Оперативная память

ОП предназначена для хранения программ и данных, непосредственно участвующих в вычислительном процессе. Физическая основа оперативной памяти полупроводниковые энергозависимые ЗУ т.е. после выключения питания данные в ОП стираются.

Обобщенная структурная схема ОЗУ типа DRAM:

Основным компонентом микросхемы памяти является массив элементов памяти (матрицы строк и столбцов), объеденных в блоки. Каждый элемент памяти может хранить один бит информации и имеет адрес (полный адрес, состоящий из адреса строки и адреса столбца), по которому процессор может обращаться в произвольном порядке. Считывание информации в микропроцессорную память из модуля оперативной памяти выполняется по команде процессора, передаваемой через шину управления системной магистрали ЭВМ. По шине адреса передается адрес требуемого процессору машинного слово. В дешифраторе адреса принятый адрес расшифровывается, из него выделяют адрес столбца и адрес строки считываемого слова. Результат считывания (данные) из заданной ячейки передается в буфер данных и через шину данных возвращается в МП.

Процесс записи в ячейку памяти выполняется в обратном порядке: МП выставляет на шину данных блок данных, на шину адреса – адрес ячейки ЗУ, по шине управления - команду перемещения выставленного блока данных по указанному адресу. Получив команду, устройство управления ЗУ считывает адрес с шины адреса дешифрует его, считывает блок данных с шины данных и выполняет операцию записи в требуемую ячейку памяти.

Основными характеристиками ОП являются объем, быстродействие (время доступа) и разрядность шины данных.

Время доступа определяется суммированием отрезков времени от получения запроса на запись-считываение блока ячеек памяти по ширине адреса до начала передачи их через шину данных системной магистрали ЭВМ. Это время зависит от модификации применяемой памяти DRAM:

· Память с режимом быстрого страничного обмена FPM (Fast Page Mode)

· Память EDO DRAM (Extended Data Out) - память произвольного доступа к данным с расширенным выводом

· Память BEDO DRAM (Burst EDO)

· SDRAM Быстродействующая синхронная динамическая память с произвольным доступом, ее время доступа составляет 50 -60 наносекунд (DDR SDRAM; DDR2 SDRAM; DDR3 SDRAM; DDR4 SDRAM; RambusRAM; QDR SDRAM)

· VRAM – ОЗУ для видеоизображений, для временного хранения изображения, передаваемого на видеомонитор

· SGRAM - Усовершенствованный вариант памяти SDRAM, который обеспечивает возможности памяти графических данных в видеоадаптерах. Быстродействие этой памяти, как правило, выше, чем у памяти VRAM, особенно это касается адаптеров трехмерной графики.

· GDDR2 - это тип компьютерной перезаписываемой энергозависимой памяти, используемой в графических ускорителях.

· GDDR3

· GDDR4

· GDDR5

Разрядность шины данных (16, 32, 64 разряда или бита) определяет длину информационной единицы которой оперативно запоминающее устройство может обмениваться с МП за одно обращение.

Для оценки производительности ОП применяют интегральную характеристику такую как пропускная способность, которая измеряется в мегабайтах в секунду. Например, для ОП со временем доступа 50 нс и разрядностью шины данных 64 бита при тактовой частоте системной магистрали 100 МГц максимальная пропускная способность может составлять 800 Мбайт/с.

Логическая структура ОП основывается на возможности непосредственной адресации каждой ячейки внутренней памяти (оперативной и постоянной) в адресном пространстве МП. Адресное пространство МП определяет максимально возможное количество непосредственно адресуемых ячеек и зависит от разрядности адресной шины системной магистрали ЭВМ. Например, при 32 разрядной адресной шине адресное пространство составляет 2³² адресуемых ячеек (4 Гбайт). Логическим распределением адресного пространства занимается операционная система.