Лекция 21

20.2.1

Разновидности микросхем памяти.

Лекция20

В КС различают следующие виды памяти: память процессора, внутренняя и внешняя память. Память процессора включает регистры общего назначения, сегментные регистры, регистры команд, внутренний кеш.

Внутренняя память это ОП или ОЗУ, КМОП память.

К внешней памяти относят гибкие, жесткие и флеш-память, регистры передающих устройств, видеопамяти, CD-ROM.

20.1 Быстродействие процессора и памяти:

Быстродействие процессора выражают в единицах частоты Мгц, а быстродействие памяти - в нс. Существуют специальные таблицы, которые устанавливают зависимость между нс и Мгц. Например частота 10Мгц – цикл 100нс. 100Мгц – 10нс. 500Мгц – 2нс. 1Ггц – 1нс.

За одну нс световой луч проходит 30см. Как видно из таблицы один и тот же тип памяти использовался в течении 15 лет, а производительность процессора увеличилась в 40 раз, а производительность памяти осталась на месте. Поэтому появилась необходимость в использовании новых микросхем памяти.

С увеличением частоты продолжительность цикла уменьшается. Рост тактовой частоты в 100 раз в 100 раз уменьшает цикл.

Быстродействие памяти составляет 60нс, поэтому процессор вынужден простаивать. Обычно адресация в микросхемах памяти сводится к следующему: выбирается строка (элементы в виде матрицы) а затем столбец, и после этого передаются данные. Время, затраченное на поиск строки и столбца называется временем задержки. Время доступа = время задержки + время цикла.

Память с временем доступа 60 нс имеет время задержки 25 нс и продолжительность цикла 35 нс, шаговая частота памяти 30 Мгц.

Если процессор работает на частоте 300 Мгц то он вынужден оставаться в ожидании 10 циклов до поступления данных. Для уменьшения времени ожидания были разработаны определенные типы микросхем.

FPM – Fast Page Memory – быстрый постраничный режим. С целью сокращения времени ожидания память DRAM разбивают на страницы, благодаря этому обеспечивается более быстрый доступ к данным в пределах строки. Длина строки от 512 байт до нескольких кб. Специальная схема поиска страниц позволяет при обращении к ней кеш-памяти в пределах страницы уменьшить состояние ожидания. В дополнение к этому был разработан так называемый пакетный burst режим доступа. Сущность этого режима сводится к следующему. Обычно в большинстве случаев доступ к данным является последовательным, поэтому после установки строки и 1го столбца адреса в пакетном режиме можно обращаться к 3м адресам столбца без дополнительного состояния ожидания. Схема синхронизации в пакетном режиме для стандартных DRAM с временем доступа 60 нс 5-3-3-3, где цифры означают циклы. 1 операция доступа к данным – 5 циклов на системной шине, 2 последовательных операции по 3 цикла.

Без пакетного режима и разбивки на страницы - схема 5-5-5-5. Память поддерживает постраничный или пакетный режим.

Иногда для получения быстродействия FPM применяют разбиение ОП на 2 банка и при обращении к одному из банков в другом выбирается строка и столбец, поэтому цикл ожидания уменьшается.

20.2.2Дальнейшим шагом получения быстродействия микросхем памяти в процессорах Pentium было использовано EDO – Extended Data Out. Это усовершенствованный вариант FPM. В специальных микросхемах памяти учитывается перекрытие синхронизации между очередными операциями доступа. Последний цикл совмещается с предыдущим и это позволяет в пакетном режиме добиться схемы 5-2-2-2.

20.2.3SDRAM – Synchronus DRAM. Это новый тип памяти, однако так как она является динамической то ее начальное время ожидания такое же как в FPM и EDO. Но общее время цикла намного короче. Схема синхронизации пакетного доступа 5-1-1-1. Эта память работает на высоких частотах 5Мгц и выше. Начиная с SDRAM быстродействие микросхем оценивают в Мгц а не в нс.

20.2.4RDRAM – относится к новому типу микросхем памяти. Rambus DRAM.

Данный тип использовался с 1999 года. Быстродействие этой памяти сравнимо с быстродействием процессора. Обычные типы памяти имеют разрядность данных равную разрядности шин процессора – 64бит = 8 байт что соответствует максимальному быстродействию на частоте 100 Мгц. – 800 Мб/сек.

Используют также низковольтные сигналы что существенно снижает потребляемую мощность. Логические «0» - 1В. «1» - 1.8В.

Как и в модулях SDRAM. В модулях RDRAM устанавливаются специальные ПЗУ, которые содержат информацию о размере и типе модуля. Каждый модуль может комплектоваться 4,8,16 RDRAM-микросхем.

SDRAM модули – DIMM

RIMM - Rambus Inline Memory Modules.

Соответственно имеют различное число контактов, в частности модуль RIMM – 184 позолоченных контактов (по 92 на стороне). Работой микросхем управляет специальный контроллер SDRAM, частота синхронизации 400 Мгц.