Оперативное запоминающее устройство

- кэш». Для ускорения работы памяти в пакетном режиме были разработаны

различные «хитрые» способы хранения информации: страничный режим,

расслоение банков, быстрый страничный режим (FPM) и т. д.

Большая скорость доступа к ограниченным областям памяти является

особенностью некоторых специфических микросхем, которые позволяют

некоторому объёму, но не всей памяти, быть считанному без цикла

ожидания. Этот подход требует специальных RAM микросхем, которые делят

свои адреса по страницам. Эта технология получила название режима

страничного доступа. Эти специальные микросхемы обеспечивают очень

быстрый доступ в одном из двух направлений их организаций. Если

требуется чтение или запись информации, хранящейся на определённой

странице памяти, и предыдущая команда по работе с памятью использовала

информацию с той же страницы, цикла ожидания не требуется. Однако при

переходе с одной страницы на другую циклы ожидания неизбежны

Следующая интересная технология, названная interleavid memory, очень похожа

на ОЗУ страничного режима. Она существенно повышает скорость обращения к

памяти, но не имеет ограничений по страничной разбивке. При

использовании этой технологии вся оперативная память разбивается на два

или большее число банков. Последовательность битов хранится в разных

банках, поэтому микропроцессор обращается то к одному, то к другому банку

при чтении этой последовательности. Во время обращения к одному банку,

другой реализует цикл обновления, и поэтому процессору не приходится

ждать. И только, если микропроцессору приходится читать несмежные биты,

статус ожидания неминуем, но вероятность его появления уменьшается.

Наиболее типовая реализация этой технологии представляется

разбивкой оперативной памяти на два банка, А следовательно, вероятность

возникновения ожидания - 50%..Четырёхбанковая организация уменьшает эту

вероятность до 25%.

Так как данная технология не требует применения специальных

микросхем памяти, она является наиболее удобной для повышения скорости

системы. Кроме того она может совмещаться с ОЗУ страничного режима, что

ещё больше увеличивает оперативность.

Память типа FPM DRAM использовалась долгие годы, а банки оказались

настолько удачным решением, что используются в современной памяти по

умолчанию, что оговорено в стандарте (например так сделано в SDRAM ).Всё

это позволяло увеличивать быстродействие на несколько процентов, однако

скорость работы нужно было повысить в несколько раз.

Ситуация усугубилась после появления процессора Pentium. Применение 64-

разрядной шины памяти, работающей на частоте 66 МГц, повышало

быстродействие обменов с памятью в четыре раза, по сравнению с наиболее

часто используемой в компьютерах предыдущего поколения 32-рзрядной шиной на

частоте 33-МГц. Однако для этого нужна была такая малость, как увеличение

быстродействия самих модулей ОЗУ по меньшей мере в те же четыре раза.

Появление памяти типа EDO, являющейся дальнейшим усовершенствованием FPM,

увеличило скорость работы всего лишь в полтора раза. Однако этого было

недостаточно. Разработка более быстрого стандарта BEDO так и не была

завершена. Память типа EDO сегодня достаточно активно применяется в

компьютерах на базе процессоров семейства Pentium и даже временами

продаётся в новых системах. Тем не менее, она считается безнадёжно

устаревшей. Ведь кроме низкой на сегодняшний день скорости работы, для всех

упомянутых типов оперативной памяти существует и такая проблема как их не

способность работать на частотах выше 66 МГц. Точнее, их можно заставить

работать на более высокой частоте, но лишь увеличивая циклы задержки.

Проблема эта носит принципиальный характер из-за деталей реализации их

асинхронной электрической схемы. А внешняя частота центральных процессоров

(и, следовательно, частота системных плат ) давно перешла этот барьер.

Первой официально использующей частоту 75 МГц была фирма Cyrix, ныне же

процессоры Intel и AMD работают на внешней частоте 100МГц.

SDRAM : день сегодняшний

Большинство проблем, связанных с низким быстродействием подсистемы

оперативной памяти, позволяет решить память SDRAM. Первоначально

разработанная для видеокарт ( как замена дорогой двухпроводной VRAM ), она

оказалась отличным решением и для высокопроизводительных персональных

компьютеров. С одной стороны, высокое быстродействие модулей памяти SDRAM и

способность работать на высоких частотах наконец-то дали производителям

компьютеров систему ОЗУ, удовлетворяющую сегодняшним требованиям к

быстродействию. С другой стороны, использование всё той же элементной базы

позволило достичь всего этого без повышения цены на готовые изделия.

Итак, в основе SDRAM лежат всё те же микросхемы стандартной DRAM. Каким же

образом достигается увеличение быстродействия? Основных особенностей, по

сравнению с классической памятью, три: чередование, пакетно - конвейерный

режим и синхронизация работы с центральным процессором.

Чередование или расслоение банков достаточно известный способ работы.

Сущность его в следующем. Если два последовательных обращения к памяти

происходят к одним и тем же микросхемам, то второе запрошенное слово (или

двойное слово - особой разницы здесь нет) будет получено только через

время, равное полному циклу памяти. Связано это с довольно многими

факторами, следующими из схемотехники DRAM. При обычном однобанковом

устройстве модуля памяти, каждое последующее слово можно получать лишь

через 50 нс. после предыдущего, а то и реже. Если разбить память на

отдельные области (банки), то при последовательном доступе одно слово будет

выдаваться первым банком, а следующим банком - второе и т. д. К тому

моменту, когда снова нужно будет обратиться к первому банку, пройдет полный

цикл и он будет готов выдать данные без задержки. Теоретически, при

достаточно быстрой работе шины ускорение работы прямо пропорционально числу

банков памяти. На практике это не достижимо: существуют накладные расходы,

кроме того, программа может обращаться к памяти не последовательно, а к

произвольным ячейкам, что легко сводит все преимущества расслоения на нет.

Однако, в большинстве случаев деление на банки работает.

В модулях SDRAM используются четыре банка. Пакетный режим работы памяти

сходен с алгоритмами в кэш - памяти. Суть его в том, что при обращении к

ячейке с каким либо адресом, автоматически генерируется пакет данных,

включающих как эту, так и несколько последующих ячеек. В результате при

обращении к ним, память сразу же, без задержек, готова выдать требующуюся

информацию. Естественно, что пакетно - конвейерный режим повышает

эффективность расслоения банков: практически всегда контроллер ОЗУ

производит обращение по смежным адресам, не зависимо от желания процессора.

Другой вопрос, что такое повышение эффективности работы может оказаться

мнимым: считанные из памяти данные так и останутся невостребованными

процессором.

Два этих типа ускорения работы применялись уже давно и в настоящее время

стали стандартными. А вот еще одна отличительная особенность SDRAM по

сравнению с другими типами оперативной памяти стала действительно

новшеством. Речь идёт о синхронизации работы с центральным процессором.

Раньше системы памяти функционировала асинхронно, поэтому, запросив из нее

какие - либо данные процессор был вынужден входить в холостой цикл для

того, чтобы их дождаться, так как время ожидания было неизвестным, и это не

позволяло заниматься другой работой. Благодаря синхронизации деятельность

памяти и процессора, последний всегда «знает», через сколько тактов он

получит необходимые данные. Если результат обращения к памяти нужен не

сразу, ЦП может выполнить некоторые команды вместо того, чтобы просто

прекращать работу. Соответственно, возрастает эффективность работы

современных процессоров, что повышает производительность всей

вычислительной системы.

У синхронности работы есть и другая отличительная особенность: теперь

контроллер оперативной памяти всегда заранее «знает», через сколько тактов

процессору понадобятся данные из памяти, что позволяет ему оптимизировать

свою работу. Именно синхронную (по отношению к процессору) работу новой

памяти обычно рассматривают как основную ее особенность, что заложено в

названии: Synchronous DRAM.

Истинная скорость работы

Совокупное использование синхронизации работы, расслоения банков и пакетно-

конвейерного режима способствует значительно (в несколько раз) ускорению

работы системы памяти. Кроме того, SDRAM в состоянии работать без циклов

задержки на частоте до 100 МГц, а наиболее качественные модули - до 125 МГц

(на практике достигается до 133 МГц). Таким образом, время цикла памяти

SDRAM составляет 7 - 10 нс. Существует мнение, что указываемое в

спецификациях время цикла соответствует времени доступа. Считают, что у

памяти SDRAM с частотой 100 МГц время доступа равно 10 нс., и она всегда

работает в 5 раз быстрее, а у EDO DRAM - 50 нс. На самом деле это не так. И

те и другие модули имеют полное время доступа 50 нс., то есть при обращении

по случайному адресу данные будут получены именно через это время для обоих

модулей памяти. При последовательном обращении второе слово модуль EDO

выдаст через 20 нс., а модуль SDRAM - через 10 нс. Очевидно двукратное

ускорение. При четырёх последовательных обращениях (наиболее

распространённый случай) модулю EDO для выполнения запроса потребуется

50 + 3 х 20 = 110 нс., модулю SDRAM соответственно

50 + 3 х 10 = 80 нс.

Можно заметить, что никакого пятикратного роста нет - быстродействие SDRAM

выше примерно на 50 % и полностью пропадает при большом числе обращений по

случайным адресам.

Впрочем, сегодня разговоры о том, что SDRAM безусловно быстрее, чем любые

другие типы оперативной памяти, вполне уместны: если для EDO не существует

в природе (а если и существует, то в продаже не появлялись) модули со

временем доступа меньшим, чем упомянутые 50 нс., то для SDRAM время цикла

10 нс. отнюдь не предел. Сейчас наибольшее распространение получают

микросхемы с временем цикла 8 и даже 7 нс. Время доступа для них равно уже

не 50, а 40 нс., благодаря чему получается значительный выигрыш по

сравнению с EDO. Если вернуться к нашему примеру, то SDRAM с частотой 125

МГц. на считывание четырёх слов затратит

40 + 3 х 8 = 64 нс. впрочем, с такой скоростью может не справиться

системная шина, официально пока не работающая с частотами больше 100 МГц.)

Прогресс технологии

С современными задачами SDRAM в принципе справляется неплохо. Однако уже в

ближайшее время её возможностей может оказаться недостаточно. Во-первых,

это касается скорости её работы, которую неплохо бы увеличить уже сегодня.

А во-вторых, важно дальнейшее повышение рабочей частоты, хотя это

становится очевидным не сразу. Дело в том, что повышать внутреннюю частоту

центрального процессора путём увеличения множителя занятие не благодарное:

на определённом этапе может появиться более дорогой процессор, чем

существующая модель, но при этом практически не повышающий быстродействие

системы ( которое зависит не только от скорости работы процессора, но и от

частоты работы материнской платы). В этой связи очень показательна ситуация

с компьютером на базе Intel Pentium 166 и 200. В своё время их стоимость

отличалась в значительной степени, а по части производительности системы

разрыв получался порядка 5% . Линию Pentium II пока спасает встроенный кэш

второго уровня, но надолго ли его хватит? Скорее всего, недавно выпущенный

Pentium II 500 станет последним в ряду процессоров с внешней частотой 100

МГц. это косвенно подтверждает и Intel, объявив, что для новых процессоров

разрабатывается шина с частотой 200 МГц. а возможностей классической SDRAM

уже недостаточно.

Один из выходов в применении разработанной компанией Samsung

памяти типа Double Data Rate SDRAM, называемой также SDRAM II. Ныне она уже

стандартизирована ассоциацией и поддерживается некоторыми чипсетами.

Благодаря отдельным косметическим улучшениям, данная память способна

работать на частоте 200 МГц и обеспечивает в два раза большую

производительность, чем SDRAM.

Ещё более производительной будет память SLDRAM. Она работает не с четырьмя,

а с шестнадцатью банками и поддерживает частоту до 400 МГц. впрочем, это

лишь проект, проводимый группой из двенадцати крупнейших производителей

DRAM. Выход новой памяти на рынок ожидается в ближайшее время, пока имеются

лишь образцы. Межотраслевой стандарт отсутствует.

Поскольку процессоры некоторых архитектур уже перешагнули барьер в 1 ГГц

повышение в будущем тактовой частоты обеспечиваемой SLDRAM даже до 400

МГц, будет не достаточно необходимо по меньшей мере 600 МГц. Пропускная

способность 400 Мбайт/с тоже невелика: до сих пор, разрабатываются новые

микросхемы памяти, все пытаются угнаться по быстродействию за процессорами,

но ни о каком запасе скорости на пару-тройку лет развития и речи нет, а

потребность в этом уже ощущается.

В общем обычные микросхемы DRAM просто не способны работать в необходимом

сейчас режиме, поэтому нужен переход на новую технологию, которая уже

предложена фирмой Rambus и называется RDRAM. У неё масса весьма

существенных отличий от обычной памяти. Первоначальный вариант RDRAM,

применённый в графических рабочих станциях ещё в 1995 году. По возможностям

(600 МГц частота и 600 Мбайт/с пропускная способность) обгоняет SLDRAM,

который ещё год придётся ждать.

В1997 году появилась улучшенная спецификация Concurrent RDRAM - по скорости

она аналогична предыдущей, однако показывает хорошие результаты даже на

маленьких блоках. Благодаря отличным характеристикам новой памяти, её

лицензировало огромное количество производителей. уже сей час она

применяется в мощных игровых приставках и многих платах расширения для РС.

Данный проект получил поддержку Intel ещё в 1996 году. В следующем году

фирма Rambus продемонстрирует новое улучшение RDRAM, которое называется

Direct RDRAM. Память этого типа будет способна работать на частоте до 800

МГц, обеспечивая быстродействие 1,6 Гбайта/с для однобанкового модуля и 3,2

Гбайта для двухбанкового. Пока память типа Rambus не стандартизирована на

высоком уровне, но этого вполне можно ожидать.

Микросхемы и модули

Выше речь шла о разнообразных чипах памяти. Именно они определяют

основные характеристики собственно ОЗУ. Много лет назад, когда только

начали появляться РС, память в компьютеры устанавливалась непосредственно

теми же микросхемами. Разрядность микросхемы всего один бит, а ширина шины

всего 8 бит плюс ещё девятый для контроля чётности. Значит, микросхемы

нужно было вставлять по 9 штук сразу, а места они занимали очень много.

Впрочем, тогда это было не столь уж важно: редко кто из пользователей

расширял память компьютера, да и возможностей для такого расширения было не

много. Потом уже стали применять модули памяти. Хотя было предложено

несколько их вариантов, однако на долгое время закрепиться удалось лишь

модулям типа SIMM - с однорядными печатными контактами. Первое время они

имели разрядность 8 бит и 30 контактов. В результате вы 16- разрядных

компьютерах они использовались парами, а в 32- разрядных четвёрками. Долгое

время работали только с ними, затем им на смену появились 32- разрядные 72-

контактные модули. Для владельцев распространённых тогда «четвёрок» они

стали просто спасением: устанавливать или менять нужно было не более одного

модуля. Такой тип модулей памяти «дожил» и до появления Pentium, и даже

активно применялся в компьютерах этого класса. Однако теперь модули SIMM

пришлось вставлять парами.

Спустя некоторое время конструкторы решили, что они впустую расходуют

достаточно большую площадь модуля. Несмотря на то, что SIMM официально

называется однорядным, контакты у него с обеих сторон платы, но только

соединены электрически. Раньше это требовалось делать из-за невысокого

качества травления используемых печатных плат. Сейчас же подобное

расположение контактов- просто рудимент. Первыми контакты с двух сторон

разъединили разработчики ноутбуков подобных компактных устройств, где важно

было сэкономить побольше места для установки максимального числа

компонентов. Так появились модули типа SO DIMM двух типов: «короткие»

(половинка от SIMM, по длине, 32 разряда, 36 контактов с каждой стороны -

практически сложенный вдвое стандартный SIMM) и «длинные» (64 -

разрядные). Модули SO DIMM до сих пор практически не стандартизированы,

чего не скажешь о модулях DIMM. Последние являются 64 - разрядными, имеют

168 контактов и становятся всё более распространёнными - в компьютерах

линии Pentium II, например, есть только разъёмы для DIMM, и нет для SIMM.

Информация о том, что модули DIMM значительно лучше SIMM, неверна.

Единственное превосходство двухрядных модулей над однорядными - это

удобство установки: SIMM в современные компьютеры устанавливаются парами, а

DIMM - по одному. В остальном же, если на них установлены схожие

микросхемы, дающие одинаковый суммарный объём памяти, они абсолютно

идентичны: модуль EDO DIMM объёмом 64 Мбайт и временем доступа 60 нс.,

ничуть не лучше двух модулей EDO SIMM с тем же временем доступа по 32 Мбайт

каждый. Другое дело, что, например, SDRAM в виде SIMM просто не

выпускается.

Модули RIMM (с памятью типа RDRAM) внешне похожи на стандартные DIMM.

Основные отличия - в микросхемах. Впрочем, никто из пользователей РС пока

не обращал на них внимание, да и не будет до тех пор, пока эта память не

начнёт поддерживаться производителями чипсетов и системных плат.

Контроль чётности.

Как уже было сказано выше, большинство параметров ОЗУ зависит от

используемых микросхем памяти, а отнюдь не от модулей, в составе которых

они продаются. Правда, существуют некоторые характеристики именно модулей,

не применимые к микросхемам. В первую очередь стоит разобраться с контролем

четности. Идея проста: при записи каждого байта данных в память вычисляется

сумма всех бит по модулю два, а полученное значение заноситься в

дополнительный, девятый по счету, бит. При чтении производится та же

операция, и полученное значение сравнивается с хранимым. Если где-то один

из битов изменился, генерируется исключение и работа останавливается с

выдачей соответствующего сообщения.

Такой механизм был разработан ввиду невысокой надёжности в первых

микросхемах оперативной памяти. Предназначен он вовсе не для того, чтобы

можно было использовать сбойные микросхемы, а для того, чтобы пользователь

в случае частого возникновения ошибок заменил неисправные чипы на

нормальные. Однако со временем надёжность интегральных схем возросла, и в

результате подобный контроль стал практически не нужен.

Вместе с тем применяемые операционные системы стали многозадачными, и в

некоторых случаях использование модулей с чётностью стало не только

ненужным, но и вредным. Досадно, когда из-за ошибки в какой-нибудь утилите

для Рабочего стола, пропадают результаты работы всех приложений, включая

нужные и важные для работы. В связи с этим в персональных компьютерах

массового назначения память с четностью просто перестала применяться более

того, многие современные чипсеты контроль четность просто не поддерживают.

Совсем другое дело серверы. В них память с контролем четность не просто

применяется, а еще и реализует более хитрый алгоритм, называемый ЕСС. Суть

его в том, что ошибка в одном бите не только обнаруживается, но и

исправляется, а двойная ошибка (то есть когда неверными оказываются два

бита) определяется. Всё это очень важно для серверов, однако совершенно

бесполезно для обычных владельцев РС: вероятность ошибки в современной

оперативной памяти ничтожно мала, да и большого урона причинить не может, а

тратить крупные суммы неизвестно на что не стоит.

Маркировка модулей памяти.

Пользователь персонального компьютера легко может определить тип и

основные характеристики модулей памяти, всего лишь прочитав маркировку.

Гораздо труднее сделать это компьютеру, у которого глаз, как известно, нет.

В результате для идентификации памяти прибегают к специальным приёмам. В

модулях типа SIMM для этой цели использовались специальные площадки

резисторов (назывались они PRD). Наличие или отсутствие резисторов в

определённых позициях задавало основные характеристики модуля (например,

время доступа).

Впрочем, большинство применяемых контроллеров памяти и, соответственно,

материнских плат, не реагировали на наличие или отсутствие PRD. У модулей

памяти типа DIMM гораздо больше важных параметров. Для их хранения обычно

применяется устанавливаемая на плате специальная микросхема EEPROM,

называемая SPD (Serial Presence Detect). Ее объем (256 бит) достаточен не

только для хранения основных параметров, но и для записи информации о

производителе и т.п.

Производители памяти первое время игнорировали требования стандарта,

однако через некоторое время материнские платы фирмы Intel для Pentium II

стали отказываться работать с памятью без SPD. Впрочем, цена микросхем SPD

просто копеечная (доля процента от стоимости самого модуля), так что теперь

память без неё почти не встречается. Хотя многие платы спокойно работают и

без SPD, но экономить 1-2 доллара смысла нет, особенно с учетом возможности

последующей модернизации компьютера. Следует учесть, что стандарт РС 100,

описывающий память для шины с частотой 100 МГц (применяемый в последних

моделях Intel, и AMD), обязательно требует наличия микросхемы SPD.

Стандарт РС 100.

Данный стандарт, как было отмечено выше, описывает все тонкости работы

оперативной памяти, способной функционировать на частоте 100 МГц.

Обладатель такой памяти проблем с новыми материнскими платами иметь не

будет. Данные спецификации занимают порядка 70 страниц , включая детальное

описание программирования EEPROM. Из основных требований упомянем

обязательность точной маркировки.

Сейчас большинство выпускаемых чипов SDRAM имеют (согласно маркировке)

время цикла 10 нс., что позволяет производителям заявлять об их работе на

частоте 100 МГц. По утверждению Intel, данные микросхем не являются РС 100

- совместимыми. Пришлось разрабатывать микросхемы со временем цикла 8 нс.,

их работа на 100 МГц гарантирована. Собранные на них модули способны

работать и на более высоких частотах до 125 МГц (большая часть материнских

плат на чипсете Intel 440ВХ поддерживают частоты больше 100 МГц).

Логическая организация памяти.

Фундаментальные решения были приняты при разработке первых PC. Для

того, чтобы микропроцессор 8088 мог пользоваться, она должна быть

адресуемой. Как известно, используемый в IBM РС, PC/XT микропроцессор i8088

через свои 20 адресных шин предоставляет доступ всего к 1-Мбайтному

пространству памяти.

Конструкторы IBM решили выделить специальные области памяти для

специфически целей. Они разделили всю память на разделы, и каждый

раздел предназначался для реализации своих функций. Результирующая

диаграмма названа картой памяти. При разработке PC половина всей памяти

была зарезервирована. Верхняя половина адресного пространства, была

выделена для содержания кодов BIOS и для прямого процессорного доступа к

памяти, используемой видеосистемой. Первые несколько Кбайт были

зарезервированы под информацию о системе и расположение конкретных секций

кодов, которые выполнялись на момент возникновения прерываний

программного обеспечения. Эти ячейки памяти называются векторами

прерывания, а функция программного кода - механизмом прерывания.

В конце адресного пространства располагается буфер клавиатуры - номиналом

16 байт. Здесь хранятся 16 последних символов введённых с клавиатуры.

Этот буфер нужен для сохранения набранного текста во время, когда

процессор занят другой задачей, после того как он освободится, текст

будет обработан. Омерзительный писк компьютера означает - буфер

переполнен и дальнейший набор бессмысленен. Кроме того, различные

системные флаги, указывающие на внутреннее состояние системы, также

хранятся в нижнем разделе памяти.

В те дни, когда большинство компьютеров имели 60К памяти, 512К казались

царской щедростью. Поэтому 128К были отданы под юрисдикцию программного

обеспечения, остальные 384К от начала адресного пространства,

предназначались для использования программами BIOS и видеопамятью. Эти

решения выделяли 640К стандартной памяти (conventional memory) для DOS -

это был максимум адресуемого пространства, которым мог оперировать 8088

при выполнении программ. Со временем эти 640К были названы базовой

памятью, потому что это является основополагающим стандартом, на

котором должны базироваться все IBM совместимые системы.

Дополнительная (expanded) память.

Почти на всех персональных компьютерах область памяти UMB (Upper Memory

Blocks) редко оказывается заполненной полностью. Пустует, как правило,

область расширения системного ROM BIOS или часть видеопамяти и области под

дополнительные модули ROM.

На этом и базируется спецификация дополнительной памяти EMS (Ехpanded

Memory Specification), впервые разработанная фирмами Lotus Development,

Intel и Microsoft (поэтому называемая иногда LIM-спецификацией). Эта

спецификация позволяет использовать оперативную память свыше стандартных

640 Кбайт для прикладных программ.

Принцип использования дополнительной памяти основан на переключении блоков

(страниц) памяти. В области UMB, между видеобуфером и системным RGM BIOS,

выделяется незанятое 64-Кбайтное "окно", которое разбито на страницы.

Программные и аппаратные средства позволяют отображать любой сегмент

дополнительной памяти в любую из выделенных страниц "окна(TM). Хотя

микропроцессор всегда обращается к данным, хранимым в "окне" (адрес ниже 1

Мбайта), адреса этих данных могут быть смещены в дополнительной памяти

относительно "окна" на несколько мегабайт (см. рис. 2).

В компьютерах на процессоре i8088 для реализации дополнительной памяти

должны применяться специальные платы с аппаратной поддержкой "подкачки"

блоков (страниц) памяти и соответствующий программный драйвер. Разумеется,

платы дополнительной памяти могут устанавливаться и в компьютер на базе

процессоров i80286 и выше.

Расширенная (extended) память

Компьютеры, использующие процессор l80286 с 24-разрядными адресными шинами,

физически могут адресовать 16 Мбайт, а в случае процессоров i80386/486 - 4

Гбайта памяти.

| |Expanded- память | | | | |

| |Область HMA | | | |Область НМА - память |

|1024 | |1000| | | |

|K | |0h | | | |

| |Системный ROM BIOS | | | |ROM BIOS |

|960 K| |F000| | | |

| | |h | | | |

| |Расширение ROM BIOS | | | | |

|896 K| |E000| | |" Окно EMS " |

| | |h | | | |

| |... | | | | |

| |... | | | | |

| |Hard Disk ROM BIOS | | | |I/O ROM BIOS |

| | |C800| | | |

| | |h | | | |

|784 K|EGA/VGA ROM BIOS |C000| | | |

| | |h | | | |

| | | | | |Видеопамять |

|768 K|Дисплей CGA | | | | |

| | | | | |ОЗУ |

|736 K|Монохромный дисплей |B000| | | |

| | |h | | | |

| |Дисплей EGA/VGA | | | | |

| |... |A000| | | |

| |... |h | | |Драйвер ЕМM.SYS |

| |... | | | | |

| |TSR-прогрсммы | | | | |

| |DOS | | | |DOS |

|0 K | | | | | |

|Рис. 1 Дополнительная | | |Рис. 2 Расширенная |

|память | | |память |

Наиболее существенным различием расширенной (базовой) и дополнительной

памяти является то, что программы, работающие в реальном режиме, не могут

выполняться в дополнительной памяти. А так как DOS написан для реального

режима, ему приходится обходиться только базовой памятью. Но сказать, что

дополнительная память бесполезна в реальном режиме - неверно.

Программы не знают, как адресоваться к дополнительным ячейкам памяти. Но

дополнительная память может быть использована для хранения информации. А

следовательно, просто нужно разработать программное обеспечение, чтобы

использовать возможности дополнительной памяти. И такие DOS-программы

существуют. Прекрасный пример тому имитатор логического диска - VDISK,

который поддерживается DOS, начиная с версии 3.0. Хотя программные коды

VDISK выполняются в обычной памяти DOS в реальном режиме, дополнительная

память может использоваться для хранения данных. Так как OS/2 может

функционировать в защищенном режиме, ей доступны все ресурсы дополнительной

памяти. Однако стоит напомнить, что, когда OS/2 использует

подпрограммы старушки DOS, ей приходится довольствоваться ограничениями

памяти реального режима в 640 Кб.

В апреле 1985 года несколько месяцев спустя после представления первых

AT с несколькими Мб дополнительной памяти - главное издательство по

программному обеспечению и разработчик технического обеспечения

сформулировали свой собственный метод преодоления ограничения в 640 Кб

старых компьютеров на 8088 микропроцессоре, работающих в DOS. Через

несколько месяцев к ним присоединилась и Microsoft Corporation. Их

разработка названа Lotus - Intel-Microsoft Expended Memory Specification

или LIM память, или EMS, или просто расширенная память. Первая версия

была названа EMS 3.0, чтобы указать на совместимость с тогда

последней версией DOS. Новая система отличалась как от базовой памяти, так

и от дополнительной. Она не была в пределах адресного пространства

центрального микропроцессора. Её работа основывалась на специальной схеме

технического обеспечения, которая функционировала наподобие переключателя.

Это устройство переключало банки памяти из нормального адресного

пространства 8088 микропроцессора, где чип мог читать и писать в неё.

Эта схема, названная переключателем банков, не была ни новой ни необычной.

Подобное устройство использовалось в компьютерах на Z80 для преодоления

лимита в 64К. Первые EMS имели дело с расширенной памятью, разбитой на

банки по 16К. Представление AT с потенциально адресуемыми 16М затмило EMS,

пока тяжелая действительность недоступности дополнительной памяти была до

конца осознана. Даже несколько имеющихся программ, которые могли

пользоваться достоинствами EMS, были более полезны чем драйвер VDISK,

который был единственной совместимой с DOS программой, позволяющей

использовать дополнительную память.

Все программное обеспечение EMS можно было разделить на две группы.

Первая использует возможности 80386 работать с картами памяти виртуальных

страниц. Вторая копирует банки в 16К из дополнительной памяти в основную.

Хотя оба типа программ эффективно используются, Lotus заявляет, что

системы использующие копирование блоков программ, не могут обеспечить

полную корректную реализацию EMS.

Заключение

В данном курсовом проекте рассмотрены ОЗУ нескольких типов. Кэш - память

(одноуровневая и двухуровневая), статические ОЗУ: SRAM и динамические: DRAM

(FPM DRAM, EDO DRAM, SDRAM, Rambus DRAM, SDRAM II.) Показаны их различия,

преимущества одних и недостатки других. Так же освещены перспективы и

прогрессивные технологии.

Например, SRAM стоит существенно дороже, чем DRAM в результате, сфера

применения микросхем SRAM ограничена теми областями, для которых требуется

небольшой объем памяти, а значительное быстродействие.

Особенность SDRAM по сравнению с другими типами оперативной памяти -

синхронизация работы с центральным процессором. Соответственно, возрастает

эффективность работы современных процессоров. Память типа Double Data Rate

SDRAM, называемой также SDRAM II (ныне она уже стандартизирована) способна

работать на частоте 200 МГц и обеспечивает в два раза большую

производительность, чем SDRAM.

Память SLDRAM работает с шестнадцатью банками и поддерживает частоту до 400

МГц. впрочем, это лишь проект, проводимый группой из двенадцати крупнейших

производителей DRAM. Однако, выход новой памяти на рынок ожидается уже в

ближайшее время.

Поскольку процессоры некоторых архитектур уже перешагнули барьер в 1 ГГц

повышение в будущем тактовой частоты обеспечиваемой SLDRAM даже до 400

МГц, будет не достаточно необходимо по меньшей мере 600 МГц. Пропускная

способность 400 Мбайт/с тоже невелика: до сих пор разрабатывая новые

микросхемы памяти, все пытаются угнаться по быстродействию за процессорами,

но ни о каком запасе скорости на пару-тройку лет развития и речи нет, а

потребность в этом уже ощущается.

Список используемой литературы:

Б.М. Каган

«Электронно вычислительные машины и системы.» Москва «Радио и связь» 1991г

А.Д. Смирнов

«Архитектура вычислительных систем» Москва «Радио и связь» 1990г.

Э.В. Евреинов, Ю.Т. Бутыльский, И.А. Мамзелев

«Цифровая и вычислительная техника» Москва «Радио и связь» 1991г.

Научно популярный журнал о компьютерах

«Подводная лодка» №10 1998г

-----------------------

Элемент памяти (ЭП)

Матрица накопителя

Uпит Общ

Выход

1

i

m

Зп/сч

Вход

Страницы: 1, 2