Asmeninio kompiuterio atmintinės
5 (100%) 1 vote

Asmeninio kompiuterio atmintinės

1. VIDINĖ ATMINTIS

Vieną iš svarbiausių asmeninio kompiuterio komponentų sudaro vidinė atmintis, kurioje sau-gomos vykdomos programos ir rezultatai.

Šiuolaikiniuose asmeniniuose kompiuteriuose yra trijų skirtingų paskirčių vidinės atmintys:

• Operatyvioji atmintis (RAM).

• Pastovioji atmintis (ROM).

• Spartinančioji atmintis (CASHE).

Pastovioji ir operatyvioji atmintys sudaro pagrindinę kompiuterio atmintį.

1.1 Operatyvioji atmintis

Operatyvioji atmintis – tai mikroschema, kuri suskirstyta ląstelėmis. Vienoje atminties ląste-lėje dvejetainių pavidalu telpa vienas baitas (8 bitai) įvairių rūšių informacijos. Kiekviena ląstelė turi savo adresą, kurį sudaro tam tikro ilgio dvejetainis kodas. Rašydamas duomenis į atmintį arba juos iš ten imdamas, mikroprocesorius iš pradžių adresų magistrale siunčia dvejetainį adreso kodą (ląstelės adresą). Paskui nurodama ar duomenys bus skaitomi ar rašomi, ir duomenys perduodami duomenų magistrale. Kai duomenys įrašomi į ląstelę, ankstesnis jos turinys perrašomas, o skaitant duomenis – sukuriama tos ląstelės kopija ir todėl jos turinys lieka nepakitęs.

Operatyvioji atmintis dar vadinama tiesioginio kreipimosi atmintimi (RAM – Random Ac-cess Memory), kadangi bet kuriuo metu galima kreiptis į laisvai pasirinktą ląstelę. Operatyviojoje atmintyje duomenys gali būti saugomi, skaitomi bei įrašomi. Tačiau išjungus energijos šaltinį jie pra-randami, nes operatyvioji atmintis yra laikina ir jos darbui reikalinga elektros energija. Informacijai saugoti ilgą laiką naudojama išorinė atmintis (žiūrėti 2 skyrių).

Funkcijos. Tiesioginio kreipimosi atmintis atlieka daug funkcijų. Pagrindinė jos funkcija – palaikyti ryšį tarp mikroprocesoriaus ir likusių kompiuterio dalių. Mikroprocesorius naudoja tik tas programas ir duomenis, kurie darbo metu saugomi RAM. Operatyvioji atmintis atlieka ir kitas svar-bias funkcijas:

♦ saugo operacinės sistemos kopiją, kuri įrašoma į RAM įjungus kompiuterį, ir lieka tol, kol kompiuteris išjungiamas;

♦ saugo taikomųjų programų paketų kopijas;

♦ saugo duomenis, kurie buvo įvesti klaviatūra ar kitais įvesties įrenginiais;

♦ saugo duomenų apdorojimo rezultatus.

RAM loginė struktūra. Operatyvioji atmintis padalinta į kelias skirtingas sritis, kurios su-daro RAM loginę struktūrą. RAM loginė struktūra priklauso nuo naudojamos operacinės sistemos ir asmeninio kompiuterio konfigūracijos. Šis loginis atminties paskirstymas padidina jos našumą ir pa-lengvina jos valdymą. Operatyviąją atmintį galima paskirstyti į 5 logines sritis (žiūrėti 1 priedą, 1 pav.):

♦ standartinė (Conventional);

♦ aukštesnioji (UMA – Upper Memory Area);

♦ papildomoji (EMS – Expanded Memory Specification);

♦ išplėstoji (XMS – Extended Memory Specification);

♦ viršutinė (HMA – High Memory Area).

Standartinė atmintis – tai pirmieji 640 KB operatyviosios atminties. Nuo Intel 8088 mikro-procesoriaus laikų ši sritis buvo svarbiausia RAM dalis, nes joje buvo visos vykdomos DOS pro-gramos. Šiuolaikiniuose asmeninio kompiuterio RAM tam tikroje standartinės atminties srityje gali būti operacinės sistemos branduolys, BIOS duomenys ir kt. Be to, ji gali būti tiesiogiai naudojama visuose taikomose programose.

Aukštesniąją, arba rezervuotą atmintį sudaro 384 KB (nuo 640 KB iki 1 MB). Ši atminties sritis skirta vidinėms asmeninio kompiuterio funkcijoms vykdyti. Ji nėra vienalytė: joje yra vaizdo ROM ir RAM, 64 KB „EMS langas”, per kurį mikroprocesorius gali kreiptis į papildomąją atminties dalį, ir sistemos BIOS [3]. Taip pat joje gali būti ROM ir RAM moduliai, fiziškai išdėstyti išplėtimo plokštėje.

Daugeliui šiuolaikinių programų nepakanka standartinės atminties. Naudojant netiesiogiai ad-resuojamą atmintį buvo bandyta ją padidinti, o tai leidžia papildomos atminties metodas. 1986 m. firmos Lotus, Intel ir Microsoft seniesiems AK su mikroprocesoriais 8086 ir 8088 sukūrė standartą LIM, kuris numato atminties bankų arba blokų perjungimą (Bank Switchings). Speciali atminties valdymo programa (EMM – Expanded Memory Manager) papildydavo procesoriaus tiesiogiai val-domą atmintį. Su šia atminties dalimi mikroprocesorius bendravo per „EMS langą”. Pavyzdžiui, val-dymo programa EMM 4.0 galėjo valdyti 32 MB talpos papildomąją atmintį, kuri dažniausiai buvo naudojamo duomenims saugoti. Senesniuose AK fiziškai papildoma atmintis išdėstoma atskiroje iš-plėtimo plokštėje, o logiškai – laisvuose aukštesniosios atminties blokuose. AK su 80386 ir tobules-niais mikroprocesoriais atskira papildomos atminties plokštė nereikalinga, nes EMS emuliuojama išplėstosios atminties srityje [2].

Viršutinę atmintį sudaro pirmasis po 1 MB ribos 64 KB atminties blokas, į kurį gali kreiptis tik operacinė sistema. Techniškai tai pirmieji 64 KB išplėstosios atminties, bet skirtingai nuo išplės-tosios, į viršutinę atminties sritį procesorius gali kreiptis tik realiu režimu (real mode). Išplėstoji at-mintis – tai visa likusi operatyviosios atminties dalis, kuri tai pat apima ir viršutinę atmintį. Norint kreiptis į išplėstąją atmintį, reikia turėti specialią programą (pavyzdžiui, Himen.sys), kuri perduoda duomenis iš standartinės į išplėstąją atmintį, ir atvirkščiai.

RAM parametrai. Operatyviosios atminties blokeliai gali
būti įvairios talpos (dabar daž-niausiai naudojami 64, 128, 256 MB), jie turi skirtingas jungtis ir formatą (SIMM, DIMM, RIMM), spartą (8-70 ns), srovės charakteristikas (5, 3,3 arba 2,5 V), savybes (ECC, Parity) ir tipą (FPM, EDO, SDRAM, RDRAM). Šias RAM charakteristikas apžvelgsiu plačiau.

Vienas iš svarbiausių operatyviosios atminties parametrų yra jos sparta, t. y. laiko intervalas per kurį informacija įrašoma į RAM arba iš jos nuskaitoma. Asinchroninės atminties sparta matuo-jama nanosekundėmis, o sinchroninės – megahercais. Naujausios kartos operatyvioji atmintis taip pat turi daugiklį – pavyzdžiui, DDR DRAM 100 MHz magistralės kompiuteryje veikia 200 MHz sparta.

Tarp mikroprocesoriaus ir operatyviosios atminties elementų neturi būti didelių spartos skir-tumų. Šį skirtumą gali sumažinti Wait State (laukimo ciklas) parametras, kuris nustatomas rankiniu būdu arba automatiškai CMOS Setup, atsižvelgiant į sisteminės plokštės Chipset parametrus. Wait State parametras nusako kiek taktų turi praleisti procesorius tarp kreipimosi į operatyviąją atmintį.

Operatyviosios atminties moduliai gali būti įvairios talpos 4, 8, 16, 32, 64, 128, 256 MB. Ki-tas svarbus parametras – naudojama srovės įtampa. Anksčiau beveik visa operatyvioji atmintis nau-dojo 5 V srovę. Dabar naudojami 3,3 V RAM blokeliai.

Operatyvioji atmintis ne visada turėjo mikroschemos pavidalą. Jos architektūra praėjo 4 eta-pus. Kompiuterinio amžiaus apyaušryje RAM buvo gaminama iš elektroninių lempų, tačiau ji buvo labai brangi ir reikalavo daug elektros. Jos dydis ir kaina sumažėjo, kai elektroninės lempos buvo pakeistos magnetinėmis šerdimis, dar vėliau – tranzistoriais ir galiausiai – mikroschemomis. Mikro-schemos padidino operatyviosios atminties talpą, bei sumažino jos dydį.

Nagrinėjant operatyviąją atmintį reikia paminėti ir jos fizinę prigimtį. Laisvosios krypties at-mintis gali būti statinė (SRAM – Static RAM) ir dinaminė (DRAM – Dynamic RAM). Statinė atmin-tis sudaryta iš mikroschemų, kurioms būtina įtampa. SRAM duomenys saugomi tol, kol ištrinami arba kol nutrūksta energijos teikimas. Statinės atminties mikroschemos sudarytos iš trigerių, kuriems reikia dviejų tranzistorių vienam bitui saugoti, todėl jos užima daugiau fizinės saugojimo erdvės ir sunaudoja daugiau energijos, nei dinaminė atmintis. Dėl to, statinė operatyvioji atmintis yra gerokai brangesnė. Praktiškai ją naudoja tik spartinančioje atmintyje, bei mikroprocesorių registruose.

Dinaminė atmintis turi dvigubai mažiau tranzistorių už statinę, yra pigesnė ir paprastesnė pa-gaminti. Kiekvienas operatyviosios atminties elementas – tai elektroninių kondensatorių sistema, ku-ri saugo duomenis krūvio pavidalu. Krūvio turimas kiekis kondensatoriuje atitinka loginiam vienetui. Kondensatoriuje signalas išbūna taip trumpai (kelias milisekundes), kad operatyviosios atminties tu-rinį tenka regeneruoti, t.y. atnaujinti daugybę kartų per sekundę. Taip kilo ir dinaminės atminties pa-vadinimas. Duomenų atnaujinimo metu, kurį vykdo speciali loginė schema, mikroprocesorius negali kreiptis į RAM duomenis, o tai lėtina kompiuterio darbą.

DRAM keitė savo „išvaizdą” kelis kartus. Pirmuosiuose asmeniniuose kompiuteriuose opera-cinės atminties lustai (chips) buvo tiesiogiai prilituojami prie pagrindinės plokštės. Jie turėjo DIP (Dual in-line Package) tipo atminties modulį (žiūrėti 1 priedą 2 pav.), kuri laikui bėgant pakeitė SIP (Single In-line Package) moduliai (žiūrėti 1 priedą 3 pav.). Toks būdas buvo labai nepatogus, nes tokiose sistemose nebuvo galima išplėsti operatyviosios atminties. Todėl kiek vėliau atminties lustai buvo montuojami į specialų blokelį, vadinama SIMM (Single In-line Memory Module – vienos eilės atminties modulį). Jau motininės plokštės su procesoriais 286, 486 ir pirmieji Pentium turėjo tokius tipo lizdus. Labiausiai paplito dviejų tipų SIMM atminties moduliai – su 30 (žiūrėti 1 priedą 4 pav.) arba 72 (žiūrėti 1 priedą 5 pav.) sudvejintais kontaktais (pin). 72 išvadų SIMM moduliai turi būti įdiegiami vienodos talpos poromis (banks). SIMM turi aukso spalvos kontaktus, kurie atitinka plokš-tės kontaktų spalvą.

Šiuo metu SIMM moduliai, turintis kaip 30, taip ir 72 kontaktus, netenkina naujus sisteminės plokštės lizdus ir procesorius. Dėl padidėjusio atminties kiekio ir spartos poreikių pradėtas naudoti naujesnis atminties modulio variantas – DIMM (Dual In-line Merory Module – dviejų eilių atminties modulis). Abiejose SIMM modulio pusėse buvo tie patys kontaktai, o DIMM modulyje jie skirtingi. Iš viso jis turi 168 kontaktus.

Naujos kartos „Rambus” tipo operatyvioji atmintis montuojama RIMM blokeliuose, kurie yra panašus į DIMM ir taip pat turi 128 kontaktus, tačiau tarpusavyje nedera.

Dinaminė operatyvioji atmintis gali būti skirtingų tipų. Anksčiau buvo tik vienas DRAM ti-pas, kuris buvo specialistų vadinamas FPM (Fast Page Mode) atmintimi. Tokia atmintis buvo 386 ir 486 kompiuteriuose, dažniausiai 30 kontaktų SIMM modulio pavidalu. FPM galėjo sparčiai pateikti nuosekliai skaitomą informaciją iš to paties atminties segmento, vadinamu puslapiu. Ši atmintis galė-jo dirbti magistralėse, kurių dažniai neviršydavo 30 MHz, todėl buvo sukurtos spartesnės DRAM.

Daugelyje „Pentium” AK yra naudojama EDO (Extended Data
Output) operatyvioji atmintis. Ji yra spartesnė už FPM ir gali veikti iki 66 MHz magistralėse. EDO DRAM informacija iš kito at-minties adreso gali būti rengiama skaitymui dar nebaigus mikroprocesoriui pasiimti duomenų iš anksčiau pateikto adreso. EDO atmintis turi papildomas skiltis (Latch), kurie leidžia sutrumpinti at-minties skaitymo signalus ir dažniau išvesti duomenis. AK taip pat gali turėti BEDO (Burst EDO – srauto EDO) atmintį, kuri naudoja patobulintą EDO technologiją.

Kaip ir FPM, taip ir EDO, bei BEDO dinaminės operatyviosios atminties tipai priskiriami asinchroninės atminties kategorijai. Jie veikia savo pačių dažniais ir su mikroprocesoriais nėra sin-chronizuojami, nes reaguoja į jo komandas tik atlikus ankstesnę užduotį. Kai 1996 metais pasirodė mikroprocesorius Intel Pentium II ir lustas Intel 4 OBX, lokalinės magistralės dažnis padidėjo iki 100 MHz, o tai privertė dinaminės operatyviosios atminties gamintojus pereiti prie kitų technologijų. Procesoriaus ir atminties magistralių sparta buvo padidinta išsprendus sinchronizavimo problemą ir sukūrus SDRAM (Synchronous DRAM) – sinchroninę dinaminę atmintį (žiūrėti 1 priedą 6 pav.). SDRAM labai skiriasi nuo ankstesnių atminties tipų. Ji sinchronizuoja valdymo signalus su proceso-riaus taktiniais impulsais, todėl jis gali pasiųsti atminčiai komandą bet kuriuo metu, nesvarbu, ar ji apdoroja ankstesnę informaciją, ar ne. Skirtingai nuo asinchroninės atminties spartos SDRAM sparta matuojama ne nanosekundėmis, o megahercais. Šiuo metu SDRAM gali būti 66, 100 ir 133 MHz spartos.

Kitas originalus sprendimas, kuris padidino SDRAM darbo dažnį, buvo ESDRAM (Enhan-ced – patobulintos SDRAM) sukūrimas. Kiekviename SDRAM luste buvo pridėtas nedidelis statinės RAM kiekis, kuris tarnauja dar viena tarpine atmintimi, paspartinančia pasikartojančių duomenų perdavimą iš operatyviosios atminties į mikroprocesorių. Dėl to, operatyvioji atmintis gali veikti 200 MHz sparta.

Šiuo metu rinkoje labiau plinta atviro standarto RAM tipai. Tai dvigubo duomenų srauto SDRAM (DDR SDRAM – Double Data Rate SDRAM) (žiūrėti 1 priedą 7 pav.) ir SyncLink RAM (SLDRAM). Pirmasis jų dvigubina signalo perdavimo dažnį, o antrasis naudoja vieną duomenų ka-nalą ir yra valdomas specialiu SynkLink Interface protokolu, kurio dėka gali dirbti 400 MHz sparta.

DDR SDRAM tipas taip pat naudojamas kai kuriuose naujausios kartos vaizdo plokštėse.

Dar galima paminėti daug žadantį operatyviosios atminties tipą RDRAM (Rambus DRAM). Ši atmintis buvo sukurta ir užpatentuota firmos Rambus, Inc. Rambus yra visiškai naujo tipo atmin-tis, kuri nesuderinama su esamomis sisteminėmis plokštėmis. Moduliai statomi į RIMM (Rambus Inline Memory Module) lizdus. Pirmosios kartos RDRAM veikė 600 MHz sparta (su 150 MHz ma-gistralėmis), antrosios kartos Concurrent RDRAM padidino dažnį iki 700 MHz. O šiuolaikinė DRDRAM (Direct RDRAM) (žiūrėti 1 priedą 8 pav.), gali dirbti 400MHz dažniu ir vienu darbo cik-lu priimti bei perduoti dvi duomenų porcijas. Tai atitinka 800 MHz atmintinių darbo spartą. Rambus moduliai yra panašūs į dabar naudojamus DIMM modulius ir turi tiek pat kontaktu (168), tačiau kon-struktyviai jie nesuderinami, per RIMM modulius duomenys perduodami nuosekliai iš vieno modu-lio į kitą, o DIMM modulis turi būti apkrautas specialiu rezistoriumi. Akivaizdu, kad RDRAM gero-kai sudėtingesnė ir sparčiausia už kitus operatyviosios atminties tipus, todėl yra daug brangesnė, o tai lėtina jos paplitimą.

Perspektyvos. Valstybinės Vokietijos, Amerikos ir Japonijos laboratorijos kuria naują at-minties technologijos rūšį, vadinamą magnetine RAM. MRAM galės pakeisti ne tik dabartinę opera-tyviąją atmintį, bet ir lėtus kietuosius diskus. Informacijai saugoti MRAM naudojami magnetiniai, o ne elektriniai krūviai. Tai gerai žinoma GMR (Giant Magnetoresistance) technologija, kurį yra tai-koma kietųjų diskų galvutėse. MRAM gali tapti idealia atmintine, nes informaciją iš jos galima grei-tai įrašyti ir nuskaityti, bei saugoti ją tol, kol reikia. Įrašytos informacijos tankis galės viršyti net 1 Gb. Be to, ši atmintis gerokai spartesnė ir stabilesnė už “Flash” atmintį. Prognozuojama, kad MRAM pasirodys rinkoje 2004 metais. [4]

Šiuo metu Jūs matote 32% šio straipsnio.
Matomi 2093 žodžiai iš 6632 žodžių.
Peržiūrėkite iki 100 straipsnių per 24 val. Pasirinkite apmokėjimo būdą:
El. bankininkyste - 1,45 Eur.
Įveskite savo el. paštą (juo išsiųsime atrakinimo kodą) ir spauskite Tęsti.
SMS žinute - 2,90 Eur.
Siųskite sms numeriu 1337 su tekstu INFO MEDIA ir įveskite gautą atrakinimo kodą.
Turite atrakinimo kodą?
Po mokėjimo iškart gausite atrakinimo kodą, kurį įveskite į laukelį žemiau:
Kodas suteikia galimybę atrakinti iki 100 straispnių svetainėje ir galioja 24 val.