Оперативная память

Следующим большим классом памяти является оперативная память, котораяпредназначена для хранения переменной информации, так как предусматривает изменение своего содержимого в ходе выполнения процессором операций. Русское сокращение ОЗУ (Оперативное Запоминающие Устройство). Поскольку в оперативной памяти в любой момент времени доступ может осуществляться к произвольно выбранной ячейке, то этот вид памяти называется также памятью с произвольной выборкой, или RAM (Random Access Memory – память с произвольным доступом). Для построения запоминающих устройств типа RAM используют микросхемы статической и динамической памяти.

Статическое ОЗУ (Static RAM – статическая память со случайным доступом) состоит из большого количества триггеров. Триггером называют элемент на транзисторах, который может находиться в одном из двух устойчивых состояний (0 и 1), а по внешнему сигналу он способен менять состояние. Триггер – довольно сложное устройство, для его реализации необходимо разместить в кристалле четыре транзистора, еще одна пара транзисторов предназначена для ввода и вывода информации из ячейки. Как следует из названия, данная память способна хранить информацию в статическом режиме – то есть сколь угодно долго при отсутствии обращений (но при наличие питающего напряжения).

Микросхемы статической памяти обычно изготавливаются по КМОП (CMOS) технологии. Быстродействие статической памяти очень велико, так как триггер является практически безинерционным устройством.

В персональных компьютерах статическая память используется двумя способами. Высокая скорость статической памяти оказывается незаменимой при ее использовании в кэш-памяти, иногда называемой сверхоперативной памятью. Функционально кэш-память предназначена для согласования скорости работы сравнительно медленных устройств, таких, как основная динамическая память с относительно быстрым процессором. Кроме этого кэш-память находит применение между основной памятью и накопителями на сменных и несменных носителях. С помощью использования кэш-памяти найден компромисс между стоимостью и производительностью системы.

Второй способ использования статической памяти связан со свойством расходовать на поддержание ее состояния очень мало энергии. Память, используемая таким способом, называется по типу технологии CMOS памятью. В CMOS памяти хранится информация о изменяемых настройках BIOS. Для сохранения информации в такой памяти после выключения питания компьютера на материнской плате имеется батарейка (аккумулятор).

Достоинства SRAM:

- высокое быстродействие;

- в режиме хранения информации (поддержания состояния триггеров) расходуется очень мало энергии.

Недостатки SRAM:

- сложность устройства, что влечет за собой высокую стоимость памяти данного типа;

- в режимах чтения записи довольно высокое энергопотребление, а это значит, что она сильно греется в процессе работы.

Динамическое ОЗУ. При употреблении термина «память компьютера» обычно имеется в виду память выполненная на микросхемах динамического типа с произвольной выборкой (DRAM –Dynamic RAM). Отличие в принципе действия DRAM и SRAM существенное. Ячейки динамической памяти представляют собой не триггер, а системы ключей и конденсатор хранящий информацию в виде заряда. Наличие на конденсаторе заряда соответствует наличию логической единицы в соответствующей ячейке памяти. Конденсатор образуется специально повышенной в процессе изготовления входной или паразитной емкостью КМОП транзистора. Еще один транзистор нужен для обеспечения чтения и записи информации. Единственным способом выяснить, заряжен или разряжен конденсатор, является попытка разрядить его. Если конденсатор был действительно заряжен, то после разряда его надо, разумеется, снова перезарядить, т.е. за чтением должна следовать запись. При отсутствии обращения к ячейке конденсатор за счет токов утечки разряжается (так как конденсатор сформирован в полупроводниковом переходе, расположенном в толще кристалла кремния, появляются дополнительные сопротивления, через которые заряд стекает с конденсатора), поэтому такая память требует периодической перезарядки (обращения к каждой ячейке) – память может работать только в динамическом режиме. Процедура перезарядки получила название регенерации (refresh). Современные микросхемы имеют встроенные схемы регенерации. Операции разрядки зарядки занимают определенное время, которое снижает скорость работы динамической памяти.

Микросхемы динамической памяти размещаются на специальных платах или модулях памяти с контактными площадками, которые устанавливаются на материнскую плату в специально предназначенные разъемы.

Достоинства DRAM:

- сравнительная простота конструкции;

- низкая цена единицы информационной емкости;

Недостатки DRAM:

- более низкая производительность по сравнению с SRAM из-за необходимости регенерации.

Расплатой за низкую цену являются некоторые сложности в управлении динамической памятью, которые будут рассмотрены далее.

Дата добавления: 2015-07-08