1.5 Выбор системной памяти

Обычно под системной понимают лишь оперативную память. На самом деле работоспособность всей компью­терной системы зависит от характери­стик подсистемы памяти в целом. Под­система памяти охватывает:

• оперативную память как таковую;

• кэш-память первого уровня, распо­ложенную в ядре процессора;

• кэш-память второго уровня (в неко­торых конфигурациях она высту­пает как кэш третьего уровня), раз­мещаемую на материнской плате, на картридже процессора или в его ядре;

• контроллер памяти;

• шины данных и команд, объединя­ющие все элементы подсистемы в единое целое.

Рост требуемых объемов оператив­ной (системной) памяти происходит практически непрерывно по мере раз­вития технологии аппаратных средств и программных продуктов. Сегодня по­всеместным стандартом становится объем 64 Мбайт. При 32 Мбайт еще обеспечиваются минимально необхо­димые условия функционирования современных операционных систем.

Для комфортной работы в среде издательских пакетов и графических редакторов понадобится уже 128 Мбайт, если же работать с цветом, то 256 Мбайт оперативной памяти не покажутся излишними. Для профессиональной ра­боты по созданию трехмерных изобра­жений высокого качества, обработки видео в режиме реального времени лучше иметь не менее 512 Мбайт.

Те же правила относятся и к кэш-па­мяти. Если кэш второго уровня распо­ложен на ядре процессора и работает на его частоте, он в принципе эффек­тивнее кэша, размещенного на мате­ринской плате. Естественно, что чем больше емкость кэш-памяти, тем эф­фективней работает подсистема памя­ти в целом.

1.5.1 Динамическая и статическая память

Память, применяемая для временно­го хранения инструкций и данных в компьютерной системе, получила на­звание RAM (Random Access Memory — память с произвольной выборкой), по­тому что обращение происходит в лю­бой момент времени к произвольно выбранной ячейке. Память этого клас­са подразделяется на два типа — с ди­намической (Dynamic RAM, DRAM) и статической (Static RAM, SRAM) выбор­кой. В первом случае значение бита ин­формации в ячейке определяется наличием или отсутствием заряда на мини­атюрном конденсаторе (управляемом 1-2 транзисторами). В статической па­мяти применены специальные элемен­ты — триггеры (имеющие два устойчи­вых состояния), реализованные на 4-6 транзисторах. Естественно, что из-за необходимости ожидания накопления (стекания) заряда на конденсаторе бы­стродействие DRAM ниже. Однако бла­годаря большему числу транзисторов на ячейку память SRAM существенно дороже. Обычно модули DRAM применяют в оперативной и видеопамяти, а модули SRAM — в качестве быстрых буферных элементов в процес­сорах, на материнских платах, в жест­ких дисках, приводах CD-ROM и про­чих устройствах.

1.5.2 Асинхронная память (dram)

Асинхронный интерфейс работы динамической па­мяти предусматривает наличие отдельного устрой­ства в контроллере памяти для генерации управляю­щих сигналов. Для операций чтения/записи определяется продолжительность, величина которой зависит от технологии изготовления микросхемы, ширины шины данных, наличия буфера и других параметров.

Внутри каждого типа операций устанавливаются па­раметры сигналов стробирования различных команд и необходимых задержек с таким расчетом, чтобы сигнал любой команды обязательно прошел до заверше­ния операции в целом. Таким образом, каждый цикл внутри операции имеет продолжительность, отлич­ную от других циклов. Никакая последующая опера­ция не может быть начата до получения сигнала об окончании предыдущей.

Для генерации необходимых импульсов контроллер асинхронной памяти должен иметь делитель, выраба­тывающий сигналы необходимой частоты для каждой операции внутри цикла.

С увеличением ширины шины данных взаимные по­мехи между проводниками становятся критическими и приводят к сбоям сигналов, что еще более замедляет работу. Поэтому даже последние модули SIMM имеют лишь половинную (32 бит) ширину современной шины данных (64 бит). Отсюда и необходимость за­полнения парными модулями SIMM двух разъемов на материнской плате, ибо только такой способ позво­ляет занять всю ширину шины данных.

Очевидно, что указанные параметры работы асин­хронной памяти не способствуют повышению ее бы­стродействия. Для обхода перечисленных ограниче­ний разработчики предприняли ряд мер, подробное описание которых приведено ниже.