Лекция 12 Технические характеристики, конструктивное исполнение. Лекция 12 Тема Технические характеристики, конструктивное исполнение. Режимы и технология работы памяти. Цели занятия
 Скачать 24.22 Kb.
|
|
Раздел II Основные конструктивные элементы средств вычислительной техники Лекция 12 Тема: Технические характеристики, конструктивное исполнение. Режимы и технология работы памяти.Цели занятия: - ознакомить студентов с основными компонентами оперативной памяти. - изучить характеристики памяти и организацию оперативной памяти. - воспитание информационной культуры учащихся, внимательности, аккуратности, дисциплинированности, усидчивости. - развитие познавательных интересов, навыков самоконтроля, умения конспектировать. Ход занятия: Теоретическая часть Принцип работы оперативной памяти Минимальный элемент памяти - бит или разряд способен хранить минимально возможный объем информации - одну двоичную цифру. Бит очень маленькая информационная единица, поэтому биты в памяти объединяются в байты - восьмерки битов, являющиеся ячейками памяти. Все ячейки памяти пронумерованы. Номер ячейки называют ее адресом. Зная адрес ячейки можно совершать две основные операции: 1) прочитать информацию из ячейки с определенным адресом; 2) записать информацию в байт с определенным адресом. Чтобы выполнить одну из этих операций необходимо, чтобы от процессора к памяти поступил адрес ячейки, и чтобы байт информации был передан от процессора к памяти при записи, или от памяти к процессору при чтении. Все сигналы должны передаваться по проводникам, которые объединены в шины. По шине адреса передается адрес ячейки памяти, по шине данных – передаваемая информация. Как правило, эти процессы проходят одновременно. Для работы ОЗУ используются еще 3 сигнала и соответственно 3 проводника. Первый сигнал называется запрос чтения, его получение означает указание памяти прочесть байт. Второй сигнал называется запрос записи, его получение означает указание памяти записать байт. Передача сразу обоих сигналов запрещена. Третий сигнал – сигнал готовности, используемый для того, чтобы память могла сообщить процессору, что она выполнила запрос и готова к приему следующего запроса. Оперативная память вкладывает большую составляющую в производительность компьютера. И понятно, что пользователи стараются увеличить, объем оперативной памяти по максимуму. Если года 2-3 назад на рынке было буквально несколько типов модулей памяти, то сейчас их значительно больше. И разобраться в них стало сложнее. Рассмотрим различные обозначения в маркировке модулей памяти, чтобы вам проще в них было ориентироваться. Для начала введем ряд терминов, которые нам понадобятся: - планка ("плашка") - модуль памяти, печатная плата с микросхемами памяти на борту, устанавливаемая в слот памяти; - односторонняя планка - планка памяти, у которой микросхемы памяти расположены с 1 стороны модуля. - двухсторонняя планка - планка памяти, у которой микросхемы памяти расположены с обоих сторон модуля. - RAM (Random Access Memory, ОЗУ) - память с произвольным доступом, проще говоря - оперативная память. Это энергозависимая память, содержимое которой теряется при отсутствии питания. - SDRAM (Synchronous Dynamic RAM) - синхронная динамическая оперативная память: все современные модули памяти имеют именно такое устройство, то есть требуют постоянной синхронизации и обновления содержимого. Рассмотрим маркировки 4096Mb (2x2048Mb) DIMM DDR2 PC2-8500 Corsair XMS2 C5 [TWIN2X4096-8500C5] BOX 1024Mb SO-DIMM DDR2 PC6400 OCZ OCZ2M8001G (5-5-5-15) Retail Объем Первым обозначением в строке идет объем модулей памяти. В частности, в первом случае это - 4 ГБ, а во втором - 1 ГБ. Правда, 4 ГБ в данном случае реализованы не одной планкой памяти, а двумя. Это так называемый Kit of 2 - набор из двух планок. Обычно такие наборы покупаются для установки планок в двухканальном режиме в параллельные слоты. Тот факт, что они имеют одинаковые параметры, улучшит их совместимость, что благоприятно сказывается на стабильности. Тип корпуса DIMM/SO-DIMM - это тип корпуса планки памяти. Все современные модули памяти выпускаются в одном из двух указанных конструктивных исполнений. DIMM (Dual In-line Memory Module) - модуль, у которого контакты расположены в ряд на обоих сторонах модуля. Память типа DDR SDRAM выпускается в виде 184-контактных DIMM-модулей, а для памяти типа DDR2 SDRAM выпускаются 240-контактные планки. В ноутбуках используются модули памяти меньших габаритов, называемые SO-DIMM (Small Outline DIMM). Тип памяти Тип памяти - это архитектура, по которой организованы сами микросхемы памяти. Она влияет на все технические характеристики памяти - производительность, частоту, напряжение питание и др. На данный момент используется 3 типа памяти: DDR SDRAM, DDR2 SDRAM, DDR3 SDRAM. Из них DDR3 - самые производительные, меньше всего потребляющие энергии. Частоты передачи данных для типов памяти: DDR: 200-400 МГц DDR2: 533-1200 МГц DDR3: 800-2400 МГц Цифра, указываемая после типа памяти - и есть частота: DDR400, DDR2-800. Модули памяти всех типов отличаются напряжением питания и разъемами и не позволяют быть вставленными друг в друга. Частота передачи данных характеризует потенциал шины памяти по передаче данных за единицу времени: чем больше частота, тем больше данных можно передать. Однако, есть еще факторы, такие как количество каналов памяти, разрядность шины памяти. Они также влияют на производительность подсистем памяти. Стандарт скорости модуля памяти В обозначении для облегчения понимания скорости модуля указывается и стандарт пропускной способности памяти. Он как раз и показывает, какую пропускную способность имеет модуль. Все эти стандарты начинаются с букв PC и далее идут цифры, указывающие пропускную способность памяти в Мбайтах в секунду.
В таблицах указываются именно пиковые величины, на практике они могут быть недостижимы. Тайминги - это задержки при обращении к микросхемам памяти. Естественно, чем они меньше - тем быстрее работает модуль. Дело в том, что микросхемы памяти на модуле имеют матричную структуру - представлены в виде ячеек матрицы с номером строки и номером столбца. При обращении к ячейке памяти считывается вся строка, в которой находится нужная ячейка. Сначала происходит выбор нужной строки, затем нужного столбца. На пересечении строки и номера столбца и находится нужная ячейка. С учетом огромных объемом современной RAM такие матрицы памяти не целиковые - для более быстрого доступа к ячейкам памяти они разбиты на страницы и банки. Сначала происходит обращение к банку памяти, активизация страницы в нем, затем уже происходит работа в пределах текущей страницы: выбор строки и столбца. Все эти действия происходит с определенно задержкой друг относительно друг друга. Основные тайминги RAM - это задержка между подачей номера строки и номера столбца, называемая временем полного доступа (RAS to CAS delay, RCD), задержка между подачей номера столбца и получением содержимого ячейки, называемая временем рабочего цикла (CAS latency, CL), задержка между чтением последней ячейки и подачей номера новой строки (RAS precharge, RP). Тайминги измеряются в наносекундах (нс). Эти тайминги так и идут друг за другом в порядке выполнения операций и также обозначаются схематично 5-5-5-15. В данном случае все три тайминга по 5 нс, а общий рабочий цикл - 15 нс с момента активизации строки. Главным таймингом считается CAS latency, который часто обозначается сокращенно CL=5. Именно он в наибольшей степени "тормозит" память. Основываясь на этой информации, вы сможете грамотно выбрать подходящий модуль памяти. Организация оперативной памяти Необходимо отметить, что все распространенные операционные системы, если для работы нужно больше памяти, чем физически присутствует в компьютере, не прекращают работу, а сбрасывают неиспользуемое в данный момент содержимое памяти в дисковый файл (называемый свопом — swap) и затем по мере необходимости «перегоняют» данные между ОП и свопом. Это гораздо медленнее, чем доступ системы к самой ОП. Поэтому от количества оперативной памяти напрямую зависит скорость системы. Адресация данных.Команды, исполняемые ЭВМ при выполнении программы, равно как и числовые и символьные операнды, хранятся в памяти компьютера. Память состоит из миллионов ячеек, в каждой из которых содержится один бит информации (значения 0 или 1). Биты редко обрабатываются поодиночке, а, как правило, группами фиксированного размера. Для этого память организуется таким образом, что группы по п бит могут записываться и считываться за одну операцию. Группа п бит называется словом, а значение п — длиной слова. Схематически память компьютера можно представить в виде массива слов. Обычно длина машинного слова компьютеров составляет от 16 до 64 бит. Если длина слова равна 32 битам, в одном слове может храниться 32-разрядное число в дополнительном коде. Для представления машинной команды требуется одно или несколько слов. Байтовая адресация.Отдельные биты, как правило, не адресуются и чаще всего адреса, назначаются байтам памяти. Память, в которой каждый байт имеет отдельный адрес, называется память с байтовой адресацией. Последовательные байты имеют адреса 0, 1, 2 и т. д. Таким образом, при использовании слов длиной 32 бита последовательные слова имеют адреса 1, 4, 8, ..., и каждое слово состоит из 4 байт. 1.2 Вопросы для самоконтроля Перечислите основные характеристики микросхем памяти Виды памяти Какая память называется энергозависимой и какая энергонезависимой? 1.3 Ссылки на дополнительные материалы (печатные и электронные ресурсы) Гребенюк Е.И., Гребенюк Н.А. Технические средства информатизации издательский дом «Академия»-Москва, 2014 /стр.64-65/ |