Оперативная память

Реферат: Оперативная память

Оглавление

Введение ……………………………………………………………….……..2

Типы оперативной памяти…………………………….……………….…….3

Память типа DRAM…………………………………….……….…….6

Память типа SRAM……………………………………………..……12

Разъемы SIMM и DIMM…………………………………………………….15

Увеличение объема памяти………………………………………………....19

Заключение…………………………………………………………………..22

Список литературы…………………………………………………………..23

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Введение

В этой курсовой работе будет  рассмотрена оперативная память как с логической, так и с физической точек зрения. В ней будут описаны микросхемы и модули памяти, которые можно установить в компьютере.

Оперативная память является одним из важнейших элементов  компьютера. 
Именно из нее процессор берет программы и исходные данные для обработки, в нее он записывает полученные результаты. Название «оперативная» эта память получила потому, что она работает очень быстро, так что процессору практически не приходится ждать при чтении данных из памяти или записи в память. Однако содержащиеся в ней данные сохраняются только пока компьютер включен или до нажатия кнопки сброса (reset). При выключении компьютера содержимое оперативной памяти стирается. Поэтому перед выключением или нажатием кнопки сброса все данные, подвергнутые во время работы изменениям, необходимо сохранить на запоминающем устройстве. При новом включении питания сохраненная информация вновь может быть загружена в память.

Часто для оперативной  памяти используют обозначение RAM (Random Access 
Memory, то есть память с произвольным доступом). Это означает, что обращение к данным, хранящимся в оперативной памяти, не зависит от порядка их расположения в памяти. Когда говорят о памяти компьютера, обычно подпазумевают оперативную память, прежде всего микросхемы памяти или модули, в которых хранятся активные программы и данные, используемые процессором.

Это, и многое другое будет  рассматриваться далее.

Типы оперативной памяти

Оперативная память (RAM, Random Access Memory, память произвольного доступа) - это энергозависимая среда, в которую загружаются и в которой находятся прикладные программы и данные в момент, пока вы с ними работаете. 
Когда вы заканчиваете работу, информация удаляется из оперативной памяти. 
Если необходимо обновление соответствующих дисковых данных, они перезаписываются. Это может происходить автоматически, но часто требует команды от пользователя. При выключении компьютера вся информация из оперативной памяти теряется.

В связи с этим трудно недооценить  все значение оперативной памяти. 
Однако до недавнего 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 не соответствовали темпам развития других компонентов и касались лишь таких параметров, как время выборки, был добавлен кэш непосредственно на модуль памяти, конвейерное исполнение запроса, изменен управляющий сигнал вывода данных, но технология производства оставалась прежней, исчерпавшей свой ресурс. Память становилась узким местом компьютера, а, как известно, быстродействие всей системы определяется быстродействием самого медленного ее элемента. И вот несколько лет назад волна технологического бума докатилась и до оперативной памяти. Быстрое усовершенствование оперативной памяти позволило кроме ее усовершенствования, значительно снизить цену на нее.

Но даже после падения  цен, память системы, как правило, стоит  вдвое дороже, чем системная плата. До обвального падения цен на память в середине 
1996г. в течении многих лет цена одного мегабайта памяти держалась приблизительно на уровне 40 долларов. К концу 1996г. цена одного мегабайта памяти снизилась примерно до 4 долларов. Цены продолжали падать, и после главного обвального падения стоимость одного мегабайта не превышает доллара, или приблизительно 125 доларов за 128 Мбайт.

Хотя память значительно  подешевела, модернизировать приходится ее намного чаще, чем несколько  лет назад. В настоящее время  новые типы памяти разрабатываются  намного быстрее, и вероятность  того, что в новые компьютеры нельзя будет устанавливать память нового типа, как никогда велика.

От количества установленной  в компьютере оперативной памяти напрямую зависит возможность, какими программами вы сможете на нем  работать. При недостаточном количестве оперативной памяти многие программы  либо вовсе не будут работать, либо станут работать крайне медленно. Можно  привести следующую приблизительную  классифика-цию возможностей компьютера, в зависимости от объема оперативной памяти:

1 Мбайт и менее - на  компьютере возможна работа только  в среде DOS. Такие компьютеры  можно использовать для корректировки  текстов или ввода данных;

4 Мбайта - на компьютере возможна работа в среде DOS, Windows 3.1 и Windows for Workgroups. Работа в DOS вполне комфортна, а в Windows - нет: некоторые 
Windows-программы при таком объеме памяти не работают , а некоторые позволяют обрабатывать лишь небольшие и несложные документы. Одновременный запуск нескольких Windows-программ также может быть затруднен;

8 Мбайт - обеспечивается  комфортная работа в среде  Windows 3.1, Windows for 
Workgroups, при этом дальнейшее увеличение объема оперативной памяти уже практически не повышает быстродействие для большинства офисных приложений. 
Использование более новых операционных систем, как Windows 95 и OS/2 Warp, в принципе возможно, но работать они будут явно медленно; 16 Мбайт - обеспечивается комфортная работа в операционных системах Windows 95 и OS/2, причем дальнейшее увеличение объема оперативной памяти уже практически не повышает быстродействие при выполнении большинства офисных приложений. 
Возможно использование Windows NT, хотя ей не помешает добавить еще 8-16 
Мбайт;

32 Мбайта и более - такой объем оперативной памяти может требоваться для серверов локальных сетей, компьютеров, используемых для обработки фотоизображений или видеофильмов, и в некоторых других приложениях. Полезен он может быть и для компьютеров, работающих под управлением ОС Windows NT.

Всю память с произвольным доступом (RAM) можно разделить на два типа: 
1. DRAM (динамическая RAM) 
2. SRAM (статическая RAM).

Причем независимо от типа оперативная память ЭВМ является адресной. 
Это значит, что каждой, хранимой в памяти единице информации ставится в соответствие специальное число, а именно адрес, определяющий место его хранения в памяти. В современных ЭВМ различных типов, как правило, минимальной адресуемой единицей информации является байт (8-ми разрядный код). Более крупные единицы информации - это слово и производные: двойное слово, полуслово и т. д. (образуется из целого числа байт). Обычно слово соответствует формату данных, наиболее часто встречающихся в данной машине в качестве операндов. Часто формат слова соответствует ширине выборке из основной памяти

Существуют несколько  методов организации оперативной  памяти:

1) Метод строк/колонок  (Row/column) . При данном методе адресации ОП, последняя представляет собой матрицу разделенную на строки и колонки. При обращении к ОП одна часть адреса определяет строку, а другая - колонку матрицы. Ячейка матрицы, оказавшаяся на пересечении выбранных строки и колонки считывается в память или обновляется ее содержимое.

2) Метод статических колонок  (Static-column) . При данном методе адресации ОП информация, относящаяся к какой-либо программе, размещается в определенной колонке. Последующее обращение к данной программе происходит в ту же самую колонку. За счет статичности части адреса (ее не надо передавать по адресной шине) доступ к данным осуществляется быстрее.

3) Метод чередования адресов  (Interleaved) , который впервые стал применяться в 386 моделях АТ компьютерах. Данный метод предполагает считывание (или запись) информации не по одному, а сразу по нескольким адресам: i, i+1, i+2 и т.д. Количество одновременно опрашиваемых адресов, по которым происходит считывание информации, определяет кратность чередования адресов, что соответствует количеству блоков ОП. На практике обычно используется 2-х или 4-х кратное чередование адресов, т.е. ОП делится на 2 или 4 блока.Запись информации в блоки осуществляется независимо друг от друга. Информация по адресу i хранится в первом блоке, по адресу i+1 - во втором блоке и т.д. Считываемая с блоков информация далее переписывается в кэш-память для последующей переработки.

4) Метод страничной организации  (Page-mode) . При данном методе организации память адресуется не по байтам, а по границам страниц. Размер страницы обычно равен 1 или 2 Кбайта. Данный метод предполагает наличие в системе кэш-памяти емкостью не менее 128 Кб куда предварительно считываются требуемые страницы ОП для последующей переработки МП или другим устройством. Обновленная информация периодически из кэш-памяти сбрасывается в ОП.

Последние два метода системной  организации памяти предполагают обязательное наличие в системе сверх быстродействующей  кэш-памяти для опережающего (read-ahaed) чтения в нее информации из ОП с последующей обработкой ее микропроцессором, что снижает время простоя последнего и повышает общую производительность системы.

Память типа DRAM

Динамическая оперативная  память ( Dynamic RAM – DRAM) используется в большинстве систем оперативной памяти персональных компьютеров. Основное преимущество этого типа памяти состоит в том, что ее ячейки упакованы очень плотно, т.е. в небольшую микросхему можно упаковать много битов, а заначит, на их основе можно построить память большей емкости.

Ячейки памяти в микросхеме DRAM – это крошечные конденсаторы, которые удерживают заряды. 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 имеет контроллер памяти ( обычно встраиваемый в набор микросхем системной платы), который настроен на соответствующую промышленным стандартам частоту регенерации, ращвную 15 мкс.

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% процессорного времени, но в  современных системах, 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 сбой памяти. В большинстве случаев  надежнее придерживаться рекомендуемой  или заданной по умолчанию частоты  регенерации.

В устройствах DRAM для хранения одного бита используется только один транзистор и пара конденсаторов, поэтому они более вместительны, чем микросхемы других типов памяти. Транзистор для каждого однозарядного регистра DRAM использует 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, к потере данных.

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

С асинхронным интерфейсом  процессор должен ожидать, пока DRAM закончит выполнение своих внутренних операций, которые обычно занимают около 60 нс. 
С синхронным управлением DRAM происходит защелкивание информации от 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 процессор может считывать их с выходных линий.

Другое преимущество синхронного  интерфейса заключается в том, что  системные часы задают только временные  границы, необходимые DRAM. Это исключает  необходимость наличия множества  стробирующих импульсов. В результате упрощается ввод, т. к. контрольные сигналы адреса данных могут быть сохранены без участия процессора и временных задержек. Подобные преимущества также реализованы и в операциях вывода.

Режим FPM динамической оперативной  памяти

Чтобы сократить время  ожидания, стандартная память DRAM разбивается  на страницы. Обычно для доступа  к данным в памяти требуется выбрать  строку и столбец адреса, что занимает некоторое время. Разбиение на страницы обеспечивает более быстрый доступ ко всем данным в пределах данной строки памяти, то есть изменяет не номер строки, а номер столбца. Такой режим  доступа к данным памяти называется (быстрым) постраничным режимом ( Fast 
Page Mode), а сама память – памятью Fast Page Mode. Другие вариации постраничного режима называются Static Column или Nibble Mode.

Старничная организация памяти – простая схема повышения эффективности памяти, в соответствии с которой память разбивается на страницы длиной от 
512 байт до нескольких килобайтов. Электронная схема пролистывания позволяет при обращении к ячейкам памяти в пределах страницы уменьшить количество состояний ожидания. Если нужная ячейка памяти находится вне текущей страницы, то добавляется одно или больше состояний ожидания, так как система выбирает новую страницу.

Чтобы увеличить скорость доступа к памяти, были разработаны  другие схемы доступа к динамической оперетивной памяти. Одним из наиболее существенных изменений было внедрение пакетного (burst) режима доступа в процессоре 486 и более поздних. Преимущества пакетного режима доступа проявляется в потому, что в большинстве случаев доступ к памяти является последовательным. После установки строки и столбца адреса в пакетном режиме можно обращаться к следующим трем смежным адресам без дополнительных состояний ожидания.