Размещено на http://www.allbest.ru/

Негосударственное образовательное учреждение

высшего образования

Московский технологический институт

Факультет «Техники и современных технологий»

Кафедра «Информатики и автоматизации»

КУРСОВАЯ РАБОТА

по дисциплине «ЭВМ и периферийные устройства»

на тему:

«Оперативная память. Устройство, функции»

Москва 2014

Содержание

• Введение
• 1. Понятие, виды и функции оперативной памяти
• 2. Устройство оперативной памяти
• 3. Анализ оперативной памяти различных производителей
• Заключение
• Список используемой литературы

Введение

Так как считается, что компьютер моделирует все информационные функции человека, то он по аналогии с нашим мозгом должен иметь память для хранения информации. В компьютере используется нескольких типов памяти, которая отличается по своему функциональному назначению.

В данной работе будет рассмотрена оперативная память, которая по отношению к процессору компьютера является внутренней. Она является обязательной частью любого компьютера и располагается на материнской плате.

Оперативная память или как ее еще называют оперативное запоминающее устройство (ОЗУ) -- это одна из частей компьютера, она необходима для временного размещения данных, которые в свою очередь необходимы процессору для его работы.

Цель данной курсовой работы - рассмотреть устройство оперативной памяти и ее функции.

Для достижения цели необходимо решить следующие задачи:

1. На основе анализа зарубежной и отечественной литературы, монографических источников изучить понятие, виды и функции оперативной памяти.

2. Исследовать устройство оперативной памяти.

3. Дать характеристику основных производителей оперативной памяти.

4. На основе проведенного исследования сделать выводы.

Объект исследования - оперативная память.

Предмет исследования - устрйство и функции оперативной памяти.

Для раскрытия поставленной цели и задач определена следующая структура исследования: работа состоит из введения, трех глав, заключения, списка использованной литературы и приложений. Названия глав отображают их содержание.

1. Понятие, виды и функции оперативной памяти

Говоря простым языкоэм, оперативная паэмять (оперэативное запоэмиэнающее устройство) - это один из главных элементов коэмпьютера, коэторый представляет собой его временную паэмять. Данная память, в свою очередь, испоэльзуется системой для нормального функционирования всех процессов, программ и прилоэжений. Память называется «оперэативной» благодаря своей быэстрой работе и споэсобности создавать услоэвия для мгновенного считывания процессором информации.

От поэстоянной (к примеру, дискоэвой) оперэативная отличается тем, что доступ к ОП осуществляется значительно быэстрее, и разница может достигать сотни тысяч раз. Данные, коэторые содержатся в оперэативной паэмяти, доступны толькоэ при включенном коэмпьютере.

Коэгда же выключается или перезагружается коэмпьютер, абсолютно все содержимое оперэативной паэмяти стирается (обнуляется). Поээтому перед выключением коэмпьютера или перезагрузки всю информацию, поэдвергнутую изменениям в процессе работы, нужно сохранить на жесткоэм диске или на другом альтернативном запоэмиэнающем устройстве.

Само поэнятие "оперэативная паэмять коэмпьютера" нередкоэ обозначает не толькоэ миэкросхемы, составляющие устройства паэмяти в системе, но сюда входят поэнятия размещения и лоэгическоэго отображения. Размещение - это распоэлоэжение информации определенного типаэ поэ определенным адресам паэмяти в системе. В свою очередь, лоэгическим отображением является споэсоб представления этих адресов на установленных миэкросхемах. ОЗУ испоэльзуется в различных устройствах персонального коэмпьютера - от видеоплаты до принтера и сканера.

На рисунке 1 изображены основные виды оперэативной паэмяти.



Рисунок 1. Основные виды оперэативной паэмяти

Расссмотрим паэраметры данных видов паэмяти:

- SDRAM (PC-133) - сегодня является устаревшим видом оперэативной паэмяти, в настоящее время крайне редкоэ встречается, кроме того, стоит довольно дорого. Коэмпьютеры с этим типоэм оперэативной паэмяти не стоит модернизировать.

- DDR SDRAM или DDR DDR (с частотой 200-400 МГц) -- также является устаревшим видом ОЗУ, коэторый на сегодняшний момент крайне редкоэ испоэльзуется . Этот модуль представляет собой 184-коэнтактную плату. Стандартным напряжением для данной памяти является напряжение в 2,5 В.

- Следующий тип памяти DDR2 - это более распространенный сегодня тип, но он как и DDR уже не являющийся современным и уступает свои поэзиции памяти DDR3. Память DDR2 (с частотой 533-1200 МГц) делает выборку 4 бита данных за один такт работы процессора, в то время как DDR толькоэ 2 бита. Это означает споэсобность передавать при каждом такте в два раза больше информации через ячейки миэкросхемы паэмяти. Данный модуль имеет поэ 120 коэнтактов с двух сторон, а стандартным напряжением для него есть 1,8 В.

- Следующий тип паэмяти оперэативной это DDR3 (частота 800-2400 МГц) - новый тип, коэторый дает возможность делать выборку 8 бит данных за один такт работы процессора. Он также представляет собой с 240-коэнтактную плату, но в данном случае имеем на 40% меньше энергопоэтребления, чем у DDR2, а рабочее напряжение всего 1,5 В. Такоэе сравнительно невысокоэе энергопоэтребление имеет большое значение для ноутбукоэв и мобильных устройств. Лоэгично отметить, что чем выше поэказатели частоты, тем выше скоэрость работы оперэативной паэмяти.

Уже поэявились планки памяти DDR4 - это абсолютно новый тип оперативной памяти, являющийся эволюционным развитием предыдущих поэколений DDR (DDR, DDR2, DDR3). Отличается поэвышенными частотными характеристиками и поэниженным напряжением питания.

Основное отличие DDR4 заключается в удвоенном до 16 числе банков, что поэзволило вдвое увеличить скорость передачи -- до 3,2 Гбит / с. Пропускная споэсобность памяти DDR4 достигает 34,1 ГБ / c (в случае максимальной эффективной частоты 4 266 МГц, определённой спецификациями). Кроме того, поэвышена надёжность работы за счёт введения механизма контроля чётности на шинах адреса и команд. Будет поэддерживать эффективные частоты от 2 133 до 4 266 МГц.

В массовое производство вышла во 2 квартале 2014 года. Старт продаж начался в Япоэнии, а в июле эта память поэявилась в странах Европы. Думаю, что в 2015 году ее можно будет увидеть на поэлках российских магазинов.

Далее остановимся поэдробнее на следующей важной хаэрактеристике оперэативной паэмяти - на ее объеме. Вначале следует отметить, что объем ОП самым непоэсредственным образом влияет на коэличество единовременно запущенных программ, процессов и прилоэжений и на их бесперебойную работу. На сегодняшний день наиболее поэпулярнымиэ модулямиэ являются «оперэативки» с объемом: 2Гб и 4Гб.

Исходя из того, какая оперэационная система установлена, а также, для каких целей испоэльзуется коэмпьютер, следует выбирать объем ОЗУ. В большинстве своем, если коэмпьютер испоэльзуется для доступаэ к всемиэрной паэутине и для работы с различнымиэ прилоэжениямиэ, при этом установлена Windows XP, то 2 Гб впоэлне достаточный объем.

Для любителей «обкатать» недавно вышедшую игру и людей, работающих с графикоэй, следует ставить как миэнимум 4Гб оперэативной паэмяти. А в том случае, если планируется установка виндовс 7, объема ОЗУ поэнадобится еще больше.

Самым простым споэсобом узнать, какоэй для вашей системы необходим объем паэмяти, является запуск Диспетчера задач (путем нажатия коэмбинации на клавиатуре ctrl+alt+del) и запуск самой ресурсопоэтребляющей программы или прилоэжения. Поэсле этого необходимо проанализаровать информацию в группе «Выделение паэмяти» - «Пик».

Таким образом можно определить максимальный объем выделенной паэмяти и узнать, до какоэго объёма её необходимо нарастить, чтобыэ наш высший поэказатель умещался в оперэативной паэмяти. Это даст вам максимальное быэстродействие системы. Дальше увеличивать объем нет необходимости.

С самого начала следует определить именно тот тип ОЗУ, коэторый поэддерживает материнская плата вашего коэмпьютера. Для модулей разных типоэв существуют разные разъемы соответственно. Поээтому, чтобыэ избежать поэвреждений системной платы или непоэсредственно модулей, самиэ модули имеют различные размеры.

При выборе оперэативной паэмяти следует акцентировать внимание на ее пропускную споэсобность. Для быэстродействия системы наиболее оптимальным будет тот вариант, коэгда пропускная споэсобность модуля совпаэдает с той же хаэрактеристикоэй процессора.

То есть, если в коэмпьютере стоит процессор с шиной 1333 МГц, пропускная споэсобность коэторого 10600 Мб/с, то для обеспечения наиболее благоприятных услоэвий для быэстродействия, можно поэставить 2 планки паэмяти, пропускная споэсобность коэторых 5300 Мб/с, и коэторые в сумме дадут нам 10600 Мб/с.

Для такоэго режима работы модули ОЗУ должны быэть идентичны как поэ объему, так и поэ частоте. Кроме того, желательно чтобыэ они быэли изготовлены одним производителем. Вот краткий список производителей хорошо себя зарекоэмендовавших: Samsung, OCZ, Transcend, Kingston, Corsair, Patriot.

Чтобыэ выяснить, наскоэлькоэ оправданным будет переход с паэмяти типаэ DDR2 на DDR3, сравним поэказатели пропускной споэсобности и латентности в режиме двухканального доступаэ на чипсетах Intel Р45 и Х48 соответственно. Испоэльзовались сертифицированные JEDEC режимы работы модулей паэмяти (DDR2-800 и 1066, DDR3-1066, 1333 и 1600). Устанавливались типичные для поэдавляющего большинства коэмплектов на рынке таймиэнги: 4-4-4-12 и 5-5-5-15 -- для паэмяти «старого» стандарта; 6-6-6-18, 7-7-7-21, 8-8-8-22 и 9-9-9-24 -- для более нового.

Рисунок 2. Поэказатели пропускной споэсобности различных видов оперэативной паэмяти

Так как различия в производительности модулей разных изготовителей при одинакоэвых частоте, таймиэнге и других настройках незначительны, исследование проводилоэсь толькоэ на одной паэре коэмплектов паэмяти: Kingston KHX8500D2T1K2/4G и KHX16000D3T1K3/3GX. Даже тонкая настройка паэраметров ОЗУ в BIOS дает более значительный разброс производительности, чем смена модулей одного изготовителя на другого, но при услоэвии поэдбора одинакоэвых паэраметров ОЗУ.

Следует оговориться, что модули паэмяти DDR3 с низкимиэ таймиэнгамиэ стоят как миэнимум втрое дороже, чем DDR2 той же емкоэсти. Как видно из приведенной диаграммы, разница в пропускной споэсобности DDR2-800 и DDR3-1333 с задержкоэй CAS=7 составляет 15%, а разрыв в цене будет примерно двукратным. Если говорить о латентности, то разрыв также составляет 15-17%, причем он будет заметен лишь в немногих прилоэжениях вроде архиваторов и, коэнечно, тестовых паэкетов.

Рисунок 3. Поэказатели латентности различных видов оперэативной паэмяти

Значительное преимущество DDR3 начинает проявляться при частоте 1600 МГц и выше, однакоэ поэ стоимости поэдобные модули поэпросту несравнимы с DDR2. Поээтому на данном этапе мы рекоэмендуем выбирать паэмять нового поэкоэления толькоэ в том случае, если вы либо хотите добиться максимального быэстродействия ПК любыэмиэ средствамиэ, либо ориентируетесь на платформу Intel Core i7, не поэддерживающую DDR2.

2. Устройство оперэативной паэмяти

Оперэативная паэмять - энергозависимая паэмять с произвольным доступоэм, каждая ячейка коэторой состоит из одного коэнденсатора и нескоэльких транзисторов. Коэнденсатор хранит один бит данных, а транзисторы играют роль ключей, удерживающих заряд в коэнденсаторе и разрешающих доступ к коэнденсатору при чтении и записи данных.

Однакоэ транзисторы и коэнденсатор - неидеальные, и на практике заряд с коэнденсатора достаточно быэстро истекает. Поээтому периодически, нескоэлькоэ десяткоэв раз в секунду, приходится дозаряжать коэнденсатор. К тому же процесс чтения данных из оперэативной паэмяти - деструктивен, то есть при чтении коэнденсатор разряжается, и необходимо его заново поэдзаряжать, чтобыэ не поэтерять навсегда данные, хранящиеся в ячейке паэмяти.

На практике существуют разные споэсобыэ реализации оперэативной паэмяти. Упрощенная структурная схема одного из споэсобов реализации приведена на рисунке 4.

Как видно из рисунка 4, основным блоэкоэм паэмяти является матрица паэмяти, состоящая из множества ячеек, каждая из коэторых хранит 1 бит информации.

Каждая ячейка состоит из одного коэнденсатора (С) и трех транзисторов. Транзистор VT1 разрешает или запрещает запись новых данных или регенерацию ячейки. Транзистор VT3 выпоэлняет роль ключа, удерживающего коэнденсатор от разряда и разрешающего или запрещающего чтение данных из ячейки паэмяти. Транзистор VT2 испоэльзуется для считывания данных с коэнденсатора. Если на коэнденсаторе есть заряд, то транзистор VT2 открыт, и ток поэйдет поэ линии AB, соответственно, на выходе Q1 тока не будет, что означает - ячейка хранит бит информации с нулевым значением. Если заряда на коэнденсаторе нет, то коэнденсатор VT2 закрыт, а ток поэйдет поэ линии AE, соответственно, на выходе Q1 ток будет, что означает - ячейка хранит бит информации со значением «единица».



Рисунок 4. Упрощенная структурная схема оперэативной паэмяти

Заряд в коэнденсаторе, испоэльзуемый для поэддержания транзистора VT2 в открытом состоянии, во время прохождения поэ нему тока, быэстро расходуется, поээтому при чтении данных из ячейки необходимо проводить регенерацию заряда коэнденсатора.

Для работы оперэативной паэмяти на матрицу должно всегда поэступаэть напряжение, на схеме оно обозначено, как Uп. С поэмощью резисторов R напряжение питания Uп равномерно распределяется между всемиэ столбцамиэ матрицы.

Также в состав паэмяти входит коэнтроллер шины паэмяти, коэторый поэлучает коэманды, адрес и данные от внешних устройств и ретранслирует их во внутренние блоэки паэмяти.

Коэманды передаются в блоэк управления, коэторый организует работу остальных блоэкоэв и периодическую регенерацию ячеек паэмяти.

Адрес преобразуется в две составляющие - адрес строки и адрес столбца, и передается в соответствующие дешифраторы.

Дешифратор адреса строки определяет, с какоэй строки надо провести чтение или запись, и выдает на эту строку напряжение.

Дешифратор адреса столбца при чтении данных определяет, какие из считанных бит данных быэли запрошены и должны быэть выданы в шину паэмяти. При записи данных дешифратор определяет, в какие столбцы надо поэдать коэманды записи.

Блоэк работы с даннымиэ определяет, какие данные, в какую ячейку паэмяти требуется записать, и выдает соответствующие биты данных для записи в эти ячейки.

Блоэки регенерации определяют:

- коэгда происходит чтение данных и надо провести регенерацию ячейки, из коэторой данные быэли считаны;

- коэгда происходит запись данных, а, следовательно, регенерацию ячейки производить не надо.

Буфер данных сохраняет всю считанную строку матрицы, так как при чтении всегда считывается вся строка целикоэм, и поэзволяет поэтом выбрать из считанной строки требуемые биты данных.

Рассмотрим принцип работы оперэативной паэмяти на примере структурной схемы, приведенной на рисунке 4. Рассматривать будем работу с первой ячейкоэй (M11). Работа остальных ячеек паэмяти поэлностью идентична.

Первое что мы рассмотрим - это состояние поэкоэя, коэгда к паэмяти отсутствуют обращения, и она не в стадии регенерации данных.

DRAM - паэмять энергозависимая, поээтому работа с ней возможна толькоэ при поэдаче питания. На схеме поэдаваемое на плату питание обозначено, как Uп. Поэдаваемое питание распределяется между всемиэ столбцамиэ матрицы паэмяти с поэмощью транзисторов R.

Если паэмять бездействует (от коэнтроллера шины паэмяти не приходит никаких коэманд), то от дешифратора адреса строки не выдается сигнал ни на одну линию строк (S1-Sn) матрицы паэмяти. Соответственно, транзисторы VT1 и VT3 ячейки паэмяти M11 закрыты, также как и аналоэгичные транзисторы всех остальных ячеек паэмяти.

Следовательно, ток от поэдаваемого питания проходит поэ линии AE для первого столбца и аналоэгично для всех остальных столбцов матрицы паэмяти. Далее поэпаэдает на выходы Q1-Qm, на коэторых устанавливается «высокий» уровень напряжения, соответствующий значению лоэгическоэй «1». Но так как никаких коэманд от блоэка управления нет, то «Буфер данных» игнорирует поэлучаемые сигналы.

Тут становится поэнятно, зачем нужен транзистор VT3. Он защищает коэнденсатор от разряда, коэгда к данной ячейки паэмяти нет обращения.

Ток поэ линии AE также поэпаэдает на «Блоэк регенерации 1», а именно, на нижний вход элемента L3 (лоэгическоэе «И»), то есть на нижний вход элемента L3 поэдается лоэгическая единица.

Рассмотрим, как в этом случае будет работать блоэк регенерации.

Так как от коэнтроллера паэмяти нет никаких сигналоэв, то на входе элемента L1 (лоэгическоэе «НЕ») будет лоэгический ноль, а, соответственно, на выходе - лоэгическая «1». Таким образом, на верхнем входе элемента L3 (лоэгическоэе «И») будет лоэгическая единица.

Имея на входах элемента L3 (лоэгическоэе «И») две лоэгические единицы, на выходе поэлучим так же лоэгическую единицу.

На выходе элемента L2 (лоэгическоэе «И») будет лоэгический ноль, так как на обоих его входах напряжение отсутствует, так как от коэнтроллера паэмяти нет никаких коэманд и данных.

В результате, на входах элемента L4 (лоэгическоэе «ИЛИ-НЕ») будет лоэгический ноль и лоэгическая единица, а, соответственно, на его выходе будет лоэгический ноль, то есть напряжение будет отсутствовать. Так как напряжение отсутствует, то ни один коэнденсатор первого столбца матрицы паэмяти поэдзаряжен не будет. Хотя, даже если быэ напряжение и присутствовалоэ, все равно поэдзарядка быэла быэ невозможна, так как транзисторы поэдзарядки (доля ячейки М11 - это VT1) быэли быэ закрыты, ведь ни на одну строку матрицы паэмяти (S1-Sn) напряжение не поэдается.

Точно такая же ситуация будет со всемиэ столбцамиэ матрицы паэмяти.

Таким образом, при бездействии паэмяти коэнденсаторы не поэдзаряжаются и хранят тот заряд (а, соответственно, и тот бит данных), коэторый у них быэл с момента поэследней поэдзарядки. Однакоэ долго это продолжаться не может, так как из-за саморазрядки коэнденсатор, через нескоэлькоэ десяткоэв миэллисекунд, разрядится, и данные будут утеряны. Поээтому необходимо поэстоянно проводить регенерацию паэмяти.

Далее рассмотрим работу оперэативной паэмяти при чтении данных и регенерации.

Будем рассматривать принцип чтения данных из оперэативной паэмяти на примере считывания данных из ячейки паэмяти М11:

1. Процессор запрашивает поэрцию данных (размер зависит от разрядности процессора, для 32-разрядного процессора миэнимальной единицей обмена, обыэчно, являются 32 бита) и выдает их адрес.

2. Коэнтроллер шины паэмяти преобразует адрес в номер строки и номер столбца и выдает номер строки в дешифратор адреса строки. Дешифратор адреса строки выдает сигнал в соответствующую строку матриц паэмяти. Мы договорились, что в примере данные будем читать из первой ячейки паэмяти. Поээтому дешифратор адреса строки поэдаст напряжение на первую строку (S1).

3. Напряжение, поэданное на строку S1, откроет транзисторы VT1 и VT3 первой ячейки паэмяти и соответствующие транзисторы всех остальных ячеек первой строки.

4. Дальнейшая работа паэмяти зависит от наличия или отсутствия заряда на коэнденсаторе. Рассмотрим отдельно два случая, коэгда на коэнденсаторе ячейки М11 есть заряд, и коэгда нет.

4.1 . В начале рассмотрим случай, коэгда заряд в коэнденсаторе есть (ячейка паэмяти содержит бит со значением ноль):

Так как на коэнденсаторе С ячейки паэмяти М11 есть заряд, то транзистор VT2 будет открыт, а, соответственно, ток, создаваемый входным напряжением Uп, поэйдет поэ линии AB. В результате, на выходе Q1 первого столбца тока не будет. А это означает, что с ячейки паэмяти М11 считан ноль. Соответствующая информация о считанном бите с первого столбца будет записана в «Буфер данных».

Для поэддержания транзистора VT2 в открытом состоянии и протекания тока поэ линии AB расходуется заряд коэнденсатора С. В результате, коэнденсатор очень быэстро разрядится, если не провести его регенерацию.

Так как на выходе Q1 тока нет, то он не будет поэступаэть и в «Блоэк регенерации 1», а, соответственно, на нижнем входе элемента L3 (лоэгическоэе «И») будет лоэгический ноль.

Так как мы рассматриваем случай чтения данных, то сигнал записи V1 и данные для записи D1 в «Блоэк регенерации 1» поэдаваться не будут. В остальные блоэки регенерации соответствующие сигналы D1-Dm и V1-Vm также поэдаваться не будут.

В результате, на входе элемента L1 (лоэгическоэе «НЕ») будет лоэгический «0», а на выходе - лоэгическая «1», поээтому на входах элемента L3 (лоэгическоэе «И») будет лоэгический «0» и лоэгическая «1». Это значит, что на выходе этого элемента будет лоэгический «0».

На выходе лоэгическоэго элемента L2 (лоэгическоэе «И») будет лоэгический ноль, так как на обоих его входах напряжение отсутствует, так как от коэнтроллера шины паэмяти отсутствуют коэманды на запись и данные для записи.

Имея на обоих входах элемента L4 (лоэгическоэе «ИЛИ-НЕ») лоэгический «0», на его выходе будем иметь лоэгическую «1», то есть с блоэка регенерации поэйдет ток поэдзарядки коэнденсатора С. Так как транзистор поэдзарядки VT1 ячейки паэмяти М11 открыт, то ток поэдзарядки беспрепятственно пройдет в коэнденсатор С. Остальные ячейки паэмяти первого столбца имеют закрытый коэнденсатор поэдзарядки, а, следовательно, поэдзарядка их коэнденсаторов происходить не будет.

4.2 . Теперь рассмотрим случай, коэгда в коэнденсаторе нет заряда (ячейка паэмяти хранит бит со значением «1»):

Ток, создаваемый входным напряжением Uп, поэйдет поэ линии AЕ, так как транзистор VT2 будет закрыт. Следовательно, на входе Q1 «Буфера данных» будет ток, что означает - с ячейки паэмяти считана единица. Информация о считанном бите с первого столбца будет записана в «Буфер данных».

Так как в коэнденсаторе заряда не быэлоэ, то и поэдзаряжать его надобности нет. Следовательно, с блоэка регенерации ток поэйти не должен.

Так как на выходе Q1 ток есть, то он поэступаэет и в «Блоэк регенерации». Следовательно, на нижний вход элемента L3 (лоэгическоэе «И») поэдается лоэгическая единица.

Так как мы рассматриваем случай чтения данных, то сигнала записи V1 и данных для записи D1 в «Блоэк регенерации 1» поэдаваться не будет. Так же в остальные блоэки регенерации, соответствующие сигналы D1-Dm и V1-Vm так же поэдаваться не будут.

Следовательно, на входе элемента L1 (лоэгическоэе «НЕ») будет лоэгический ноль, а на выходе - лоэгическая «1». Таким образом, на входах элемента L3 (лоэгическоэе «И») будут две лоэгические единицы. В результате, на выходе поэлучим так же лоэгическую единицу.

На выходе лоэгическоэго элемента L2 (лоэгическоэе «И») будет лоэгический ноль, так как на обоих его входах напряжение отсутствует, так как от коэнтроллера паэмяти нет коэманд на запись и данных для записи.

В результате, на входах элемента L4 (лоэгическоэе «ИЛИ-НЕ») будет лоэгический ноль и лоэгическая единица, а, соответственно, на его выходе будет лоэгический ноль, то есть напряжение будет отсутствовать. Так как напряжение отсутствует, то ни один из коэнденсаторов первого столбца матрицы паэмяти поэдзаряжаться не будет.

5. Паэраллельно с чтением и регенерацией данных первого столбца происходит поэ такоэму же алгоритму чтение данных с остальных столбцов. В результате, в буфер данных будет записано значение всех ячеек паэмяти первой строки.

6. С коэнтроллера паэмяти на дешифратор адреса столбца выдаются номера столбцов для считывания. За один такт номера считываются сразу с нескоэльких столбцов. Коэличество столбцов для считывания определяется разрядностью процессора и споэсобом его взаимодействия с паэмятью. Для 32-разрядных процессоров миэнимальной поэрцией является считывание данных с 32 столбцов.

7. С дешифратора адреса столбцов номера столбцов передаются в «Буфер данных», откуда соответствующие данные считываются и передаются в процессор.

На этом цикл чтения данных заканчивается. Как вы заметили, при чтении данных считываются значения сразу со всей строки паэмяти данных, а поэтом из нее в «Буфере данных» выбираются нужные данные. Поээтому миэнимальной поэрцией чтения данных с динамиэческоэй оперэативной паэмяти является строка.

При чтении данных одновременно происходит и их регенерация. Однакоэ не все данные ОЗУ поэстоянно нужны для работы, поээтому обращение к некоэторым ячейкам паэмяти может быэть очень редким. Для того чтобыэ данные в таких ячейках не быэли утеряны, их приходится считывать принудительно, не дожидаясь поэка они поэтребуются процессору.

Поээтому «Блоэк управления» с определенной частотой, в моменты простоя паэмяти или между обращением к паэмяти процессора (или других устройств), регенерирует данные во всех ячейках паэмяти.

Далее рассмотрим работу оперэативной паэмяти при записи данных.

Будем рассматривать принцип записи данных в оперэативную паэмять на примере записи данных в ячейку паэмяти М11:

1. Коэнтроллер шины паэмяти поэлучает коэманду на запись данных, данные и адрес, куда необходимо записать эти данные.

2. Коэнтроллер шины паэмяти преобразует адрес на две составляющие - номер строки и номера столбцов, и передает поэлученные составляющие в «Дешифратор адреса строки» и в «Дешифратор адреса столбцов». А данные передает в «Блоэк работы с даннымиэ».

3. Дешифратор адреса строки выдает сигнал в соответствующую строку матрицы паэмяти. Мы договорились, что в примере данные будем записывать в первую ячейку паэмяти. Поээтому дешифратор адреса строки поэдаст напряжение на первую строку (S1).

4. Одновременно с «Дешифратора адреса столбцов» выдаются сигналы V в столбцы, соответствующие поэлученному адресу. В эти же столбцы поэдаются сигналы D с «Блоэка работы с даннымиэ», уровень коэторых определяется значением битов записываемого слоэва.

5. Напряжение, поэданное на строку S1, откроет коэнденсаторы VT1 и VT3 первой ячейки паэмяти и соответствующие коэнденсаторы всех остальных ячеек первой строки.

6. Если в ячейке М11 хранится бит со значением «0» (в коэнденсаторе есть заряд), то ток, создаваемый входным напряжением Uп, поэйдет поэ линии AB, иначе - поэ линии AE. Но нам это не важно, так как в ячейку М11 производится запись данных, а не их чтение, поээтому буфер данных будет игнорировать считанное с ячейки значение. А с выхода элемента L3 «Блоэка регенерации 1» будет всегда идти лоэгический ноль, так как с дешифратора столбцов приходит сигнал (V1) на запись данных в первый столбец.

В результате, на входе элемента L1 будет лоэгическая единица, а на выходе - лоэгический ноль. Соответственно, на верхнем входе элемента L3 мы всегда имеем лоэгический ноль, что означает - независимо от значений на нижнем входе, на выходе элемента L3 будет лоэгический ноль.

На нижнем входе элемента L2 будет лоэгическая единица, так как с дешифратора адреса столбцов выдается сигнал V1, а на верхнем входе будет либо ноль, либо единица, в зависимости от того, какоэе значение имеет бит записываемой информации.

Если бит имеет значение «1», то на верхнем входе элемента L2 будет «1». Имея две единицы на входе, мы поэлучим на выходе так же лоэгическую единицу. Соответственно, на входах элемента L4 будет поэлучена лоэгическая «1» и лоэгический «0». В результате, на выходе будет лоэгический «0», то есть ток будет отсутствовать, а, соответственно, зарядка коэнденсатора C идти не будет. Если до этого коэнденсатор С содержал заряд, то через нескоэлькоэ миэкросекунд он разрядится, пропуская ток поэ линии АВ. Таким образом в коэнденсатор С будет записан бит данных «1», соответствующий разряженному состоянию коэнденсатора.

Если бит имеет значение «0», то на верхнем входе элемента L2 будет «0». Имея на верхнем входе лоэгический ноль, а на нижнем - лоэгическую единицу, на выходе элемента L2 поэлучим лоэгический ноль. В результате, на верхнем и нижнем входах элемента L4 имеем лоэгические нули, что означает - на выходе элемента L4 будет лоэгическая единица, то есть поэйдет ток зарядки коэнденсатора. Таким образом в коэнденсатор С будет записан бит данных «0», соответствующий заряженному состоянию коэнденсатора.

Аналоэгичным образом будут записаны данные в другие столбцы матрицы паэмяти. В тех столбцах, в коэторых запись данных не требуется, будет произведено чтение данных из ячейки паэмяти и ее регенерация. При этом данные в буфер паэмяти записаны не будут.

Запись данных во все требуемые ячейки строки матрицы паэмяти и чтение с регенерацией из оставшихся ячеек строки производятся паэраллельно. Приведенная на рисунке 4 структурная схема паэмяти и описанный принцип работы соответствуют одной из самых простых организаций оперэативной паэмяти. На практике такую паэмять уже давно не испоэльзуют. Со временем, она претерпела ряд изменений, поэзволивших ей работать гораздо быэстрее.

3. Анализ оперэативной паэмяти различных производителей

В настоящее время наиболее поэпулярной считается паэмять DDR3, рассмотрим модули наиболее поэпулярных производителей данной паэмяти.

Aeneon X-Tune AXH76UD00-13G-K-2G. Несмотря на принадлежность к оверклоэкерскоэй серии X-Tune, этот коэмплект не может поэхвастаться высокимиэ исходнымиэ хаэрактеристикамиэ.

Его заводские настройки -- 1333 МГц при таймиэнгах 8-8-8-24 и напряжении 1,5 В. Впрочем, как известно, энтузиастов малоэ интересуют режимы работы поэ умолчанию. Разгонный поэтенциал продукта можно охаэрактеризовать как средний: при напряжении 1,9 В он достиг 1720 МГц при задержках 9-9-9-24.

К сожалению, снижение таймиэнгов паэгубно сказывается на споэсобности к разгону: при 7-7-7-18 модули не смогли работать даже при 1600 МГц. Кроме того, цена коэмплекта довольно высока, стоимость 1 Гбайт паэмяти превышает 50 долл. Впрочем, возможно, коэго-то привлечет его оригинальный внешний вид, коэторый придают ему радиаторы необыэчной коэнструкции.

Corsair TWIN3X2G1600C9DHX. Двухканальный коэмплект TwinX с частотой 1600 МГц и таймиэнгамиэ 9-9-9-24, предлагаемый коэмпаэнией Corsair хотя и не слишкоэм дорог, но не поэрадовал нас частотным поэтенциалоэм. Модули оборудованы фирменнымиэ радиаторамиэ DHX с выступаэющимиэ вверх ребрамиэ, коэторые улучшают охлаждение чипоэв, особенно при активном обдуве.

И это будет нелишним, ведь номиэнальное напряжение питания составляет 1,8 В, из-за чего коэмплект вряд ли поэдойдет для применения в тандеме с новымиэ процессорамиэ Intel.

Впрочем, для них у производителя есть отдельные продукты. А вот как достоинство модуля следует отметить возможность установить низкие таймиэнги 6-6-6-16 на номиэнальной частоте при 1,9 В.

GeIL GX32GB1600C7DC. Этот набор предназначен специально для платформы с процессорамиэ и чипсетамиэ Intel, о чем недвусмысленно гласит наклейка на радиаторах. SPD содержит профиль XMP, поэзволяющий переключением одного паэраметра в BIOS активировать агрессивные настройки -- 1600 МГц при задержках 7-7-7-24 и напряжении 1,9 В. Если же установить более высокие таймиэнги -- 9-9-9-24, то коэмплект сможет работать и на частотах окоэлоэ 1810 МГц, что совсем неплоэхо.

Поэлагаю, цены на продукцию GeIL вряд ли устраивают экоэномных любителей разгона, и эта паэра модулей здесь не будет исключением. Кроме того, все же не рекоэмендуется активировать XMP на Core i7, чтобыэ не рискоэвать работоспоэсобностью процессора.

GOODRAM GR1333D364L9/1G. Несмотря на то что данный модуль емкоэстью 1 Гбайт относится к бюджетным, любителям разгона все же стоит обратить на него внимание. Делоэ в том, что этот продукт поэльскоэго производителя основан на хорошо зарекоэмендовавших себя чипаэх Micron D9GTS, практически гарантирующих отличный поэтенциал.

Штатная частота составляет 1333 МГц, таймиэнги -- 9-10-10-25. При таймиэнгах 7-7-7-18 1T и напряжении 1,65 В модулю поэкоэрилась частота 1438 МГц,, а при 1,9 В -- 1700 МГц. Поэвышение таймиэнгов слабо влияет на частотный поэтенциал, что, впрочем, не беда: при частотах до 1600 МГц уменьшение задержек сильнее сказывается на общей производительности, чем поэвышение тактовой частоты.

А поэскоэльку эти модули имеют еще и низкую цену, их можно смелоэ рекоэмендовать экоэномным оверклоэкерам.

G.Skill F3-12800CL9T-6GBNQ. Такоэй набор ориентирован на платформу Intel Core i7, поэскоэльку представляет собой трехканальный коэмплект из трех планок поэ 2 Гбайт. Номиэнальная хаэрактеристика -- 1600 МГц с таймиэнгамиэ 9-9-9-24 при напряжении 1,5-1,6 В, что вписывается в диапаэзон, рекоэмендуемый Intel.

Судя поэ результатам тестирования, модули основаны на хороших чипаэх, так как поэзволяют снизить таймиэнги до 7-7-7-18 без уменьшения частоты, а если поэвысить напряжение, то можно добиться частоты 1760 МГц.

Определенным недостаткоэм можно считать узкую рыночную нишу: для двухканального режима на платформах, отличных от Intel Core i7, придется или поэлоэжить один из модулей на поэлку, или поэискать такоэй же.

Однакоэ отличный разгонный поэтенциал и невысокая цена должны привлечь энтузиастов.

Hynix HYMT112U64ZNF8-H9. Набор оперэативной паэмяти, предлоэженный одним из крупнейших производителей миэкросхем ( DRAM), выделяется разве что демократичной ценой . Его заводские хаэрактеристики вряд ли заинтересуют владельцев топоэвых ПК: 1333 МГц при таймиэнгах 9-9-9-24 и напряжении питания 1,5 В недостаточны для проявления ощутимого преимущества над DDR2. Поэвышение напряжения также вряд ли спаэсет этот продукт: максимально стабильная частота при 1,7 В составила всего 1584 МГц.

Таким образом, актуальность этих модулей паэмяти оказалась поэд вопросом -- для высокоэпроизводительных систем Intel они откровенно медленны, а для продуктов среднего класса дороги. Впрочем, возможно, с распространением платформы AMD Socket AM3 цена на них снизится и они поэдойдут владельцам ПК среднего класса.

Kingston KHX14400D3K2/2G. Миэровой лидер поэ производству оперэативной паэмяти предоставил нам на тестирование один из наиболее быэстрых коэмплектов в своей продуктовой линейке. Этот двухканальный набор, основанный на чипаэх Micron D9GTS, обладает внушительнымиэ заводскимиэ настройкамиэ -- 1800 МГц при таймиэнгах 8-8-8-24. Коэнечно, за стабильную работу в такоэм режиме пришлоэсь заплатить: напряжение питания составляет 1,9 В. Испоэльзование многослоэйной печатной платы с оптимиэзированной разводкоэй и алюмиэниевых радиаторов поэзволилоэ добиться впечатляющего разгонного поэтенциала -- при задержках 9-9-9-24 этот коэмплект оставался стабилен до 1876 МГц. Естественно, для реализации всех его возможностей поэнадобится процессор с соответствующим разгоном поэ шине FSB.

Mushkin 996624 Ascent XP3-12800. Хотя коэмпаэния Mushkin и не слишкоэм хорошо известна на просторах СНГ, она поэльзуется заслуженным уважением запаэдных любителей разгона. Новая серия Ascent («Восхождение»), ориентированная в первую очередь на сторонникоэв коэмплектующих высокоэго класса, имеет довольно высокую цену. Предоставленные на тестирование модули работают в режиме 1600 МГц при 7-7-6-18 и 1,8 В. Поэвышение задержек до 9-9-9-24 и напряжения на 0,1 В поэзволилоэ достичь отличного результата -- 1826 МГц. Миэкросхемы паэмяти производства Micron накрыты оригинальнымиэ радиаторамиэ с небольшимиэ ребрамиэ, отлично справляющимиэся с охлаждением.

В целоэм, можно отметить, что этот коэмплект -- один из наиболее удачных в нашем тестировании, но, к сожалению, он редкоэ встречается в продаже.



OCZ Platinum Edition PC3 16000. Данные модули входят в числоэ самых производительных в ассортименте OCZ и обладают впечатляющим поэтенциалоэм. Что интересно, с нимиэ не могут сравниться даже более эффектные и дорогие продукты серий Reaper и FlexXLC. Этот коэмплект штатно работает на частоте 2000 МГц с задержкамиэ 9-9-9-30 при напряжении 1,8 В. Причем еще остается небольшой запаэс для разгона: при 1,9 В и таймиэнгах 9-9-9-24 сохранялась стабильность вплоэть до 2040 МГц, что можно назвать великоэлепным результатом.

Коэнечно, за такую производительность придется заплатить кругленькую сумму, однакоэ в данном случае это будет именно та паэмять, коэторая стоит того.

Qimonda PC3-10600U-9-XX-B0. Несмотря на то что модули Aeneon X-Tune производятся Qimonda для требовательных поэльзователей, а продаваемые поэд собственным брендом продукты ориентированы на начальный сегмент рынка, здесь наблюдается некоэторое противоречие. Данные планки паэмяти работают на ничем не выделяющихся настройках 1333 МГц при таймиэнгах 9-9-9-24 и напряжении 1,5 В. В то же время частотный поэтенциал модуля довольно неплоэх для продукта поэдобного класса: если поэднять напряжение до 1,7 В, то он стабильно функционирует на 1700 МГц. Это наводит на мысль о том, что быэли испоэльзованы те же миэкросхемы, как и в более дорогих продуктах поэд маркоэй Aeneon.

В общем, такая оперэативная паэмять будет удачным вариантом для ПК среднего класса, вдобавок синий текстолит печатной платы добавляет модулям определенный шарм.

Samsung 2Rx8 PC3-10600U-09-00-B0. Бюджетные модули Samsung емкоэстью поэ 2 Гбайт быэли однимиэ из самых недорогих в нашем тестировании. Поэскоэльку продукты поэстроены на 16 миэкросхемах, они не отличаются высокоэй производительностью : штатные хаэрактеристики составляют 1333 МГц при 9-9-9-24 и 1,5 В. Не слишкоэм радует и разгонный поэтенциал -- максимально достижимая при 1,7 В частота составила толькоэ 1570 МГц. Впрочем, частично столь невысокий поэказатель нивелируется интереснымиэ результатамиэ проверки миэнимальной латентности: на 1333 МГц модули стабильно работают при 6-6-6-18 1Т. Это делает их поэдходящим вариантом для ПК с AMD Phenom II среднего класса, для коэторых латентность более важна, чем частоты до 1600 МГц.

Team Xtreem TXD31024M1866HC8. Коэмпаэния Team Group начала изготовлять высокоэпроизводительные модули оперэативной паэмяти не очень давно, но уже успела зарекоэмендовать себя одним из ведущих производителей. Представленные в нашем тестировании продукты поэстроены на чипаэх Micron, что обуслоэвливает отличные исходные настройки -- частоту 1866 МГц при таймиэнгах 8-8-8-24 и напряжении 1,9 В. Поэ результатам тестирования они лишь немного недотянули до 2 ГГц: максимальная стабильная частота составила 1970 МГц. Как и все продукты серии Xtreem, эти модели оснащены оригинальным радиатором, необходимым для охлаждения «пылких» миэкросхем Micron, поэ праву считающихся лучшимиэ для установки в самые высокоэпроизводительные модули паэмяти.

В целоэм результаты тестирования поэказывают, что на рынке оперэативной паэмяти поэявилоэсь большое коэличество достойных предлоэжений модулей DDR3 как бюджетного, так и высокоэго класса. В начальном сегменте значительно снизилась цена на коэмплекты из двух модулей емкоэстью 1 Гбайт, что поэзволит в ближайшем будущем рекоэмендовать их для установки в коэмпьютеры среднего класса.

Из таких продуктов отметим Qimonda PC3-10600U-9-XX-B0, продемонстрировавший неплоэхой разгонный поэтенциал, сравнимый с имеющимся у изделий более высокоэго класса. Этот коэмплект поэлучил титул»Лучшая поэкупка». Что касается высокоэпроизводительных коэмплектов DDR3, то среди них стоит выделить продукты OCZ и Team, поэзволяющие достичь максимального быэстродействия ПК, хотя, коэнечно,они поэтребуют значительных затрат.

Заключение

В заключение сделаем выводы подытожив основные моменты.

Оперэативная паэмять или ОЗУ -- составная часть коэмпьютера, необходимая для временного хранения данных, коэторые в свою очередь необходимы процессору для его работы.

После завершения каких-либо оперэаций (закрытия программ, приложений) все связанные с нимиэ данные удаляются из оперэативной паэмяти. А при запуске новых задач в неё с жесткоэго диска загружаются данные, коэторые необходимы процессору в данный момент времени.

Скоэрость доступаэ к данным, находящимся в оперэативной паэмяти, в нескоэлькоэ сотен раз больше скоэрости доступаэ к информации, коэторая находится на жесткоэм диске. Это позволяет процессору использовать нужную информацию, получая к ней мгновенный доступ.

На сегодняшний день самые распространенные 3 типаэ паэмяти: DDR, DDR2, DDR3. Типы ОЗУ отличаются частотой передачи данных, а именно DDR: от 200 до 400 МГц, DDR2: от 533 до 1200 МГц, и DDR3: от 800 до 2400 МГц. Таким образом, чем выше частота, тем быстрее работает система.

При выборе оперэативной паэмяти необходимо определить, какоэй тип ОЗУ поддерживает материнская плата и какоэй объем будет больше соответствовать нуждам пользователя.

Преимущества оперэативной паэмяти:

- низкая себестоимость;

- высокая степень упаэкоэвки, позволяющая создавать чипы паэмяти большого объема.

Недостатки динамиэческоэй паэмяти:

- относительно невысокоэе быстродействие, так как процесс зарядки и разрядки коэнденсатора, пусть и миэкроскоэпическоэго, занимает гораздо больше времени, чем переключение триггера;

- высокая латентность, в основном, из-за внутренней шины данных, в нескоэлькоэ раз более широкоэй, чем внешняя, и необходимости использования мультиплексора/демультиплексора;

- необходимость регенерации заряда коэнденсатора, из-за его быстрого саморазряда, ввиду миэкроскоэпических размеров.

оперативный память пропускной латентный

Список используемой литературы

1. Алексеев Е.Г. Электронный учебник по информатике. 2014

2. Александриди Т.М., Матюхин Б.Н., Матюхина Е.Н. Организация ЭВМ и систем. Учебное пособие. - М.: МАДИ 2010.

3. Баранов В.Е. Архитектура ЭВМ и систем. Санкт-Петербург: СПбГУ, 2011 - 101 с

4. Бородулин А. Микросхемы памяти. // Новости электроники №10, 2012

5. Боровцов Е.Г. Организация ЭВМ. Учебное пособие. - Барнаул: Изд-во АлтГТУ, 2009. - 172 с.

6. Информационный сайт о высоких технологиях // http://all-ht.ru/index.html

7. Кириллов В.В. Архитектура базовой ЭВМ. Санкт-Петербург: СПбГУ ИТМО, 2011. - 144 с.

8. Копейкин М.В., Спиридонов В.В. и др. Организация ЭВМ и систем (Память ЭВМ). Учебное пособие. - СПб.: СЗТУ, 2013. - 153 с.

9. Орлов С.А., Цилькер Б.Я. Организация ЭВМ и систем. Учебник для вузов. -- 2-е изд. -- СПб.: Питер, 2011. -- 688 с.

10. Осокин А.Н. Схемотехника ЭВМ: Учебное пособие. Часть 1. - Томск: Изд-во Томского политехнического университета, 2011. - 167 с.

11. Рабинович М. Оперативная память и число семь. // Наука и жизнь №8, 2010

12. Рудякова А.Н., Липинский А.Ю., Данилов В.В., Рудяков И.Ю. Аппаратно-программные средства встраиваемых компьютерных систем. Донецк, 2010. - 362 с.

13. Сергеев С.Л. Архитектуры вычислительных систем. Учебник. -- СПб.:БХВ-Петербург, 2010. -- 240 с.

14. Соломенчук В.Г., Соломенчук П.В. Железо ПК. СПб.: БХВ-Петербург, 2009

15. Соппа И.В. Введение в архитектуру персонального компьютера. Учебное пособие. - Владивосток: Издательство Дальневосточного университета, 2010. - 106 с.

16. Таненбаум Э., Остин Т. Архитектура компьютера. 6-е издание. -- СПб.: Питер, 2013. -- 811 с

17. Филин Е. Выбираем память DDR3 // «Мир ПК», № 03, 2009

18. Функции памяти // http://life-prog.ru/1_2133_funktsii-pamyati.html

19. Цапко И.В., Цапко С.Г. Архитектура вычислительных систем: Учебное пособие. Томск: Изд-во Томского политехнического университета, 2012. - 168 с.

20. Ячиков И.М., Савченко Ю.И. Устройство и физические основы работы компьютера IBM PC Учебное пособие. - Магнитогорск, МГТУ, 2009. - 166с.

Размещено на Allbest.ru

...