СИСТЕМА ПАМ’ЯТІ В АРХІТЕКТУРІ КОМ’ЮТЕРА

МІНІСТЕРСТВО ОСВІТИ ТА НАУКИ УКРАЇНИ

НАЦІОНАЛЬНИЙ УНІВЕРСИТЕТ ”ЛЬВІВСЬКА ПОЛІТЕХНІКА”

 

РОЗРАХУНОК І ПОБУДОВА БЛОКУ ПАМ’ЯТІ

 

 

Методичні вказівки до графічно-розрахункової роботи

з курсу “Архітектура комп’ютерів”

для студентів базового напрямку 6.08.04 “Комп’ютерні науки”

 

Затверджено на засіданні кафедри

“Системи автоматизованого проектування”

Протокол №9 від 2008 р.

 

 

Львів – 2008

 

 

РОЗРАХУНОК І ПОБУДОВА БЛОКУ ПАМ’ЯТІ : Методичні вказівки до графічно-розрахункової роботи з дисципліни “Архітектура комп’ютерів” для студентів базового напрямку 6.08.04 “Комп’ютерні науки”/ Укл. Панчак Р.Т., Процько І.О., Теслюк В.М., НУ “Львівська політехніка”, 2008.

 

Укладачі: Р.Т. Панчак, ст. викл. ,

І.О. Процько, канд. техн. наук, доцент,

В.М. Теслюк, канд. техн.наук, доцент.

 

Відповідальний за випуск С.П. Ткаченко, канд. техн.наук, доц.

 

Рецензенти : В.І. Каркульовський, канд. техн.наук, доц.,

П.О. Кравець, канд. техн.наук, доц.

 

ЗМІСТ ГРАФІЧНО-РОЗРАХУНКОВОЇ РОБОТИ ( ГРР )

РОЗРАХУНОК І ПОБУДОВА БЛОКУ ПАМ’ЯТІ

Графічно-розрахункова робота повинна складатись iз наступних роздiлiв:

 

Завдання до графічно-розрахункової роботи.

Вступ.

1. Вибір і обгрунтування типу мікросхеми пам’яті.

2. Виділення адресного простору для блоку пам’яті.

3. Опис визначення кількості мікросхем пам’яті в блоці.

4. Синтез схеми дешифратора адрес для блоку пам’яті.

Аналіз результатів та висновки.

Список використаної літератури.

Додаток (принципова електрична схема блоку пам’яті).

 

 

СИСТЕМА ПАМ’ЯТІ В АРХІТЕКТУРІ КОМ’ЮТЕРА

Важливим і необхідним компонентом в складі архітектури комп’ютера – є пам’ять від якої залежить продуктивність комп’ютера. Система пам'яті є функціональною частиною обчислювальної системи, призначеною для запису, зберігання та видачі інформації.

Існує багато класифікуючих ознак для запам’ятовуючих пристроїв (ЗП) :

- за фізичною природою середовища, яке використовується для зберігання інформації: електронні, на пристроях із зарядовим зв'язком (ПЗЗ), магнітні, на циліндричних магнітних доменах, ультразвукові лінії затримки (магніто-стрикційні, кварцові, зі спеціальних сплавів скла), кріогенні, голографічні;

- за функціональною ознакою ЗП поділяють на:ОЗП(оперативний запам’ятовуючий пристрій),ПЗП (постійний запам’ятовуючий пристрій). Оперативна пам’ятьОЗП (RAM, Random Access Memory, пам’ять з довільним доступом) та постійна пам’ятьПЗП (ROM, Read Only Memory, пам’ять тільки для читання). Інформація заноситься у ПЗП під час виготовлення або на етапі його програмування у спеціальному пристрої – програматорі. ПЗП працює в режимах зберігання та зчитування і використовується для зберігання таблиць, констант, кодів команд програм, стандартних підпрограм, наприклад, підпрограм ВIOS, РОS. На відміну від ROM, RAM – енергозалежний пристрій, його інформація при відключенні напруги живлення стирається;

- за способом звертання ЗП поділяють на адресні з довільним і послідовним доступом, а також асоціативні – звертання до комірок пам’яті виконується на основі логічного змісту;

- за технологічним виконанням ЗП поділяють на напівпровідникові (n-МДН, КМДН, ТТЛШ, І²Л та флеш інші інтегральні технології), магнітні, оптичні.

- за способом зберігання інформації ЗП бувають статичні та динамічні (dynamic)ОЗП. Статичний тип пам’яті містить комірки, фізичний вихідний стан яких під час звертання не руйнується. Динамічний тип пам’яті будується на конденсаторних запам’ятовувачах, які вимагають періодичної регенерації за допомогою спеціальних схем. Статичний тип пам’яті більш швидкодіючий, значно важче організувати і виготовити значні об’єми і, відповідно, набагато більшої вартості в порівнянні з динамічними ОЗП.

- за швидкістю обміну інформацією з коп’ютерною системою розрізняють такі типи пам'яті: регістрова пам'ять процесора, внутрішня кеш-пам'ять, зовнішня кеш-пам'ять, оперативна пам'ять, постійна пам'ять, зовнішня пам'ять.

 

 

Схема. 1. Основні блоки пам’яті в архітектурі комп’ютера.

Надоперативний ЗП або регістрова пам'ять мікропроцесора являє собою сукупність регістрів загального призначення. Звернення до НОЗП не потребує від мікропроцесора виставлення адреси на шину АВ під час зчитування/запису інформації, тому операції з НОЗП є найбільш швидкодіючими. Час вибірки НОЗП-5-7 нc. Загальна кількість 8- або 16-розрядних регістрів у мікропроцесорі зазвичай становить від 16 до 64.

Внутрішня кеш-пам'ять - це оперативна пам'ять статичного типу ємністю 1-16 кбайт, яку вбудовано безпосередньо у мікропроцесор. Внутрішня кеш-пам'ять працює на тактовій частоті процесора. У моделях i386, і486 кеш-пам'ять спільна для даних і команд. У Реntіum кеш-пам'ять використовується окремо для команд і даних.

Зовнішня кеш-пам'ять так само, як і внутрішня, являє собою пам'ять статичного типу, однак має значно більшу ємність. Вона встановлюється на системній платі і працює на частоті шини. Зовнішню кеш-пам'ять призначено для зменшення кількості звернень до інших менш швидкодіючих пристроїв пам'яті. Ємність зовнішньої кеш-пам'яті в сучасних ПЕОМ становить зазвичай 64 кбайт - 1 Мбайт і має тенденцію до збільшення.

 

Оперативний ЗП. В самих перших коп’ютерних системах в якості оперативної пам’яті використовувалась динамічна пам’ять DRAM (Dynamic RAM). Тому значні кошти компаніями вкладались на покращання ідеології побудови мікросхем пам’яті динамічного типу. Розроблялись нові типи архітектур, де в кожній новій архітектурі застосовувалась нова схема работи з пам’ятю, що приводило до зменшення затримок в процесі доступу і планомірного збільшення тактової частоти роботи пам’яті. Першою модифікацією DRAM була пам’ять, що працювала в так званому швидкому сторінковому режимі - FPM DRAM (Fast Page Mode DRAM). Пакетний (burst) режим доступу в FPMDRAM ще один підхід для підвищення швидкості доступу до сторінкової послідовної пам’яті. Далі в PC почали застосовувати тип оперативної пам’яті - EDO DRAM (Extended Data Out), який ще називали Hyper Page Mode. Починаючи з 1997 року на зміну пам’яті типу FPM і EDO приходить новий тип оперативної пам’яті: SDRAM (Synchronous DRAM) - синхронна динамічна оперативна пам’ять з довільним доступом. Далі в якості сучасної оперативної пам’яті комп’ютера впроваджуються параллельно дві технології - DDR SDRAM(Double Data RateSDRAM) і DR DRAM (Direct Rambus DRAM).Подальший розвиток отрималодруге покоління DDR SDRAM -DDR II. Дані чіпи пам’яті працюють при напрузі: 1.8В, об’єм не менше 512Мбіт, тип корпусу – 200,220, 240 – контактні FBGA, частоти 400МГц, 533МГц, 667МГц, 800МГц, 1000МГц.

Отже, в результаті вдосконалення типів архітектур динамічної пам’яті DRAM (FPM, EDO, SDRAM, DDR SDRAMetc) створено чіпи, які конструктивно реалізовані для коп’ютерних систем як модулі RAMпамяті стандартів SIMM30, SIMM72, DIMM168.