17. ПАМЯТЬ. ПРИНЦИП ХРАНЕНИЯ ИНФОРМАЦИИ В ПАМЯТИ.(ЯЧЕЙКИ, АДРЕСА).ВИДЫ ПАМЯТИ.
Общие принципы функционирования системной памяти
Память, применяемая для временного хранения инструкций и данных в компьютерной системе, получила название RAM (Random Access. Память этого класса подразделяется на два типа — память с динамической (Dynamic RAM, DRAM) и статической (Static RAM, SRAM) выборкой. В первом случае значение бита информации в ячейке определяется наличием или отсутствием заряда на миниатюрном конденсаторе(управляемом 1-2 транзисторами). В статической памяти применены специальные элементы — триггеры (имеющие два устойчивых состояния), реализованные на 4—6 транзисторах.,быстродействие DRAM ниже. Однако благодаря большему числу транзисторов на ячейку память SRAM существенно дороже. Обычно модули DRAM применяют в оперативной и видеопамяти, а модули SRAM — в качестве быстрых буферных (Cash) элементов в процессорах, на материнских платах, в жестких дисках, приводах CDROM и прочих устройствах.
Статическая память
Ячейкой в статической памяти является триггер — логический элемент с двумя устойчивыми состояниями, которые сохраняются до техпор, пока подается питание. Как правило, он состоит из 4—б транзисторов. Время срабатывания триггера составляет в современных микросхемах единицы наносекунд. Однако плотность компоновки ячеек SRAM существенно ниже, чем в микросхемах DRAM, а стоимость производства выше, поэтому статическая память применяется лишь в наиболее ответственных компонентах.
Необходимым элементом подсистемы памяти является так называемая кэш-память (от английского Cache — запас). Она служит в качестве буферной ≪емкости≫ при обмене данными между процессором и оперативной (системной) памятью. Так как кэш организован на микросхемах типа SRAM (Static Random Access Memory — статическая память с произвольным доступом), которые работают примерно на порядок быстрее микросхем памяти типа DRAM, процессор обрабатывает данные из кэш-памяти сразу, практическине тратя рабочие циклы на ожидание доступа. Это достигается методом копирования данных из ОЗУ в кэш при первичном обращении процессора к ним. В случае повторного обращения к тем же данным они уже поступают из кэша. Обратная операция происходит при записи данных в память.
Параметры работы кэш-памяти чрезвычайно сильно влияют на производительность подсистемы памяти в целом. Кэш-память первого уровня практически у всех ныне выпускаемых процессоров для IBM PC работает на частоте ядра. Объем-такой памяти сравнительно невелик и обычно составляет 16~64 Кбайт, которые, как правило, делятпополам между адресами и данными,
Кэш-память второго уровня больше по объему. Например, в процессорах Хеоп объем кэша L2 достигает 2 Мбайт (число транзисторов около 100 миллионов). На изделиях для рынка персональных компьютеров объем кэш-памяти, интегрированной в ядро процессора, уменьшен до технологически приемлемых величин (128—512 Кбайт).
Синхронная динамическая помпть (SDRAM)
Ячейки в динамической памяти образуют так называемую матрицу, состоящую из строк и столбцов, При считывании данных содержимое одной строки (строка считается страницей — Page) целиком переносится в буфер (на элементах статической памяти). После этого в строке считывается значение (0 или 1) нужной ячейки и содержимое буфера вновь записывается в прежнюю строку динамической памяти (операция перезарядки — precharge). Такие переносы данных осуществляются изменением состояния конденсаторов ячеек, то есть происходит процесс заряда (или разряда).
Регенерация данных. Для исключения утраты данных периодически проводятся циклы регенерации с определенной частотой (refresh rate), которые обычно инициируются специализированными микросхемами. В современных модулях используют циклы регенерации, именуемые 1К, 2К или 4К, что означает число строк (в тысячах), обновляемых за один такт.
Контроль четности, Ранее практически повсеместно в модулях памяти применялся контроль четности с целью проверки достоверности информации. Для этого при записи байта вычисляется сумма по модулю 2 всех информационных битов и результат записывается как дополнительный контрольный разряд. При чтении байта снова вычисляется контрольный разряд и сравнивается с полученным ранее.
Коррекция ошибок. Выявление и исправление ошибок (ЕСС — Error Checking and Correction) — это специальный алгоритм, который заменил контроль четности в современных модулях памяти. Каждый бит данных включается более чем в одну контрольную сумму, поэтому при возникновении в нем ошибки можно восстановить адрес и исправить сбойный бит. При сбое в двух и более битах ошибка лишь фиксируется,но не исправляется.
Система адресации
Полный адрес ячейки состоит из адресов строки и столбца.Для считывания (записи) информации на микросхему сначала подается сигнал RAS (Row Adress Strobe — импульс доступа к строке), а затем (одновременно или с небольшой задержкой) — код адреса строки. После этого через нормируемое время задержки должен быть подан код адреса столбца, перед которым проходит сигнал С AS (Column Adress Strobe — импульс доступа к столбцу). Под временем выборки микросхемы подразумевают промежуток между сигналами RAS. Следующее обращение к памяти возможно только через некоторое время, необходимое для восстановления внутренних цепей. Этот промежу-ток называют временем перезарядки, причем оно составляет почти 90% от общего времени выборки. Данные из ячеек через усилители поступают в регистр микросхемы, откуда они становятся доступными после открытия линии DOUT (Data OUT]. При операциях записи данные поступают по линии DIN {Data IJV), а цикл выполняется в обратном порядке.
Прямой доступ.
Любое системное устройство, обладающее правом прямого доступа к памяти (по одному из каналов DMA — Direct Memory Acces), при необходимости посылает запрос,содержащий адрес и размер блока данных, а также управляющие сигналы. Так как доступ к памяти по каналам DMA одновременно могут иметь несколько устройств (например, процессор, видеокарта с интерфейсом AGP, контроллер шины PCI, жесткий диск), образуется очередь запросов, хотя каждому потребителю ресурсов памяти требуются собственные данные, часто расположенные не только в разных микросхемах, но и в разных банках памяти. Тем самым образуются значительные задержки при получениизаписи данных.


( by monakhoff | mailto: monakhoff@gmail.com | homepage: http://monakhoff.mylivepage.ru/ )