Особенности построения и основные параметры типовых ОЗУ

Министерство связи и массовых коммуникаций РФ

Сибирский государственный университет телекоммуникаций и информатики

 

Кафедра информатики, вычислительной

техники и автоматизированных систем

 

 

Реферат

 

 

“Оперативное запоминающее устройство (ОЗУ) ”

 

Выполнил: Сидоров А.Ю.

Группа П-03

Проверил: Трофимов В.К.

Содержание

1. Содержание 2 стр.

2. Введение 3 стр.

3. Физические виды ОЗУ 4 стр.

4. Классификация и основные характеристики ОЗУ 6 стр.

5. Прогресс технологии 8 стр.

6. Логическая организация памяти 10 стр.

7. Заключение 12 стр.

8. Список литературы 14 стр.

 

Введение

Операти́вная па́мять — часть системы компьютерной памяти, в которой временно хранятся данные и команды, необходимые процессору для выполнения им операции и время доступа к которой не превышает одного его такта. Обязательным условием является адресуемость (каждое машинное слово имеет индивидуальный адрес) памяти. Передача данных в/из оперативную память процессором производится непосредственно, либо через сверхбыструю память.

Оперативное запоминающее устройство (ОЗУ) — техническое устройство, реализующее функции оперативной памяти.

ОЗУ может изготавливаться как отдельный блок или входить в конструкцию, например однокристальной ЭВМ или микроконтроллера.

Под архитектурой ОЗУ принято понимать совокупность представлений о составе его компонентов, организации обмена информацией с внешней средой, а также о функциональных возможностях, реализуемых посредствам команд.

Цель данной курсовой работы: анализ архитектуры, назначения и особенности различных поколений ОЗУ. Начиная с первых 16-разрядных микросхем памяти; чипов памяти, применяемых в сегодняшних РС(кэш-память, SRAM, DRAM); и перспективные направления развития оперативной памяти. Будут рассмотрены логическая организация памяти, быстродействие, синхронизация работы (по отношению к процессору), контроль чётности, режимы страничного доступа, расслоение ОЗУ на банки и пакетно- конвейерный режим.

Все персональные компьютеры используют три вида памяти: оперативную, постоянную и внешнюю (различные накопители). Память нужна как для исходных данных так и для хранения результатов. Она необходима для взаимодействия с периферией компьютера и даже для поддержания образа, видимого на экране. Вся память компьютера делится на внутреннюю и внешнюю. В компьютерных системах работа с памятью основывается на очень простых концепциях. В принципе, всё, что требуется от компьютерной памяти, - это сохранять один бит информации так, чтобы потом он мог быть извлечён оттуда.

Оперативная память предназначена для хранения переменной информации, так как она допускает изменение своего содержимого в ходе выполнения микропроцессором соответствующих операций. В компьютерах с архитектурой фон Неймана (к этому классу относятся практически все ЭВМ, в том числе и РС)оперативная память играет очень важную роль. Именно в ней хранятся все выполняемые программы и их данные.

Работа осуществляется центральным процессором и оперативной памятью, остальные же компоненты любой вычислительной системы напрямую в процессе вычисления не участвуют. ОЗУ предназначено для хранения переменной информации, оно допускает изменение своего содержимого в ходе выполнения процессором вычислительных операций с данными. Это значит, что процессор может выбрать (режим считывания) из ОЗУ код команды и данные и после обработки поместить в ОЗУ

(режим записи) полученный результат. Причём возможно размещение в ОЗУ новых данных на месте прежних, которые в этом случае перестают существовать. таким образом, ОЗУ может работать в режимах записи считывания и хранения информации. Все программы, в том числе и игровые, выполняются именно в оперативной памяти.

Физические виды ОЗУ

В большинстве современных компьютеров оперативная память представляет собой динамические модули памяти, содержащие полупроводниковые БИС ЗУ, организованные по принципу устройств с произвольным доступом. Память динамического типа дешевле, чем статического, и её плотность выше, что позволяет на том же пространстве кремниевой подложки размещать больше ячеек памяти, но при этом её быстродействие ниже. Статическая, наоборот, более быстрая память, но она и дороже. В связи с этим массовую оперативную память строят на модулях динамической памяти, а память статического типа используется для построения кеш-памяти в микропроцессоре.

Память динамического типа (англ. DRAM (Dynamic RAM))

Экономичный вид памяти. Для хранения разряда (бита или трита) используется схема, состоящая из одного конденсатора и одного транзистора (в некоторых вариациях конденсаторов два). Такой вид памяти решает, во-первых, проблему дороговизны (один конденсатор и один транзистор дешевле нескольких транзисторов) и во-вторых, компактности (там, где в SRAM размещается один триггер, то есть один бит, можно уместить восемь конденсаторов и транзисторов). Есть и свои минусы. Во-первых, память на основе конденсаторов работает медленнее, поскольку если в SRAM изменение напряжения на входе триггера сразу же приводит к изменению его состояния, то для того чтобы установить в единицу один разряд (один бит) памяти на основе конденсатора, этот конденсатор нужно зарядить, а для того чтобы разряд установить в ноль, соответственно, разрядить. А это гораздо более длительные операции (в 10 и более раз), чем переключение триггера, даже если конденсатор имеет весьма небольшие размеры. Второй существенный минус — конденсаторы склонны к «стеканию» заряда; проще говоря, со временем конденсаторы разряжаются. Причём разряжаются они тем быстрее, чем меньше их ёмкость. За то, что разряды в ней хранятся не статически, а «стекают» динамически во времени память на конденсаторах получила своё название динамическая память. В связи с этим обстоятельством, дабы не потерять содержимое памяти, заряд конденсаторов для восстановления необходимо «регенерировать» через определённый интервал времени. Регенерация выполняется центральным микропроцессором или контроллером памяти, за определённое количество тактов считывания при адресации по строкам. Так как для регенерации памяти периодически приостанавливаются все операции с памятью, это значительно снижает производительность данного вида ОЗУ.

В настоящее время широкое распространение получили устройства динамической памяти базирующиеся на способности сохранять электрический заряд. Микросхемы динамических ОЗУ отличаются от микросхем статических ОЗУ большей информационной ёмкостью, что обусловлено меньшим числом компонентов в одном элементе памяти и, следовательно, более плотным их размещением в полупроводниковом кристалле.

ОЗУ, собранное на триггерах, называется статической памятью с произвольным доступом или просто статической памятью. Достоинство этого вида памяти — скорость. Поскольку триггеры собраны на вентилях, а время задержки вентиля очень мало, то и переключение состояния триггера происходит очень быстро. Данный вид памяти не лишён недостатков. Во-первых, группа транзисторов, входящих в состав триггера, обходится дороже, даже если они вытравляются миллионами на одной кремниевой подложке. Кроме того, группа транзисторов занимает гораздо больше места, поскольку между транзисторами, которые образуют триггер, должны быть вытравлены линии связи. Используется для сверхбыстрого ОЗУ.

Особенности построения и основные параметры типовых ОЗУ

Микросхемы памяти изготавливают по полупроводниковой технологии на основе кремния с высокой степенью интеграции на кристалле, что определяет их принадлежность к БИС. Для самой общей характеристики БИС памяти принимают в расчёт, прежде всего, их информационную ёмкость, быстродействие, энергопотребление.

Основной составной частью микросхем ОЗУ является массив элементов памяти, объединенных в матрицу накопителя (рис.1). Элемент памяти (ЭП) может хранить 1 Бит (0 Бит) информации. Каждый ЭП имеет свой адрес. Для обращения к ЭП необходимо его выбрать с помощью кода адреса. ОЗУ которое допускает обращения по адресу к любому ЭП в произвольном порядке, называется ОЗУ с произвольным доступом. Последовательный доступ предусматривает обращение к отдельным ЭП только в порядке возрастания или убывания их адресов.

Разрядность кода адреса т, равна числу двоичных единиц в нём, определяет информационную ёмкость микросхемы ОЗУ, т. е. число ЭП в матрице накопителя, которое можно адресовать (2т). Для ввода и вывода информации служит вход и выход микросхемы. Для управления режимом микросхемы памяти необходим сигнал

«Запись /считывание», значение 1 определяет режим записи бита информации в

ЭП, а 0 - режим считывания. Такую организацию матрицы накопителя, когда одновременно ведется запись и считывание, называют одноразрядной.

Существуют и матрицы с многоразрядной организацией, иначе называемой

«словарной». У таких микросхем несколько информационных входов и столько же выходов, и поэтому они допускают одновременную запись (считывание) многоразрядного кода, который принято называть словом.

Оперативная память предназначена для сравнительно кратковременного хранения информации и её принято называть RAM (Random Access Memory).

Постоянная память обычно содержит такую информацию, которая не должна меняться в течение длительного времени. Постоянная память имеет собственное название - ROM (Read Only Memory), которое указывает на то, что ею обеспечиваются только режимы считывания и хранения.

Долгое время подсистема ОЗУ не развивалась: увеличивался объём памяти, в РС и больших ЭВМ пришёл кэш, несколько возросло быстродействие микросхем.