спосабам павелічэння хуткадзейнасці з'яўляецца чытанне з памяці змесціва вочкі з зададзеным адрасам і некалькіх вочак, размешчаных побач. Яны захоўваюцца ў спецыяльных рэгістрах - зашчапках. Калі наступны адрас паказвае на адну з ужо лічаных вочак, то яе змесціва чытаецца з зашчапкі. Нягледзячы на ​​распрацоўку новых тыпаў схем дынамічных АЗП, якая зніжае час звароту да іх, гэты час усё яшчэ застаецца значным і стрымлівае далейшае павелічэнне прадукцыйнасці працэсара. Для памяншэння ўплыву часу звароту працэсара да АЗП і павелічэння прадукцыйнасці кампутара дадаткова ўсталёўваецца сверхбыстродействующая буферная памяць, выкананая на мікрасхемах статычнай памяці. Гэтая памяць называецца кэш-памяццю (ад англ. Cache - запас). Час звароту да дадзеных у кэш-памяці на парадак ніжэй, чым у АЗП, і параўнальна са хуткасцю працы самога працэсара. Запіс у кэш-памяць ажыццяўляецца паралельна з запытам працэсара да АЗП. Дадзеныя, выбіраемых працэсарам, адначасова капіююцца і ў кэш-памяць. Калі працэсар паўторна звернецца да тых жа дадзеных, то яны будуць прачытаныя ўжо з кэш-памяці. Такая ж аперацыя адбываецца і пры запісе працэсарам дадзеных у памяць. Яны запісваюцца ў кэш-памяць, а затым у інтэрвалы, калі шына вольная, перапісваюцца ў АЗП. Сучасныя працэсары маюць убудаваную кэш-памяць, якая знаходзіцца ўсярэдзіне працэсара, акрамя гэтага ёсць кэш-памяць і на сістэмнай плаце. Каб іх адрозніваць, кэш-памяць дзеліцца на ўзроўні. На крышталі самога працэсара знаходзіцца кэш-памяць першага ўзроўню, яна мае аб'ём каля 16-128 Кбайт і самую высокую хуткасць абмену дадзенымі. У корпусе працэсара, але на асобным крышталі знаходзіцца кэшпамять другога ўзроўня, якая мае аб'ём каля 256 Кбайт - 4 Мбайт. І, нарэшце, кэш-памяць трэцяга ўзроўня размешчана на сістэмнай плаце, яе аб'ём можа складаць 2-24 Мбайт. Кіраванне запісам і счытваннем дадзеных у кэш-памяць выконваецца аўтаматычна. Калі кэш-памяць цалкам запаўняецца, то для запісу наступных дадзеных прылада кіравання кэш-памяці па спецыяльным алгарытму аўтаматычна выдаляе тыя дадзеныя, якія радзей за ўсё выкарыстоўваліся працэсарам на бягучы момант. Выкарыстанне працэсарам кэш-памяці павялічвае прадукцыйнасць працэсара, асабліва ў тых выпадках, калі адбываецца па-такім чынам пераўтварэнне адносна невялікага ліку дадзеных, якія пастаянна падчас пераўтварэнні захоўваюцца ў кэш-памяці. У адным адраснай прасторы з АЗП знаходзіцца спецыяльная памяць, прызначаная для пастаяннага захоўвання такіх праграм, як тэсціраванне і пачатковая загрузка кампутара, кіраванне знешнімі прыладамі. Яна з'яўляецца энерганезалежнай, гэта значыць, захоўвае запісаную інфармацыю пры адсутнасці напружання харчавання. Такая памяць завецца сталым запамінальнай прыладай (ПЗУ) або ROM (Read Only Memory). Сталыя запамінальныя прылады можна падзяліць па спосабе запісу ў іх інфармацыі на наступныя катэгорыі:

- ПЗУ, праграмуемыя аднаразова. Праграмуюцца пры вырабе і не дазваляюць змяняць запісаную ў іх інфармацыю.

- Перепрограммируемые ПЗУ (ППЗУ). Дазваляюць перапраграмаваць іх шматкроць. Сціранне якая захоўваецца ў ППЗУ інфармацыі ажыццяўляецца або засвятлення паўправадніковага крышталя ультрафіялетавым выпраменьваннем, або электрычным сігналам павышанай магутнасці, для гэтага ў корпусе мікрасхемы прадугледжваецца спецыяльнае акно, закрытае кварцавым шклом.