Pamięć operacyjna Podział pamięci Wyróżnić można dwa główne rodzaje pamięci: • pamięć zewnętrzna (dyski twarde, pamięci flash, CD, DVD) • i wewnętrzną (ROM, RAM). Definicja pamięci Pamięć jest układem służącym do stałego lub tymczasowego przechowywania danych. • Jest logicznie uporządkowanym, ponumerowanym zbiorem komórek pamięci o określonej długości. Zapis czy odczyt następuje po odwołaniu się do odpowiedniej komórki zwanej adresem. Pamięć operacyjna • Pamięć operacyjna - RAM (ang. Random Access Memory - pamięć o dostępie swobodnym). • W pamięci operacyjnej przechowywane są dane systemu operacyjnego i aktualnie uruchomionych aplikacji. • Jako, że pamięć operacyjna jest przestrzenią roboczą procesora, to mogą być umieszczone w niej rozkazy (kody operacji) procesora, otwarte pliki systemu operacyjnego, uruchomione programy oraz wyniki (dane) działania programów. Pamięć operacyjna • RAM przechowuje informacji tylko wtedy, gdy podłączone jest zasilanie. • Jest to pamięć ulotna. • Współczesne komputery klasy PC wykorzystują pamięci DRAM (ang. Dynamic RAM), które charakteryzują się dużymi pojemnościami i potrzebą odświeżania. • W najnowszych PC stosuje się odmiany pamięci DRAM oznaczone jako DDR2 lub DDR3 SDRAM. Pamięć RAM Pamięć o swobodnym dostępnie RAM pozwala na odczytywanie i zapisywanie danych na dowolnym obszarze ich przechowywania, w przeciwieństwie do pamięci o dostępie sekwencyjnym. Wymianą informacji pomiędzy procesorem a pamięcią steruje tzw. kontroler pamięci, który do niedawna był częścią chipsetu płyty głównej, a obecnie zintegrowany jest z najnowszymi procesorami. Podział pamięci RAM: W zależności od budowy wyróżniamy dwa typy pamięci RAM: • DRAM, • SRAM. DRAM DRAM (ang. Dynamic RAM — dynamiczna pamięć RAM) jest odmianą półprzewodnikowej pamięci RAM zbudowaną na bazie tranzystorów i kondensatorów. Pojedyncza komórka pamięci składa się z kondensatora i tranzystora sterującego procesem kondensacji. budowa komórki pamięci DRAM Pamięć DRAM wytwarzana jest w procesie fotolitografii, podczas którego wewnątrz półprzewodnika są tworzone tranzystory, kondensatory i ścieżki. Cechy DRAM • Duża pojemność i niska cena • Potrzeba odświeżania jej zawartości spowodowana zjawiskiem upływności kondensatorów. • Kondensatory co jakiś czas trzeba doładować (stąd nazwa „pamięć dynamiczna"). • Podczas procesu odświeżania nie można dokonywać zapisu ani odczytu danych. Parametry: • tCL (CAS Latency) — liczba cykli zegarowych pomiędzy wysłaniem przez kontroler pamięci zapotrzebowania na dane a ich dostarczeniem. • tRCD (RAS to CAS Delay) — liczba cykli zegarowych pomiędzy podaniem adresu wiersza a wysłaniem adresu kolumny. • tRP (RAS Precharge) — liczba cykli zegarowych pomiędzy kolejnym adresowaniem wierszy pamięci. • tRAT (Row Active Time) — liczba cykli zegarowych pomiędzy aktywacją i dezaktywacją wierszy. • tCR (Command Rate) — liczba cykli zegarowych pomiędzy adresowaniem dwóch komórek pamięci. Moduły DDR2-1066 mogą okazać się szybsze od DDR3-1333, jeśli tylko będą oferowały niższe timingi. Podczas zakupu kości DDR warto zwracać uwagę na ciągi liczbowe takie jak 4-4-4-12 czy 5-5-5-15 • Im mniejsze są powyższe wartości, tym szybszy jest dostęp do komórek pamięci, co przekłada się na zwiększenie ogólnej wydajności RAM-u. Pamięć SRAM • SRAM (ang. Static RAM — statyczna pamięć RAM) jest pamięcią zbudowaną na bazie przerzutników i tranzystorów. Jedna komórka pamięci to jeden przerzutnik RS i dwa tranzystory sterujące. budowa pamięci SRAM budowa 8bitowego modułu pamięci SRAM Pamięć SRAM asynchroniczna CS – chip select R/W – read/write OE – output enable A0..An- wejścia adresowe D0..D7 – linia danych do zapisu i odczytu • SRAM nie wymaga odświeżania (jest „statyczna"), - pozwala na znacznie szybszy dostęp do danych. • Większa złożoność przekłada się na wyższe koszty produkcji i małe pojemności • Wykorzystywana jako pamięć podręczna cache Odmiany pamięci DRAM FPM DRAM (Fast Page ModeDRAM) Pamięć dynamiczna w której wprowadzono tryb pracy stronicowania, umożliwiało to szybszy dostęp do danych. Wprowadzono możliwość odczytu i zapisu komórek z tego samego wiersza co poprzednio odczytywana/zapisywana podając jedynie adres kolumny bez podawania adresu wiersza. FPM DRAM Odczyt danych w układzie 5-3-3-3. Pamięć asynchroniczna EDO/BEDO DRAM EDO charakteryzowała się tym, że podczas przetwarzania danych bieżącej komórki, mogła pobierać instrukcję adresującą kolejną komórkę. Skrócono odczyt do 5-2-2-2 BEDO następca EDO, skrócony odczyt 5-1-1-1, wprowadzono licznik adresów do kontrolera pamięci oraz dodano funkcję przeplatania dwóch banków pamięci. Pamięć asynchroniczna. SDRAM SDRAM (ang.Synchronous DRAM) istotą tego rozwiązania jest zsynchronizowanie pamięci z magistralą systemową, co spowodowało zmniejszenie strat czasowych w trakcie przesyłania danych do/z procesora. Kości zasilane były napięciem 3.3V Powstały trzy wersje SDRAM: • PC-66 pracująca z częstotliwością 66 MHz • PC-100 pracująca z częstotliwością 100 MHz • PC-133 pracująca z częstotliwością 133 MHz Sposób przesyłu danych w pamięciach SDRAM: DDR SDRAM Dynamiczna, synchronizowana z CPU pamięć RAM wykorzystuje zarówno narastające, jak i opadające zbocze sygnału zegara do wykonywania operacji wejścia/wyjścia Taktowanie rzeczywiste oraz efektywne W przypadku pamięci SDRSDRAM mamy częstotliwość rzeczywistą – dane przesyłane są przy zboczu narastającym. Pamięci DDRSDRAM przesyłają dane na 2 zboczach, częstotliwość pracy się nie zmienia, dane przesyłane są 2 razy szybciej. W Biosie podawana jest rzeczywista częstotliwość pamięci. Przepustowość pamięci To zdolność do przesyłania określonej ilości danych w jednostce czasu (szybkość przesyłania danych). Np. DDR-400: Przepustowość= 400MHz * 64b= 400MHz*8B= 3200 MHz * B= 3200 MB/s DDR SDRAM Oznaczenie modułów PC-2700 DDR-333 PC – pamięci DDR1 PC-2700 – przepustowość w MB/s DDR -333 częstotliwość efektywna pamięci w MHz 2700 / 8 = 333 Obliczanie przepustowości: DDR2 Liczba pinów została zwiększona ze 184 do 240. Wycięcie w innym miejscu DDR2 Liczba pinów została zwiększona ze 184 do 240. Wycięcie w innym miejscu W celu wyliczenia przepustowości dla pamięci DDR2 posługujemy się wzorem: DDR3 DDR3 – rozwinięcie standardów DDR/DDR2. Brak kompatybilności wstecz. Moduły z pamięcią DIMM DDR3 mają przesunięte wcięcie w prawą stronę w stosunku do modułów DIMM DDR2. 240 styków Zasilanie zostało zredukowane do 1,5V, zwiększono przepustowość. • • • • • • • • PC3-6400 (DDR3-800) o przepustowości 6,4 GB/s, PC3-8500 (DDR3-1066) o przepustowości 8,5 GB/s, PC3-10600 (DDR3-1333) o przepustowości 10,6 GB/s, PC3-12800 (DDR3-1600) o przepustowości 12,8 GB/s, PC3-15000 (DDR3-1866) o przepustowości 15 GB/s, PC3-16000 (DDR3-2000) o przepustowości 16 GB/s PC3-17000 (DDR3-2133) o przepustowości 17 GB/s PC3-19200 (DDR3-2400) o przepustowości 19,2 GB/s W celu wyliczenia przepustowości dla pamięci DDR3 posługujemy się wzorem: Oznaczenia na pamięciach DDR4 Pamięci DDR4 wymagają specjalnego kontrolera, a pierwszymi konstrukcjami w niego wyposażonymi są procesory Intel Haswell-E (desktopowe) i Haswell-EP (serwerowe). DD4 • • • • • • • • 284 styki 64 bitowa szyna danych Pojemności: 4,8,16,32 GB Rzeczywista częstotliwość:266, 333, 350, 375, 400,415MHz Częstotliwość magistrali:1066, 1200, 1333, 1400, 1500, 1600, 1666 MHz Częstotliwość efektywna:2133, 2400, 2666, 2800, 3000, 3200, 3333MHz Przepustowość:17000, 19200,21300, 22400,25600,26700 Zasilanie: 1,2V Punkt do punktu • Pamięci DDR3 korzystają w komunikacji z tak zwanych połączeń węzłowych (multi-drop), co owocuje zazwyczaj dużą ilością slotów na kości RAM. • DDR4 ma inne rozwiązanie, które likwiduje problem z nadmierną liczbą slotów - tak zwane połączenia typu punkt-punkt Co to jest JEDEC? • JEDEC, czyli Joint Electron Devices Engineering Council, jest organizacją zajmującą się między innymi standaryzacją pamięci RAM Dual Channel Pamięci DDR umożliwiają stosowanie technologii pracy dwukanałowej. Stosuje się ją w kontrolerze pamięci w celu wydajniejszej obsługi RAM-u. Technologia ta polega na podwojeniu przepustowości przesyłu danych pomiędzy kontrolerem pamięci a pamięcią RAM poprzez wykorzystanie dwóch 64-bitowych kanałów, co daje razem magistralę o szerokości 128 bitów. • Do określenia wydajności pamięci asynchronicznych FPM i EDO używano nanosekund — pracują one przykładowo z prędkością 60 ns. • Prędkość pamięci synchronicznych SDRAM określa się w megahercach (MHz), • a DDR SDRAM — w megabajtach/gigabajtach na sekundę (MB/s, GB/s). Moduł pamięci Moduły pamięci – płytki drukowane na których umieszczone są układy DRAM. Moduł o określonym standardzie (wielkość, rodzaj zamontowanej pamięci) jest montowany w prosty sposób w gniazdach przytwierdzonych do płyty głównej. Moduł pamięci SDR SDRAM Opracowano trzy odmiany modułów: • SIMM, • DIMM, • RIMM. Moduły SIMM Moduły SIMM (ang. Single Inline Memory Module) powstały dla pamięci asynchronicznych typu DRAM, FPM i EDO DRAM. Opracowano dwie ich odmiany: •SIMM 30-końcówkowy (mniejszy) — obsługujący 8-bitową magistralę pamięci; •SIMM 72-końcówkowy — przeznaczony do pamięci 32bitowych. Moduły SIMM umieszcza się na płycie głównej w specjalnie wyprofilowanych złączach uniemożliwiających błędny montaż. Gniazda pamięci operacyjnej SIMM • 30-pinowe • Obsługiwał 8 bitową magistralę • 256 KiB, 1 MiB, 4 MiB, 8 MiB, 16 MiB SIMM PS/2 • SIMM 72 końcówkowy • Przeznaczony dla pamięci 32 -bitowych • 1 MB, 2MB, 4 MB, 8 MB, 16 MB, 32 MB, 64 MB, 128 MB Moduły DIMM (SO-DIMM) • DIMM (ang. Dual Inline Memory Module). • DIMM od SIMM różni się pod każdym względem: ma inne wymiary, inny sposób montażu, inną liczbę pinów. Moduły DIMM DIMM — przeznaczony do komputerów stacjonarnych: •DIMM 168-końcówkowy — wykorzystywany w pamięci SDR SDRAM; •DIMM 184-końcówkowy — wykorzystywany w pamięci DDR SDRAM; •DIMM 240-końcówkowy — wykorzystywany w pamięci DDR2 SDRAM; •FB-DIMM 240-końcówkowy — wykorzystywany w pamięci DDR2 SDRAM z przeznaczeniem do serwerów; •DIMM 240-końcówkowy — wykorzystywany w pamięci DDR3 SDRAM. • DIMM 284-pinowe, wykorzystywany w pamięci w DDR4 SDRAM MODUŁY DIMM SO-DIMM — przeznaczony do komputerów przenośnych : •SO-DIMM 72-końcówkowy — używany w pamięci FPM DRAM i EDO DRAM; •SO-DIMM 144-końcówkowy — wykorzystywany w pamięci SDR SDRAM; •SO-DIMM 200-końcówkowy - wykorzystywany w pamięci w pamięci DDR SDRAM i DDR2 SDRAM; •SO-DIMM 204-końcówkowy — wykorzystywany w pamięci DDR3 SDRAM SO-DIMM 260-końcówkowe — wykorzystywany w pamięci DDR4 SDRAM • Moduły DIMM są wyposażone w małą pamięć ROM, w której przechowują informacje o swoich parametrach Moduły RIMM • Moduły RIMM (ang. Rambus Inline Memory Module) zostały opracowane przez firmę Rambus dla kości pamięci RDRAM. • Wielkością przypominają moduły DIMM, jednak nie są z nimi kompatybilne sprzętowo, a płyta główna musi mieć odpowiednie gniazda pamięci. Opracowano następujące typy modułów RIMM: RIMM 16-bitowe: RIMM 168-końcówkowy — przeznaczony dla pamięci RIMM 1600 i 2100 . RIMM 32-bitowe: RIMM 232-końcówkowy — przeznaczony dla pamięci RIMM 3200 i 4267. RIMM 64-bitowe: RIMM 326-końcówkowy — przeznaczony dla pamięci RIMM 6400 i 8532 Korzystając z tych kości musimy mieć wypełnione wszystkie sloty za pomocą zaślepki Co to jest SPD? SPD (Serial Presence Detect) to malutki układ scalony przechowujący informacje o konfiguracji danej pamięci Zadanie • Co to jest tryb seryjny dostępu do pamięci?
