9.2. Регенерация динамической памяти

Динамическая память основана на наличии/отсутствии заряда. Заряд в емкостях, образованных запертыми p-nпереходами, самопроизвольно разряжается, поэтому требует периодической подзарядки. Для подзарядки достаточно произвести выборку элемента. При этом заряженная емкость восстанавливает заряд, а разряженная не изменяет своего состояния. Регенерация должна происходить не реже, чем время разряда емкости. Это время обычно составляет несколько миллисекунд. Например, в случае регенерации по одному элементу, при регенерации через 1 миллисекунду, при 1000 элементах в памяти регенерацию следует делать каждую микросекунду. При регенерации 100 000 элементов каждые 10 микросекунд. Время регенерации можно уменьшить, если регенерацию производить группами. Так как регенерация происходит во время выборки элемента, для регенерации достаточно произвести обычную операцию выборки. Здесь проявляются достоинства системы 2,5D перед 2D. В системе 2D выборка производится по одной ячейке, то есть за одну операцию выбирается количество элементов, равное разрядности памяти. При выборке по системе 2D при регенерации частота выборок будет настолько большой, что это делает невозможным ее использование в динамической памяти. В системе 2,5D выборка производится по строке, то есть за одну операцию выбирается количество ячеек, равное корню квадратному из общего количества ячеек.

Когда емкость динамической памяти очень велика, число строк может быть таким, что даже в системе 2,5D может потребоваться слишком частая регенерация. В этом случае устройство доступа на кристалле усложняют, что бы сделать возможной одновременную выборку разных строк. Шаг, с которым делается регенерация, называется глубиной регенерации. Типичные значения глубины регенерации для памяти емкостью, например, в десятки мегабит: 1024 (или 1К), 2048 (или 2К), 4096 (или 4К). Можно подсчитать, что для устройства с емкостью 16Мбит длина одной стороны равна 4096 и при глубине регенерации 1К требуется одновременная выборка 4 строк.

10. Ухд, работающие по принципу «накопитель»

10.1. Общие сведения

Одной из основных характеристик всех накопителей является их механическое устройство, определяющее то, как устройство (головка) считывания перемещается относительно среды, на которой содержится информация. Траектория, прочерчиваемая головкой в режиме чтения/записи, называется дорожкой. Доступ к данным в накопителе заключается как в перемещении головки между дорожками, так и в поиске нужной информации на данной дорожке. При организации взаимного движения среды и головки чтения/записи пытаются добиться следующего:

• максимальной скорости взаимного перемещения;

• максимальной устойчивости и высокой точности позиционирования головок;

• минимального расстояния между головкой чтения/записи и средой хранения.

Решение первой задачи позволяет повысить скорость записи/чтения и скорость доступа. Решение второй задачи влияет как на плотность записи, так и на скорость доступа. Решение третьей задачи в принципе требуется для оптических накопителей, так как это позволяет уменьшить мощность лазера и упростить управление отклоняющей системой, но актуально, прежде всего, для магнитных накопителей, где это расстояние напрямую определяет плотность записи. Минимального расстояния здесь можно достичь в том случае, когда головка прижимается к поверхности магнитного материала, однако шероховатость, неплоскостность и биение поверхности в ходе движения не позволяют достичь высокой скорости перемещения. Головка чтения/записи при высокой скорости взаимного движения будет разрушать магнитную поверхность.

С учетом того, что двигаться может как среда-носитель информации, так и сама считывающая головка, а вариантов движения существует два: поступательное и вращательное, способов организации взаимного перемещения существует три: барабан, лента, диск.

При рассмотрении конструкций накопителей следует принимать во внимание следующие характеристики, не типичные или не критичные для устройств типа память. Площадь рабочей поверхности– основная характеристика накопителя, которая совместно сплотностью размещения битов, определяетколичество информации, которую может содержать накопитель (эту величину часто называют объемом накопителя и она не имеет отношения к его геометрическому объему).Геометрический объем накопителя, который из соображений миниатюризации и удобства использования должен быть как можно меньше.Момент инерциивращающейся среды – характеристика, определяющая очень многое в накопителе: потребляемая мощность в целом; требуемая мощность двигателей в частности; требования к точности изготовления узлов накопителя; прочность деталей.Скорость движения головки чтения/записи – предполагается движение вдоль дорожки.Среднее время доступа– среднее время, которое необходимо для перемещения головки чтения/записи из одного случайно выбранного места на поверхности накопителя в другое.