Оперативное запоминающее устройство
Random-Access-Memory
Eine andere wichtige funktionelle Komponente eines Computersystems ist Speicher oder Speicher. Speicher speichert, dass ausführbare Programme und Daten, so genannte Speicher mit wahlfreiem Zugriff (RAM), oder RAM (Random Access Memory) - Speicher mit freiem Zugriff. RAM ermöglicht es Ihnen, und Abrufen von Informationen aus dem Gedächtnis, drehen sie um ihre Telefonnummer oder Adresse. Die Speicherzelle hat eine Standard Anzahl von Bits. Derzeit ist die Standardgröße des Datenspeichers gleich ein Byte. Informationen im RAM ganze Zeit gespeichert, bis die Speicherschaltung erregt ist, dh es ist flüchtig.
Es gibt zwei Arten von RAM, andere Merkmale: Dynamic Random Access Memory oder DRAM (Dynamic RAM) und statischen RAM oder SRAM (Static RAM). Entlastung des DRAM
aufgebaut auf einem einzelnen Transistor und einem Kondensator, das Vorhandensein oder Fehlen einer Ladung auf der die geschriebene Wert dieses Bits bestimmt. Beim Schreiben oder Lesen von Daten aus einer Zelle braucht Zeit zu akkumulieren (Entwässerung) die Ladung auf dem Kondensator. Daher ist die Leistungsfähigkeit der dynamischen RAM niedriger als die des SRAM, deren Einleitung der Auslöser für vier oder sechs Transistoren ist. Jedoch aufgrund einer größeren Anzahl von Elementen
gen um ein Bit in einem ASIC SRAM ist weit weniger Elemente als dynamische RAM platziert. Beispielsweise können moderne VLSI DRAM speichern 256-1024
Jede Information und Diagramme von statischen RAM nur 256-512 kb. Neben statischen RAM mehr Energie und viel teurer. Normalerweise wird als operative oder dynamischen RAM-Speicher verwendet. SRAM ist als eine kleine Puffer superfast Speicher verwendet. In dem Cache-Speicher aus dem Heap werden Befehle und Daten, dass der Prozessor im Moment laufen aufgezeichnet.
Die Geschwindigkeit des RAM geringer ist als die Geschwindigkeit des Prozessors, so mit unterschiedlichen Methoden, um seine Leistung zu verbessern. Ein Weg, um die Leistung zu erhöhen di-thermodynamischen RAM in einem einzelnen Paket von mehreren VLSI-Chips von Speicher Interleaving gehostet. Byteadresse Null ist das erste Modul, ein Byte mit der ersten Adresse in dem zweiten Modul, das zweite Byte die Adresse in dem ersten Modul, etc. Weil Memory Access besteht aus mehreren Schritten: Einstellen von Adressen, Zellselektion, Lesen, Erholung, können diese Stufen mit der Zeit für verschiedene Module kombiniert werden. Andere
Weg zur Verbesserung der Leistung ist es, aus den Speicherzelle Inhalten mit der spezifizierten Adresse und ein paar Zellen in der Nähe zu lesen. Snap - Sie werden in speziellen Registern gespeichert. Wenn die folgenden URL auf einer der Zellen ist bereits gelesen, wird dessen Inhalt vom Zwischenspeicher zu lesen.
Trotz der Entwicklung von neuen Arten von DRAM-Schaltungen, wodurch die Zeit, auf sie zuzugreifen, ist die Zeit, noch signifikant hemmt und weiter erhöhen Prozessorleistung. Um den Einfluss der Zeit der Zirkulation des Prozessors auf den RAM zu reduzieren und die Leistung des Computers dazu eingerichtet ultraschnellen Pufferspeicher Chips auf dem statischen Speicher zuzulassen. Dieser Speicher wird als Cache-Speicher (aus dem Englischen Cache -. Stock). Zeit Zugriff auf die Daten im Cache ist niedriger als RAM, und ist vergleichbar zu der Geschwindigkeit des Prozessors.
Ein Eintrag in der Cache parallel mit der Abfrage-Prozessors auf den Speicher. Daten von dem Prozessor gleichzeitig entnommen und in den Cache kopiert. Wenn der Prozessor auf die gleichen Daten erneut anzuwenden, werden sie bereits aus dem Cache gelesen haben. Der gleiche Vorgang tritt beim Schreiben der Daten-Prozessors auf den Speicher. Sie werden in den Cache geschrieben und dann in Intervallen, wenn der Bus frei ist, umgeschrieben RAM. Moderne Prozessoren verfügen über integrierte Cache-Speicher, die im Inneren der CPU, aber dies ist der Cache auf dem Motherboard. Zwischen ihnen zu unterscheiden, wird der Cache in Ebenen unterteilt. Auf dem Chip selbst
CPU-Cache ist die erste Ebene, es hat eine Kapazität von etwa 16-128 KB, und die höchste Datenrate. Im Prozessor, sondern auf einem separaten Chip ist keshpamyat zweiten Ebene, die ein Volumen von etwa 256 KB hat - 4 MB. Und schließlich wird der Cache in der dritten Ebene auf dem Motherboard befindet, kann das Volumen 2-24 MB groß sein.
Steuern Schreiben und Lesen von Daten in dem Cache automatisch. Wenn der Cache voll ist, dann die anschließende Eingabe Steuergerät Cache
Speicher mit einem speziellen Algorithmus entfernt automatisch die Daten, die zumindest geeignet sind, die Prozessoren in dem Moment zu verwenden. Der Einsatz der Prozessor-Cache-Speicher erhöht die Leistung des Prozessors, insbesondere in Fällen, in denen
die Sequenz der Transformation von einer relativ kleinen Anzahl von Daten, die konstant in der Umwandlung ist, wird in dem Cache gespeichert.
In der gleichen Adresse Raum mit RAM ist ein besonderer Speicherbereich, der für die dauerhafte Speicherung von Programmen wie Tests verwendet wird, und starten Sie den Computer Steuerung externer Geräte. Es ist ein nicht flüchtiger, das heißt beibehält gespeicherten Informationen in Abwesenheit von Spannungsversorgung. Dieser Speicher wird als Festspeicher (ROM) und einen ROM (Read Only Memory). Nur Erinnerungen
Geräte können in der Art, wie sie Informationen aufzeichnen in den folgenden Kategorien unterteilt werden:
- ROM, programmierbare nur einmal. Programmiert während der Herstellung und nicht zulassen, dass Sie die aufgezeichneten Informationen in sie zu ändern.
- EEPROM (EEPROM). Lassen Sie sie immer wieder neu zu programmieren. Löschen im EEPROM gespeichert Informationen Fackel oder ein Halbleiter-Kristall durch ultraviolette Strahlung oder High-Power-elektrische Signal für diesen Chip im Gehäuse bietet ein spezielles Fenster, mit Quarzglas abgedeckt.
Оперативное запоминающее устройство
Другим важным функциональным узлом компьютера является запоминающее устройство, или память. Память, в которой хранятся исполняемые программы и данные, называется оперативным запоминающим устройством (ОЗУ), или RAM ( Random Access Memory ) — памятью со свободным доступом. ОЗУ позволяет записывать и считывать информацию из ячейки, обращаясь к ней по ее номеру или адресу. Ячейка памяти имеет стандартное число двоичных разрядов. В настоящее время стандартный размер ячейки ОЗУ равняется одному байту. Информация в ОЗУ сохраняется все время, пока на схемы памяти подается питание, т.е. она является энергозависимой.
Существует два вида ОЗУ, отличающиеся техническими характеристиками: динамическое ОЗУ, или DRAM ( Dynamic RAM ), и статическое ОЗУ, или SRAM ( Static RAM ). Разряд динамического ОЗУ
построен на одном транзисторе и конденсаторе, наличие или отсутствие заряда на котором определяет значение, записанное в данном бите. При записи или чтении информации из такой ячейки требуется время для накопления (стекания) заряда на конденсаторе. Поэтому быстродействие динамического ОЗУ на порядок ниже, чем у статического ОЗУ, разряд которого представляет собой триггер на четырех или шести транзисторах. Однако из-за большего числа эле-
ментов на один разряд в одну СБИС статического ОЗУ помещается гораздо меньше элементов, чем у динамического ОЗУ. Например, современные СБИС динамических ОЗУ способны хранить 256—1024
Мбайт информации, а схемы статических ОЗУ только 256—512 Кбайт. Кроме этого статические ОЗУ более энергоемки и значительно дороже. Обычно, в качестве оперативной или видеопамяти используется динамическое ОЗУ. Статическое ОЗУ используется в качестве небольшой буферной сверхбыстродействующей памяти. В кэш-память из динамической памяти заносятся команды и данные, которые процессор будет выполнять в данный момент.
Скорость работы ОЗУ ниже, чем быстродействие процессора, поэтому применяются различные методы для повышения ее производительности. Одним из способов увеличения быстродействия ди-
намического ОЗУ является размещение в одном корпусе микросхемы СБИС нескольких модулей памяти с чередованием адресов. Байт с нулевым адресом находится в первом модуле, байт с первым адресом во втором модуле, байт со вторым адресом в первом модуле и т.д. Поскольку обращение к памяти состоит из нескольких этапов: установка адреса, выбор ячейки, чтение, восстановление, то эти этапы можно совместить во времени для разных модулей. Другим
способом увеличения быстродействия является чтение из памяти содержимого ячейки с заданным адресом и нескольких ячеек, расположенных рядом. Они сохраняются в специальных регистрах — защелках. Если следующий адрес указывает на одну из уже считанных ячеек, то ее содержимое читается из защелки.
Несмотря на разработку новых типов схем динамических ОЗУ, снижающую время обращения к ним, это время все еще остается значительным и сдерживает дальнейшее увеличение производительности процессора. Для уменьшения влияния времени обращения процессора к ОЗУ и увеличения производительности компьютера дополнительно устанавливается сверхбыстродействующая буферная память, выполненная на микросхемах статической памяти. Эта память называется кэш-памятью (от англ. cache — запас). Время обращения к данным в кэш-памяти на порядок ниже, чем у ОЗУ, и сравнимо со скоростью работы самого процессора.
Запись в кэш-память осуществляется параллельно с запросом процессора к ОЗУ. Данные, выбираемые процессором, одновременно копируются и в кэш-память. Если процессор повторно обратится к тем же данным, то они будут считаны уже из кэш-памяти. Такая же операция происходит и при записи процессором данных в память. Они записываются в кэш-память, а затем в интервалы, когда шина свободна, переписываются в ОЗУ. Современные процессоры имеют встроенную кэш-память, которая находится внутри процессора, кроме этого есть кэш-память и на системной плате. Чтобы их различать, кэш-память делится на уровни. На кристалле самого
процессора находится кэш-память первого уровня, она имеет объем порядка 16—128 Кбайт и самую высокую скорость обмена данными. В корпусе процессора, но на отдельном кристалле находится кэшпамять второго уровня, которая имеет объем порядка 256 Кбайт — 4 Мбайта. И, наконец, кэш-память третьего уровня расположена на системной плате, ее объем может составлять 2—24 Мбайта.
Управление записью и считыванием данных в кэш-память выполняется автоматически. Когда кэш-память полностью заполняется, то для записи последующих данных устройство управления кэш-
памяти по специальному алгоритму автоматически удаляет те данные, которые реже всего использовались процессором на текущий момент. Использование процессором кэш-памяти увеличивает производительность процессора, особенно в тех случаях, когда происходит
по-следовательное преобразование относительно небольшого числа данных, которые постоянно во время преобразования хранятся в кэш-памяти.
В одном адресном пространстве с ОЗУ находится специальная память, предназначенная для постоянного хранения таких программ, как тестирование и начальная загрузка компьютера, управление внешними устройствами. Она является энергонезависимой, т.е. сохраняет записанную информацию при отсутствии напряжения питания. Такая память называется постоянным запоминающим устройством (ПЗУ) или ROM ( Read Only Memory ). Постоянные запоминающие
устройства можно разделить по способу записи в них информации на следующие категории:
— ПЗУ, программируемые однократно. Программируются при изготовлении и не позволяют изменять записанную в них информацию.
— Перепрограммируемые ПЗУ (ППЗУ). Позволяют перепрограммировать их многократно. Стирание хранящейся в ППЗУ информации осуществляется или засветкой полупроводникового кристалла ультрафиолетовым излучением, или электрическим сигналом повышенной мощности, для этого в корпусе микросхемы предусматривается специальное окно, закрытое кварцевым стеклом.