Типы динамической памяти

FPM – Fast Page Mode

Память быстрого страничного доступа

 

R1 – полный адрес, C1 – адрес столбца

5 – 3 – 3 – 3

Полный адрес передаётся только при первом обращении к строке. Активизация буферного регистра адреса столбца происходит не по сигналу CAS, а по заднему фронту RAS.

 

 

EDO – Extended Data Out

Расширение FPM. 5 – 2 – 2 – 2.

Используется дополнительный регистр-защёлка выходных данных для стробирования данных на выходе и для конвейерной обработки. Регистр прозрачен при CAS=0. При CAS=1 стробирует данные на шине (наличие данных до следующего спада). Следовательно, длину импульса можно уменьшить и увеличить быстродействие.

 

BEDO – Burst EDO, пакетное EDO.

Расширение FPM. 5 – 1 – 1 – 1.

Кроме регистра-защёлки используется внутренний счётчик адреса колонок для пакетного цикла обмена. Это позволяет выставлять адрес колонки только в начале пакетного цикла, а во 2, 3, 4 передачах импульсы CAS только запрашивают очередные данные. В результате удлинения конвейера выходные данные как бы отстают на 1 такт CAS, зато следующие данные появляются без тактов ожидания процессора.

 

 

SDRAM

Синхронная память. CAS, RAS + тактовый сигнал, по которому синхронизируются все остальные стробы.

5 – 1 – 1 – 1

Увеличена тактовая частота – 3-кратный выигрыш в производительности, т.к. устраняется эффект «гонок сигналов»

 

RDRAM

Фирма Rambus.

§ Построена на базе специализированного интерфейса типа Rambus.

§ Контроллер располагается в том числе и на самой плате памяти, часть контроллера – на системной плате.

§ Является последовательной, т.е. данные, адреса, управляющие сигналы – по одним и тем же цепям.

§ Частота – порядка 400МГц, пропускная способность до 1,6Гб/с.

Достоинства:

+ Использование специализированного последовательного интерфейса.

+ Высокая пропускная способность.

+ Конвейеризация.

Недостатки:

- Закрытый интерфейс.

- Сложный контроллер.

- Большие начальные задержки при доступе к памяти.

- Более высокая стоимость.

- Большие требования к технологическому процессу.

 

DDR SDRAM

Double Data Rate. Работает по обоим фронтам тактового импульса. ® большая полоса пропускания.

DDR2 работает на удвоенной частоте работы шины, не является обратно совместимой с DDR. Пропускная способность до 8,5Гб/с.

DDR3. Осн.идея – удвоение размера выборки данных, двукратное увеличение ширины внутренней шины, соединяющей устройства хранения и буфер ввода/вывода. Пониженное напряжение питания – 1,5В.

DDR4 – лучшее энергопотребление, лучшие способы контроля чётности и ошибок.

 

Рекомендации по выборы динамической памяти:

1) Необходимо учитывать конструктивное исполнение.

2) Учитывать спецификацию по быстродействию (поддержка системной платой на заданной частоте системной шины и с учётом возможных перспектив замены процессора).

3) Каждый банк памяти должен быть заполнен однотипными модулями.

4) При установке большого количества микросхем может наблюдаться меньшая надёжность и устойчивость системы.

 

 

Внешняя память.

 

В современном компьютере основным элементом ВЗУ является жесткий диск, точнее магнитный носитель жесткого диска.

Информация в ЗУ на МД хранится на плоских металлических или пластиковых пластинах, покрытых магнитным материалом. Данные записываются или считываются с диска с помощью электромагнитной катушки, называемой головкой, которая в процессе считывания м записи неподвижна, в то время как диск вращается относительно нее. При записи на головку подаются электрические импульсы, намагничивающие участок поверхности под ней. Считывание базируется на электрическом токе, наводимом в катушке головки, под воздействием перемещающегося относительно ее магнитного поля. Данные на диске организованы в виде набора концентрических окружностей, называемых дорожками. Каждая из них имеет ту же ширину, что и головка. Соседние дорожки разделены промежутками. Принимается для упрощения электроники, что на всех дорожках может храниться одинаковое количество информации. Т. о., плотность записи увеличивается от внешних дорожек к внутренним. Обмен информацией с МД осуществляется блоками. Размер блока обычно меньше размера дорожки, и данные на дорожке хранятся в виде последовательных областей – секторов, разделенных между собой промежутками. Размер сектора равен минимальному размеру блока. Обычно секторов на дорожке от10 до100. При такой организации должны бать заданы точка отсчета секторов и способ определения начала и конца каждого сектора. Все это обеспечивается с помощью форматирования. В секторе есть данные и управляющая информация. Поле заголовка содержит информацию для идентификации сектора (байт синхронизации – комбинация для определения начала поля, номер дорожки, номер головки, номер сектора, циклический контроль).

Характеристики дисковых систем.

1. ЗУ с фиксированными головками (по одной головке на каждую дорожку) и подвижными (одна головка установленная на рычаге, а рычаг может перемещаться на любую дорожку).

2. Съемные и несъемные диски. Первые можно достать из дисковода.

3. Односторонние и двусторонние.

 

Основные параметры дисковых накопителей

1. Емкость (форматированная и неформатированная (включает служебную информацию)).

2. Тип интерфейса (IDE, SCSI) и его пропускная способность.

3. Быстродействие и производительность:

§ внутренняя скорость передачи данных – обмен между накопителем и внутренним буфером накопителя. Определяет потенциальную пропускную способность;

§ внешняя скорость передачи (по интерфейсу связи) зависит от типа обмена и интерфейса и режима обмена;

§ время перехода на соседний трек (быстродействие системы позиционирования);

§ среднее время поиска;

§ максимальное время поиска;

§ скорость вращения шпинделя (позволяет косвенно судить о производительности ВЗУ);

4. Надежность и достоверность хранения данных:

§ MTBF (Mean Time Before Failure) – среднее время наработки на отказ:

4.1 гарантийный срок.

5. Физические параметры:

§ габариты;

§ масса;

§ потребляемая мощность (для современных - +5, +12 В).

§ Условия эксплуатации и хранения, которые определяют температурный режим, давление, влажность, сила ударов, вибрацию, и т.д.

6. Уровень шума. В последнее время производите­ли уделяют все большее внимание снижению уровня издаваемого при работе жестких дисков шума. Это связано как с требованиями спецификации РС99, так и со стремлением повысить конкурентоспособность своей продукции. В долговременном плане разработка малошумящих решений стимули­руется также потенциальной возможностью проникновения жестких дисков на рынок бытовой электронной аудио- и видеоаппаратуры (устройства для записи изображения и звука на основе жестких дисков уже начали появляться). Основные факторы снижения шума в жестких дисках - применение звукопоглощающих материалов, жидкостных подшипников вместо шариковых (они также способствуют повышению удароустойчивости), введение специального малошумящего режима.

Основные пути повышения производительности

1. Повышение плотности записи зависит от метода записи. Наиболее популярен метод GMR (эффект гигантской магнито-резистивности). Использование этого метода позволяет повысить плотность записи более:

§ ~10Гбит на квадратный дюйм;

§ в лабораторных условиях - 35Гбит;

§ физический предел – 80Гб.

2. Увеличение скорости вращения шпинделя с пластинами. Для жестких дисков SCSI используются стандартные скорости 7200 и 10000 и 15000 об/мин, для жестких дисков с интерфейсом IDE – 5400, 7200.

3. Скорость доступа к данным определяется в общем случае как средним временем доступа, так и эффективностью работы кэш-памяти. Улучшается плохо. Основной метод – оптимизация работы актуатора, на котором размещена магнитная головка. У типовых моделей SCSI (7200) время поиска – 7мс, у 10000 – 5мс, у 15000 – 3,9мс. У IDE – 9 мс.

4. Повышение объема и повышение эффективности работы внутреннего буфера (Кэш)

5. Повышение пропускной способности внешнего интерфейса. Пропускная способность должна быть в 4 раза выше, чем внутренняя скорость передачи данных накопителя (еще передаются управляющие команды и существуют накладные расходы).

 

Оптическая память.

Для аудио CD и CD-ROM используется идентичная технология. Диск изготавливается из пластмассы и покрыт отражающим слоем с высокой отражающей способностью, обычно алюминием. Цифровая информация заносится в виде микроскопических углублений в отражающей поверхности. Запись производится с помощью сильно сфокусированного луча лазера высокой эффективности. Информация с диска считывается маломощным лазером, расположенном в проигрывателе. Лазер освещает поверхность вращающегося диска сквозь прозрачное покрытие. Интенсивность отраженного луча лазера меняется, когда он попадает в углубление на диске. Это изменение фиксируется фотодетектором и преобразуется в цифровой сигнал.

DVD (Digital Video Data) – 2 слоя толщиной по 0,6 мм – 2 рабочие поверхности. Используется лазер с меньшей длиной волны, а также изощренная схема коррекции. Все это позволяет увеличить число дорожек и повысить плотность записи.

 

Флэш-память.

Высокоинтегрированное энергонезависимое полупроводниковое запоминающее устройство. В основу технологии flash положен способ программирования ППЗУ и способ электрического стирания как у РПЗУ.

Преимущества:

- большое число циклов перезаписи;

- симметричная блочная архитектура накопителя;

- малое время доступа;

- низкое энергопотребление;

 

SSD-накопители