Пристрої оперативної пам’яті

 

 

Запис типу 6-3-x-x називається формулою пам'яті і розшифровується наступним чином:

– відкриття і доступ до першої комірки сторінки виконується за 6 тактів,

– доступ до решти комірок відкритої сторінки – за 3 тактів.

 

Розглянемо основні типи корпусів динамічної пам’яті:

 

Спочатку мікросхеми динамічного ОЗУ випускалися в DIP-корпусах. Потім їх змінили модулі, що складаються з декількох мікросхем: SIPP, SIMM і, нарешті, DIMM і RIMM. Розглянемо ці різновиди детальніше.

DIP

DIP- корпус — це історично найстародавніша реалізація DRAM. DIP-корпус відповідає стандарту IC.

Мікросхеми (по-іншому, чипи) динамічного ОЗП встановлюються так званими банками. Банки бувають на 64, 256 Кбайт, 1 і 4 Мбайт. Кожний банк складається з дев'яти окремих однакових чипів. З них вісім чипів призначено для зберігання інформації, а дев'ятий чип служить для перевірки парності решти восьми мікросхем цього банку.

Чипи пам'яті бувають одно і чотирьох розрядними, і мають ємкість 64 Кбіт, 256 Кбіт, 1 і 4 Мбіт.

SIPP

Ці модулі є маленькою платою з декількома напаяними мікросхемами DRAM.

SIPP-модулі з'єднуються з системною платою за допомогою контактних штирків. Під контактною колодкою знаходяться 30 маленьких штирків, які вставляються у відповідну панель системної плати.

Модулі SIPP мали певні вирізи, які не дозволяли вставити їх в роз'єми неправильним чином.

 

SIMM-модулі.

 

Модулі SIMM можуть мати об'єм 256 Кбайт, 1, 2, 4, 8, 16 і 32 Мбайт. З'єднання SIMM-модулів з системною платою здійснюється за допомогою колодок.

Модуль вставляється в пластмасову колодку під кутом 70 градусів, а потім затискається пластмасовим утримувачем. Спеціальні вирізи на модулі пам'яті не дозволяють поставити їх неправильним чином.

Розрізняють:

 30-пінові SIMM FPM (Fast Page Mode) DRAM. Їх максимальна частота роботи — 29 Мгц. Стандартним же часом доступу до пам'яті вважалося 70 нс (6-3-х-х).

72-піновими FPM DRAM,

SIMM EDO RAM (Extended Data Out) (5-2-х-х) мають тільки 72 піна і можуть працювати на частоті до 50 Мгц.

Модулі - DIMM

 

Абревіатура DIMM розшифровується як Dual Inline Memory Module (Модуль пам'яті з подвійним розташуванням виводів). Модуль DIMM має 168 контактів, які розташовані з двох сторін плати і розділені ізолятором.

Модулі DIMM не мають засобів самостійної конфігурації (на відміну від SIMM-модулів). Тому для полегшення вибору потрібного модуля різні типи DIMM мають від одного до трьох вирізів на модулі пам'яті. Вони запобігають від неправильного вибору і неправильної установки модулів пам'яті.

 

Флеш-пам’ять.

 

Флэш-пам'ять - особливий вид енергонезалежної перезаписуваної напівпровідникової пам'яті.

· Енергонезалежна – не вимагає додаткової енергії для зберігання даних (енергія потрібна тільки для запису).

· Перезаписувана - допускаюча зміну (перезапис) збережених в ній даних.

· Напівпровідникова (твердотільна) - не містить механічних частин, що рухаються (як звичайні жорсткі диски або CD), побудована на основі інтегральних мікросхем (IC-Chip).

На відміну від багатьох інших типів напівпровідникової пам'яті, комірка флеш-пам'яті не містить конденсаторів - типовий осередок флеш-пам'яті складається з одного транзистора особливої архітектури.

Флеш-пам'ять походить від ROM (Read Only Memory) пам'яті, і функціонує подібно RAM (Random Access Memory). Дані флеш зберігає в елементах пам'яті, схожих на комірки в DRAM. На відміну від DRAM, при відключенні живлення дані з флеш-пам'яті не пропадають. Заміни пам'яті SRAM і DRAM флеш-пам'яттю не відбувається через дві особливості флеш-пам'яті: флеш працює істотно повільніше і має обмеження по кількості циклів перезапису (від 10.000 до 1.000.000 для різних типів).

Надійність/довговічність: інформація, записана на флеш-пам'ять, може зберігатися дуже тривалий час (від 20 до 100 років), і здатна витримувати значні механічні навантаження (в 5-10 разів перевищуючі гранично допустимі для звичайних жорстких дисків).

Основна перевага флеш-пам'яті перед жорсткими дисками і носіями CD-ROM:

флеш-пам'ять споживає значно (приблизно в 10-20 і більш раз) менше енергії під час роботи.

більшості інших механічних носіїв.

флеш-пам'ять використовується як накопичувач в таких портативних пристроях, як: цифрові фото- і відео камери, мобільні телефони, портативні комп'ютери, MP3-плееры, цифрові диктофони, і т.п.

Можливість втрати даних в flash-пам'яті.

Втрата даних в flash-пам'яті можлива із тих же причин, що і в CMOS-пам'яті. Проте для флеш-пам'яті немає можливості повернутися до первинних установок! У зв'язку з цим втрата інформації у флеш-пам'яті може бути непоправною.

17. Свопінг.         

 

Щоб збільшити рівень мультипрограмування, був запропонований метод організації обчислювального процесу, який називається свопінгом. Відповідно до цього методу деякі процеси (завдання), що перебувають у стані очікування, цілком можуть відвантажуватися на диск, а на їхнє місце довантажуватися інші. При цьому програма-планувальник ОС не виключає їх зі свого розгляду й при настанні умов, у яких можливо виконувати деяких завдання, що перебуває в області свопінга на диску, це завдання переміщається в ОП.

 

18. Частково асоціативне розподілення.

 

При даному способі розміщення, кілька сусідніх рядків (фіксоване число, не менш двох) з 128 рядків кеш-пам'яті утворюють структуру, що називається групою.

Рис. 8.21.Структура кеш-пам'яті, заснована на використанні частково асоціативного розподілу.

Адреса рядка НЕ основної пам'яті (14 біт) розділяється на дві частини: Н-тег (старші 9 біт) і Е - адреса групи (молодші 5 біт). Адреса рядка усередині кеш-пам'яті, що складається складає з 7 біт, ділиться на адресу групи Е (5 біт) і адресу рядка усередині групи (2 біт: 00,01,10,11).

Для розміщення в кеш-пам'яті рядка, що зберігається в ОП за адресою НЕF, необхідно вибрати групу з адресою Е. При цьому не має значення, який із чотирьох рядків у групі може бути обрано. Для вибору групи використовується метод прямого розподілу, а для вибору рядка в групі використовується метод повністю асоціативного розподілу.

Коли центральний процесор виконує запит на доступ за адресою НЕF, то здійснюється звертання до масиву тегів за адресою Е, вибирається група із чотирьох тегів (а, b, С, d), кожний з яких порівнюється зі старшими 9 бітами (Н) адреси рядка. На виході чотирьох схем порівняння формується унітарний код збігу (Н=А - код: 1000, Н=В - код: 0100, Н=С - код: 0010, Н=D - код: 0001), що на шифраторі перетворюється у дворозрядний позиційний код, що служить адресою для вибору банку даних (00,01,10,11) - адрес рядка у середині групи.

Одночасно здійснюється звертання до масиву даних (банкам V₁, V₂, V₃, V₄,) за адресою ЕF (9 біт) і зчитування з банку V₂ необхідні рядки або слова.

При пересиланні нового рядка в кеш-пам'ять рядок, що видаляється з неї, вибирається із чотирьох рядків відповідного набору (групи).

 Розподіл секторів.

По цьому способі основна пам'ять розбивається на сектори, що складаються з фіксованого числа рядків, кеш-пам'ять також розбивається на сектори, що складаються з такого ж числа рядків. Допустимо, у секторі 16 рядків, а в рядку – 16 слів. Структура кеш-пам'яті з розподілом секторів представлена на мал. 8.22.

В адресі основної пам'яті 10 старших біт задають адресу сектора А, наступні 4 біти - адресу рядка В у секторі й молодші 4 біти - адресу слова С у рядку.

При даній організації кеш-пам'яті, розподіл секторів у кеш-пам'яті й основній пам'яті виконано повністю асоціативно, тобто, кожен сектор А основної пам'яті може відповідати будь-якому сектору D у кеш-пам'яті. До кожного рядка V, що зберігається в кеш-пам'яті, додається один біт вірогідності (дійсності); він показує, збігається чи ні вміст цього рядка із умістом рядка в основній пам'яті, що у цей момент аналізується на відповідність рядка кеш-пам'яті. Якщо слова, що було запитано центральним процесором при доступі, не існує в кеш-пам'яті (біт вірогідності, обраний за адресою ВD дорівнює 0), то спочатку центральний процесор перевіряє, чи був сектор А, що містить це слово, поміщений раніше в кеш-пам'ять. Якщо він відсутній, то один із секторів кеш-пам'яті заміняється на цей сектор.

Рис. 2.4.1. Структура кеш-пам'яті з розподілом секторів.

Якщо всі сектори кеш-пам'яті використовуються, то вибирається один який-небудь сектор, і при необхідності тільки деякі рядки цього сектора повертаються в основну пам'ять, а цей сектор можна використовувати далі.

Коли здійснюється доступ до сектора А в кеш-пам'яті й рядок В, що містить необхідне слово С, пересилається з основної пам'яті, то біт вірогідності встановлюється до пересилання рядка. Всі біти вірогідності інших рядків цього сектора скидаються. Якщо сектор А, що містить слово В, доступ до якого запитується, уже знаходиться в кеш-пам'яті, то уразі коли біт вірогідності рядка, що містить це слово, дорівнює 0, цей біт установлюється й рядок пересилається з основної пам'яті в дану область кеш-пам'яті. У тому випадку, коли біт вірогідності вже дорівнює 1, потрібне слово можна прочитати з кеш-пам'яті.