Полупостоянная память PC




Электронная память PC

Это:

- Основная или оперативная память (Main Memory) – ОЗУ (RAM).

- Кэш-память (Cache Memory) – сверхоперативная память (СОЗУ).

- Постоянная память ROM, доступная только для чтения (Read Only Memory).

- Полупостоянная память.

- Буферная память различных адаптеров.

 

Оперативная память PC

 
 

 

 


Используется для оперативного обмена информацией (командами и данными) между ЦП, внешней памятью и периферийными подсистемами (графика, ввод/вывод, коммуникации и т. п.).

Другое название – ОЗУ (оперативное запоминающее устройство) соответствует английскому RAM (Random Access Memory) – память с произвольным доступом Произвольность доступа – это возможность операций записи /чтения с любой ячейкой ОЗУ в произвольном порядке.

       
   
 

 

 


Требования к основной памяти:

- большой объем – десятки и сотни мегабайт;

- быстродействие и производительность, позволяющие реализовать вычислительную мощность современных ЦП;

- высокая надежность хранения данных – ошибка даже в одном бите может привести и к ошибкам вычислений, к искажению и потере данных, иногда и на внешних носителях.

 

Кэш память PC

Это буфер между ОЗУ и ЦП, другими абонентами системной шины. Информация в ней не адресуема.
Кэш хранит копии блоков данных областей ОЗУ, к которым происходили последние обращения, и вероятное последующее обращение к тем же данным будет обслужено кэш памятью быстрее, чем оперативной памятью. Кэш в современных компьютерах строится по двухуровневой схеме: первичный кэш L1 – внутренний у ЦП 486 и старше; вторичный кэш L2 – внешний. В Pentium Pro/ II кэш L2 в одном корпусе с ЦП.

 

Постоянная память PC

Она для энергонезависимого хранения системной информации – BIOS, таблиц знакогенераторов и т. п. Эта память при работе РС только считывается, а запись в нее (программирование) осущ-ся программаторами. Отсюда название – ROM (Read Only Memory – память только для чтения) или ПЗУ (постоянное запоминающее устройство). Требуемый объем памяти этого типа невелик. В первых РС она составляла 8 Кбайт, в современных РС –128 Кбайт.

Быстродействие ROM обычно ниже, чем оперативной памяти.

Для повышения производительности содержимое ROM копируется в ОЗУ, и при работе используется только эта копия — теневая память (Shadow ROM).

В последние годы постоянную память стала вытеснять энергонезависимая память (EEPROM и флэш-память), запись в которую возможна в самом РС в специальном режиме работы.

 

Полупостоянная память PC

Используется для хранения информации о конфигурации компьютера. Вместе с часами-календарем (CMOS Memory и CMOS RTC) эта память имеет объем несколько десятков байт, ESCD – (Extended Static Configuration Data) область энергонезависимой памяти, используемая для конфигурирования устройств Plug and Play – имеет объем несколько килобайт.

Сохранность данных памяти при отключении питания компьютера обеспечивается маломощной внутренней батарейкой или аккумулятором.

В качестве полупостоянной применяется энергонезависимая память — NV RAM (Non-Volatile RAM), которая хранит информацию и при отсутствии питания.

 

Буферная память PC

Для различных адаптеров она обычно является разделяемой между ЦП и контроллерами устройств.
К этой памяти относятся 16-байтные FIFO-буферы СОМ-портов и 16-мегабайтные кэш-буферы высокопроизводительных SCSI-адаптеров.

Особым примером буферной памяти является видеопамять дисплейного адаптера, которая используется для построения растрового изображения и его постоянного циклического вывода на монитор.

Необходимый объем памяти определяется видеорежимом и типом графического адаптера.

Для текстового режима MDA было достаточно
4 Кбайт, SVGA в режимах высокого разрешения требует нескольких мегабайт видеопамяти.

Специфика работы видеопамяти заключается в необходимости обращения к ней со стороны ЦП или графического акселератора одновременно с непрерывным процессом регенерации изображения.

Оперативная память RAM бывает двух типов статическая SRAM и динамическая DRAM.

Статическая память реализуется на триггерных ячейках и хранит информацию без обращений к ней сколь угодно долго (при включенном питании РС).

Динамическая память состоит из КМОП-транзисторов, организованных в виде матрицы строк и столбцов. (КМОП – это комплиментарный метал-оксидный полупроводник, по английски CMOS – Complimentary Metal-Oxide Semiconductor). Запоминающим элементом является емкость затвора (элементарный конденсатор), а КМОП-транзистор выполняет также функции электронного ключа.

Каждый конденсатор способен хранить информационный бит данных. Наличие заряда на конденсаторе представляет логическую единицу, а его отсутствие – логический нуль. Поэтому конденсатор можно считать ячейкой хранения данных.

При записи логической единицы в ячейку конденсатор заряжается, при записи нуля – разряжается.

Память на конденсаторах обладает недостатком: заряд конденсатора не может сохраняться бесконечно долго. С течением времени за счет токов утечки происходит самопроизвольный разряд конденсаторов, поэтому память на основе конденсаторов требует их периодического подзаряда или регенерации. Такую память называют динамической.

Схема считывания разряжает через себя этот конденсатор, и, если заряд был не нулевым, выставляет на своем выходе единичное значение, и подзаряжает конденсатор до прежнего значения. Из-за простоты ячейки DRAM на одном кристалле удается размещать миллионы ячеек и получать дешевую память высокого быстродействия с умеренным энергопотреблением, используемую в качестве основной памяти РС.

Однако динамическая память сложнее в управлении.

Ячейки DRAM организованы в виде двумерной матрицы. Адрес строки и столбца передается по мультиплексированной шине адреса MA (Multiplexed Address) и стробируется по спаду импульсов RAS# (Row Access Strobe) и CAS# (Column Access Strobe). Обращения (запись или чтение) к ячейкам памяти происходят в случайном порядке, поэтому для сохранности данных применяется регенерация (Memory Refresh – «освеже-ние» памяти) – регулярное циклическое обращение к ячейкам (перебор ячеек) с холостыми циклами.

Регенерация происходит одновременно по всей строке матрицы при обращении к любой из ее ячеек.

Для регенерация используются различные методы.

Максимальный период обращения к каждой строке Т RF (refresh time) для гарантированного сохранения информации равен 8-64 мс.

Для однократной регенерации всего объема матрицы требуется 512, 1024, 2048 или 4096 циклов обращений.

При распределенной регенерации (distributed refresh) одиночные циклы регенерации выполняются равномерно с периодом t RF, который для стандартной памяти равен 15,6 мкс.

Для памяти с расширенной регенерацией (extended refresh) допустим период t RF до 125 мкс.

Возможна и пакетная регенерация (burst refresh), когда все циклы регенерации собираются в пакет, во время которого обращение к памяти по чтению и записи блокируется. Однако практически всегда выполняется распределенная регенерация.

 

Методы регенерации DRAM

 
 

 

 


tRF

                                   
                 


 
 
Burst refresh


T RF

n = 512, 1024, 2048, 4096 циклов

Циклы регенерации могут организовываться разными способами. Классическим является цикл без импульса САS#, именуемый ROR (RAS Only Refresh – регенерация только импульсом RAS#).

Адрес очередной регенерируемой строки выставляется контроллером памяти до спада RAS# очередного цикла регенерации, порядок перебора регенерируемых строк не важен.

Другой вариант — цикл CBR (СAS Before RAS), поддерживаемый современными микросхемами памяти.

В таком цикле регенерации спад импульса RAS# осуществляется при низком уровне сигнала CAS#. Здесь адрес регенерируемой строки находится во внутреннем счетчике микросхемы, а контроллер периодически лишь формирует циклы. В данном методе экономится и потребляемая мощность за счет неактивности внутренних адресных буферов.

 

CBR
ROR
CAS before RAS
RAS only refresh
Циклы регенерации DRAM

 

 

             
 
RAS#
 
 
CAS#
 
   
MA
 
   

 



Поделиться:




Поиск по сайту

©2015-2024 poisk-ru.ru
Все права принадлежать их авторам. Данный сайт не претендует на авторства, а предоставляет бесплатное использование.
Дата создания страницы: 2019-02-10 Нарушение авторских прав и Нарушение персональных данных


Поиск по сайту: