utk Pamieci półprzewodnikowe, [ Pobierz całość w formacie PDF ]
Zasada hierarchii pamięci.....................................................................................................................2
Podstawy ..............................................................................................................................................3
Podstawowe definicje i klasyfikacja pamięci...................................................................................3
Organizacja pamięci .........................................................................................................................4
Idea działania pamięci DRAM .........................................................................................................6
OdświeŜanie pamięci DRAM...........................................................................................................7
Idea działania synchronicznych pamięci dynamicznych SDRAM ..................................................7
Pamięci SIMM i DIMM ...................................................................................................................8
Pamięci ROM ...................................................................................................................................8
Pamięć NVRAM ..............................................................................................................................8
Koncepcja pamięci podręcznej (cache)................................................................................................9
Architektura systemu z pamięcią cache ...........................................................................................9
Elementy systemu pamięci cache...................................................................................................10
Sposoby zapewniania zgodności pamięci cache ............................................................................11
Organizacja pamięci cache.............................................................................................................11
Pamięć cache drugiego poziomu....................................................................................................12
Pamięć cache w procesorze Pentium .............................................................................................12
Dodatek A. Budowa i zasada działania pamięci RAM ......................................................................13
Zasada działania .............................................................................................................................13
Budowa...........................................................................................................................................13
Dodatek B. Pamięci RAM w pod koniec wieku XX..........................................................................14
Fast Page Mode (FPM RAM) ........................................................................................................14
Extented Data Output (EDO RAM) ...............................................................................................15
Burst Extended Data Output (BEDO RAM)..................................................................................15
Synchroniczna DRAM (SDRAM) .................................................................................................15
SIMM kontra DIMM......................................................................................................................16
Pamięć cache ..................................................................................................................................16
Słowniczek .....................................................................................................................................16
Dodatek C. Pamięci DDR ..................................................................................................................19
RóŜnice DDR2 w stosunku do DDR..............................................................................................19
Oznaczenia chipów i modułów ......................................................................................................20
Pamięci DDR3................................................................................................................................20
Moduły DDR3............................................................................................................................21
RóŜnice w stosunku do DDR2 (zalety) ......................................................................................21
RóŜnice w stosunku do DDR2 (wady) .......................................................................................21
Testy wydajności pamięci DRR .....................................................................................................22
Zasada hierarchii pamięci
Podstawowa zasada hierarchii pamięci mówi, Ŝe
czas dostępu do pamięci (informacji) jest
proporcjonalny do jej pojemności
(wzrastająca pojemność – wzrastający czas dostępu – malejąca
prędkość).
_____________________________
UTK. Pamięci półprzewodnikowe
- 2 -
Podstawy
Podstawowe definicje i klasyfikacja pamięci
Definicja
Pamięciami półprzewodnikowymi nazywamy cyfrowe układy scalone przeznaczone do
przechowywania większych ilości informacji w postaci binarnej.
Podstawowymi parametrami pamięci są pojemność i czas dostępu.
Definicja
Pojemnością pamięci nazywamy maksymalną ilość informacji, jaką moŜemy przechowywać w
danej pamięci.
Pojemność pamięci podajemy w bitach (b) lub bajtach (B).
Definicja
Czasem dostępu do pamięci w przypadku operacji odczytu nazywamy czas, jaki musi upłynąć od
momentu podania poprawnego adresu odczytywanego słowa w pamięci do czasu ustalenia się
poprawnej wartości tego słowa na wyjściu pamięci, lub w przypadku operacji zapisu – czas jaki
upłynie do momentu zapisania wartości do tego słowa z wejścia pamięci.
Definicja
Pamięcią o
dostępie swobodnym
nazywamy pamięć, dla której czas dostępu praktycznie nie zaleŜy
od adresu słowa w pamięci, czyli od miejsca, w którym jest przechowywana informacja.
Ze względu na własności uŜytkowe, pamięci półprzewodnikowe moŜemy podzielić na pamięci
RAM i ROM.
Definicja
Pamięcią RAM nazywamy pamięć półprzewodnikową o dostępie swobodnym przeznaczoną do
zapisu i odczytu. Pamięć RAM jest pamięcią
ulotną
, co oznacza, Ŝe po wyłączeniu jej zasilania
informacja w niej przechowywana jest tracona.
Definicja
Pamięcią ROM nazywamy pamięć półprzewodnikową o dostępie swobodnym przeznaczoną tylko
do odczytu. Pamięć ROM jest pamięcią
nieulotną
.
Z pamięci RAM buduje się tak zwaną pamięć operacyjną komputera, przeznaczoną do
przechowywania w trakcie pracy systemu danych oraz programów. W pamięci ROM przechowuje
się programy inicjujące pracę komputera i diagnostyczne, gdyŜ muszą one być dostępne po kaŜdym
włączeniu zasilania do komputera.
_____________________________
UTK. Pamięci półprzewodnikowe
- 3 -
Ze względu na technologię wykonania, pamięci RAM dzielimy na dwie podstawowe grupy:
-
pamięci dynamiczne – DRAM,
-
pamięci statyczne – SRAM.
Pamięci dynamiczne są pamięciami
wolniejszymi
od pamięci statycznych, natomiast są
tańsze
(chodzi tu o koszt jednego bitu). Ponadto pamięci dynamiczne znacznie łatwiej podlegają scalaniu,
co oznacza, Ŝe dla porównywalnej wielkości układu uzyskujemy w nich znacznie
większe
pojemności
. Inną istotną wadą pamięci dynamicznych jest fakt, Ŝe dla poprawnego ich
funkcjonowania konieczny jest tak zwany proces
odświeŜania
.
Z niskiej ceny i duŜych pojemności układów scalonych pamięci DRAM wynika ich zastosowanie
do budowy głównej pamięci operacyjnej komputera. Głównie ze względów ekonomicznych nie
stosuje pamięci statycznych (chociaŜ szybszych od dynamicznych) jako pamięci operacyjnych. Aby
przyspieszyć działanie komputera stosuje się tak zwaną pamięć podręczną (ang.
cache
), o znacznie
mniejszej pojemności w porównaniu z pamięcią operacyjną. Pamięć cache buduje się z szybkich
pamięci statycznych SRAM.
Organizacja pamięci
Podstawowe wyprowadzenia układu pamięci
n
Układ pamięci
DB
m
AB
R/W#
CS#
Szyna wejścia/wyjścia danych (DB – ang.
data bus
) słuŜy do wprowadzania i wyprowadzania
informacji do i z pamięci. Wejście adresowe (AB – ang.
address bus
) słuŜy do wybrania adresu
słowa w pamięci na którym zostanie wykonana operacja zapisu lub odczytu. Wejście R/W#
informuje układ pamięci, jakiego rodzaju operacja będzie wykonywana: odczyt (ang.
Read
) lub
zapis (ang.
Write
). Z kolei wejście CS# słuŜy do uaktywnienia układu pamięci i uŜywane jest przy
budowie zespołów pamięci metodą łączenia dwóch lub więcej układów scalonych pamięci.
Definicja
Adresem nazywamy niepowtarzalną liczbę (numer) przypisaną danemu miejscu (słowu) w pamięci
w celu jego identyfikacji.
Definicja
Słowem w pamięci nazywamy zestaw pojedynczych komórek pamięci, do którego odwołujemy się
pojedynczym adresem.
_____________________________
UTK. Pamięci półprzewodnikowe
- 4 -
Definicja
Długością słowa w pamięci nazywamy ilość bitów w pojedynczym słowie.
Długość słowa pamięci musi być równa ilości wyprowadzeń szyny wejścia/wyjścia DB, gdyŜ słowa
są wprowadzane i wyprowadzane do i z pamięci równolegle.
Przy
m
-bitowej szynie adresowej AB mamy do dyspozycji
2
m
róŜnych adresów. JeŜeli ilość słów
przechowywanych w pamięci wynosi N, musi być spełniony warunek:
N
2
£
m
Wartość pojemności pamięci, długości słowa oraz ilość linii adresowych wiąŜe prosty i oczywisty
wzór (M – pojemność pamięci, n – długość słowa, m – ilość linii adresowych):
M
=
n
´
2
bitów
[
]
Definicja
Organizacją pamięci nazywamy sposób podziału obszaru pamięci na słowa.
Przykład
Pamięci A i B mają tą samą pojemność wynoszącą 32 bity, lecz róŜnią się organizacją.
Pamięć
Pamięć A
Pamięć B
Pojemność M
32b
32b
Długość słowa n
1b
8b
Ilość linii adresowych m
5b
2b
Zwiększanie długości słowa
Szyna adresowa 20 bitów
D0
D1
D2
D3
D0
D1
D2
D3
D0
CS# RW#
D0 D1 D2 D3 D4 D5 D6 D7 D8
_____________________________
UTK. Pamięci półprzewodnikowe
- 5 -
m
[ Pobierz całość w formacie PDF ]