Характеристики памяти

Рассмотрим характеристики, общие для всех видов памяти.

1. Емкость памяти.

Она измеряется либо в битах (1 бит –минимальная величина двоичной алгебры, ноль или единица),либо в байтах (1 байт –восьмибитовое слово).

Для оценки больших объемов информации в памяти применяются следующие единицы:

1КБ =2¹⁰ байт,

1МБ =2²⁰ байт,

1ГБ = 2³⁰байт,

1ТБ = 2⁴⁰байт.

2. Быстродействие памяти – определяется временем обращения к памяти Т_обр, то есть отрезком времени от начала поиска информации в памяти до окончания процесса записи или считывания.

Т_обр = Т_{доступа} +Т_{зап/счит} +Т_рег + Т_подг,

Где Т_дост – время, необходимое для поиска информации в памяти;

Т_{зап/счит} –время записи или считывания информации,

Т_рег –время регенерации (восстановления) данных, если они теряются при считывании или хранении.

Т_подг –время подготовки устройств памяти к следующему циклу обращения.

Т_обр измеряется в миллисекундах, микросекундах и наносекундах. Наибольшее влияние на величину Т_обр имеет Т_дост. В полупроводниковых устройствах оперативной постоянной памяти оно измеряется в наносекундах, а в механических электромагнитных устройствах внешней памяти может достигать нескольких

миллисекунд.

3. Энергопотребление определяется мощностью устройства памяти и измеряется в ваттах или милливаттах.

4. Энергонезависимость характеризует время хранения информации при выключении электропитания памяти.

5. Надежность устройств памяти.

Для любого устройства в процессе эксплуатации характерны сбои и отказы. Сбой–это нарушение работоспособности с самовосстановлением. Отказ – это нарушение работоспособности, требующее вмешательства оператора.

В теории надежности поток отказов считается случайным, и все отказы возникают независимо друг от друга. Поток отказов Р – это количество отказов в единицу времени. В практике чаще всего используется другая величина:

Т_отк= 1/Р

Эта величина называется время наработки на отказ и характеризует среднее время между двумя отказами в часах. Обычно это время гарантируется изготовителем устройств и указывается в сертификате.

При отказе устройства необходимо некоторое время для восстановления работоспособности. Это время называют временем восстановления – Т_восст._.

Для оценки готовности устройства к работе применяется коэффициент готовности

К_гот = Т_отк./(Т_отк+ Т_восст)

Коэффициент готовности часто используется при оценке качества работы различных устройств, особенно в устройствах связи.

Тема 11. Организация адресной памяти.

В адресной памяти поиск информации происходит по указанию двоичного номера ячейки памяти, в которой находится информация.

Чаще всего используется матричный принцип адресации ячеек. При этом каждая ячейка адресуется при совпадении сигналов по строкам и столбцам запоминающего массива. Адреса столбцов и строк запоминаются в соответствующем регистре, выходы которых соединены с дешифраторами строк и столбцов. Каждая ячейка лежит на пересечении выходных линий дешифраторов по строкам и столбцам. (Рис. 38).

Адрес строки сопровождается управляющим сигналом RAS,адрес столбца – сигналом CAS. Сигнал выбора корпуса микросхемы памяти CS используется в системах, где содержится несколько корпусов памяти. Вход WE определяет вид операции (запись или считывание).

Рис. 38. Структура адресной памяти.

Записываемая информация, поступающая по шине данных Dm – D0, заносится во входной регистр данных, а затем в выбранную ячейку. При выполнении операции считывания данные из ячейки пронимаются в выходной регистр данных, а потом выдаются на шину данных.

Усилители записи / считывания служат для электрического согласования сигналов в запоминающем массиве и на линиях данных.

. Оперативная память.

Оперативная память (ОП) существует для хранения данных и программ, предназначенных для работы процессора. ОП может быть статической и динамической.

Статическая ОП реализуется на интегральных схемах, каждая ячейка которой представляет собой регистр на D - триггерах. Емкость такой памяти относительно невелика, однако время обращения к ней может достигать нескольких наносекунд, то есть эта память очень быстрая.

ОП большой емкости выполняется на микросхемах динамической памяти. Элементом хранения одного бита в этой памяти служит паразитная емкость затвора полевого транзистора. Когда эта емкость заряжена, то ячейка хранит единицу. За время около 3 миллисекунд емкость затвора разряжается и информация в ячейке теряется. Поэтому через каждые 2 миллисекунды производится операция восстановления информации в каждой ячейке памяти. Эта операция называется РЕФРЕШ и выполняется автоматически.

Динамическая память имеет время обращения около 60 наносекунд, то есть значительно больше, чем у статической памяти.

Энергопотребление динамической памяти более, чем на два порядка ниже, чем у статической. По этой причине емкость динамической памяти в одном корпусе микросхемы значительно больше и достигает 128 МБ.