8. Память с произвольным доступом.

В ЗУ с произвольным доступом (RAM - random access memory) время доступа не зависит от места расположения участка памяти (например, ОЗУ).Типы полупроводниковых ЗУ с произвольным доступом.

В запоминающем устройстве, называемом памятью с произвольным доступом (Random Access Memory, RAM), на обращение к любому адресу уходит одно и тоже время. Для реализации основной памяти компьютера используют полупроводниковые интегральные схемы.

Обычно процессор обрабатывает команды и данные значительно быстрее, чем они выбираются из памяти. Поэтому цикл доступа к памяти является узким местом системы. Напомним, что одним из способов сокращения времени доступа к памяти может стать использование кэш-памяти. В ней хранятся текущие фрагменты программы и ее данных.

Статическая и динамическая память

Память на основе микросхем, которые могут сохранять свое состояние лишь до тех пор пока к ним подключено питание, называется статической (Static RAM, SRAM).

Статическая RAM работает быстро, но стоит очень дорого, поскольку каждая ее ячейка содержит несколько транзисторов. Вот почему выпускается еще и более дешевая память с более простой конструкцией ячеек.

Однако эти ячейки не способны бесконечно долго сохранять свое состояние, поэтому такая память называется динамической (Dinamic RAM, DRAM). В ячейке динамической памяти информация хранится в форме заряда на конденсаторе, и этот заряд может сохраняться всего несколько десятков миллисекунд. Поскольку ячейка памяти должна хранить информацию гораздо дольше, ее содержимое должно обновляться путем восстановления заряда на конденсаторе.

Динамическая память

Синхронная DRAM

Результатом последних разработок в области технологий памяти стало создание DRAM, синхронизируемой тактовым сигналом. Она получила название синхронная DRAM (Synchronous DRAM, SDRAM).

Память SDRAM может функционировать в нескольких режимах, определяемых управляющей информацией в регистре режима. Например, могут задаваться пакетные операции для передачи различных объемов памяти. В DRAM имеется встроенная схема регенерации. В состав этой схемы входит счетчик, формирующий адрес строки, которая выбрана для регенерации. В типичной DRAM данные регенерируются, по меньшей мере, каждые 64 мс.

DDR SDRAM

Рынок, требующий постоянного повышения производительности компьютерных систем, заставляет разработчиков создавать все более быстрые версии микросхем памяти. стандартная SDRAM выполняет операции на переднем фронте тактового сигнала. Вслед за ней появилась память, доступ к ячейкам которой выполняется тем же способом, но данные пересылаются на обоих фронтах сигнала. Время ожидания таких микросхем тоже, что у стандартных SDRAM, но в случае больших пакетных операций пропускная способность почти вдвое выше. Такая память называется SDRAM с удвоенной пропускной способностью (Double Data Rate SDRAM, DDR SDRAM)

Для ускорения доступа к данным массив ячеек разделен на два независимых массива. Последовательные слова блока данных хранятся в различных массивах. Такое чередование слов позволяет одновременно считывать из памяти два слова, одно из которых пересылается на переднем, а другое – на заднем фронте тактового сигнала.

DDR SDRAM и стандартные SDRAM наиболее эффективны в системах, где данные пересылаются преимущественно блоками. К системам такой категории относятся и компьютеры общего назначения, в которых пересылка между основной памятью и КЭШем осуществляется блоками.

Замечания относительно систем памяти.

При выборе микросхем RAM для конкретной системы учитывается несколько факторов, прежде всего их быстродействие, стоимость, потребляемая мощность и размер.

Статическая RAM обычно используется только в тех случаях, когда на первом месте стоит скорость работы системы. Схемы реализации ее базовых ячеек достаточно сложны, из-за чего стоимость и размер микросхем получаются большими. Как правило, статическая RAM применяется для реализации кэш-памяти. Для реализации основной памяти в большинстве компьютеров используется динамическая RAM. Такие микросхемы характеризуются очень высокой плотностью, благодаря чему память достаточно большого объема имеет приемлемую стоимость.