Уровни хранения информации

НМД обеспечивают долговременное хранение данных, что позволяет сохранять информацию между сеансами работы на ПК или в течение многих лет. Информация записывается путём намагничивания поверхности дисков, поэтому дисковые накопители являются энергонезависимыми (nonvolative) устройствами хранения информации. Это означает, что для сохранения содержимого необязательно постоянно подавать питание дисковому накопителю. ОЗУ (RAM – random access memory) – память произвольного доступа энергозависимая (volative). Это означает, что при отключении питания её содержимое утрачивается. Пользователи часто разделяют технологии устройств хранения информации с учётом быстродействия и ёмкости. Поэтому, так как дисковые накопители являются, механическими устройствами, они работают намного медленнее по сравнению с электронной памятью.

С целью достижения максимальной производительности в ПК используются устройства всех видов.

Организация ОЗУ ПК

В ОЗУ хранятся команды, выполняемые ЦП, а также данные программ. Обычно RAM описывается в виде рядов ячеек, хранения данных. Программисты часто представляют RAM как разряды(биты), группируемые в слова, соответствующие разрядности шины данных. ЦП, взаимодействующие с 32-разрядной шиной данных используются 32-разрядные слова, а для 64-разрядной шины данных используются 64-разрядные слова. Но в фоновом режиме программисты могут осуществлять доступ к отдельным байтам RAM с индивидуальной адресацией.

Следовательно, область хранения каждого байта можно считать ячейкой с уникальным адресом. Чтобы извлечь информацию из определённой ячейки или сохранить данные в память ЦП, должен указываться адрес ячейки. Количество разрядов в шине адреса определяет количество адресов памяти. Например, 32-разрядная шина адреса определяет память размером 2³² байтов или ~приблизительно 4ГБ. Поэтому 64-разрядная шина адреса позволяет адресовать 2⁶⁴ или приблизительно ~18,5∙10¹⁸ ячеек памяти.

Динамическое ОЗУ DRAM

Во многих компьютерах используется микросхема DRAM (Dynamic random access memory), благодаря их быстродействию, большой ёмкости и низкой стоимости. Для хранения одного бита информации в DRAM используется транзистор и конденсатор. Текущее значение бита определяется зарядом конденсатора. Проблема в том, что они сохраняют заряд в течение определённого времени. После чего, заряд требуется обновить. Чтобы обновить заряд конденсатора, контроллер памяти читает его значение, что приводит к разряду конденсатора (потеря значения). Затем контроллер должен восстановить значение заряда конденсатора. Обычно контроллер обновляет значение битов с частотой 66 MHz. Когда процессор запрашивает значение ячейки памяти DRAM, контроллер должен разрядить конденсатор, чтобы определить хранимое значение. Если оно составляет 1 (конденсатор был заряжен), контроллер должен восстановить его. Поскольку в результате считывания конденсатор разряжается, этот процесс называется разрушающим чтением.

Из-за необходимости постоянно обновлять содержимое микросхемы DRAM, они функционируют медленно, по сравнению с устройствами памяти, построенными на базе других технологий. Но так как им для хранения 1-го бита достаточны лишь 1 транзистор и один конденсатор, эти микросхемы обладают высокой плотностью записи. Это значит, что они способны хранить большие объёмы данных.

Статическое ОЗУ SRAM

В большинстве систем основной объём памяти реализован на микросхемах DRAM. Однако для повышения быстродействия в ПК используется высокоскоростная кэш-память. Обычно она построена на технологии SRAM (Static random access memory). В отличие от DRAM технология SRAM не требует постоянного обновления содержимого. Кроме того, контроллер памяти может считывать содержимое памяти без его разрушения. Поэтому время доступа к МС SRAM составляет 10нс и меньше. В МС SRAM для хранения 1-го бита информации не используются конденсатор, заряд которого необходимо обновлять, но используется несколько транзисторов (5-6), поэтому МС SRAM обладает меньшей ёмкостью, чем МС DRAM такого же размера. Высокое быстродействие понижает ёмкость и повышает цену. Высокая цена делает МС SRAM более пригодной для реализации кэш-памяти, а не ОЗУ.

Компоновка модулей RAM

Обычно модуль RAM содержит несколько МС памяти. Существует 2 категории МС памяти: SIMM и DIMM. SIMM (Single in Line Memory Module) – память с односторонним расположением выводов, DIMM (Dual in Line Memory Module) – модуль с двухрядным расположением выводов. SIMM – 72 контактный разъем может одновременно передавать 32 разряда данных, DIMM – 168 контактов – 64 разряда.

Банки памяти

Модули памяти вставляются в гнезда системной платы, которая иногда называется банками памяти. Точнее говоря, банк соответствует группе гнезд, которые обеспечивают передачу данных в количестве, соответствующем разрядности системной шины. Предположим, системная шина 64 разряда. Если используется 32 разряда модулей для обеспечения необходимого количества разрядов нужно объединить 2 модуля. При установке памяти обычно следует формирование банка. В рассмотренном примере нельзя использовать один модуль памяти для 64 разрядной шины, т.к. он предоставляет только 32 разряда данных. Необходимо установить 2 модуля. Конструкция системной платы может накладывать и другие ограничения на установленные модули памяти. Часто требуется, чтобы модули одного банка имели один размер, т.е. нельзя вставить в первое гнездо модуль, использующий 32 МБ, а во второй 128 МБ.

Для некоторых системных плат необходимо, чтобы модули одного банка имели одинаковое быстродействие. Часто допускается установка модулей различной емкости в различные банки. Например, вставить 2 модуля емкостью по 32 МБ в первое гнездо, а затем поместить в 2 следующие гнезда модули по 16 МБ.