43 Pamięci półprzewodnikowe w technice mikroprocesorowej

43 Pamięci półprzewodnikowe w technice mikroprocesorowej rodzaje, charakterystyka, zastosowania
Typy pamięci
•
Ulotność,
◦ dynamiczna RAM,
◦ statyczna ROM,
•
Miejsce w konstrukcji komputera,
◦ pamięć robocza – RAM,
◦ pamięć podręczna – cache,
◦ pamięć zewnętrzna – masowa,
•
Zapis / Odczyt,
◦ tylko do odczytu,
◦ jednokrotnego zapisu,
◦ wielokrotnego zapisu,
•
Rodzaj dostępu,
◦ pamięć o dostępie swobodnym,
◦ pamięć o dostępie szeregowym,
Pamięć RAM
Pamięć RAM jest pamięcią operacyjną o dostępie bezpośrednim. W pamięci RAM można zapisywać i
odczytywać dane. Jest to jednak pamięć ulotna, gdyż w momencie odcięcia zasilania wszelkie
informacje zostają utracone. Pamięć ta musi być odświeżana by mogła przechowywać dane. RAM jest
stosowana w komputerach osobistych, gdyż umożliwia szybką wymianę danych, a jej czas dostępu jest
krótki.
Nadzór nad rozmieszczeniem programów w pamięci RAM sprawuje system operacyjny.
Cechy pamięci RAM:
•
pojemność, która decyduje o ilości możliwych do jednoczesnego uruchomienia programów i
ich podstawowych danych ,
•
możliwość otwierania wielu programów na raz,
•
czas dostępu, który ma duże znaczenie, ponieważ im szybciej procesor może komunikować się
z układami pamięci, tym większa jest wydajność komputera, i praca uruchamianych na nim
programów,
•
duża stabilność i szybkość działania komputera, gdyż dodatkowa pamięć powoduje, że system
Windows rzadziej lub wcale nie korzysta z pamięci wirtualnej.
Pamięć statyczna ROM
Pamięć ROM to pamięć statyczna, używana najczęściej w komputerach osobistych. Pamięć ta zawiera
jedynie niezbędne programy systemu operacyjnego, potrzebne do odczytywania danych. ROM nie
może być modyfikowana. Jest to pamięć stała, w momencie odcięcia zasilania nie traci danych. Na
dysku stałym zapisany jest program pozwalający na wykonanie podstawowych funkcji oraz program
inicjujący. Pamięć ROM działa wolniej od RAM. Pamięć ROM jednak posiada około 300-100 KB i
mogą zawierać nawet cały system operacyjny. Pamięć ROM nie są ulotne, możliwe jest, więc w nich
przechowywanie kluczowe informacji jak na przykład BIOS-u (programu uruchamianego
automatycznie przy włączaniu komputera. Pamięć ROM można podzielić na EPROM (Ersable
Programable Read Only Memory) i EEPROM (Elektically EPROM).
•
EPROM (Electrically Programmable Read-Only Memory) lub (Erasable PROM) – jest
pamięcią stałą, która umożliwia kasowanie danych za pomocą ładunków elektrycznych. Jest to
kasowalna pamięć tylko do odczytu – to rodzaj nieulotnej pamięci typu ROM zawartej w
układzie scalonym, który może być programowany i przeprogramowywany za pomocą
specjalnego urządzenia elektronicznego tzw. programatora. Mikroukłady EPROM umieszczane
są w przeźroczystej obudowie, tak aby jej zawartość mogła być kasowana poprzez naświetlanie
promieniami ultrafioletu. Mikroukłady EPROM są najczęściej stosowane do przechowywania
danych, które najprawdopodobniej nie będą już nigdy zmieniane, na przykład BIOS.
•
EEPROM (Electrically Ereasable Programmable Read-Only Memory) – jest to
elektrycznie kasowalna i programowalna pamięć tylko do odczytu - rodzaj stałej pamięci której
zawartość można wymazać i ponownie zaprogramować przez przyłożenie napięcia
elektrycznego do układów pamięciowych, a następnie wpisanie w nie nowych instrukcji .
Pamięć typu FLASH
To rodzaj pamięci EEPROM, umożliwia zapisywanie i czyszczenie wielu komórek pamięci na raz.
Normalne pamięci EEPROM pozwalają zapisywać naraz tylko jedną komórkę, przez co komputer
działa wolniej. Wszystkie typy pamięci Flash zużywają się po pewnej ilości zapisań i wyczyszczeń.Są
dwie formy pamięci Flash: NOR i NAND. Pamięć NOR ma długi czas zapisu i czyszczenia, ale
posiada pełny interfejs adresowania i dostępu do danych, co pozwala na szybki dostęp do dowolnego
miejsca w pamięci. Jest przez to dobra do przechowywania programów, które nie wymagają częstej
aktualizacji, na przykład w aparatach cyfrowych i notatnikach elektronicznych. Wytrzymuje od 10
tysięcy do 100 tysięcy cykli zapisu. Pamięć NAND ma krótszy czas czyszczenia i zapisu, większą
gęstość, mniejszy współczynnik koszt/bit oraz dziesięciokrotnie większą wytrzymałość. Jednak jej
interfejs umożliwia jedynie dostęp sekwencyjny, co czyni ją lepszą w zastosowaniach typu pamięci
masowej, lecz gorszą jako pamięć komputerowa.
Pamięć podręczna – rodzaje
Istnieją jeszcze inne rodzaje pamięci: statyczna SRAM lub dynamiczna DRAM, oraz pamięci
podręczne, które przyśpieszają działanie procesora, gdyż jest ona szybsza od systemowej, w której
przechowywane są często wykorzystywane dane. Pamięć taką można by porównać do notatek
sporządzanych z przeglądanych książek.
Pamięć SRAM (Statistic Random Access Memory )
To rodzaj ulotnej pamięci RAM, nie wymagającej ciągłego odświeżania przez procesor,jest szybka,
przechowuje dane do momentu odcięcia zasilania, ale ich budowa jest złożona. Jest to jednak pamięć
mało pojemna, ale zwiększa szybkość dostępu komputera do przechowywanych w pamięci operacyjnej
informacji. Układy tej pamięci są zazwyczaj używane jako pamięć podręczna procesora i przechowują
swoją zawartość aż do momentu wyłączenia zasilania lub zresetowania komputera, kiedy specjalny
program zeruje jej wszystkie komórki. Są dwa rodzaje układów SRAM: asynchronicznie i
synchroniczne, które dostosowują się do częstotliwości zegara procesora, są znaczne szybsze niż
asynchroniczne i mogą wykonywać operacje taktowane równorzędnie z zegarem systemowym
komputera.
Pamięć DRAM (Dynamic Random Access Memory)
To
rodzaj
pamięci
RAM,
przechowująca
informacje
przy
wykorzystaniu
kondensatorów
(magazynujące ładunki elektryczne) pamięć ta wymaga odświeżania regularnego, jest, więc wolniejsza
od SRAM i wykorzystuje więcej energii. Kondensatory te po pewnym czasie tracą swój ładunek,
mikroukłady DRAM muszą regularnie je ładować (odświeżać) za pomocą impulsu elektrycznego.
Polega to na cyklicznym odczytywaniu i ponownym zapisywaniu zawartości wszystkich komórek.
Posiada jednak dużą pojemność i nieskomplikowaną budowę.
•
SDRAM (Synchronous Dynamic Random Access Memory) – to pamięć zsynchronizowana z
taktem zegara systemowego pamięć operacyjna typu DRAM, dzięki czemu radykalnie większa
jest szybkość transmisji danych między pamięcią a procesorem, czas dostępu (odczytu)
skrócony jest do około 10 -12 nanosekund. Pamięci tego typu stosowane są w komputerach
zarówno jako pamięć operacyjna, jak i jako pamięć kart graficznych.,
•
Pamięć VDRAM (Video RAM) wykorzystywana jest w kartach graficznych. Umożliwia
dwukrotnie szybsze przekazywanie danych niż DRAM i zapisuje całe bloki danych
jednocześnie.
Pamięć CACHE (Cache memory)
Cache to dodatkowa pamięć, w którą wyposażone są komputery. Jest to pamięć podręczna, która
znacznie przyśpiesza wykonywanie programów. Instaluje się ją, dlatego, że pamięć RAM jest zbyt
powolna dla dzisiejszych procesorów. Casch odczytuje dane z wyprzedzeniem, co znacznie zwiększa
wydajność komputerów. Casch stosuje się w sterownikach dysku, jako bufory dysku. Jest to często
zwykła pamięć RAM, ale znacznie szybsza niż pamięć dyskowa. Starsze procesory Pentium mają 16
KB wewnętrznej pamięci podręcznej i 256 KB pamięci podręcznej znajdującej się na płycie głównej.
Procesory Pentium II mają oba rodzaje pamięci na płytkach procesora.. Pamięć ta używana jest do
przyspieszenia dostępu do dysku twardego lub napędu optycznego CD- ROM/DVD-ROM/DVD-RAM
lub magnetooptycznego. Pamięć podręczna jest wydzielana z przestrzeni adresowej dostępnej dla
systemu operacyjnego. Rozmiar pamięci podręcznej systemu operacyjnego ustalana jest automatycznie
przez system operacyjny lub jest ustalana przez administratora. Pliki zapisywane są równolegle na
dysku i w pamięci podręcznej, a przy ponownej próbie dostępu do pliku plik pobierany jest w
pierwszej kolejności z pamięci podręcznej.
Pamięć podręczna procesora pośredniczy w wymianie danych pomiędzy rejestrami procesora, a
pamięcią operacyjną komputera (zarówno RAM jak i ROM). Dostęp do pamięci cache jest dla
procesora przezroczysty, gdyż procesor adresuje pamięć bez zmian. Dane w pamięci cache są
umieszczane przez dodatkowe układy (umieszczone na płycie głównej lub procesorze) śledzące pracę
procesora i umieszczające potrzebne dane w pamięci podręcznej. Są trzy typy (poziomy) pamięci
podręcznej procesora:
•
L1 - pamięć pierwszego poziomu umieszczana na procesorze. Pamięć ta z uwagi na
ograniczenia rozmiarów i mocy procesora zawsze jest najmniejsza z opisanych powodów
(rozmiar i pobór mocy). Pamięć ta umieszczona jest najbliżej głównego jądra procesora,
•
L2 - pamięć drugiego poziomu umieszczona na procesorze. Większego rozmiaru niż pamięć L1,
umieszczona też na procesorze, ale o trochę wolniejszym czasie dostępu,
•
L3 - pamięć trzeciego poziomu może być umieszczona na płycie głównej komputera.
COMOS
Comos to również dodatkowa pamięć. Jest to ulotna pamięć, w której przechowywane są ustawienia
BIOS. Aby dane, które się w niej znajdują, nie były tracone w chwili wyłączenia komputera, ciągły
dopływ prądu zapewnia jej bateria znajdująca się na płycie głównej, to właśnie dzięki niej twój
komputer zawsze wie, która jest aktualnie data i godzina.
(ZRODLA/43/pamiec_komputera.pdf)