Įžanga
|
Temos dalykiniai mokymo tikslai
|
1. Paaiškinti kokie yra atmintinių tipai ir kokios pagrindinės jų funkcijos bei charakteristikos;
2. Išmanyti vidinėse atmintinėse naudojamų technologijų įtaką jų charakteristikoms;
3. Spręsti atmintinių parinkimo kompiuterinei sistemai klausimus;
4. Spręsti kompiuterio darbo problemas susijusias su atmintine.
|
|
Pradiniai reikalavimai
|
1. Turėti bazines informatikos žinias
2. Gebėti dirbti kompiuteriu Windows aplinkoje
3. Turėti mikroprocesorių dalyko pagrindus
|
|
Mokymosi schema
|
Mokymo ir mokymosi medžiaga glaudžiai susijusi su visa dalyko mokymosi schema. Studijuojant šią temą įgytos žinios bus svarbios studijuojant 2-6 ir 10 temas.
|
|
Papildomos mokymo priemonės
|
1. Starkus, Bangimantas. Personalinis kompiuteris . Kaunas : Eridanas, 1994. - 118 p. : iliustr.. - R-klė: p. 115-118. - ISBN 9986-486-00-9-4* (10)
2. Vytautas, Urbonavičius. Kompiuteriai ir jų architektūra. 2 dalis. Vilnius:Technika, 2004, 120 psl. – ISBN 9986-05-720-5.* (4)
3. http://www.ixbt.com
4. http://www.tomshardware.com
5. http://www.hardw.com.
6. http://www.pcworld.com
7. http://www.hardw.com
|
|
Simboliai, nuorodos
|
SVK – savikontrolės klausimai
|
|
Laikas reikalingas šiai temai studijuoti
|
apie 10 val.
|
Duomenys. Duomenų adresavimas. Formatai
Ø pareikalautinos instrukcijos;
Ø šiuo metu naudojamos instrukcijos;
Ø apdorojimo laukiantys duomenys;
Ø šiuo metu apdorojamieji duomenys;
Ø išvedimo laukiantys duomenys.
Šiuo metu naudojamos pagrindines atmintinės dalis yra vadinama darbines sankaupos terpe (working storage area), o pagrindinės atmintinės dalis, kurioje saugomi laukiantys apdorojimo arba išvedimo duomenys, vadinama buferine terpe (buffer area).
Įsivaizduokime, kad atmintinė sudaryta iš dėžučių aibės. Kiekviena dėžutė yra numeruojama pradedant nuo nulio ir toliau didėjimo tvarka. Sąvoka “pozicija pagrindinėje atmintinėje“ (location in main storage) atitinka pačią dėžutę, o sąvoka “pozicijos adresas” (location address) atitinka dėžutės numerį. Kai duomenys patalpinami į poziciją pagrindinėje atmintinėje, jie ten saugomi tol kol bus pakeisti kitais duomenimis ar sunaikinti.
Duomenų pasiekimas (accessing) ir paėmimas (fetching) iš pagrindines atmintinės yra kopijavimo procesas ir duomenų iš pagrindines atmintinės neištrina. Kai pasiekimo eiliškumas ir trukmė nepriklauso nuo pozicijos vietos atmintinėje, turime atsitiktinį, tiesioginį išrinkimo (random, direct access) laiką.
Kiekviena pagrindines atmintinės pozicija talpina informacijos žodi (word). Žodžiai gali būti padalinti į baitus. Fiksuoto žodžio ilgio kompiuteriuose (Word Machines) vienas žodis tolygus vienai pozicijai pagrindinėje atmintinėje. Bitų skaičius žodyje (o čia ir pozicijoje) yra vadinamas žodžio ilgiu . Jis priklauso nuo kompiuterio tipo ir modelio. Jis gali būti 8, 16, 32, 64 bitų ilgio.
Į žodi gali būti įpakuoti keli simboliai. Kompiuteriai dažniausiai naudoja fiksuoto ilgio duomenų formatus, kuriuose žodžio ilgis būna 8, 16 ir 32 bitai. 8 bitų žodyje telpa po viena ASCII, BCD (dvejetainio – dešimtainio kodavimo) simbolį ar po dvi BCD skaitmenines vertes. Šį informacijos saugojimo būdą turintys mikrokompiuteriai yra vadinami 8 bitų mikrokompiuteriais. 16 bitų mikrokompiuteriuose pagrindinės atmintinės pozicijoje yra 16 bitų žodis, kuriame telpa du simboliai ar keturi šešioliktainiai skaitmenys.
Tokiuose kompiuteriuose yra sudaryta galimybė kreiptis į žodžio jaunesnę ir vyresnę dalis atskirai, kreipiantis į atskirus patalpintus žodyje simbolius. 32 bitų atmintinės pozicijos būna šiuolaikiniuose mikrokompiuteriuose, visuose minikompiuteriuose ir mažesniu galimybių didžiuosiuose kompiuteriuose. Juose būna visa eilė atmintinės pozicijos turinio išrinkimo būdų, kreipiantis į visą pozicijos 4 baitų turinį ar į jo dalis.
2.1 lentelė. Duomenų adresavimas
8 bitų kompiuteriai
|
16 bitų kompiuteriai
|
32 bitų kompiuteriai
| |||
Pozicijos adresas
|
8 bitų duomenys
|
Pozicijos adresas
|
16 bitų duomenys
|
Pozicijos adresas
|
32 bitų duomenys
|
200
|
S
|
200
|
SA
|
200
|
SAUG
|
201
|
A
|
201
|
UG
|
201
|
YKLA
|
202
|
U
|
202
|
YK
| ||
203
|
G
|
203
|
LA
| ||
204
|
Y
| ||||
205
|
K
| ||||
206
|
L
| ||||
207
|
A
| ||||
Keičiamo žodžio ilgio (didžiuosiuose) kompiuteriuose žodis talpinamas į vieną ar daugiau atmintinės pozicijų ir yra suformuojamas iki reikiamo ilgio per kiekvieną duomenų perdavimą. Dažniausiai čia būna skirtingo ilgio instrukcijos. Nustačius teisingai žodžio ilgį kiekvienai instrukcijai, bet kuri instrukcija gali būti perduota per vieną operaciją.
Pastovaus ir kintamo žodžio ilgio kompiuteriuose pozicijos gali būti naudojamos ne duomenims, o instrukcijoms kaupti. Tuomet įrašytieji kodai būna nebeatskiriami. Tikrumoje dera apsaugoti esamas atmintinėje instrukcijas nuo jų panaudojimo kaip duomenis ir atvirkščiai. Todėl atmintinę reikia naudoti labai apgalvotai. Didesniuose kompiuteriuose yra numatytas pariteto bitas, padedantis nustatyti klaidas, atsirandančias praleidus informacijos bitus perdavimo metu.
Atmintinės sistemai realizuoti visais laikais buvo taikoma daug įvairių technologijų. Šių technologijų aibėje galioja tokie santykiai:
Ø Kuo mažesnė kreipties trukmė, tuo didesnė bito kaina.
Ø Kuo didesnė talpa, tuo mažesnė bito kaina.
Ø Kuo didesnė talpa, tuo ilgesnė kreipties trukmė.
Akivaizdu, kad projektuotojas turi spręsti dilemą. Jis gali taikyti tokias atmintinės technologijas, kurios užtikrina didelę atmintinės sistemų talpą. Mat, atrodo, gaunama reikalinga didėlė talpa ir kaina už vieną bitą bus maža. Tačiau sparčiai kompiuterio sistemai suprojektuoti projektuotojai turi taikyti palyginti mažos talpos atmintinę su trumpa kreipties trukme.
Tokiems prieštaringiems reikalavimams įgyvendinti taikomas hierarchinis atmintinės organizavimas.
Kuo žemesnė hierarchijos pakopa, tuo:
Ø vieno bito kaina mažesnė;
Ø talpa didesnė;
Ø didesnė kreipties trukmė.
Ø mažėja procesoriaus kreipčių į atmintinę dažnis.
Todėl mažesnės, žymiai brangesnės, sparčiosios atmintinės sistemos yra papildomos didesnės talpos pigesniais ir lėtesniais atmintinės posistemiais. Pagrindinis veiksnys, lemiantis šio organizavimo efektyvumą – kreipčių į atmintinę dažnio mažėjimas.
Bendruoju atveju, projektuojant kompiuterio atmintinę, reikia iš anksto žinoti atsakymus į tris paprastus klausimus, susijusius su kitų kompiuterio komponenčių kainomis.
Ø Kiek daug jos reikia?
Ø Kaip sparčiai ji turi veikti?
Ø Kiek tai kainuos?
 |
2.1 pav. Hierarchinė atmintinių struktūra
|
Tarp trijų pagrindinių atmintinės charakteristikų – kainos, talpos ir kreipties laiko turi būti dermė.
Tipiška atmintinės hierarchija parodyta paveikslėlyje 2.1.
Išorinės atmintinės įrenginiuose informacija saugoma autonomiškai, nepriklausomai nuo to, ar kompiuteris įjungtas. Šiuose įrenginiuose informacijai saugoti naudojami įvairūs metodai: magnetinis, optinis, elektroninis arba jų derinys. Pagal kreipties į išorinėje atmintinėje saugomą informaciją būdą jos įrenginiai skirstomi į tiesioginės ir nuosekliosios kreipties įrenginius. Išorinės atmintinės įrenginiams būdinga tai, kad visi jie operuoja informacijos blokais, bet ne baitais, žodžiais arba bitais. Paprastai šie blokai būna fiksuoto dydžio.
Pagrindinės atmintinių charakteristikos yra šios:
Talpa, apibūdinama maksimalia saugomos informacijos apimtimi, išreiškiama baitais, kilobaitais (KB), megabaitais (MB), gigabaitais (GB).
Sparta, apibūdinama kreipties į atmintinę darbo dažniu arba kreipties ciklo trukme, per sekundę perduodamų duomenų baitų (KB/s, MB/s) kiekiu.
Sunaudojama galia, apibūdinama atmintinės sunaudojamu maitinimo šaltinio galia kiekviename iš darbo režimų.
Kompleksinės kompiuterio atmintinės sąvoka bus geriau suprantama, jeigu atmintinės sistemas klasifikuosime pagal jų pagrindines charakteristikas. Svarbiausios atmintinės charakteristikos pateiktos lentelėje 2.2.
2.2 lentelė. Svarbiausios atmintinės charakteristikos
Vieta
|
Procesoriaus registrai. Vidinė (pagrindinė, darbinė). Išorinė (antrinė).
|
Sparta
|
Kreipimosi laikas. Ciklo laikas. Dažnis. Transliavimo (siuntimo) sparta.
|
Talpa
|
Žodis. Tam tikras žodžių skaičius. Baitas.
|
Fizinis tipas
|
Puslaidininkinė. Magnetinių ir optinių paviršių.
|
Siuntimo vienetai
|
Žodis. Blokas.
|
Fizinės charakteristikos
|
Priklausanti nuo elektros energijos (operatyvioji) / Nuo elektros energijos nepriklausanti (pastovioji). Trinioji/netrinioji.
|
Kreipimosi metodas
|
Nuoseklusis kreipimasis. Tiesioginis kreipimasis. Laisvasis kreipimasis. Asociatyvusis kreipimasis.
|
Tipinių hierarchijos lygių atmintinių parametrai pateikti lentelėje 2.3.
3 lentelė. Tipinių hierarchijos lygių atmintinių parametrai
Parametrai / Lygis
|
Registrai
|
Priešatmintinė
|
Pagrindinė atmintinė
|
Išor. Atmintinė
|
Talpa
|
<1 KB
|
£4 MB
|
>512MB
|
>80 GB
|
Kreipties laikas (ns)
|
1
|
2 – 4
|
50 – 80
|
6 000 000
|
Sparta (MB/s)
|
8000-16000
|
1600-6000
|
500-3000
|
4 – 100
|
Kas valdo
|
Kompiliatorius
|
Aparatūra
|
OS
|
OS / vartot.
|
Žemesnis lygis
|
Priešatmintinė
|
Pagr. Atmintinė
|
Diskų kaupikliai
|
Strimeriai
|
Visos puslaidininkinės atmintinės skirstomos į energetiškai priklausomas ir nepriklausomas. Energetiškai priklausomose atmintinėse (pagrindinėje bei priešatmintinėje), atjungus maitinimą, informacija neišsaugoma.
Atmintinė, kurioje išjungus maitinamą informacija išsitrina, dar vadinama lakiąja (volatile), o neišsitrinanti atmintinė (non – volatile) – nelakiąja.
RAM (Random Access Memory) - tai, tiesioginės kreipties atmintinė. Informacijos išrikimo laikas jose nepriklauso nuo adreso. Tai labiausiai paplitęs atmintinės tipas.
Pagrindinė kompiuterio atmintinė realizuojama dinaminių atminties elementų pagrindu ir žymima DRAM.
Priešatmintinės realizuojamos statinių elementų pagrindu ir žymima santrumpa SRAM.
BIOS lustai paprastai yra energetiškai nepriklausomo tipo atmintinės.
Vidinės atmintinės klasifikuojamos taip:
2.2 pav. Puslaidininkinių atmintinių klasifikavimas
Kiekviena pozicija pagrindinėje atmintinėje yra sudaryta iš grupės elementų, bet kuriuo momentu galinčių būti vienoje iš dviejų padėčių – 0 ar 1 (išjungtas – ne ar įjungtas – taip). Tai dvejetainiai atmintinės elementai, galintys saugoti po vieną informacijos bitą.
Siekiant sumažinti atmintinės lusto kontaktų skaičių, tradiciškai buvo pereita prie atmintinės elemento adreso perdavimo dalimis: pradžioje į schemą paduodamas eilutės adresas, po to – stulpelio. Tai sąlygoja didesnį taktų skaičių kreipinio metu.
Vienam bitui saugoti dinaminės atminties ląstelėje pakanka vieno tranzistoriaus.
Vienam bitui saugoti statinės atmintinės ląstelėje reikia 6-8 tranzistorių. Todėl SRAM ląstelė užima žymiai didesnį plotą, užtat dirba greičiau nei DRAM.
Ši atmintinė vadinama statine todėl, kad atmintinės elementas – trigeris – gali laikyti būseną kiek norima ilgai (kol jis gauna maitinimą).
Atmintinė visada buvo „siaura“ kompiuterio vieta, o, kaip žinoma, visos sistemos galingumas apibrėžiamas lėčiausio jos komponento darbo sparta. Tačiau prieš gerą dešimtmetį technologinio bumo banga palietė ir operatyviąją atmintinę. Atsirado nauji RAM lustų ir modulių tipai. Sutinkamos tokios atmintinių tipų santrumpos, kaip FPM RAM, EDO RAM, DRAM, VRAM, WRAM, SGRAM, MDRAM, SDRAM, SDRAM II (DDR SDRAM), ESDRAM, SLDRAM, RDRAM, DDR2 SDRAM. Daugelis šių technologijų naudojamos tik grafinėse plokštėse, pagrindinėje kompiuterio atmintinėje naudojamos (naudotos) tik kai kurios iš jų. Tipiniai skirtingų hierarchijos atmintinių lygių parametrai pateikti lentelėje 2.4.
2.4 lentelė. Skirtingų tipų atmintinių ypatumai
Kategorija
|
Išvalymas
|
Atmintinės tipas
|
Rašymo mechanizmas
|
Priklausomybė nuo elektros energijos
|
Skaitymo ir rašymo atmintinė
|
elektra, baitų lygmeniu
|
laisvosios kreipties atmintinė {RAM}
|
elektrinis
|
priklausoma
|
Tik skaitoma atmintinė
|
pastovioji atmintinė (tik skaitoma) {ROM}
|
šablonai {Masks}
|
nepriklausoma
| |
Tik skaitoma atmintinė
|
neįmanomas
|
programuojamoji pastovioji atmintinė {PROM}
|
elektrinis
| |
Daugiausia skaitoma atmintinė
{Read mostly memory}
|
ultravioletine šviesa, lusto lygmeniu
|
trinioji {Erasable} programuojamoji atmintinė {EPROM}
| ||
elektra, duomenų blokų lygmeniu
|
„Fleš“ {Flash} atmintinė
| |||
elektra, baitų lygmeniu
|
elektra išvaloma programuojamoji atmintinė {EEPROM}
|
Informacija saugoma krūvio pavidalu kondensatoriuje, kuris palaipsniui išsikrauna, todėl ją periodiškai reikia atkurti (regeneruoti). Skaitymo metu kondensatorius taip pat išsikrauna, todėl jo krūvis taip pat atkuriamas. Dėl to DRAM dirba maždaug 10 kartų lėčiau, nei SRAM.
2.3 pav. DRAM ląstelė
Šio tipo atmintinėse duomenys rašomi ir skaitomi asinchroniškai. Pagrindinė spartą apibudinanti charakteristika – vidutinė kreipties į atmintinę ciklo trukmė, išreiškiama nanosekundėmis.
FPM RAM (Fast Page Mode DRAM) tipo atmintinės naudotos kompiuteriuose su 286-486 procesoriais, dirbo iki 40 MHz dažniu.
EDO DRAM (Extended Data Out) – naujesnis atmintinės tipas, gali dirbti iki 50-66 MHz dažniu. Plačiai naudotas sistemose su 486 ir Pentium procesoriais. Našumą, lyginanti su FPM DRAM, ši technologija padidina nežymiai.
Išties ir FPM, ir EDO RAM turi vienodus pirmos celės nuskaitymo laikus (60-70ns). Tačiau EDO RAM naudoja nuoseklų celių nuskaitymo metodą. Šitaip kreipiantis į EDO RAM sužadinama ne tik pirma, bet ir sekanti celė grandinėje. Todėl turėdama tą patį kreipimosi laiką vienai celei, EDO RAM į sekančią kreipiasi kur kas greičiau.
Kadangi kreipimasis nuosekliai į gretimas atmintinės sritis vyksta dažniau negu į įvairias sritis, tai gaunamas nemažas kreipties į atmintinę suminio greičio prieaugis.
Tačiau ir EDO RAM egzistuoja dažnio riba, iki kurios ji gali dirbti. Nepaisant jokių patobulinimų, SIMM moduliai negali dirbti su magistrale, viršijančia 66 MHz.
BEDO (Burst EDO) – spartesnė, nei EDO, dirba dažniais iki 66MHz.
Šio tipo atmintinėse duomenys rašomi ir skaitomi sinchroniškai, pagrindinė spartą apibudinanti charakteristika – darbo dažnis, išreiškiamas MHz.
SDRAM (Synchronous DRAM) – sinchroninė dinaminė atmintinė.
SDRAM labai skiriasi nuo ankstesnių atmintinės tipų. Ji yra sinchronizuojama su magistralės (ir kartu procesoriaus) dažniu, tad todėl ir SDRAM sparta nurodoma ne nanosekundėmis, o megahercais.
Dažniausiai pamatysite 100, 133, 266, 333, 400, 533 MHz SDRAM modulius. Palyginimui su asinchroninėmis atmintinėmis, apytikriai galima teigti, kad 100 MHz dažnis atitinka 10 ns kreipties ciklą, o 133 MHz - 6 ns.
SDRAM atmintinėje daugiau laiko sugaištama paruošti informaciją perduoti, tačiau pabaigus šį darbą duomenys į procesorių perduodami labai didelės spartos nuosekliu srautu.
Ji bent keturiskart spartesnė, nei EDO, bet ir brangesnė. Pagrindinis skirtumas tame, kad ji sinchronizuota su sisteminiu taktinio dažnio generatoriumi. Tai padeda sumažinti duomenų nuskaitymo iš atmintinės delsą.
Dirbdama 66MHz - nedaug pranašesnė už EDO DRAM.
SDRAM moduliai gaminti nuo 66 MHz. 66 MHz dažniui skirti moduliai negali būti naudojami 100MHz dažniu dirbančiose plokštėse ir atvirkščiai, kadangi skirtingos jų elektrinės sąsajos.
SDRAM atmintinė pradėta naudoti Pentium II procesoriams skirtose plokštėse.
Būtina atkreipti dėmesį į RAM, naudojamos sistemoje, tipą, nes atmintinės moduliai nepasižymi atvirkštiniu suderinamumu – atmintinės tipo pakeisti nepavyks.
Visos jos sukurtos darbui paketiniu režimu, kiekvieną paketo porciją perduodant kas 1 taktą. Paketo ilgis programuojamas: 1, 2, 4, 8 arba 256 baitai. 4 duomenų porcijoms pasiekiama 5-1-1-1 sparta (pirmajai porcijai perduoti reikalingi 5, kitoms – po vieną taktą).
Lusto viduje realizuotas konvejeris, padidinantis našumą 3 kartus.
SDRAM našumui padidinti panaudojamas kreipinių persidengimas (interleaving): galima kreiptis į vieną modulio dalį, kai antrojoje dalyje baigiamas vykdyti kitas kreipinys.
Reikėtų atkreipti dėmesį į du SDRAM technologijos sąlygojamus dalykus:
Ø PC platformoje nebuferizuoti SDRAM DIMM reikalauja vadinamojo „2-ciklų adresavimo“, kai eilučių ir stulpelių adresai magistralėje laikomi po du ciklus. To reikia naudojant keletą DIMM lizdų. Ten, kur naudojamas tik 1 DIMM, pakanka 1 ciklo.
Ø Pakeitus duomenų adresą (išrenkant kitus stulpelius, tiek skaitant, tiek ir įrašant informaciją), reikalingos nedidelės pauzės (‘bubbles’).
DDR SDRAM. SDRAM II specifikacija (arba DDR SDRAM) neturi pilno suderinamumo su SDRAM. Technologijos kūrimu rūpinasi konsiliumas JEDEC (Joint Electronic Device Engineering Council), jungiantis pagrindinius atmintinės modulių gamintojus.
Ši specifikacija leidžia padidinti SDRAM darbo dažnį dėl to, kad išnaudojamos abi taktinio signalo ribos (pusės), t.y. pakilimas ir kritimas. Kita vertus SDRAM II jungiama tais pačiais 168-iais kontaktais DIMM lizde.
ESDRAM. Kitas originalus sprendimas, padidinęs SDRAM darbo dažnį, buvo SRAM priešatmintinės sukūrimas ant to paties dinaminės atmintinės modulio. Taip atsirado specifikacija Enhanced SDRAM (ESDRAM). Tai leido pakelti modulio darbo dažnį iki 200 MHz. Priešatmintinės paskirtis modulyje buvo tokia kaip ir antro lygio priešatmintinės procesoriuose – dažniausiai naudojamų duomenų saugojimas.
SLDRAM. Kaip ir SDRAM II, ši specifikacija išnaudoja abi taktinio signalo ribas ir turi savyje SRAM. Be to Sync Link Interface protokolo dėka ši atmintinė gali dirbti 400 MHz dažniu.
DDR2. DDR2 technologija – tolimesnis DDR SDRAM atmintinių tobulinimo rezultatas. Čia pasiektas 4 duomenų porcijų perdavimo vienu taktu rezultatas. Darbo našumo padidėjimas pasiektas optimizuojant adresavimo procesą ir informacijos rašymą / skaitymą į atmintinės ląsteles. Tuo tarpu atmintinės matricos darbo dažnis nepasikeitė. Priešatmintinės dažnis - 2 kartus didesnis, nei DDR SDRAM.
Dėl to kompiuterio sparta padidėjo ne dvigubai, o tik keliais procentais.
Gerokai vėliau pasirodė lustai tikrai dirbantys 200 MHz dažniu
Kalbant apie atmintinių darbo dažnį, būtina atsiminti, kad per vieną FSB taktinio dažnio periodą nuskaitomos kelios duomenų porcijos dažniu kelis kartus viršijančiu FSB. Keturgubas 100MHz dažnis – 400 MHz, o 133 MHz – 533 MHz. Naudojant dvikanalę atmintinę, arba nuskaitymą paeiliui iš dviejų duomenų bankų, rezultate pasiekiamas 800 MHz dažnis.
2.4 pav. SDRAM atmintinių veikimo principai
Pav. 2.4. parodyti SDRAM, DDR SDRAM ir DDR2 SDRAM atmintinių darbo principai. Lentelėje 2.5. – DDR ir DDR2 SDRAM savybių palyginimas.
2.5 lentelė. DDR ir DDR2 SDRAM palyginimas
Savybė
|
DDR
|
DDR2
|
DDR2 privalumai
|
Pakavimas
|
TSOP (66 kont.)
|
FBGA
|
Leidžia pasiekti didesnę spartą
|
Įtampa
|
2,5V
|
1,8V
|
Sumažina sunaudojamą galią
|
Talpa
|
128MB-1GB
|
256MB-4GB
|
Leidžia pasiekti didesnę sistemos atmintinės talpą
|
Vid. bankų sk.
|
4
|
4, 8
|
Daugiau bankų – didesnis našumas
|
Pre-fetch
|
2
|
4
| |
Sparta MHz
|
200, 266 ,333, 400
|
400,533,667
|
Kuo daugiau – tuo geriau
|
Delsimas skaitant
|
2, 2.5, 3 taktai
|
3, 4, 5 taktai + AL
|
½ takto atsisakymas paspartino vidinę logiką
|
AL (Additive Latency)
|
Nėra
|
0, 1, 2, 3, 4
|
Naudojamas serveriuose valdymo magistralės efektyvumui padidinti
|
RDRAM Technologija sukurta kompanijos RAMBUS, dalyvaujant Intel. Naudoja sąsają RAMBUS Channel, pasižyminčią nedideliu pločiu (8 bitai), bet didele sparta (800 MHz). Direct RDRAM naudoja du tokius kanalus ir yra galimybė didinti jų kiekį. RIMM – RAMBUS Inline Memory Module turi 64 bitų pločio duomenų magistralę. Šių modulių fiziniai parametrai tokie pat, kaip ir DIMM, bet visiškai kitokia jų elektrinė sąsaja, t.y. RIMM moduliai nesuderinami su ankstesnėmis bei vėlesnėmis RAM modulių rūšimis. Šių lustų rinkinių, gamyba prasidėjo nuo 1999 metų, bet technologija kompiuteriuose taikyta neilgai.
DDR3. Šiuo metu jau sukurta greičiausia pasaulyje dvigubo duomenų srauto (DDR3) atmintinė.
Naudojanti 90 nm technologiją, naujoji DDR3 statinė darbinė atmintinė reikalauja vos 1,2 V maitinimo. Miniatiūrinio 0,79 μm2 (mažesnis nei milijoninė kvadratinio metro dalis) elemento sukūrimas buvo pasiektas naudojant Kryptono florido (KrF) lazerinės litografijos duomenų apdorojimo technologiją.
DDR3 atminties standartas ateityje turėtų pakeisti dabar naudojamą DDR2. Nuo pirmtako jis skiriasi nemažu kiekiu technologinių patobulinimų. Jos dažniai taip pat ūgtelėjo ir svyruoja 800 – 1600 MHz intervale. "Super Talent" interneto svetainėje jau galima išvysti 512 MB talpos DDR3 atminties modulį, kuris pagamintas naudojant "Samsung" atminties lustus.
Iš technologinės pusės DDR2 ir DDR3 modulių gamyba skiriasi mažai, tiek pat yra ir jungties kontaktų. Visgi įdėti DDR3 lustų į DDR2 atminties lizdus ir atvirkščiai nebus galima - kontaktų grupes skirianti įpjova pas juos skirtingose vietose.
Manoma, kad pirmosios pagrindinės plokštės su lizdas DDR3 atminties moduliams pasirodys kai bus pristatytas "Bearlake" kodiniu vardu vadinamas "Intel" mikroschemų rinkinys. Jis turėtų palaikyti ir DDR2, ir DDR3 atmintį, tačiau skirtingų tipų modulių nebus galima naudoti kartu.
Lentelėse 2.7 ir 2.8 bei pav. 2.5 ir 2.6 pateikta informacija atspindinti atmintinių raidą pagal JEDEC standartų koncepcijas.
2.7 lentelė. DRAM technologijos raida
Išleidimo metai
|
Technologija
|
Laiko
charakteristikos
|
1987
|
FPM
|
50 ns
|
1995
|
EDO
|
50 ns
|
1997
|
PC66 SDRAM
|
66 MHz
|
1998
|
PC100 SDRAM
|
100 MHz
|
1999
|
RDRAM
|
800 MHz
|
1999/2000
|
PC133 SDRAM
|
133 MHz
|
2000
|
DDR SDRAM
|
266 MHz
|
2003
|
DDR2 SDRAM
|
400 MHz
|
2006
|
2.8 lentelė. RAM (Kingston DDR2) atmintinės spartos charakteristikos
Dažnis MHz
|
Klasifikacija
|
Modulio markiruotė
|
Sparta GB/s
|
Sparta (dviejų kanalų juosta) GB/s
|
400
|
DDR2 – 400
|
PC2 – 3200
|
3,2
|
6,4
|
533
|
DDR2 – 533
|
PC2 – 4300
|
4,3
|
8,6
|
667
|
DDR2 – 667
|
PC2 – 5300
|
5,3
|
10,6
|
2.5 pav. Sinchroninių atmintinių ir jų modulių tipų raida 2001-2005 m.
2.6 pav. Atmintinių raida 2004-2006 m. pagal JEDEC standartų koncepcijas
Operatyvioji atmintinė – vienas svarbiausių kompiuterio elementų. Būtent iš jos procesorius ima programas ir išvestinius duomenis apdorojimui, į ją jis surašo gautus rezultatus. Pavadinimą “operatyvioji” ši atmintinė gavo todėl, kad ji veikia sparčiai, taip kad procesoriui praktiškai nereikia ilgėliau laukti skaitant ir įrašant duomenis į ją.
Operatyvioji atmintinė yra vienas iš "trijų banginių", ant kurių laikosi kompiuterių pasaulis (kiti banginiai -procesorius ir periferiniai įrenginiai). Ji naudojama greitam duomenų apsikeitimui tarp procesoriaus, išorinės atmintinės (pavyzdžiui diskinės) ir periferinių įrenginių (grafinė posistemė, komunikacijos ir kt.) .
RAM (Random Access Memory) - kompiuterio atmintinės tipas, tiesioginės kreipties atmintinė. Kreipties į bet kurią ląstelę laikas nepriklauso nuo adreso. Toks pavadinimas atspindi vieną svarbiausių jos savybių - galima skaityti (rašyti) duomenis iš (į) bet kurios vietos bet kokia tvarka. Lyginant su diskine atmintimi, operatyvioji atmintinė pasižymi didesne sparta, didesne kaina. Ji yra energetiškai priklausoma, t.y. išjungus kompiuterio maitinimą, visa informacija buvusi operatyviojoje atmintinėje, dingsta.
Tai labiausiai paplitęs atmintinės tipas. Ji realizuojama būtent panaudojus dinaminius atmintinės elementus. Operatyvioji (pagrindinė) atmintinė leidžia kompiuteriui išsaugoti ir išrinkti informaciją nesikreipiant į kietąjį diską.
Tai kompiuterio komponentas, savo svarba nenusileidžiantis procesoriui. Tam, kad kompensuoti palyginti mažą operatyviosios atmintinės spartą, gamintojai naudoja ir specialią tarpinę spartinančiąją atmintinę - priešatmintinę.
RAM talpa matuojamas megabaitais. Kuo daugiau atmintinės esama jūsų sistemoje, tuo daugiau programų galite paleisti vienu metu ir atidaryti daugiau dokumentų, tuo sparčiau dirba jūsų kompiuteris, kitaip sakant yra viena geležinė taisyklė – kuo daugiau RAM, tuo greičiau krausis ir veiks operacinė sistema ir visos kitos programos. Esant pakankamai RAM, procesoriui nebereikia dažnai kreiptis į kietąjį diską ir visą reikiamą informaciją jis talpina sparčioje (žymiai spartesnėje už kietąjį diską) operatyviojoje atmintinėje. Sunku iki galo įvertinti šių nedidelių plokštelių reikšmę ir visą svarbą. Šiandien programos tampa vis reiklesnės ne tik atmintinės talpai, bet ir operatyviosios atmintinės spartai.
Atmintinės elementų technologija tobulėja lėčiau nei procesorių technologija. Jei nuo mikroprocesoriaus pasirodymo jo taktinis dažnis padidėjo apie tūkstantį kartų, tai atmintinės našumas gerokai mažiau.
Iki nesenų laikų ši kompiuterinės industrijos sritis praktiškai nesivystė (lyginant su kitomis sritimis). Patobulinimai buvo, bet jie neatitiko kitų komponentų vystimosi tempų ir gerinami buvo tik kai kurie parametrai, pavyzdžiui išrinkimo laikas, buvo įtaisyta tarpinė atmintinė tiesiogiai į atmintinės modulį, realizuotas užklausos konvejerinis vykdymas, pakeistas duomenų išvesties valdantis signalas, bet gaminimo technologija mažai keitėsi.
Šiandien kiekvienam naujam asmeniniam kompiuteriui rekomenduojama įdiegti bent jau 512 (geriau 1024) MB operatyviosios atmintinės. Apie tokios atmintinės kainas šiuo metu problemiška šnekėti, nes jos nuolat ir gana smarkiai svyruoja. Tikrai nepatartina taupyti operatyviajai atmintinei – programų veikimo sparta išlaidas atpirks.
Svarbu subalansuoti procesoriaus spartą su operatyviosios atmintinės talpa. Kompiuteris su galingu procesoriumi ir nedidele atmintinės talpa naudosis kietuoju disku keisdamasis virtualiosios atmintinės puslapiais (swapping) ir dėl to dirbs dažnai lėčiau, nei kompiuteris su lėtu procesoriumi, bet pakankama atmintinės talpa.
Nepaisant to, kad įvairių technologijų daug, visos puslaidininkinės atmintinės ląstelės turi keletą bendrų savybių: jos gali būti: vienos iš dviejų stabilių loginių būsenų, taikytinų binariniam 1 arba 0 pavaizduoti; įrašytos (nors vieną kartą) – nustatytos į tam tikrą loginę būseną; nuskaitytos siekiant sužinoti jų loginę būseną.
Paveikslėliuose 2.7 (a, b). parodytos dvi galimos operacijos su atmintinės ląstelėmis.
Pasirinkimo kontaktas {select terminal}, kaip matyti iš pavadinimo, nurodo konkrečią atmintinės ląstelę įrašymo arba skaitymo operacijai.
Valdymo kontaktas {control terminal} nurodo, kuri operacija bus vykdoma – skaitymo ar rašymo. Rašymui į trečiąjį kontaktą tiekiama loginį 1 arba 0 atitinkanti įtampa. Skaitymo metu iš šio kontakto gaunamas atitinkamas ląstelėje įrašyto bito įtampos lygis.
2.7 pav. Duomenų rašymas ir skaitymas ląstelėje
Puslaidininkinė atmintinė kuriama kompaktiniuose lustuose. Kiekviename luste yra atmintinės ląstelių masyvas. Be atmintinės ląstelių masyvo luste yra eilučių ir stulpelių adresų dekoderis, kuris gauna RAS ir CAS signalus iš atmintinės valdiklio. Adresų paketo dydžio minimizacijai panaudotas adresų linijos multipleksavimas ir prijungimas prie jos eilučių ir stulpelių adresų buferinių registrų. Kiekvienas stulpelis surištas su tranzistoriniu davikliu-stiprintuvu, kuris užtikrina reikalingos ląstelės nuskaitymą ir jos būsenos atstatymą. Atmintinės ląstelėms adresuoti naudojami matricinės struktūros ypatumai. Pilnas ląstelės adresas – eilutės ir stulpelio adresas. Informacijos iš lustą nuskaitymui (įrašymui) iš pradžių paduodamas RAS (Row Adress Strobe – priėjimo prie eilutės impulsas) signalas, o po to (vienu metu arba su nedideliu užlaikymu) – eilutės adreso kodas. Po nustatyto laiko turi būti paduotas stulpelio adreso kodas, prieš kurį praeina CAS (Column Adress Strobe – priėjimo prie stulpelio impulsas). Lusto išrinkimo laikas – tarpas tarp RAS signalų.
2.8 pav. Tipiška 16-os Mbit (4Mx4) DRAM lusto sandara
Kitas kreipimasis į atmintinę galimas tik po kurio laiko, reikalingo vidinėms grandinėms atstatyti. Duomenys iš ląstelių per stiprintuvus siunčiami į lusto registrą, iš kur jie tampa prieinami po DOUT (Data OUT) linijos atidarymo. Įrašymo operacijų metu duomenys siunčiami per DIN (Data IN) liniją, o ciklas vyksta atbuline eiga.
Čia vienu metu gali būti skaitomi arba rašomi 4 bitai. Todėl atmintinės masyvas sudarytas iš keturių kvadratinių matricų 2048 x 2048 elementų. Bendruoju atveju galimas įvairus fizinis elementų išdėstymas. Tačiau bet kuriuo atveju masyvo elementai sujungti horizontaliomis (eilutės) ir vertikaliomis (stulpeliai) linijomis. Kiekviena horizontali linija sujungta su eilutės kiekvienos ląstelės išrinkimo kontaktu; kiekviena vertikali linija – su stulpelio kiekvienos ląstelės duomenų įvesties/išvesties kontaktu.
2.9 pav. Asinchroninės DRAM laikinė diagrama
Bet koks sisteminis įrenginys, turintys tiesioginio priėjimo prie atmintinės teisę (per vieną iš DMA – Direct Memory Acces - kanalų), kai reikia siunčia užklausą, kurioje yra duomenų bloko adresas ir dydis, o taip pat valdančius signalus. Dėl to, kad priėjimą prie atmintinės DMA kanalais vienu metu gali turėti keli įrenginiai (pavyzdžiui, procesorius, PCI magistralės valdiklis, kietasis diskas), susidaro užklausų eilė, nors kiekvienam atmintinės resursų naudotojui reikalingi nuosavi duomenys, dažnai esantys ne tik skirtinguose lustuose, bet ir skirtinguose atmintinės bankuose. Taip pat susidaro dideli uždelsimai duomenų nuskaitymo/įrašymo metu. Technologijos, leidžiančios sumažinti arba apeiti išvardytus apribojimus, aprašytos žemiau.
Sinchroninės dinaminės atmintinės darbas sinchronizuojamas su procesoriumi, todėl į atmintinės bankus įvesti adreso fiksatoriai. Paketų adreso skaitikliai įgalina organizuoti paketinį duomenų perdavimą.
Ji bent keturiskart greitesnė, nei EDO, bet ir brangesnė. Pagrindinis skirtumas - sinchronizuota su sisteminiu taktinio dažnio generatoriumi. Tai padeda sumažinti duomenų nuskaitymo iš atmintinės delsą.
2.10 pav. Sinchroninės atmintinės vidinė organizacija
Prieš tai apžvelgtų tipų DRAM dirba asinchroniškai sistemos taktinių signalų atžvilgiu. SDRAM darbas pririštas prie sistemos taktinių signalų.
Tai realizuota pridedant registrus (fiksatorius) adreso, duomenų ir valdymo signalams fiksuoti
Visos jos sukurtos darbui paketiniu režimu, kiekvieną paketo porciją perduodant kas 1 taktą. Paketo ilgis programuojamas: 1, 2, 4, 8 arba 256 baitai. Keturioms duomenų porcijoms perduoti pasiekiama 5-1-1-1 sparta ( penki taktai – pirmai, po vieną - antrai, trečiai ir ketvirtai porcijoms perduoti).
Lusto viduje realizuotas konvejeris, padidinantis našumą 3 kartus.
SDRAM našumui padidinti panaudojamas kreipinių persidengimas (interleaving): galima kreiptis į vieną modulio dalį, kai antrojoje dalyje baigiamas vykdyti kitas kreipinys.
Darbo spartai nurodyti naudojami du principai:
Ø Minimalus intervalas tarp gretimų paketo porcijų (8 ns, 7 ns, 6 ns ir pan.)
Ø Magistralės darbo dažnis (100 MHz dažnį atitinka 8 ns, 133 MHz dažnį atitinka 6 ns ir pan.)
Nepamirškime, kad pirmoji porcija žymiai vėluoja!
PC platformoje nebuferizuoti SDRAM DIMM reikalauja vadinamojo ‘2-ciklų adresavimo’, kai eilučių ir stulpelių adresai magistralėje laikomi po du ciklus. To reikia naudojant keletą DIMM lizdų. Ten, kur naudojamas tik 1 DIMM, pakanka 1 ciklo.
Pakeitus duomenų adresą (išrenkant kitus stulpelius, tiek skaitant, tiek ir įrašant informaciją), reikalingos nedidelės pauzės (‘bubbles’).
Lentelė 2.9. SDRAM, DDR, DDR 2 Klasikinių DRAM palyginimas
Tipinis magistralės dažnis (MHz)
|
Ideali kreiptis (taktais)
|
DRAM išr. laikas (ns)
| |
Paprasta
|
4.77 - 40
|
5-5-5-5
|
80-150
|
FPM
|
16 - 66
|
5-3-3-3
|
60-80
|
EDO
|
33 - 75
|
5-2-2-2
|
50-60
|
BEDO
|
60 - 100
|
5-1-1-1
|
50-60
|
SDRAM
|
60 - 100+
|
5-1-1-1
|
7-15
|
Pradžioje dinaminės atmintinės lustai buvo gaminamos DIP-korpusuose. Po to juos pakeitė moduliai, susidedantys iš kelių lustų: SIPP, SIMM ir pagaliau, DIMM ir RIMM.
SIMM (Single Inline Memory Module)- atmintinės modulis su viena eile išdėstytais išėjimais. Jis savyje apjungia visa tai, kas DIP vadinosi banku.
Modulius įsistatydavo į plastmasinę kaladėlę 70 laipsniu kampu, o po to prisispausdavo plastmasiniais laikikliais. Tuo tarpu plokštė stovi vertikaliai. Specialūs išpjovimai atmintinės modulyje neleidžia jo įdėti neteisingu būdu.
SIMM moduliai sujungti su sistemine plokšte turėjo ne atskirus, pavienius kontaktus, o paauksuotą juostelę su PIN kontaktais.
SIMM-moduliai savo vystimesi praėjo du etapus.
Pirmos SIMM-modulių kartos atstovai turėjo 30-išvadų (90mm ilgio) ir buvo SIMM FPM DRAM. Jų maksimalus darbo dažnis siekė – 29 MHz. Standartinis kreipties į atmintinę laikas - 70ns.
Šie moduliai jau gan sunkiai dirbo kompiuteriuose su i80486DX2 mikroprocesoriumi ir buvo išstumti pradžioje naujesnių72 išvadų (108 mm) FPM DRAM, o po to EDO RAM.
SIMM EDO RAM turėjo tiktai 72 išvadus ir galėjo dirbti 50MHz dažniu. Šiuos atmintinės modulius turėjo kompiuteriai su procesoriais Intel 80486DX2/DX4, Intel Pentium, Pentium Pro ir Pentium MMX, o taip pat AMD 80586 ir K5.
SIMM moduliai, kaip su 30, o taip pat su 72 kontaktais neatitiko pagal savo charakteristikas naujų magistralių ir procesorių reikalavimų. Todėl juos pakeitė DIMM moduliai.
DIMM (Dual Inline Memory Modules). DIMM modulių duomenų magistralės plotis – 64 bitai. Sistemoje, su 64 bitų magistrale, jie nebūtinai statomi poromis, kaip 32 bitų SIMM.
SIMM ir DIMM tarpusavyje nesuderinami.
Su 1996 metais pasirodžiusiu procesoriumi Intel Pentium II ir lustynu Intel 440BX sisteminės magistralės dažnis pasiekė 100 MHz, o tai privertė dinaminės atmintinės gamintojus pereiti prie kitų technologijų, ir pirmiausiai tai DIMM SDRAM.
DIMM (Dual Inline Memory Module) - atmintinės modulis su išvadų išsidėstymu dviem eilėmis.
DIMM modulyje kontaktai išdėstyti abejose plokštės pusėse ir atskirti izoliatoriumi. Taip pat pasikeitė ir lizdai skirti specialiai DIMM moduliams.
Reikia pažymėti, kad DIMM lizdas turi nemažai modifikacijų. Taip pat iki šiolei DIMM moduliai neturėjo savęs konfigūravimo priemonių (skirtingai nei SIMM moduliai).
Todėl modulio pasirinkimo palengvinimui vartotojui, pagrindinėse plokštėse įvairių tipų DIMM turi nuo vieno iki trijų išpjovų ant atmintinės modulio. Jos skirtos apsaugoti nuo neteisingo atmintinės modulio pasirinkimo ir neteisingo jo įdėjimo.
DDR2 SDRAM DIMM naudojami 240 kontaktų lizdai staliniams kompiuteriams. Kiekvienas 240 kontaktų DIMM turi 64 bitų (ECC tipo moduliams 72 bitų), duomenų magistralę, taigi jie orientuoti ir į 64 bitų sistemas. DDR2 atmintinės naudojamos su lustynais palaikančiais dviejų kanalų atmintines ir 128 bitų duomenų magistralės plotį.
DDR 2 SDRAM DIMM netinka į standartinius SDRAM DIMM lizdus. Šie moduliai naudoja 1,8 V maitinimo šaltinius ir yra gerokai ekonomiškesni nei 2,5 V DDR moduliai.
2.10 lentelė. DDR2 atmintinių modulių charakteristikos
Tipas
|
240 kontaktų DDR2
| |||
PC2-5300 667MHz
| ||||
SO DIMM – Small Outline Dual In-Line Memory Module Tai atmintinės moduliai mobiliesiems kompiuteriams. Yra 2 modifikacijos:
Ø 60 mm – 72 kontaktai, 4 baitai; talpa – 2 - 32 MB
Ø 60 mm – 144 kontaktai, 8 baitai; talpa – 8 - 64 MB
88-pin DRAM cards - tai atmintinės kortelės (miniatiūriniai moduliai: 85,5´54´3,3 mm 88 kontaktai, 2 arba 4 baitai; talpa – 2 - 36 MB).
2.11 lentelė. RAM atmintinės modulių palyginimas
Atmintinės moduliai
|
DDR2
|
DDR
| ||
Kontaktų skaičius
|
Įtampa, V
|
Kontaktų skaičius
|
Įtampa, V
| |
Unbuffered DIMMs
|
240
|
1,8
|
184
|
2,5
|
Registered DIMMs
|
240
|
1,8
|
184
|
2,5
|
SO – DIMMs
|
200
|
1,8
|
200
|
2,5
|
Mini Registered DIMMs
|
244
|
1,8
|
-
|
-
|
Micro DIMMs
|
214
|
1,8
|
172
|
2,5
|
Vienam bitui saugoti statinės atmintinės ląstelėje reikia 6-8 tranzistorių. Todėl SRAM ląstelė užima žymiai didesnį plotą, užtat dirba greičiau nei DRAM.
SRAM naudoja du tranzistorius vienam bitui ir yra gerokai brangesnė už įprastine DRAM darbinę atmintį. Pav. 2.11. pavaizduota SRAM ląstelė.
2.11 pav. SRAM ląstelė
Ši atmintinė vadinama statine todėl, kad atmintinės elementas – trigeris – gali laikyti būseną kiek norima ilgai (kol jis gauna maitinimą). Statinės atmintinės naudojamos kompiuteriuose kaip priešatmintinės (cache-memory) informacijai, kurios greito poreikio procesoriui tikimybė yra didžiausia saugoti.
Priešatmintinė (greitoji atmintinė, spartinančioji atmintinė, atsargos atmintinė, „cache“ atmintinė, podėlis, kaupyklė) – tai greita mažo ar vidutinio dydžio atmintinė, kuri jungiama tarp procesoriaus ir pagrindinės atmintinės ir skirta atmintinės sistemos našumui padidinti.
Tai nedidelės talpos labai sparti atmintinė (sudaroma iš statinės atmintinės {SRAM} lustų arba dažniausiai tiesiog integruojama į procesoriaus korpusą), kurioje saugomi ypač dažnai naudojami pagrindinės atmintinės fragmentai.
Kompiuterio elementai, tokie kaip procesorius, atmintinė, sisteminė magistralė ir t.t., yra charakterizuojami skirtingais darbo tempais. Norint sinchronizuoti AK (asmeninio kompiuterio) tokių elementų darbą, būtina įvesti laukimo ciklus greitiems sistemos elementams, kol duomenys bus apdorojami lėtai veikiančiais. Visa tai sumažina AK bendrą našumą. Sumažėjimas yra tuo žymesnis, kuo daugiau skiriasi AK elementų ir mazgų darbo sparta.
Priešatmintinės panaudojimas žymiai sumažina duomenų mainus tarp procesoriaus ir paprasto operatyviosios atmintinės įtaiso. Atsižvelgiant į kreipties į priešatmintinę didelę spartą, pasiekiamą procesoriaus ir AK specialiosiomis techninėmis priemonėmis, šio tipo atmintinės panaudojimas žymiai padidina kompiuterio bendrą našumą.
Kam ši spartinančioji atmintinė reikalinga ir kokia jos nauda? Šiuolaikiniuose kompiuteriuose trukmė, būtina instrukcijai (arba duomenims) įkelti į procesorių, labai ilga, palyginti su instrukcijos vykdymo trukme. Pvz., būdingiausias procesoriaus keitimosi duomenimis su dinamine operatyviąja atmintimi DRAM laikas – 60 ns (SDRAM – 15 ns). 1000 MHz taktinio dažnio Pentium® procesorius daugelį instrukcijų vykdo per vieną ciklą, t. y. per 1 ns. Todėl silpnoji vieta (angl. bottle-neck – butelio kaklelis) formuojasi procesoriaus įėjime. Priešatmintinė gelbsti trumpinant keitimosi duomenimis tarp procesoriaus ir dinaminės atmintinės trukmę. Įprastinės kreipties į SRAM trukmė yra 3–10 ns. Todėl spartinančioji atmintinė suteikia galimybę kreiptis į mažus pagrindinės atmintinės fragmentus 4–10 kartų sparčiau nei į pagrindinę atmintinę.
Kyla klausimas – kaip gali mažos talpos spartinančioji atmintinė pagerinti viso kompiuterio galimybes? Teorija, aiškinanti šias galimybes, angl. vadinama Locality of Reference – „kreipčių lokalizavimas“. Jos pagrindinė koncepcija: bet kuriuo laiko momentu tam tikra pagrindinės atmintinės dalis (manoma, kad 10–20%) gali būti reikalinga procesoriui (su 80–90% tikimybe). Spartinančioji atmintinė įsikelia tokią duomenų dalį ir tuomet procesorius greičiau operuoja visa kompiuterio atmintinės sistema. Tyrimai rodo, kad vykdant įprastas užduotis Pentium® procesorius savo 16 K vidinėje spartinančiojoje atmintinėje saugo per 90% visų procesoriui būtinų adresų. Tai reiškia, kad daugiau kaip 90% kreipčių į atmintinę bus atlikta per spartinančiąją atmintinę.
Kyla klausimas – kodėl pagrindinėje atmintinėje naudojamos DRAM, o ne SRAM lustai? Pagrindinė priežastis – kaina. Statinės atmintinės lustai keliskart brangesni už dinaminės atmintinės lustus. Be to, statinė atmintinė naudoja žymiai daugiau energijos ir užima daugiau vietos.
Priešatmintinė paprastai yra SRAM (statinės darbines atmintinės) tipo. Skirtingai nuo įprastinės dinaminės darbinės atmintinės, SRAM nereikia nuolat atnaujinti saugomu duomenų – karta įrašyti jie saugomi tol, kol ištrinami arba kol nutrūksta energijos tiekimas.
2.12 lentelė. Pagrindinės priešatmintinių charakteristikos.
Parametras
|
Galimos reikšmės
|
Eilutės ilgis (bloko dydis)
|
4-128 baitai
|
Išrinkimo laikas pataikius th
|
1-4 taktai
|
Išrinkimo laikas nepataikius tm
|
8-32 taktai
|
Pataikymo procentas
|
80-99%
|
Priešatmintinės talpa
|
8 KB - 512 KB
|
Tam, kad suprasti, kaip veikia priešatmintinė, išnagrinėsime žymeklių knygos puslapiams pažymėti pavyzdį. Galima pasinaudoti keliais žymekliais (ištraukomis), žymint kelias vietos knygoje. Kiekvienas papildomas žymeklis daro sistemą sudėtingesne, bet padidėja tikimybė, kad reikalingas puslapis jau pažymėtas (ištrauktas).
Jeigu apsiribosime keturiais žymekliais-ištraukomis, tai galėsime gauti «cache» iš keturių puslapių. Visa priešatmintinė išskiriama į keturis blokus, kiekviename iš kurių saugomos pagrindinės atmintinės įvairių fragmentų kopijos. Geras procesoriaus darbo su keliomis atmintinės sritimis pavyzdys yra daug uždavinių atliekančios operacinės sistemos Windows panaudojimas. Čia keturių puslapių «cache» žymiai padidina procesoriaus našumą.
Žinomi tokie trys pagrindiniai priešatmintinės organizacijos būdai:
Ø tiesioginio atvaizdavimo priešatmintinė;
Ø pilnai asociatyvi priešatmintinė ;
Ø dalinai asociatyvi priešatmintinė.
Tiesioginio atitikimo priešatmintinė – kiekvienas iš pagrindinės atmintinės paimtas eilutės dydžio blokas turi vienintelę apibrėžtą vietą priešatmintinėje
Pilnai asociatyvi priešatmintinė – kiekvienas iš pagrindinės atmintinės paimtas eilutės dydžio blokas gali būti bet kurioje vietoje priešatmintinėje.
Dalinai asociatyvi priešatmintinė – kiekvienas iš pagrindinės atmintinės paimtas eilutės dydžio blokas gali būti bet kurioje iš k vietų; skaičius k vadinamas asociatyvumo laipsniu arba krypčių skaičiumi.
Nepriklausomai nuo to, koks yra priešatmintinės organizacijos būdas, priešatmintinės ar jo dalies (vienos krypties) struktūra atrodo taip:
Ø Eilutės dešinėje dalyje yra duomenų laukas (4-128 baitai).
Ø Eilutės kairėje - tegas, tai yra informacija, kuri padeda nustatyti, kuris iš daugelio galimų pagrindinės atmintinės blokų yra kopijuotas į šią eilutę.
Be to, į tego sudėtį įeina ir kita informacija (priklausomai nuo priešatmintinės organizacijos ir darbo ypatybių).
Kompiuteriuose spartinančiosios atmintinės realizacijos gali labai skirtis nuo aptariamų, nors jų koncepcija iš esmės ta pati. Todėl konkrečia kompiuterizuota sistema griežtai nebus remiamasi.
Modelis
|
Dydis
|
Eilutės ilgis
|
Organizacija
|
Intel 80486
|
8 KB
|
8
|
4 krypčių dalinai asociatyvi
|
Pentium
|
8 KB + 8 KB
|
32
|
2 krypčių dalinai asociatyvi
|
PowerPC 620
|
32 KB + 32 KB
|
64
|
8 krypčių dalinai asociatyvi
|
Alpha 21164
|
8 KB + 8 KB
96 KB
|
32
32/64
|
Tiesioginio atitikimo
3 krypčių dalinai asociatyvi
|
Informacijos paieška priešatmintinėje (Pav. 2.12) vykdoma taip:
1. pagal kreipinio adresą nustatomas indeksas - eilutės, kurioje gali būti ieškoma informacija, numeris;
2. išrenkama eilutė ir patikrinama, ar bitas V=1; jei ne, - ši priešatmintinės eilutė tuščia, todėl fiksuojama, kad į priešatmintinę nepataikyta;
3. jei bitas V=1, priešatmintinės eilutė užpildyta, todėl tikrinama, ar eilutėje saugomas tegas sutampa su 6 aukščiausiomis adreso skiltimis; jei nesutampa, fiksuojama, kad į priešatmintinę nepataikyta;
4. jei tegas sutampa su 6 aukščiausiomis adreso skiltimis, fiksuojama, kad į priešatmintinę pataikyta; tuomet pagal 3 ir 2 adreso skiltis išrenkamas eilutėje saugomas žodis.
2.12 pav. Duomenų eilutės išrinkimas iš priešatmintinės
Priešatmintinės posistemę galima suskirstyti į tris funkcinius blokus:
Ø Statinė atmintinė – SRAM.
Ø Priešatmintinės "požymio" (teg-o) statinė atmintinė - Tag RAM.
Ø Priešatmintinės valdiklis.
Statinė atmintinė {SRAM}. Statinė laisvojo pasiekimo atmintinė {Static Random Access Memory - SRAM} yra atmintinės, saugojančius duomenis, blokas.
"Požymio" atmintinė {Tag RAM} (Priešatmintinės "požymio" RAM). Tai yra maža statinės atmintinės dalis, kur ypatingoje formoje saugomi adresai tų duomenų, kurie šiuo metu yra priešatmintinės SRAM.
Priešatmintinės valdiklis yra jos "smegenys". Valdiklio kompetencijoje yra: "sekimo" {snoops} ir "pagavimo" {snarfs} vykdymas, SRAM ir Tag RAM atnaujinimas bei nustatyto įrašymo metodo tvarkymas. Priešatmintinės valdiklis taip pat atsakingas už tai, kad nustatyti ar iškviestoji atmintinės sritis yrakešuojama? Jeigu kešuojama, tai ar paklausimo duomenys yra priešatmintinės "žymeklyje" {hit}, ar jų ten nėra {miss}.
Visos priešatmintinės apibūdinamos dvejomis vidinio organizavimo ypatybėmis: skaitymo architektūra ir įrašymo metodu.
Skaitymo architektūra gali būti :
Ø “vienalaikės peržiūros” {Look Aside} tipo,
Ø “peržiūros paeiliui” {Look Through} tipo.
Įrašymo metodai taipogi gali būti dviejų tipų:
Ø “rašymas vienu metu” {Write Through}.
Ø “rašymas tik pakeitus” {Write Back},
Kiekviena skaitymo architektūra, priklausomai nuo kompiuterio organizacijos, gali turėti bet kurį iš įrašymo metodų. Vienalaikės peržiūros atveju, kai procesorius pradeda skaitymo iš atmintinės ciklą, priešatmintinė tuomet tikrina ("žiūri") ar yra jo žymeklyje (kataloge) duotas atmintinės adresas (ar priešatmintinė yra hit būsenoje)?
Teigiamas rezultatas {HIT}:
Jeigu priešatmintinėje jau yra esamo kreipimosi į atmintinę adresas, jis pradeda atsakinėti į skaitymo ciklą ir nutraukia įprastą kreipimosi į atmintinę procesoriaus magistralės ciklą.
Neigiamas rezultatas {MISS}:
Jeigu priešatmintinė savyje neturi kreipimosi į atmintinę adreso, tada pagrindinė atmintinė pradeda atsakinėti į procesoriaus paklausimą ir nutraukia įprastą procesoriaus magistralės ciklą. Priešatmintinė šiuos duomenis įsimena taip, kad kitą kartą, kai procesoriui prireiks šių duomenų, jie jau bus priešatmintinės žymeklyje {hit}.
“Vienalaikės peržiūros” {Look Aside} skaitymo architektūra nėra labai sudėtinga ir, todėl, nėra brangi. Be to ši architektūra užtikrina geresnį (t.y. greitesnį) sistemos atsaką į spartinančiosios atmintinės neigiamus rezultatus {miss}, kadangi ir dinaminė operatyvioji atmintinė ir spartinančioji atmintinė vienu metu pastebi magistralės ciklą. Neigiamas bruožas yra tas, kad procesorius negali kreiptis į priešatmintinę tuo metu, kai kitas magistralės valdiklis kreipiasi į pagrindinę atmintinę.
Peržiūros paeiliui architektūros valdikliai, kai procesorius pradeda kreiptis į atmintinę , tikrinama, ar nėra duotojo kreipimosi adreso priešatmintinės žymeklyje (ar priešatmintinė yra hit būsenoje?). Žr. pav. 2.14.
2.14 pav. Peržiūros paeiliui" {Look Through} architektūra
Jeigu taip {HIT}: priešatmintinė atsakinėja į procesoriaus kreipimąsi, net nebandydamas kreiptis į pagrindinę atmintinę.
Jeigu ne {MISS}: priešatmintinė siunčia kreipimosi į atminį ciklą per sisteminę magistralę. Tada jau pagrindinė atmintinė atsakinėja į procesoriaus kreipimąsi. Ši architektūra įgalina procesorių dirbti su priešatmintine tuo metu, kai kitas kompiuterio magistralės valdiklis kreipiasi į pagrindinę atmintinę. Tokiu būdu, procesorius yra izoliuotas nuo kompiuterio sistemos laukimo (angl. rest - poilsio) stadijų. Bet ši spartinančiosios atmintinės architektūra yra daug sudėtingesnė, kadangi ji turėtų kontroliuoti kreipimąsi į atmintinę kai kompiuterio sistema yra laukimo stadijoje. Sudėtingumas iššaukia visos kompiuterio sistemos pabrangimą.
Jei į priešatmintinę nepataikyta, reikia kreiptis į pagrindinę atmintinę. Perskaityta informacija bus perduota į procesorių, taip pat ir įrašyta į priešatmintinę. Įrašant ją į priešatmintinę, kartu turi būti įrašomi ir gretimi žodžiai, priklausantys tam pačiam atmintinės blokui.
Nauja eilutė gali būti užpildyta taip:
1. Pagal kreipinio adresą išrenkamas pirmasis žodis ir įrašomas į atitinkamą vietą eilutėje (pagal 3 ir 2 adreso skiltis);
2. Dinaminės atmintinės valdiklis, užfiksavęs kreipinio adresą, generuoja dar tris kreipinius į pagrindinę atmintinę, kad būtų išrinkti kiti trys eilutės žodžiai;
3. Į tego lauką įrašomos 6 aukščiausiosios adreso skiltys, o į V lauką – 1 (žr. pav. 2.14.).
Rašymo architektūra
Prieš pakeičiant priešatmintinės eilutę reikia užtikrinti, kad joje esanti informacija atitiktų saugomą pagrindinėje atmintinėje.
Įrašymo algoritmas
Jis priklauso nuo to, kaip informacija įrašoma į spartinančią atmintinę ir pagrindinę atmintinę vykdant rašymo operaciją. Pagal tai skiriami du įrašymo į priešatmintinę tipai:
“Vienalaikis rašymas” {write through} informacija rašoma ir į priešatmintinę ir į pagrindinę atmintinę vienu metu.
Privalumai:
Ø nereikia į atmintinę grąžinti bloko eilutės pakeitimo atveju;
Ø spartinančiosios atmintinės turinys visuomet atitinka pagrindinės atmintinės turinį, kas ypač svarbu multiprocesorinėse sistemose.
“Įrašymas pakeitus” {write back} informacija rašoma tik į spartinančiąją atmintinę; spartinančiosios atmintinės eilutės turinys perkeliamas į pagrindinę atmintinę eilutės pakeitimo metu, jei bent vienas šios eilutės bitas buvo pakeistas. Šiam faktui pažymėti eilutėje būna bitas M arba D (dirty bit), į kurį įrašomas 1, kai vykdoma rašymo į šią spartinančiosios atmintinės eilutę operacija.
Privalumai:
Ø įrašymas trunka mažiau laiko – tiek, kiek yra būtina rašant į spartinančią atmintinę;
Ø mažiau apkraunami atmintinės magistralė, nes sumažėja bendras rašymo į pagrindinę atmintinę operacijų skaičius; tai svarbu multiprocesorinėse sistemose.
Iš tikrųjų yra kelių pakopų priešatmintinės. Pagrindinė atmintinė nėra pakankamai sparti procesoriui. Todėl dauguma procesorių patys turi vadinamąją tarpinę arba buferinę atmintinę – priešatmintinę. Kompiuterį lydinčioje dokumentacijoje ir skaičiavimo technikos techninėje literatūroje priešatmintinės lygiai žymimi L1, L2, L3.
Pati sparčiausia yra L1 priešatmintinė, kuri visada būna kartu su procesoriumi tame pačiame luste. Tokia atmintinę sudėtinga pagaminti, todėl ji yra labai brangi ir jos dedama nedaug – 16, 32, 64 KB ir daugiau. L1 atmintinė kartais dar vadinama “primary cache” veikia tokia pat sparta, kaip ir procesorius. Joje saugomos dažniausiai naudojamos ir pasikartojančios instrukcijos procesoriui.
Procesoriai turi ir L2, arba antrinę (secondary cache), priešatmintinę. Ji yra reikalinga dėl to, kad pirminė priešatmintinė nepanaikina atotrūkio tarp procesoriaus ir pagrindinės darbinės atmintinės. Pirminė priešatmintinė gali būti apie 50 kartų spartesnė už pagrindinę atmintinę. L2 priešatmintinė paprastai būna 512 KB arba 1GB talpos ir taip pat naudoja SRAM technologiją. Pagrindinis sistemų kūrėjų tikslas – pasiekti, kad procesorius duomenis iš antrinės priešatmintinės pasiimtų kaip galima sparčiau, nesugaišdamas papildomų procesoriaus ciklų. Kadangi informacija paprastai imama per viena vadinamąjį srauto (burst) ciklą keturių perdavimų (transfers) seka, tai neretai L2 sparta vertinama pagal tai, kiek procesoriaus ciklų prireikia atlikti vieną duomenų srauto skaitymą.
Pav. 2.15. pateikta tipinė procesoriaus architektūra, kurioje išryškintas priešatmintinių vaidmuo.
L1 priešatmintinė
Visuose procesoriuose, pradedant 486 - tu, yra įtaisytas priešatmintinės valdiklis su priešatmintine (pirmojo lygio). 486DX procesoriuose ji buvo 8 K baitų, o šiuolaikiniuose procesoriuose - 32, 64 K baitų ir daugiau. Kreiptis į įterptinę atmintinę vyksta be laukimo būsenos, nes jos spartus veikimas atitinka procesoriaus galimybes.
Dėl to duomenų apsikeitimas su palyginus lėtai veikiančia sistemine atmintine žymiai pagreitėja. Procesoriui nereikia laukti kol iš pagrindinės atmintinės srities “ateis” programinio kodo arba duomenų eilinė porcija, o tai žymiai padidina kompiuterio našumą. Jeigu nebūtų priešatmintinės, tokios pauzės atsirastų gana dažnai.
Šiuolaikiniuose procesoriuose įtaisyta priešatmintinė dažnai yra vienintelis atmintinės tipas visoje sistemoje, kuris gali veikti procesoriaus dažniu. Daugumoje šiuolaikinių procesorių yra panaudojamas taktinio dažnio daugiklis, kuris reiškia, kad jie veikia su dažniu, kelis ar keliolika kartų viršijančiu sisteminės plokštės, prie kurios jie yra pajungti, taktinį dažnį.
Jeigu įterptinėje priešatmintinėje nėra reikalingų duomenų, procesorius, ieškodamas jų, kreipiasi į antrojo lygio priešatmintinę arba tiesiogiai į sisteminę magistralę. Visų šiuolaikinių procesorių architektai orientuojasi į L1 priešatmintinės panaudojimą. L1 priešatmintinės specialus atjungimas AK sisteminiame SETUP sumažina kompiuterio našumą, kartais netgi kelis kartus. Pavyzdžiui, jeigu atjungiama procesoriaus vidinė atmintinė CMOS SETUP Award priemonėmis, Sysinfo programa rodo greitaveikos sumažėjimą daugiau nei 10 kartų.
L2 priešatmintinė
Antrojo lygio (L2) priešatmintinė sistemose su Pentium bei Pentium MMX įstatoma pagrindinėje plokštėje, aišku, jeigu šios plokštės konstrukcija numato tokią galimybę. Ši priešatmintinė yra tarp procesoriaus ir operatyviosios atmintinės įtaiso. Pentium 2 procesoriuje ji yra tame pačiame kartidže kartu su procesoriumi, šiuolaikiniuose procesoriuose ji integruojama į procesoriaus korpusą.
Pentium3 ir vėlesniuose procesoriuose L2 yra integruota.
Ši atmintinė yra reikalinga laikinai saugoti dažnai panaudojamus duomenis bei komandas, todėl daugeliu atveju dėl informacijos skaitymo ir įrašymo nebereikia kreiptis į operatyviąją atmintinę. Tai žymiai padidina visos sistemos našumą.
Bet AK bendro našumo augimas yra netiesinis. Tai reiškia, kad AK bendro našumo augimo sparta laipsniškai sumažėja, didėjant priešatmintinės talpai. AK esantiems architektūriniams sprendimams ir paprastai naudojamoms programoms, AK našumo augimas beveik nutrūksta pasiekus 1-2 MB L2 lygio priešatmintinės talpą. Šiuo metu 1-2 MB priešatmintinės talpą galima laikyti maksimalia, ekonomiškai pagrįsta priešatmintinės (L2) talpa šiuolaikiniams AK. L2 didelės talpos yra pateisinamos tik tarnybinėms bei darbo stotims.
L3 priešatmintinė
Tai priešatmintinė, kurį yra sudaryta, išskiriant ir panaudojant paprastos operatyviosios atmintinės dalį specialiosiomis sisteminėmis programomis. Pavyzdžiui, siekiant padidinti duomenų mainų spartą, šis atmintinės tipas yra panaudojamas duomenims buferizuoti, dirbant su kietu disku, CD-ROM diskasukiu ir kitais įtaisais.
Ši atmintinė yra panaudojama kai kuriomis sisteminėmis bei taikomosiomis programomis. Jei priešatmintinės (L3) talpa operatyviosios atmintinės įtaise dar nesenai buvo 64 arba 128 Kbaitų, tai dabar dėl bendro operatyviosios atmintinės dydžio augimo yra 2048 ir daugiau Kbaitų.
Būtina pažymėti, kad priešatmintinė (L1 ir L2) be talpos ir lygio dar charakterizuojama duomenų apdorojimo metodu. Be jau aprašytų priešatmintinės lygių ir variantų, šį našumo didėjimo dėl duomenų buferizavimo būdą panaudoja kai kurie mazgų bei įvesties/išvesties įtaisų valdikliai. Pirmiausiai, tai liečia tokius įtaisus, kaip, pavyzdžiui, kietieji diskai, kuriems palaipsniui 8 Mbaitų ir daugiau priešatmintinės talpa darosi norma.
Itanium procesorių architektūroje išskiriama savistovi L3 priešatmintinė.
Lentelėje 2.14. pateikti lyginamieji įvairių procesorių priešatmintinių talpos ir darbo dažnių duomenys.
2.14 lentelė. Lyginamoji įvairių procesorių priešatmintinių talpos ir darbo dažnių lentelė
Procesoriaus tipas
|
Taktinis proeso-riaus dažnis (MHz)
|
L1 dažnis (MHz)
|
L1 talpa (KB)
|
L2 vieta
|
Santy-kis tarp proce-soriaus ir L2 dažnio
|
L2 dažnis (MHz)
|
L2 talpa (KB)
|
Siste-minės plokš-tės dažnis (MHz)
|
Darbinės atminties dažnis (MHz)
|
486 DX4
|
100
|
10 (100)
|
16
|
Sisteminė plokštė
|
-
|
30 (33)
|
Įvairūs1
|
33
|
60 (16)
|
PENTIUM
|
233
|
4,3 (233)
|
16
|
Sisteminė plokštė
|
-
|
15 (66)
|
Įvairūs
|
66
|
60 (16)
|
PENTIUM PRO
|
200
|
5,0 (200)
|
32
|
Procesoriaus korpusas
|
1/1
|
5 (200)
|
256 ²
|
66
|
60 (16)
|
PENTIUM II
|
333
|
3,0 (333)
|
32
|
Procesoriaus korpusas
|
½
|
6 (166)
|
512
|
66
|
15 (66)
|
PENTIUM II
|
450
|
2,2 (450)
|
32
|
Procesoriaus korpusas
|
½
|
4,4 (225)
|
512
|
100
|
10 (100)
|
AMD K6-2
|
550
|
1,8 (550)
|
64
|
Sisteminė plokštė
|
-
|
10 (100)
|
Įvairūs1
|
100
|
10 (100)
|
AMD K6-3
|
450
|
2,2 (450)
|
64
|
Procesoriaus kristalas
|
1/1
|
2,2 (450)
|
256
|
100
|
10 (100)
|
CELERON
|
600
|
1,6 (600)
|
32
|
Procesoriaus kristalas
|
1/1
|
1,6 (600)
|
128
|
66
|
15 (66)
|
PENTIUM III Katmai
|
600
|
1,6 (600
|
32
|
Procesoriaus korpusas
|
½
|
3,3 (300)
|
512
|
100
|
10 (100)
|
AMD Athlon
|
800
|
1,3 (800)
|
128
|
Procesoriaus korpusas
|
2/5
|
3,1 (320)
|
512
|
1004
|
10 (100)
|
PENTIUM III (Coppermine)
|
800
|
1,3 (800)
|
32
|
Procesoriaus kristalas
|
1/1
|
1,3 (800)
|
256
|
133
|
7,5 (133)3
|
AMD Athlon
|
1000
|
1 (1000)
|
128
|
Procesoriaus korpusas
|
1/3
|
3 (333)
|
512
|
1004
|
10 (100)
|
AMD Athlon (Thunderbird)
|
1000
|
1 (1000)
|
128
|
Procesoriaus kristalas
|
1/1
|
1 (1000)
|
256
|
1004
|
10 (100)
|
Pentium III Xeon
|
1000
|
1 (1000)
|
32
|
Procesoriaus kristalas
|
1/1
|
1 (1000)
|
256
|
133
|
7,5 (133)3
|
1 L2 talpa gali kisti priklausomai nuo plokštės gamintojo
|
3 Šios sistemos palaiko ir PC800 RDRAM RIMM, kurie 2 kartus našesni už PC100 ir 1,5 karto už PC 133
|
2 Procesoriai Pentium Pro buvo leidžiami su 512 ir 1024 KB L2
|
4 Visuose AMD Athlon procesoriuose palaikoma 200MHz magistralė, bet ryšys su atmintim 100 MHz
|
1. Kompiuterio pagrindinė (darbinė) atmintinė yra būtina vien dėl to, kad procesorių ir duomenų saugyklų sparta labai skiriasi. Visais laikais procesoriai gebėjo apdoroti informaciją daug sparčiau, nei buvo galima ją siusti iš kietojo disko, kompaktinio disko ar pastoviosios atmintinės įrenginių. Vadinasi, tapo reikalinga tarpine atmintinė (TA), kuri būtų gerokai spartesne už kietuosius diskus.
2. Ne viską lemia darbinės atmintinės tipas ir jos formatas. Daugelis DA tipų turi papildomų (ar šiaip skirtingų) ypatybių, kurios gali būti svarbios vartotojams. Tereikia prisiminti, kad asinchroninės atmintinės sparta matuojama nanosekundėmis, o sinchroninės - megahercais.
3. Operatyvioji atmintinė yra DRAM tipo. Šie lustai reikalauja informacijos periodinio atsitaisymo ciklų (regeneravimo), nes kitaip saugomi duomenys dings per sekundės dalį. Statinė atmintinė nereikalauja regeneravimo ciklų. Šio tipo atmintinės yra spartesnės, nei dinaminė atmintinė ir yra brangesnės. Be to, statinės atmintinės elementai yra ne tokie kompaktiški.
4. Laukimo ciklams minimizuoti, AK elementų darbui optimizuoti ir kompiuterio bendram našumui padidinti, dažnai yra panaudojama speciali buferinė atmintinė, priešatmintinė. Paprastai tai ne dinaminė, o statinė atmintinė.
5. L1 atmintinė kartais dar vadinama “primary cache” veikia tokia pat sparta, kaip ir procesorius. Joje saugomos dažniausiai naudojamos ir pasikartojančios instrukcijos procesoriui ir (arba) duomenys.
6. Dvejų lygių «cache» tarp greito centrinio procesoriaus ir žymiai lėčiau veikiančios operatyviosios atmintinės padeda sutrumpinti laukimo laiką, kuris būtų reikalingas procesoriui nuskaitant ir užrašant duomenis į operatyviąją atmintinę.
7. Kad kompiuterio sistemos sparta būtų didžiausia, atmintinė turi turėti galimybę dirbti procesoriaus sparta. Kai procesorius vykdo instrukcijas, jokios pauzės kitai instrukcijai arba operandui sulaukti yra nepageidautinos.
8. Iš esmės atmintinės sistemos kaina turi būti racionaliai susijusi su kitų kompiuterio komponenčių kainomis. Tarp trijų pagrindinių atmintinės charakteristikų – kainos, talpos ir spartos turi būti dermė.
9. Derėtų atminti, kad į kompiuterį galima dėti tokią pat arba spartesnę DA, nei jau įdėta ar nurodyta pagrindinės plokštės aprašyme. Pavyzdžiui, jei kompiuteris naudoja 70 ns darbinę atmintinę, galima į laisvus lizdus įdėti tokio paties tipo 60 ns DA blokelius. Darbinės atmintinės, o ir viso kompiuterio sparta nuo to nepadidės, tačiau ir žalos nebus. Priešingu atveju, gali perkaisti ir sudegti tiek atmintinės blokeliai, tiek ir pagrindinės plokštės lustai.
10. Kita svarbi ypatybė - naudojama įtampa. Anksčiau beveik visa darbinė atmintinė naudojo 5 V maitinimo įtampą. Dabar dažniausiai naudojami 3,3 ar 2,8 V DA blokeliai, o nešiojamieji kompiuteriai naudoja 2,5 V.
1. Kam skirta atmintinės posistemė?
2. Kas lėmė atmintinės hierarchinių pakopų gausą?
3. Kokias žinote pagrindines atmintinių charakteristikas?
4. Apibudinkite skirtingų technologinių tipų atmintines.
5. Kas lėmė priešatmintinių pasirodymą atmintinės posistemėje?
6. Kuo skiriasi L1 ir L2 tipo priešatmintinės?
7. Kuo skiriasi “vienalaikės peržiūros” {Look Aside} tipo priešatmintinės nuo “peržiūros paeiliui” {Look Through} tipo?
8. Kuo skiriasi “rašymas vienu metu” {Write Through} priešatmintinės nuo “rašymas tik pakeitus” {Write Back} tipo?,
9. Nuo ko priklauso optimalios priešatmintinės talpos parinkimas?
10. Kuo pagrįstas asociatyvinių atmintinių adresavimas?
11. Kokius žinote atmintinių modulius?
12. Kuo skiriasi DDR2 atmintinių DIMM moduliai nuo įprastinių?
13. Kokios maitinimo įtampos naudojamos atmintinių moduliams?
Komentarų nėra:
Rašyti komentarą