Реферат: 1. Оперативная память: основные понятия. Реферат оперативная память

Реферат Оперативная память

скачать

Реферат на тему:

План:

1 Физические виды ОЗУ
- 1.1 Память динамического типа (англ. DRAM (Dynamic Random Access Memory))
- 1.2 Память статического типа (англ. SRAM (Static Random Access Memory))
2 Логическая структура памяти в IBM PC

Введение

Модули ОЗУ для ПК.

Простейшая схема взаимодействия оперативной памяти с ЦП

Операти́вная па́мять (англ. Random Access Memory, память с произвольным доступом) — энергозависимая часть системы компьютерной памяти, в которой временно хранятся данные и команды, необходимые процессору для выполнения им операции. Обязательным условием является адресуемость (каждое машинное слово имеет индивидуальный адрес) памяти. Передача данных в/из оперативную память процессором производится непосредственно, либо через сверхбыструю память.

Оперативное запоминающее устройство, ОЗУ — техническое устройство, реализующее функции оперативной памяти.

ОЗУ может изготавливаться как отдельный блок или входить в конструкцию, например однокристальной ЭВМ или микроконтроллера.

Дополнительные сведения: Конвейер (процессор)

1. Физические виды ОЗУ

ОЗУ большинства современных компьютеров представляет собой модули динамической памяти, содержащие полупроводниковые БИС ЗУ, организованные по принципу устройств с произвольным доступом. Память динамического типа дешевле, чем статического, и её плотность выше, что позволяет на том же пространстве кремниевой подложки размещать больше ячеек памяти, но при этом её быстродействие ниже. Статическая, наоборот, более быстрая память, но она и дороже. В связи с этим массовую оперативную память строят на модулях динамической памяти, а память статического типа используется для построения кеш-памяти внутри микропроцессора.

1.1. Память динамического типа (англ. DRAM (Dynamic Random Access Memory))

Экономичный вид памяти. Для хранения разряда (бита или трита) используется схема, состоящая из одного конденсатора и одного транзистора (в некоторых вариациях конденсаторов два). Такой вид памяти решает, во-первых, проблему дороговизны (один конденсатор и один транзистор дешевле нескольких транзисторов) и во-вторых, компактности (там, где в SRAM размещается один триггер, то есть один бит, можно уместить восемь конденсаторов и транзисторов). Есть и свои минусы. Во-первых, память на основе конденсаторов работает медленнее, поскольку если в SRAM изменение напряжения на входе триггера сразу же приводит к изменению его состояния, то для того чтобы установить в единицу один разряд (один бит) памяти на основе конденсатора, этот конденсатор нужно зарядить, а для того чтобы разряд установить в ноль, соответственно, разрядить. А это гораздо более длительные операции (в 10 и более раз), чем переключение триггера, даже если конденсатор имеет весьма небольшие размеры. Второй существенный минус — конденсаторы склонны к «стеканию» заряда; проще говоря, со временем конденсаторы разряжаются. Причём разряжаются они тем быстрее, чем меньше их ёмкость. За то, что разряды в ней хранятся не статически, а «стекают» динамически во времени, память на конденсаторах получила своё название динамическая память. В связи с этим обстоятельством, дабы не потерять содержимое памяти, заряд конденсаторов для восстановления необходимо «регенерировать» через определённый интервал времени. Регенерация выполняется центральным микропроцессором или контроллером памяти, за определённое количество тактов считывания при адресации по строкам. Так как для регенерации памяти периодически приостанавливаются все операции с памятью, это значительно снижает производительность данного вида ОЗУ..

1.2. Память статического типа (англ. SRAM (Static Random Access Memory))

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.

2. Логическая структура памяти в IBM PC

В реальном режиме память делится на следующие участки:

Основная область памяти (англ. conventional memory).
Расширенная память (EMS)
Дополнительная память (XMS)
Upper Memory Area (UMA)
High Memory Area (HMA)

wreferat.baza-referat.ru

Реферат - Оперативная память. Исследование рынка оперативной памяти

Владивостокский ГосударственныйУниверситет Экономики и СервисаКафедра Экономической ИнформатикиРЕФЕРАТ

по дисциплине: «Аппаратные ипрограммные средства ЭВМ»

на тему: «Оперативнаяпамять. Изучение рынка оперативной памяти»

Выполнил: студент группы ПЭ-00-04

Сазонов А. Б.

Проверил:преподаватель

Бедрина С. Л.

Владивосток

2001

Содержание

— 3

— 4

— 5

— 7

— 8

— 9

— 10

— 11

— 12

— 13

— 14

— 16

I. Основные сведения об оперативной памяти

1. Назначение

2. Характеристики

3. Разъемы SIMM и DIMM

4. Спецификация SDRAMPC100

a) моменты

b) SPD (Serial Presence Detect)

5. Типывысокоскоростной памяти

a) SDRAM

b) Enhanced SDRAM (ESDRAM)

c) DDR SDRAM (SDRAM II)

d) SLDRAM

e) RDRAM (Rambus DRAM)

f) Direct Rambus Memory System

6. Совместимость. Осуществующих форм-факторах

7. Производители чипов

ЧипсетIntel 820

8. Что нас ждет

II. Изучение цен и спроса на оперативную память

Рынок,таблицы, графики, анализ, выводы Основные сведения об оперативной памяти

Назначение

Оперативная память является одним из важнейших элементовкомпьютера. Именно из нее процессор берет программы и исходные данные дляобработки, в нее он записывает полученные результаты. Название «оперативная» эта память получила потому, чтоона работает очень быстро, так что процессору практически не приходится ждатьпри чтении данных из памяти или записи в память. Однако содержащиеся в нейданные сохраняются только пока компьютер включен. При выключении компьютерасодержимое оперативной памяти стирается. Часто для оперативной памятииспользуют обозначение RAM(Random Access Memory,то есть память с произвольным доступом).

Характеристики

Трудно недооценить все значение и всю важность этихнебольших по своим размерам плат. Сегодняшние программы становятся всетребовательнее не только к количеству, но и к быстродействию ОЗУ. Однако донедавнего времени эта область компьютерной индустрии практически не развивалась(по сравнению с другими направлениями). Взять хотя бы видео, аудиоподсистемы,производительность процессоров и. т. д. Усовершенствования были, но они несоответствовали темпам развития других компонентов и касались лишь такихпараметров, как время выборки, был добавлен кэш непосредственно на модульпамяти, конвейерное исполнение запроса, изменен управляющий сигнал выводаданных, но технология производства оставалась прежней, исчерпавшей свой ресурс.Память становилась узким местом компьютера, а, как известно, быстродействиевсей системы определяется быстродействием самого медленного ее элемента. И вотнесколько лет назад волна технологического бума докатилась и до оперативнойпамяти. Стали появляться новые типы RAM микросхем и модулей. Встречаются такиепонятия, как FPM RAM, EDO RAM, DRAM, VRAM, WRAM, SGRAM, MDRAM, SDRAM, SDRAM II(DDR SDRAM), ESDRAM, SLDRAM, RDRAM, Concurrent RDRAM, Direct Rambus. Большинствоиз этих технологий используются лишь на графических платах, и в производствесистемной памяти компьютера используются лишь некоторые из них.

Разъемы SIMM и DIMM

72-пиновые разъемы SIMM ожидает та же участь, котораянесколькими годами раньше постигла их 30-пиновых предшественников: те уже давноне производятся. Им на смену в 1996 г. пришел новый разъем DIMM со 168контактами, а сейчас появляется еще разъем RIMM. Если на SIMM реализовывались FPM и EDO RAM, тона DIMM — болеесовременная технология SDRAM. В системную плату модули SIMM необходимо быловставлять только попарно, а DIMM можно выбрать по одному, что связано сразрядностью внешней шины данных процессоров Pentium. Такой способ установкипредоставляет больше возможностей для варьирования объема оперативной памяти.

Модуль памяти Registered DIMM

Первоначально материнские платы поддерживали оба разъема,но уже довольно продолжительное время они комплектуются исключительно разъемамиDIMM. Это связано с упомянутой возможностью устанавливать их по одному модулю итем, что SDRAM обладает большим быстродействием по сравнению с FPM и EDORAM.

Если для FPM и EDO памяти указывается время чтения первойячейки в цепочке (время доступа), то для SDRAM указывается время считыванияпоследующих ячеек. Цепочка — несколько последовательных ячеек. На считываниепервой ячейки уходит довольно много времени (60-70 нс) независимо от типапамяти, а вот время чтения последующих сильно зависит от типа.

Спецификация SDRAM PC100

Еще одно преимущество SDRAM перед EDO заключается в том,что EDO не работает на частотах свыше 66 МГц, а SDRAM доступна частота шиныпамяти до 100 МГц.

Стандартный модульпамяти SDRAM PC100

Выпустив чипсет 440BX с официальной поддержкой тактовойчастоты системной шины до 100 МГц, Intel сделала оговорку, что модули памятиSDRAM неустойчиво работают на такой скорости. После заявления Intel представилановую спецификацию, описывающую все тонкости, — SDRAM PC100.

Спецификация PC100. Ключевые моменты

Данной спецификации отвечают только 8-нс чипы, а 10-нсчипы, по мнению Intel, неспособны устойчиво работать на частоте 100 МГц.

Введение стандарта PC100 в некоторой степени можносчитать рекламной уловкой, но все известные производители памяти и системныхплат поддержали эту спецификацию, а с появлением следующего поколения памятипереходят на его производство.

Спецификация PC100 является очень критичной, одноописание с дополнениями занимает больше 70 страниц.

Для комфортной работы с приложениями, требующими высокогобыстродействия, разработано следующее поколение синхронной динамической памяти- SDRAM PC133. В продаже можно найти модули, поддерживающие эту спецификацию,причем цена на них превышает цены соответствующих моделей PC100 на 10-30%.Насколько это оправдано, судить довольносложно. Продвижением данного стандарта на рынок занимается уже не Intel, а ихглавный конкурент на рынке процессоров AMD. Intel же решила поддерживать памятьот Rambus, мотивируя это тем, что она лучше сочетается с шиной AGP 4x.

133-МГц чипы направлены на использование с новымсемейством микропроцессоров, работающих на частоте системной шины 133 МГц, иполностью совместимы со всеми PC100-продуктами. Такими производителями,как VIA Technologies,Inc., Acer Laboratories Inc. (ALi), OPTi Inc., Silicon Integrated Systems (SiS)и Standard MicrosystemsCorporation (SMC), разработаны чипсеты, поддерживающие спецификацию PC133.

Недавно появилась еще одна интересная технология — Virtual Channel Memory. VCM использует архитектуру виртуального канала,позволяющую более гибко и эффективно передавать данные с использованием каналоврегистра на чипе. Данная архитектура интегрирована в SDRAM. VCM, помимо высокойскорости передачи данных, совместима с существующими SDRAM, что позволяетделать апгрейд системы без значительных затрат и модификаций. Это решение такженашло поддержку у некоторых производителей чипсетов.

SPD (SerialPresence Detect)

SPD — это небольшой чип, находящийся на модуле памяти ихранящий некоторые его параметры (рабочее напряжение, число банков, тип,емкость, время доступа и т. д.). Информация записывается в микросхемы EEPROM,позволяющие запоминать 2048 бит. Первые 128 байт не могут быть перезаписаны иотводятся под некоторую специальную информацию производителя, а оставшеесяместо доступно пользователю и содержит данные модуля. На модулях«безымянного» производства, как правило, SPD отсутствует, хотянекоторые материнские платы требуют его наличия (например, платы на чипсете440LX). Возможно, это сделано, чтобы исключить использование «левой»продукции или чтобы избавить пользователя от необходимости делать вручнуюнастройку памяти в BIOS.

Синхронное выполнение

Сейчас уже не актуально использовать 66-МГц шины памяти.Разработчики DRAM нашли возможность преодолеть этот рубеж и извлекли некоторыедополнительные преимущества путем осуществления синхронного интерфейса.

С асинхронным интерфейсом процессор должен ожидать, покаDRAM закончит выполнение своих внутренних операций, которые обычно занимаютоколо 60 нс. С синхронным управлением DRAM происходит защелкивание информацииот процессора под управлением системных часов. Триггеры запоминают адреса,сигналы управления и данных, что позволяет процессору выполнять другие задачи.После определенного количества циклов данные становятся доступны, и процессорможет считывать их с выходных линий.

Другое преимущество синхронного интерфейса заключается втом, что системные часы задают только временные границы, необходимые DRAM. Этоисключает необходимость наличия множества стробирующих импульсов. В результате упрощаетсяввод, т. к. контрольные сигналы адреса данных могут быть сохранены без участияпроцессора и временных задержек. Подобные преимущества также реализованы и воперациях вывода.

Типы высокоскоростной памяти

Всю память с произвольным доступом (RAM) можно разделитьна два типа: DRAM (динамическая RAM) и SRAM (статическая RAM).

К первому поколению высокоскоростных DRAM главным образомотносят EDO DRAM, SDRAM и RDRAM, а к следующему — ESDRAM, DDR SDRAM, DirectRDRAM, SLDRAM (ранее SynchLink DRAM) и т. д.

SDRAM

SDRAM способна работать на частоте, превышающей частотуработы EDO DRAM. В первой половине 1997 г. SDRAM занимала примерно 25% всегорынка DRAM. Как и предполагалось, к 1998 г. она стала наиболее популярной изсуществующих высокоскоростных технологий и занимала более 50% рынка памяти.Первоначально SDRAM работала на частоте от 66 до 100 МГц. Сейчас существуетпамять, работающая на частотах от 125 до 143 МГц и даже выше.

Модуль SDRAM на256Мбайт

Enhanced SDRAM(ESDRAM)

Для преодоления некоторых проблем с задержкой сигнала,присущих стандартным DRAM-модулям, производители решили встроить небольшоеколичество SRAM в чип, т. е. создать на чипе кэш. Одним из таких решений,заслуживающих внимания, является ESDRAM от Ramtron International Corporation.

ESDRAM — это по существу SDRAM плюс немного SRAM. Прималой задержке и пакетной работе достигается частота до 200 МГц. Как и в случаевнешней кэш-памяти, DRAM-кэш предназначен для хранения наиболее частоиспользуемых данных. Следовательно, уменьшается время доступа к данныммедленной DRAM.

DDR SDRAM (SDRAMII)

DDR SDRAM (Double Date Rate SDRAM) является синхроннойпамятью, реализующей удвоенную скорость передачи данных по сравнению с обычнойSDRAM.

DDR SDRAM не имеет полной совместимости с SDRAM, хотяиспользует метод управления, как у SDRAM, и стандартный 168-контактный разъемDIMM.

Наклейкасоответствия модуля спецификации SDRAM PC100

DDR SDRAM достигает удвоенной пропускной способности засчет работы на обеих границах тактового сигнала (на подъеме и спаде), а SDRAMработает только на одной.

SLDRAM

Стандарт SLDRAM является открытым, т. е. не требуетдополнительной платы за лицензию, дающую право на производство чипов, чтопозволяет снизить их стоимость. Подобно предыдущей технологии, SLDRAM используетобе границы тактового сигнала. Что касается интерфейса, то SLDRAM перенимаетпротокол, названный SynchLink Interface. Эта память стремится работать начастоте 400 МГц.

У всех предыдущих DRAM были разделены линии адреса,данных и управления, которые накладывают ограничения на скорость работыустройств. Для преодоления этого ограничения в некоторых технологическихрешениях все сигналы стали выполняться на одной шине. Двумя из таких решенийявляются технологии SLDRAM и DRDRAM. Они получили наибольшую популярность изаслуживают внимания.

Модуль памяти DRDRAM

RDRAM (RambusDRAM)

RDRAM представляет спецификацию, созданную Rambus, Inc.Частота работы памяти равна 400 МГц, но за счет использования обеих границсигнала достигается частота, эквивалентная 800 МГц. Спецификация Rambus сейчаснаиболее интересна и перспективна.

Модули от Rambus, Inc.

Direct Rambus DRAM — это высокоскоростная динамическаяпамять с произвольным доступом, разработанная Rambus, Inc. Она обеспечиваетвысокую пропускную способность по сравнению с большинством других DRAM. DirectRambus DRAMs представляет интегрированную на системном уровне технологию.

Работа Direct RDRAMtm определяется требованиямиподсистемы Direct Rambus. Для понимания деталей спецификации Direct Rambus DRAMнеобходимо понять подсистему памяти Rambus в целом.

Direct RambusMemory System

Подсистема памяти Direct Rambus включает следующие компоненты:

· DirectRambus Controller

· DirectRambus Channel

· DirectRambus Connector

· DirectRambus RIMM(tDm)

Физические, электрические и логические части всех этихкомпонентов определены и специфицированы Rambus, Inc. Это требуется длясовместимости и высокоскоростной работы подсистемы Direct Rambus.

Технология Direct Rambus представляет собой третий этапразвития памяти RDRAM. Впервые память RDRAM появилась в 1995 г., работала начастоте 150 МГц и обеспечивала пропускную способность 600 Мбайт/с. Онаиспользовалась в станциях SGI Indigo2 IMPACTtm, в приставках Nintendo64, атакже в качестве видеопамяти. Следующее поколение RDRAM появилось в 1997 г. подназванием Concurrent RDRAM. Новые модули были полностью совместимы с первыми.Но за год до этого события в жизни компании произошло не менее значимоесобытие. В декабре 1996 г. Rambus, Inc. и Intel Corporation объявили осовместном развитии памяти RDRAM и продвижении ее на рынок персональныхкомпьютеров.

Совместимость. О существующих форм-факторах.

В качестве оперативной памяти используются модули SIMM,DIMM, RIMM, SO-DIMM и SO-RIMM. Все они имеют разное количество контактов.Модули SIMM сейчас встречаются только в старых моделях материнских плат, а имна смену пришли 168-контактные DIMM. Модули SO-DIMM и SO-RIMM, имеющие меньшееколичество контактов, чем стандартные DIMM и RIMM, широко используются впортативных устройствах. Модули RIMM можно встретить в платах на новом чипсетеIntel

Модуль памятиSO-DIMM

Совпадение форм-факторов модуля и разъема не всегдастопроцентно гарантирует работоспособность модуля. Для сведения к минимумуриска использования неподходящего устройства применяются так называемые ключи.В модулях памяти такими ключами являются один или несколько вырезов. Этимвырезам на разъеме соответствуют специальные выступы. Так в модулях DIMMиспользуется два ключа. Один из них (вырез между 10 и 11 контактами) отвечаетза буферизованность модуля (модуль может быть буферизованным илинебуферизованным), а второй (вырез между 40 и 41 контактами) — за рабочеенапряжение (может быть 5 В или 3,3 В).

Модуль памяти DDRDIMM

Использование модулей памяти с покрытием контактов,отличным от покрытия контактов разъема также допускается. Хотя утверждают, чтоматериал, используемый для покрытия модулей и разъемов, должен совпадать.Мотивируется это тем, что при различных материалах возможно появлениегальванической коррозии, и, как следствие, разрушение модуля. Хотя такое мнениене лишено оснований, но, как показывает опыт, использование модулей и разъемовс разным покрытием никак не сказывается на работе компьютера.

Производители чипов

Существует много фирм, производящих чипы и модули памяти.Их можно разделить на brand-name и generic-производителей.

При покупке (особенно на рынках) хорошо бы лишний разубедиться в правильности предоставляемой продавцом информации (как говорится,доверяй, но проверяй). Произвести такую проверку можно расшифровав имеющуюся начипе строку букв и цифр (как правило, самую длинную) с помощью соответствующегоdatabook и материалов, находящихся на сайте производителя. Но часто бывает, чтонеобходимой информации не оказывается под рукой. И все же своей цели можнодобиться, т. к. большинство производителей придерживаются более или менеестандартного вида предоставления информации (исключение составляют Samsung иMicron). По маркировке чипа можно узнать производителя, тип памяти, рабочеенапряжение, скорость доступа, дату производства и др.

Чипсет Intel 820

В конце прошлого года после долгого ожидания появилисьпервые системные платы на чипсете Intel 820, поддерживающие память DirectRambus. Правда, в наших магазинах пока нельзя приобрести ни таких плат, нипамять, но если все-таки вы твердо решили перейти на новую систему и не хотитеподождать недельку-другую, то можете воспользоваться услугами Internet.

Немаловажным вопросом при переходе на новую системуявляется ее стоимость. При покупке системной платы на i820 скорее всегопридется приобретать новую память, т. к. этот чипсет поддерживает DRDRAM. Какможно видеть из таблицы, этот чипсет способен работать и с PC100 SDRAM, но дляэтого требуется наличие транслятора памяти на материнской плате.

Технология производства DRDRAM не очень сильно отличаетсяпо стоимости от производства SDRAM, но необходимо учесть, что стандарт RDRAMявляется закрытым и, следовательно, чтобы производить эти чипы, фирма должнаприобрести соответствующую лицензию. Естественно, все эти дополнительныерасходы на производство отразятся на конечном пользователе, т. е. на нас с вами(по некоторым данным, память Direct Rambus стоит в пять раз дороже SDRAM).

Помимо использования другой технологии, модули DirectRambus используют и более низкое рабочее напряжение по сравнению с DIMM (2,5 Вв Direct Rambus против 3,3 В в SDRAM).

Что нас ждет в новом году?

В заключении подведем некоторые итоги. Прошедший год былбогат различными событиями в компьютерной индустрии, но одним из главныхсобытий стал выход чипсета Intel 820, а с ним и многих новых типов памяти.

Борьба заразличные сферы производства будет продолжаться. Мы посмотрим, сможет ли Rambusвытеснить с рынка памяти модули SDRAM и им подобные. Также интересно будетследить за борьбой Intel и AMD на рынке процессоров

Изучение цен и спроса на оперативную память за последний год

<img src="/cache/referats/11410/image018.gif" v:shapes="_x0000_s1028"> Исследование проводилось в городе Владивостоке. В качестве объектовисследования были выбраны модули оперативной памяти, имеющиеся в свободнойпродаже на рынке. Было определено пять основных типов RAM микросхем (SDRAM DIMM 32 MB <PC-100>, SDRAM DIMM 64 MB <PC-100>, SDRAM DIMM 128 MB <PC-100>, SDRAM DIMM 64 MB <PC-133>, SDRAM DIMM 128 MB <PC-133>), которые на данныймомент в набольшей степени соответствовали запросам среднего покупателя(пользователя) По этой причине не брались модули SIMM и более старые чипы (которые уже непроизводятся и не имеют спроса), а также самые новые разработки – RDRAM, Direct RamBus, так как они поступаютна наш рынок в ограниченных количествах, имеют незначительный спрос и потому недают объективной картины в целом. За основу исследования были взяты прайс-листыкомпьютерных компаний города (названия в разделе Список использованнойлитературы). На основе этих данных была составлена следующая таблица.

По таблице были построены графики изменения цен покаждому из модулей.

<img src="/cache/referats/11410/image028.gif" v:shapes="_x0000_s1037"> Для получения более ясной картины нужносравнить их между собой: построим общий график для всех модулей.

Заметим, что всеграфики примерно одинаково возрастают и убывают. Это доказывает правильностьмоего исследования: цена на оперативную память, как и на любой другой товар, непостоянна и подвержена колебаниям вследствие множества причин. Сразу надооговориться, что цены на RAMмикросхемы имеет тенденцию к снижению. Связано это в первую очередь с общим развитиемкомпьютерных технологий, появляются новые разработки, а цены на старые падают.

Падение цен на модули оперативной памяти, начавшееся всередине 1999г. продолжилось и в первые месяцы 2000г (кривые на графике убываютс января по апрель). Затем наступает стабилизация (апрель – май). Это связано с предстоящим традиционным летнимподорожанием (июнь – август). После цены опять начинают планомерно снижаться всвете общего понижения стоимости компьютерных комплектующих (август – ноябрь),цены падают низко как никогда (до $21 за DIMM 32 MB).Затем опять идет скачок верх (ноябрь – декабрь), и в перспективе цены, на мойвзгляд, будут продолжать расти.

Относительно спроса на оперативную память можно сказать,что он зависит от цены в данный момент, но не полной степени определяется им.Можно утверждать, что потенциальные покупатели готовы к изменению цены в ту илидругую сторону и рассчитывают свои будущие покупки исходя из этого.

Мои окончательныевыводы таковы: рынок оперативной памяти подвержен таким же экономическим процессам, как и рынок любогодругого товара. Цена на микросхемы склона к понижению, но постоянно колеблется,что связано как с экономическими (повышение налогов, например), так и с неэкономическими (сезонность товара, ожидания потребителей) причинами.

Список использованной литературы:

1. IBM PCдля пользователя» Издание 7-ое. Москва, Инфра-М, 1998г.

3. www.zdnet.ru, www.izcity.com — видыи типы оперативной памяти

www.ronl.ru

Реферат - 1. Оперативная память: основные понятия

Оперативная память 1. Оперативная память: основные понятия

В этой статье память рассматривается как в логическом, так и в физическом аспекте. Здесь описаны микросхемы и модули памяти, которые можно установить в компьютере. Кроме того, речь идет о структуре памяти, ее разбивке на области и о назначении этих областей. Глава содержит много полезной информации, благодаря которой вы сможете использовать компьютер гораздо эффективнее.

Оперативная память — это рабочая область для процессора компьютера. В ней во время работы хранятся программы и данные. Оперативная память часто рассматривается как временное хранилище, потому что данные и программы в ней сохраняются только при включенном компьютере или до нажатия кнопки сброса (reset). Перед выключением или нажатием кнопки сброса все данные, подвергнутые изменениям во время работы, необходимо сохранить на запоминающем устройстве, которое может хранить информацию постоянно (обычно это жесткий диск). При новом включении питания сохраненная информация вновь может быть загружена в память.

Устройства оперативной памяти иногда называют запоминающими устройствами с произвольным доступом. Это означает, что обращение к данным, хранящимся в оперативной памяти, не зависит от порядка их расположения в ней.

За несколько лет определение RAM (Random Access Memory) превратилось из обычной аббревиатуры в термин, обозначающий основное рабочее пространство памяти, создаваемое микросхемами динамической оперативной памяти (Dynamic RAM — DRAM) и используемое процессором для выполнения программ. Одним из свойств микросхем DRAM (и, следовательно, оперативной памяти в целом) является динамическое хранение данных, что означает, во-первых, возможность многократной записи информации в оперативную память, а во-вторых, необходимость постоянного обновления данных (т. е., в сущности, их перезапись) примерно каждые 15 мс (миллисекунд). Также существует так называемая статическая оперативная память (Static RAM — SRAM), не требующая постоянного обновления данных. Следует заметить, что данные сохраняются в оперативной памяти только при включенном питании.

Термин оперативная память часто обозначает не только микросхемы, которые составляют устройства памяти в системе, но включает и такие понятия, как логическое отображение и размещение. Логическое отображение — это способ представления адресов памяти на фактически установленных микросхемах. Размещение — это расположение информации (данных и команд) определенного типа по конкретным адресам памяти системы.

Новички часто путают оперативную память с памятью на диске, поскольку емкость устройств памяти обоих типов выражается в одинаковых единицах — мега- или гигабайтах. Попытаемся объяснить связь между оперативной памятью и памятью на диске с помощью следующей простой аналогии.

Представьте себе небольшой офис, в котором некий сотрудник обрабатывает информацию, хранящуюся в картотеке. В нашем примере шкаф с картотекой будет выполнять роль жесткого диска системы, где длительное время хранятся программы и данные. Рабочий стол будет представлять оперативную память системы, которую в текущий момент обрабатывает сотрудник, — его действия подобны работе процессора. Он имеет прямой доступ к любым документам, находящимся на столе. Однако, прежде чем конкретный документ окажется на столе, его необходимо отыскать в шкафу. Чем больше в офисе шкафов, тем больше документов можно в них хранить. Если рабочий стол достаточно большой, можно одновременно работать с несколькими документами.

Добавление к системе жесткого диска подобно установке еще одного шкафа для хранения документов в офисе — компьютер может постоянно хранить большее количество информации. Увеличение объема оперативной памяти в системе подобно установке большего рабочего стола — компьютер может работать с большим количеством программ и данных одновременно.

Впрочем, есть одно различие между хранением документов в офисе и файлов в компьютере: когда файл загружен в оперативную память, его копия все еще хранится на жестком диске. Обратите внимание: поскольку невозможно постоянно хранить файлы в оперативной памяти, все измененные после загрузки в память файлы должны быть вновь сохранены на жестком диске перед выключением компьютера. Если измененный файл не будет сохранен, то первоначальная копия файла на жестком диске останется неизменной.

Во время выполнения программы в оперативной памяти хранятся ее данные. Микросхемы оперативной памяти (RAM) иногда называют энергозависимой памятью: после выключения компьютера данные, хранимые в них, будут потеряны, если они предварительно не были сохранены на диске или другом устройстве внешней памяти. Чтобы избежать этого, некоторые приложения автоматически делают резервные копии данных.

Файлы компьютерной программы при ее запуске загружаются в оперативную память, в которой хранятся во время работы с указанной программой. Процессор выполняет программно-реализованные команды, содержащиеся в памяти, и сохраняет их результаты. Оперативная память хранит коды нажатых клавиш при работе с текстовым редактором, а также величины математических операций. При выполнении команды Сохранить (Save) содержимое оперативной памяти сохраняется в виде файла на жестком диске.

Физически оперативная память в системе представляет собой набор микросхем или модулей, содержащих микросхемы, которые обычно подключаются к системной плате. Эти микросхемы или модули могут иметь различные характеристики и, чтобы функционировать правильно, должны быть совместимы с системой, в которую устанавливаются.

В настоящее время новые типы памяти разрабатываются значительно быстро, и вероятность того, что в новые компьютеры нельзя будет установить память устаревшего типа, как никогда велика. Поэтому при замене системной платы зачастую приходится заменять и память.

^ В связи с этим при выборе типа устанавливаемой памяти следует все хорошо обдумать и просчитать, чтобы минимизировать затраты на будущую модернизацию (или ремонт).

В современных компьютерах используются запоминающие устройства трех основных типов.

ROM (Read Only Memory). Постоянное запоминающее устройство — ПЗУ, не способное выполнять операцию записи данных.

DRAM (Dynamic Random Access Memory). Динамическое запоминающее устройство с произвольным порядком выборки.

SRAM (Static RAM). Статическая оперативная память.^ 2. Память типа ROM В памяти типа ROM (Read Only Memory), или ПЗУ (постоянное запоминающее устройство), данные можно только хранить, изменять их нельзя. Именно поэтому такая память используется только для чтения данных. ROM также часто называется энергонезависимой памятью, потому что любые данные, записанные в нее, сохраняются при выключении питания. Поэтому в ROM помещаются команды запуска персонального компьютера, т. е. программное обеспечение, которое загружает систему.

Заметьте, что ^ ROM и оперативная память — не противоположные понятия. На самом деле ROM представляет собой часть оперативной памяти системы. Другими словами, часть адресного пространства оперативной памяти отводится для ROM. Это необходимо для хранения программного обеспечения, которое позволяет загрузить операционную систему.

Основной код BIOS содержится в микросхеме ROM на системной плате, но на платах адаптеров также имеются аналогичные микросхемы. Они содержат вспомогательные подпрограммы базовой системы ввода-вывода и драйверы, необходимые для конкретной платы, особенно для тех плат, которые должны быть активизированы на раннем этапе начальной загрузки, например видеоадаптер. Платы, не нуждающиеся в драйверах на раннем этапе начальной загрузки, обычно не имеют ROM, потому что их драйверы могут быть загружены с жесткого диска позже — в процессе начальной загрузки.

В настоящее время в большинстве систем используется одна из форм Flash-памяти, которая называется электронно-перепрограммируемой постоянной памятью (Electrically Erasable Programmable Read-only Memory — EEPROM). Flash-память является по-настоящему энергонезависимой и перезаписываемой, она позволяет пользователям легко модифицировать ROM, программно-аппаратные средства системных плат и других компонентов (таких, как видеоадаптеры, платы SCSI, периферийные устройства и т. п.).^ 3. Память типа DRAM Динамическая оперативная память (Dynamic RAM — DRAM) используется в большинстве систем оперативной памяти современных персональных компьютеров. Основное преимущество памяти этого типа состоит в том, что ее ячейки упакованы очень плотно, т. е. в небольшую микросхему можно упаковать много битов, а значит, на их основе можно построить память большой емкости.

Ячейки памяти в микросхеме DRAM — это крошечные конденсаторы, которые удерживают заряды. Именно так (наличием или отсутствием зарядов) и кодируются биты. Проблемы, связанные с памятью этого типа, вызваны тем, что она динамическая, т. е. должна постоянно регенерироваться, так как в противном случае электрические заряды в конденсаторах памяти будут "стекать" и данные будут потеряны. Регенерация происходит, когда контроллер памяти системы берет крошечный перерыв и обращается ко всем строкам данных в микросхемах памяти. Большинство систем имеют контроллер памяти (обычно встраиваемый в набор микросхем системной платы), который настроен на соответствующую промышленным стандартам частоту регенерации, равную 15 мкс. Ко всем строкам данных обращение осуществляется по прохождении 128 специальных циклов регенерации. Это означает, что каждые 1,92 мс (128*15 мкс) прочитываются все строки в памяти для обеспечения регенерации данных.

Регенерация памяти, к сожалению, отнимает время у процессора: каждый цикл регенерации по длительности занимает несколько циклов центрального процессора. В старых компьютерах циклы регенерации могли занимать до 10% (или больше) процессорного времени, но в современных системах, работающих на частотах, равных сотням мегагерц, расходы на регенерацию составляют 1% (или меньше) процессорного времени. Некоторые системы позволяют изменить параметры регенерации с помощью программы установки параметров CMOS, но увеличение времени между циклами регенерации может привести к тому, что в некоторых ячейках памяти заряд "стечет", а это вызовет сбои памяти. В большинстве случаев надежнее придерживаться рекомендуемой или заданной по умолчанию частоты регенерации.

Поскольку затраты на регенерацию в современных компьютерах составляют менее 1%, изменение частоты регенерации оказывает незначительное влияние на характеристики компьютера. Одним из наиболее приемлемых вариантов является использование для синхронизации памяти значений по умолчанию или автоматических настроек, заданных с помощью Setup BIOS. Большинство современных систем не позволяют изменять заданную синхронизацию памяти, постоянно используя автоматически установленные параметры. При автоматической установке системная плата считывает параметры синхронизации из системы обнаружения последовательности в ПЗУ (serial presence detect — SPD) и устанавливает частоту периодической подачи импульсов в соответствии с полученными данными.

В устройствах DRAM для хранения одного бита используется только один транзистор и пара конденсаторов, поэтому они более вместительны, чем микросхемы других типов памяти. В настоящее время имеются микросхемы динамической оперативной памяти емкостью 512 Мбайт и больше. Это означает, что подобные микросхемы содержат более 256 млн транзисторов! А ведь Pentium 4 имеет только 42 млн транзисторов. Откуда такая разница? Дело в том, что в микросхеме памяти все транзисторы и конденсаторы размещаются последовательно, обычно в узлах квадратной решетки, в виде очень простых, периодически повторяющихся структур, в отличие от процессора, представляющего собой более сложную схему различных структур, не имеющую четкой организации.

Транзистор для каждого одноразрядного регистра DRAM используется для чтения состояния смежного конденсатора. Если конденсатор заряжен, в ячейке записана 1; если заряда нет — записан 0. Заряды в крошечных конденсаторах все время стекают, вот почему память должна постоянно регенерироваться. Даже мгновенное прерывание подачи питания или какой-нибудь сбой в циклах регенерации приведет к потере заряда в ячейке DRAM, а следовательно, и к потере данных. В работающей системе подобное приводит к появлению "синего" экрана, глобальным отказам системы защиты, повреждению файлов или к полному отказу системы.

^ Динамическая оперативная память используется в персональных компьютерах; поскольку она недорогая, микросхемы могут быть плотно упакованы, а это означает, что запоминающее устройство большой емкости может занимать небольшое пространство. К сожалению, память этого типа не отличается высоким быстродействием, обычно она намного "медленнее" процессора. Поэтому существует множество различных типов организации DRAM, позволяющих улучшить эту характеристику.^ 4. Кэш-память — SRAM Существует тип памяти, совершенно отличный от других, — статическая оперативная память (Static RAM — SRAM). Она названа так потому, что, в отличие от динамической оперативной памяти (DRAM), для сохранения ее содержимого не требуется периодической регенерации. Но это не единственное ее преимущество. SRAM имеет более высокое быстродействие, чем динамическая оперативная память, и может работать на той же частоте, что и современные процессоры.

Однако для хранения каждого бита в конструкции SRAM используется кластер из шести транзисторов. Использование транзисторов без каких-либо конденсаторов означает, что нет необходимости в регенерации. (Ведь если нет никаких конденсаторов, то и заряды не теряются.) Пока подается питание, SRAM будет помнить то, что сохранено. Почему же тогда микросхемы SRAM не используются для всей системной памяти? Ответ прост.

По сравнению с динамической оперативной памятью быстродействие SRAM намного выше, но плотность ее гораздо ниже, а цена довольно высока. Более низкая плотность означает, что микросхемы SRAM имеют большие габариты, хотя их информационная емкость намного меньше. Большое число транзисторов и кластеризованное их размещение не только увеличивает габариты микросхем SRAM, но и значительно повышает стоимость технологического процесса по сравнению с аналогичными параметрами для микросхем DRAM. Например, емкость модуля DRAM может равняться 64 Мбайт или больше, в то время как емкость модуля SRAM приблизительно того же размера составляет только 2 Мбайт, причем их стоимость будет одинаковой. Таким образом, габариты SRAM в среднем в 30 раз превышают размер динамической оперативной памяти, то же самое можно сказать и о стоимости. Все это не позволяет использовать память типа SRAM в качестве оперативной памяти в персональных компьютерах.

Несмотря на это, разработчики все-таки применяют память типа SRAM для повышения эффективности PC. Но во избежание значительного увеличения стоимости устанавливается только небольшой объем высокоскоростной памяти SRAM, которая используется в качестве кэш-памяти. Кэш-память работает на тактовых частотах, близких или даже равных тактовым частотам процессора, причем обычно именно эта память непосредственно используется процессором при чтении и записи. Во время операций чтения данные в высокоскоростную кэш-память предварительно записываются из оперативной памяти с низким быстродействием, т. е. из DRAM. Еще недавно время доступа динамической оперативной памяти было не менее 60 нс (что соответствует тактовой частоте 16 МГц). Для преобразования времени доступа из наносекунд в мегагерцы используется следующая формула:

^ 1/наносекунды ? 1000 = МГц.

В свою очередь, обратное вычисление осуществляется с помощью такой формулы:

1/МГц ? 1000 = наносекунды.

Когда процессор персонального компьютера работал на тактовой частоте 16 МГц и ниже, DRAM могла быть синхронизирована с системной платой и процессором, поэтому кэш был не нужен. Однако как только тактовая частота процессора поднялась выше 16 МГц, синхронизировать DRAM с процессором стало невозможно, и именно тогда разработчики начали использовать SRAM в персональных компьютерах.

Именно в этих персональных компьютерах впервые нашла применение так называемая кэш-память, т. е. высокоскоростной буфер, построенный на микросхемах SRAM, который непосредственно обменивается данными с процессором. Поскольку быстродействие кэша может быть сравнимо с быстродействием процессора, контроллер кэша может предугадывать потребности процессора в данных и предварительно загружать необходимые данные в высокоскоростную кэш-память. Тогда при выдаче процессором адреса памяти данные могут быть переданы из высокоскоростного кэша, а не из оперативной памяти, быстродействие которой намного ниже.

Эффективность кэш-памяти выражается коэффициентом совпадения, или коэффициентом успеха. Коэффициент совпадения равен отношению количества удачных обращений в кэш к общему количеству обращений. Попадание — это событие, состоящее в том, что необходимые процессору данные предварительно считываются в кэш из оперативной памяти; иначе говоря, в случае попадания процессор может считывать данные из кэшпамяти.

Неудачным обращением в кэш считается такое, при котором контроллер кэша не предусмотрел потребности в данных, находящихся по указанному абсолютному адресу. В таком случае необходимые данные не были предварительно считаны в кэш-память, поэтому процессор должен отыскать их в более медленной оперативной памяти, а не в быстродействующем кэше. Когда процессор считывает данные из оперативной памяти, ему приходится какое-то время "ждать", поскольку тактовая частота оперативной памяти значительно ниже, чем процессора.

Если процессор со встроенной в кристалл кэш-памятью работает на частоте 2 000 МГц (2 ГГц), то продолжительность цикла процессора и интегральной кэш-памяти в этом случае достигнет 0,5 нс, в то время как продолжительность цикла оперативной памяти будет в шесть раз больше, т. е. примерно 3 или 6 нс для памяти с удвоенной скоростью передачи данных (Double Data Rate — DDR). Таким образом, тактовая частота памяти будет всего лишь 333 МГц.

Следовательно, в том случае, когда процессор с тактовой частотой 2 ГГц считывает данные из оперативной памяти, его рабочая частота уменьшается в шесть раз, что и составляет 333 МГц. Замедление обусловлено периодом ожидания (wait state). Если процессор находится в состоянии ожидания, то на протяжении всего цикла (такта) никакие операции не выполняются; процессор, по существу, ждет, пока необходимые данные поступят из более медленной оперативной памяти. Поэтому именно кэш-память позволяет сократить количество "простоев" и повысить быстродействие компьютера в целом.

Чтобы минимизировать время ожидания при считывании процессором данных из медленной оперативной памяти, в современных персональных компьютерах обычно предусмотрены два типа кэш-памяти: кэш-память первого уровня (L1) и кэш-память второго уровня (L2). Кэш-память первого и второго уровня также называется встроенным или внутренним кэшем; она непосредственно встроена в процессор и фактически является частью микросхемы процессора. ^ 5. Быстродействие ОЗУ Быстродействие процессора выражается в мегагерцах (МГц), а быстродействие запоминающего устройства и его эффективность — в наносекундах (нс). Наносекунда — это одна миллиардная доля секунды, т. е. очень короткий промежуток времени. Заметьте, что скорость света в вакууме равна 299 792 км/с. За одну миллиардную долю секунды световой луч проходит расстояние, равное всего лишь 29,98 см, т. е. меньше длины обычной линейки!

Быстродействие процессоров и микросхем выражается в мегагерцах (МГц), т. е. в миллионах циклов, выполняемых в течение одной секунды. Рабочая частота современных процессоров достигает 3000 и более МГц (3 ГГц, или 3 млрд циклов в секунду), а в следующем году, как ожидается, возрастет до 4 ГГц.

Очень легко запутаться, сравнивая, например, процессор и модули памяти, быстродействие которых выражено в разных единицах.

В 2000 году чаще всего применялась память PC 100 или PC 133, которая работает на частоте 100 или 133 МГц соответственно. Начиная с 2001 года, память стандартов DDR (200 и 266 МГц) и RDRAM (800 МГц) стала завоевывать все большую популярность. В 2002 году появились модули памяти стандарта DDR с частотой 333 и 400 МГц (на сегодня, DDR2 с частотой 800 МГц не неходка), а также стандарта RDRAM с частотой 1 066 МГц.

Как правило, компьютер работает гораздо быстрее, если пропускная способность шины памяти соответствует пропускной способности шины процессора.

Сравнивая скорость шины памяти с быстродействием шины процессора, можно заметить, что между этими параметрами существует определенное соответствие. Тип памяти, пропускная способность которой соответствует скорости передачи данных процессора, является наиболее приемлемым вариантом для систем, использующих соответствующий процессор.

^ Если скорость шины памяти равняется частоте шины процессора, быстродействие памяти в такой системе будет оптимальным.6. SDRAM Это тип динамической оперативной памяти DRAM, работа которой синхронизируется с шиной памяти. SDRAM передает информацию в высокоскоростных пакетах, использующих высокоскоростной синхронизированный интерфейс. SDRAM позволяет избежать использования большинства циклов ожидания, необходимых при работе асинхронной DRAM, поскольку сигналы, по которым работает память такого типа, синхронизированы с тактовым генератором системной платы.

Память SDRAM поставляется в виде модулей DIMM и, как правило, ее быстродействие оценивается в мегагерцах, а не в наносекундах.^ 7. DDR SDRAM Память DDR (Double Data Rate — двойная скорость передачи данных) — это еще более усовершенствованный стандарт SDRAM, при использовании которого скорость передачи данных удваивается. Это достигается не за счет удвоения тактовой частоты, а за счет передачи данных дважды за один цикл: первый раз в начале цикла, а второй — в конце. Именно благодаря этому и удваивается скорость передачи (причем используются те же самые частоты и синхронизирующие сигналы).

^ Память DDR SDRAM выпускается в виде 184-контактных модулей DIMM. Поставляемые модули DIMM памяти DDR SDRAM отличаются своим быстродействием, пропускной способностью и обычно работают при напряжении 2,5 В.

ЗамечаниеБанк (bank) — это наименьший объем памяти, необходимый для формирования одинарной строки памяти, адресуемой процессором. Это минимальное количество считываемой или записываемой процессором физической памяти, которое обычно соответствует ширине шины данных процессора. Если процессор имеет 64-разрядную шину данных, то ширина банка памяти также достигает 64 разрядов (бит). При использовании двухканальной или чередующейся памяти формируется виртуальный банк, ширина которого вдвое больше абсолютной ширины шины данных процессора.^ 8. Быстродействие памяти При замене неисправного модуля или микросхемы памяти новый элемент должен быть такого же типа, а его время доступа должно быть меньше или равно времени доступа заменяемого модуля. Таким образом, заменяющий элемент может иметь и более высокое быстродействие.

Обычно проблемы возникают при использовании микросхем или модулей, не удовлетворяющих определенным (не слишком многочисленным) требованиям, например к длительности циклов регенерации. Вы можете также столкнуться с несоответствием в разводках выводов, емкости, разрядности или конструкции. Время выборки (доступа) всегда может быть меньше, чем это необходимо (т. е. элемент может иметь более высокое быстродействие), при условии, конечно, что все остальные требования соблюдены.

При установке более быстродействующих модулей памяти производительность компьютера, как правило, не повышается, поскольку система обращается к ней с прежней частотой. Если память компьютера работает с предельным быстродействием, замена модулей может повысить его надежность.9. Увеличение объема памяти Увеличение существующего объема памяти — один из наиболее эффективных и дешевых способов модернизации, особенно если принять во внимание возросшие требования к объему памяти операционных систем Windows 9х/NT/2000/XP и OS/2. В некоторых случаях увеличение объема в два раза приводит к такому же (а иногда и большему) повышению производительности системы.