Operatyvinė atmintis išsamus aprašymas
5 (100%) 1 vote

Operatyvinė atmintis išsamus aprašymas

Operatyvinė atmintis

Paprastai kaip sisteminė suprantama tik operatyvinė atmintis. Iš tikrųjų visos kompiuterinės sistemos darbingumas priklauso nuo visos atminties posistemės charakteristikų. Atminties posistemė apima operatyvinę atmintį kaip tokią; pirmo lygio keš-atmintį esančią procesoriaus branduolyje; antro lygio keš-atmintį (kai kuriose konfiguracijose ji trečio lygio keš-atmintis), talpinamą ant motininės plokštės, procesoriaus kartridžo arba jo branduolyje; atminties kontroleris; duomenų ir komandų šinos, sujungiančios visus posistemės elementus į vieną visumą.

Operatyvinės (sisteminės) atminties dydžiui keliami reikalavimai pastoviai didėja dėl aparatinės įrangos technologijų ir programinių produktų vystymosi. Šiandien visuotiniu standartu tapo 64 Mbaitų tūris. Prie 32 Mbaitų dar įmanomos minimaliai reikalingos sąlygos funkcionuoti dabartinėns operacinėms sistemoms. Komfortiškai dirbti leidybinių paketų ir grafinių redaktorių aplinkoje prireiks jau 128 Mbaitų. O jeigu dirbti su spalvomis, tai 256 Mbaitų operatyvinė atmintis nepasirodys perdidelė. Profesionaliam darbui kuriant aukštos kokybės trimačius vaizdus, apdorojant video realaus laiko režime geriau turėti ne mažiau 512 Mbaitų.

1 pav. Principinė atminties posistemės organizavimo scema

Tokios pačios taisyklės galioja ir keš-atminčiai. Jeigu antro lygio kešas yra ant procesoriaus branduolio ir dirba jo dažniu, jis iš principo efektyvesnis už kešą, patalpintą ant motininės plokštės. Kuo didesnė keš-atminties talpa, tuo efektyviau dirba visa atminties posistemė. Toliau parodysiu, kaip sukonfiguruoti atminties posistemę pagal talpą, atminties modulių parametrus, suderinimą su kitais komponentais, gauti geriausiam kainos/našumo santykiui. Bet prieš tai reikia išsiaiškinti, kai kuriuos bendrus klausimus, leičiančius atminties posistemės elementų funkcionavimo principus.

Bendrieji atminties mikroschemų funkcionavimo principai

Operatyvinės (sisteminės) atminties dydžiui keliami reikalavimai didėja praktiškai nepertraukiamai dėl aparatinės įrangos technologijų, programinių produktų vystymosi ir standartinių atminties modulių kainų mažėjimo. Šiandien praktiškai visuotiniu standartu tampa 64 Mbaitų tūris. Prie 32 Mbaitų dar išpildomos minimaliai reikalingos sąlygos šiuolaikinėms sistemoms funkcionuoti.

2 pav. Dinaminės atminties lastelės struktūra

3 pav. Statiškos atminties lastelės struktūra

Atmintis, naudojama istrukcijų ir duomenų laikinam saugojimui kompiuterinėje sistemoje, vadinama RAM (Random Access Memory – atmintis su atsitiktiniu pasirinkimu), nes kreipimasis įvyksta, bet, kuriuo laiko momentu į atsitiktinai pasirinktą lastelę. Šios klasės atmintis skirstoma į du tipus – su dinaminiu (Dynamic RAM, DRAM) ir statiniu (Static RAM, SRAM) pasirinkimu. Pirmuoju atveju informacijos bito reikšmė apsprendžiama krūvio būviu arba nebuvimu miniatiūriniame kondensatoriuje (valdomame 1-2 tranzistorių). Statinėje atmintyje naudojami specialūs elementai – trigeriai (turintys dvi pastovias būsenas), realizuojami 4-6 tranzistoriais. Aišku, kad dėl būtino laukimo, kol sukaupiamas krūvis kondensatoriuje, DRAM greitis mažesnis. Bet dėl didelio tranzistorių kiekio lastelėje, SRAM atmintis žymiai brangesnė. Paprastai DRAM modeliai naudojami operatyvinėje ir video atmintyje, o SRAM moduliai – kaip greiti buferiniai kešo elementai procesoriuose, motininėse plokštėse, kietuosiuose diskuose.

4 pav. SDRAM tipo atminties organizavimo blokinė schema

Dinaminėje atmintyje lastelės sudaro taip vadinamą matricą, sudarytą iš eilučių ir stulpelių. Nuskaitant duomenis vienos eilutės turinys pilnai perkeliamas į buferį, kuris realizuojamas statinės atminties elementuose. Po to eilutėje iš reikiamos lastelės nuskaitoma reikšmė (0 arba 1) ir buferio turinys vėl įrašomas į tą pačią dinaminės atminties eilutę. Tokie duomenų perkėlimai atliekami lastelių kondensatorių būklės keitimo būdu, tai yra vyksta įkrovimo (iškrovimo, jei kondensatorius buvo pakrautas) procesas. Kadangi kondensatoriai labai maži, yra didelė jų būsenos savaiminio pasikeitimo tikimybė dėl parazitinių nutekėjimų ar įtekėjimų. Kad duomenys nebūtų prarasti, priodiškai atliekami regeneracijos ciklai (refresh rate), kuriuos dabartiniuose moduliuose inicijuoja specializuotos mokroschemos.

Seniau praktiškai visuose atminties moduliuose buvo naudojama lyginė kontrolė informacijos tikrumui patikrinti. Tuo tikslu įrašant baitą suskaičiuojama visų informacinių bitų suma moduliui 2 ir rezultatas nustatomas kaip papildomas kontrolinis krūvis. Tada nuskaitant baitą vėl suskaičiuojamas kontrolinis krūvis ir palyginamas su gautais duomenimis. Žinoma, būtinybė talpinti papildomą bitą žymiai didino atminties modulio kainą. Dabar dėl DRAM mikroschemų gamybos technologijos tobulėjimo tokia kontrolė nereikalinga.

Atminties lastelių adresavimui naudojamos matricinės struktūros įpatybės. Pilną lastelės adr aro eilutės ir stulpelio adresai. Nuskaitant (užrašant) informaciją, mikroschemai pirmiausiai perduodamas eilutės adreso kodas, o po to (kartu arba su nedideliu tarpu) – signalas RAS (Row Address Select – eilutės adreso pasirinkimas). Po to, po normuoto laiko tarpo, turi būti perduotas stulpelio adreso
kodas, lydimas signalo CAS (Column Adress Select – stulpelio adreso pasirinkimas). Mikroschemos pasirinkimo laiku laikomas būtent signalas RAS. Kitas kreipimasis į atmintį įmanomas tik po tam tikro laiko, reikalingo vidinių grandinių atstatymui (kondensatorių perkrovimui). Šis laiko tarpas vadinamas perkrovimo laiku (precharge time), be to jis sudaro beveik 90 viso pasirinkimo laiko.

Vienas iš būdų dinaminės atminties greičiui padidinti yra atminties valdymo su besikeičiančiais adresais metodas (interleaving mode). Jis naudojamas sumažinti pauzėms, reikalingoms kondensatoriams perkrauti. Tam kiekvienos paeiliui pasirenkamos atminties lastelės turi priklausyti skirtingiems blokams (bankams). Kol procesorius skaito duomenis iš vieno atminties bloko, kitas gauna laiko perkrovimui. Kitas greičio padidinimo būdas yra puslapinio pasirinkimo metodas (paging mode). Jo esmė tame, kad galima nekartoti signalo RAS, jeigu pasirenkamų atminties lastelių eilučių adresai yra viename puslapyje, tai yra turi vienodą stulpelio adresą. Kadangi diaminės atminteis mikroschemoje statinį buferį nuskaitoma visa eilutė, o konkretus bitas pasirenkamas pagal stulpelio adresą, tai aukščiau aprašytu atveju antrą kartą užrašyti eilutės į buferį nereikia. Labiausiai paplitę dvi šio režimo rūšys: su signalo CAS kartojimu keičiantjaunesnią adreso dalį ir be kartojimo. Pastaruoju atveju greitis padidėja. Dinaminės atminties mikroschemos, realizuojančios puslapių režimą, dažnai vadinamos FPM (Fast Page Mode). Dabartiniai procesoriai, pradedant Intel 80486 modeliu, naudoja kreipimosi į atmintį režimą, vadinamą Burst mode. Skaitydamas vieną žodį, procesorius kartu su juo perskaito dar tris šalia esančius. EDO (Extended Data Out) DRAM tipo atminties mikroschemose greičiui padidinti panaudoti registrai-sklendės, kuriuose nuskaitomi duomenys laikomi sekančio keipimosi ciklo metu.

Reikia pažymėti, jog statant atmintį į motininę plokštę reikia stebėti, kad suminis modulių krūvių kiekis atminties banke (bankas – lizdų grupė motininėje plokštėje, skirtų atminties moduliams) atitiktų procesorių. Šios taisyklės nepaisant kompiuteris paprasčiausiai nepasikraus (blogiausiu atveju) arba dirbs žymiai lėčiau, nes bankas nustato mažiausią kiekį atminties, kuri gali būti adresuota procesoriaus per vieną kartą ir atitinka procesoriaus duomenų jungties išsikrovimą. Atminties kiekis įvairiuose bankuose gali būti skirtingas.

Šiuo metu Jūs matote 31% šio straipsnio.
Matomi 1075 žodžiai iš 3450 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.