Різновиди статичної пам'яті

Асинхронна статична пам'ять (Asynchronous SRAM, Async SRAM), вона ж звичайна або стандартна, мається на увазі під терміном SRAM за умовчанням. Мікросхеми цього типу мають простий асинхронний інтерфейс, що включає шину адреси, шину даних і сигнали управління CS#, OE# і WE#. Мікросхема обирається низьким рівнем сигналу CS (Chip select), низький рівень сигналу ОЕ (Output Enable) відкриває вихідні буфери для зчитування даних, WE (Write Enable) низьким рівнем дозволяє записування.

Конвеєрно-пакетна статична пам'ять, РВ SRAM (Pipelined Burst SRAM) - удосконалення синхронної пам'яті (слово «синхронна» з її назви скорочено вилучили, але воно обов'язково мається на увазі). Конвеєром є додатковий внутрішній регістр даних, який, вимагаючи додаткового такту в першій пересилці циклу, дозволяє решту даних отримувати без тактів очікування навіть на частотах вище 75 Мгц. Затримка даних щодо синхронізуючого перепаду у сучасних мікросхем РВ SRAM складає 4,5-8 нс. Але, як і у разі Sync Burst SRAM, цей параметр не є часом доступу в чистому вигляді (не слід забувати про два-три такти в першій передачі), а відображає появу дійсних даних щодо чергового перепаду сигналу синхронізації. Інтерфейс РВ SRAM аналогічний інтерфейсу Sync Burst SRAM.

Кеш пам'ять

Кеш-пам'ять (от Cache — скриня) — це засіб копіювання та зберігання блоків даних основної пам'яті типу DRAM в процесі виконання програми. Кеш-пам'ять побудована на швидкодіючих тригерних ЕП, але має велику ємність порівняно з основною динамичною пам'яттю. Кеш зберігає обмежене число даних і тегів. Тег містить інформацію про фізичну адресу і стан даних.

При кожному зверненні до основної пам'яті спеціальний контролер перевіряє за тегом наявність цієї копії в Кеші. Якщо вона є, то виробляється сигнал Hit (Кеш-попадання) і звернення відбувається до Кеш-пам'яті (рис. 6.7.). Якщо копії немає (Кеш-промах), то сигнал Hit не виробляється і виконується читання з ОП та одночасне розміщення сигнальних даних в Кеші.

Рис. 6.7. Структура Кеш-пам'яті

Обмін з ОП може відбуватися двома способами:

· перший: звернення до ОП поєднується з одночасним пошуком інформації в тегу. Звернення при попаданні до ОП анулюється;

· другий: звернення до ОП проводиться тільки після виявлення Кеш-промаху.

У сучасних комп'ютерах Кеш будують за дворівневою схемою (рис. 6.8):

· первинний Кеш (L1 Cache) має об'єм десятки Кбайт і вбудовується в процессор. Для підвищення продуктивності часто використовуються роздільні Кеші для команд і даних (Гарвардська архітектура);

· вторинний Кеш (L2 Cache), звичайно встановлюють на системній платі, він має об'ем декілька Мбайт.

Рис. 6.8. Побудова Кеш-пам'яті за дворівневою схемою

Більшість прикладних програм має циклічний характер і багаторазово використовує одні й ті самі дані, тому наявність Кеша зменшує кількість звернень до відносно повільної ОП.

Кеш-пам'ять впливає на швидкодію материнської плати вінчестера. Фізично Кеш – пам'ять об'ємом від 64 до 512 Кб складається з елементів статичної SRAM з малим часом доступу. Рабочий цикл з тактовою частотою 33 Мгц дорівнює приблизно 33 Нсек, а модулі RAM мають від 60 – 100 Нсек, тому процесору доводиться простоювати 1\2 такту. У статичної RAM час доступу 15-20 Нсек. Обмін даними між ПК з пам'яттю «оперативною і зовнішньою», здійснюється через Кеш – пам'ять. Такий спосіб обміну даними має ту перевагу, що при повторному зверненні до пам'яті вже немає необхідності прочитувати дані з повільною ОЗП, тому інформація надається в розпорядження ПК без затримки.

Координацію потоку даних здійснює Кеш контролер, який повідомляє процесор, чи є ще в Кеш – пам'яті необхідні дані. Кеш – пам'ять складається з таких елементів:

· контролера Кеш – пам'яті;

· Кеш – пам'ять даних (Data RAM);

· Кеш – пам'ять адрес (Tag RAM);

· Кеш – пам'ять даних надає пам'ять, в якій знаходяться дані;

· Кеш – пам'ять адрес містить інформацію про місце знаходження цих даних.

Процесор спочатку звертається до Кеш – пам'яті адрес.

Зовнішня Кеш пам'ять процесора. Вперше зовнішня Кеш – пам'ять, приблизно дорівнює 128 Кб, з'явилася на материнській платі процесорів 80386. У процесорах 80486 DX вона складала 256 – 512 Кб. Взаємодія цієї пам'яті в процесорах здійснюється через системну шину. Із збільшенням тактової частоти процесорів було розроблено окрему шину Кеш – пам'яті, так звану подвійну незалежну шину.

У процесорах Pentium Pro Кеш – пам'ять поміщена до ядра процесора. Поняття зовнішня Кеш – пам'ять втратило сенс і з'явився термін Кеш – пам'ять другого рівня (L2).

У процесорах Pentium 2 Кеш – пам'ять другого рівня розміщена в картріджі на платі процесора і працює на половинній тактовій частоті процесора.

У процесорах Pentium 2 Xeon пам'ять має об'єм 2 МБ.

Внутрішня Кеш пам'ять процесора. Починаючи з прцессоров 80486 і Pentium є внутрішня Кеш – пам'ять ємкістю від 8 до 64 Кб. Призначення Кеш – пам'яті першого рівня полягає в узгодженні швидкості роботи процесора із зовнішньою Кеш – пам'яттю.

Принцип кешування обміну даними застосовується при читанні і записуванні даних з вінчестера. Кеш – пам'ять вінчестера забезпечує синхронізацію часу доступу до даних на диску, з швидкодією шини даних (декілька мілісекунд). Вона розташована на самому вінчестері, її ємкість – від 256 до 2048 кілобайт.

6.4 Пам'ять для довготривалого зберігання (ПЗП, NVRAM)

Пам'ять NVRAM використовується для довготривалого зберігання даних, які ні за яких обставин не повинні бути загублені. Елементи NVRAM не потребують електроживлення і зберігають дані протягом тривалого часу.

Незалежна пам'ять використовується для зберігання кодів BIOS комп'ютера, BIOS карт розширення, конфігурацій периферійних пристроїв тощо.

ПЗП розрізняють за способом перезаписування інформації:

· ROM (пам'ять тільки для читання) – мікросхеми ROM в даний час не застосовуються, оскільки не дозволяють змінювати записувану в них інформацію, а програмування цих мікросхем здійснюється на етапі їх розробки, при зміні коду необхідно розробляти нову мікросхему;

· PROM – ця мікросхема знайшла ширше застосування, вона програмується спеціальним програматором одноразово після виготовлення, і крім того мікросхема PROM практично нечутлива до електромагнітних полів;

· EPROM – стирана і багато разів програмована EPROM до недавнього часу була найпоширенішим носієм BIOS системи і карт розширення. Крім того мікросхеми EPROM застосовуються як знакогенератор принтера.

Мікросхеми PROM можна перепрограмувати за допомогою спеціального програматора, підключеного до ПК через спеціальні порти. Стирання записаної інформації здійснюється шляхом застосування ультрафіолетового випромінювача, через спеціальне вікно, наявне в корпусі мікросхеми.

Деякі мікросхеми не мають вікон. Стирання інформації в них відбувається за допомогою рентгенівського випромінювання протягом декількох хвилин.

Записування проводиться побайтно до кожної комірки за допомогою електричних сигналів. Після записування вікна заклеюються з метою захисту записаної інформації.

EEPROM – електрично програмована. На відміну від EPROM інформація в ній стирається і записується за допомогою електричних сигналів.

Flash EEPROM може бути перезаписаною без допомоги спеціального програматора, а безпосередньо в комп'ютері.

Основні переваги EEPROM: малий час доступу; мала тривалість стирання інформації.

Більшість мікросхем BIOS відносяться до типу Flash EEPROM. Для встановлення нової версії BIOS необхідна спеціальна програма, що, як правило, поставляється разом з материнською платою (на дискеті або CD) і файл з новою системою BIOS. Flash пам'ять широко використовується в стільниковій телефонії, мережевому устаткуванні тощо.

FRAM – ферроелектрична пам'ять. На відміну від традиційної, кремнієвої технології, у виробництві елементів пам'яті застосовується сегнетоелектрична плівка, на основі сплавів оксидів металів (титану, свинцю і ін.)

Пам'ять зберігається після відключення живлення. Має переваги динамічної DRAM (можливість багатократного перезаписування) і статичної SRAM (висока швидкість), а також пам'яті ROM (незалежність). За рахунок комбінації цих властивостей можна створити ідеальне ЗП (швидку довготривалу пам'ять).

MRAM – незалежна магнітна пам'ять. Основою запам'ятовуючої комірки мікросхеми є багатошаровий "магнітний вентиль", виконаний у вигляді напівпровідникового кристала. Цикл читання/записування інформації не перевищує 6 наносекунд.

ROM BIOS – часто називають просто BIOS. Апаратний він є елементом пам'яті ємкістю 64 кілобайт, встановлений 28 ніжками в DIK роз'їм на материнській платі. ROM BIOS виконує три основні функції:

1. Забезпечення логічної пам'яті: надається ОС апаратні драйвери, здійснюється сполучення між материнською платою і рештою пристроїв комп'ютера. ROM BIOS повинна відповідати конкретній материнській платі.

2. Створення тестової програми перевірки системи POST, яка при включенні комп'ютера перевіряє всі найважливіші компоненти.

3. Установка параметрів BIOS і апаратної конфігурації комп'ютера за допомогою CMOS Setur.

BIOS містить набір основних функцій управління стандартними зовнішніми пристроями комп'ютера. Зміна конфігурацій (наприклад, внесення інформації про новий вінчестер) записується в спеціальну область пам'яті CMOS RAM. Область пам'яті 100=120 байт розташована в контролері периферії 82C206. Контролер живиться від акумуляторної батареї.

Самостійний тест допомагає при ідентифікації помилок. Наприклад, у комп'ютер встановили нову материнську плату, але вона не функціонує. Під час виконання програми POST з'являється два типи повідомлень: 1-е – інформативне; 2-е – про похибки (на екрані монітора і звукові).

Дата добавления: 2015-10-24