Динамическая память.
В динамических ОЗУ информация хранится в виде зарядов ёмкости затвор-подложка МДП (металл-диэлектрик-проводник) транзистора. Эта ёмкость со временем разряжается, поэтому её периодически надо поддерживать, то есть производить регенерацию, для этого требуется специальная схема. Динамическая ОЗУ имеет меньшее количество элементов на 1 бит информации, обладает более высоким быстродействием при меньшей потребляемой мощности, используется для организации больших объёмов памяти.
Структура
микросхемы ОЗУ включает в себя массив
элементов памяти, объединённых в матрицу
накопителя, дешифратор кода адреса
строк
и столбцов
,
устройство ввода-вывода. Элемент памяти
может хранить 1 бит информации. Каждый
элемент памяти имеет свой собственный
адрес. Для обращения к элементу памяти
при записи или считывании информации
необходимо подать на выходы микросхем
адресный код
.
Микросхемы памяти допускают обращение
по адресу к любому элементу памяти в
произвольном порядке. Разрядность
входа адреса (
)
и информационная ёмкость (
)
микросхемы памяти связаны соотношением
.
EDO BEDO RAM.
EDO RAM. Память с расширенным выходом. Сброса адреса столбцов не происходит. Быстродействие 50-70 наносекунд. Данная память не может работать на частоте шины выше 66 МГц. 5-2-2-2.
BEDO RAM. Пакетная память с расширенным выходом. Читает данные в виде пакета, то есть после получения адреса каждая из следующих единиц информации читается за один цикл таймера. Кроме того BEDO в первом цикле не попадают на выход, а попадают на внутреннее конвейерное звено и во втором цикле время появления данных будет меньше. Содержит внутренний счётчик адреса, то есть извне нужен только первый из 4х последовательных адресов. Данная память не может работать на частоте шины выше 66 МГц. 5-1-1-1.
SDRAM.
Синхронная динамическая память. Использует тот факт, что большинство обращения памяти являются последовательными. После начала передачи пакета, все последующие биты поступают с интервалом 10 наносекунд. Содержит счётчик пакетов, который автоматически увеличивает адреса и обеспечивает быструю последовательную выборку. Контроллер памяти обеспечивает локализацию требуемого блока памяти.
Существует два стандарта: PC 100 и PC 133.
PC 100 – 8 наносекунд, 100 МГц.
PC133 – 8 наносекунд, 133 МГЦ.
Пропускная способность 1 Гб/сек, средняя 250 Мб/сек. 5-1-1-1. Это соответствует пропускной способности AGP 4x.
DDR.
Передача данных осуществляется по обоим фронтам тактовых импульсов, благодаря чему достигается удвоенная скорость передачи при той же тактовой частоте, то есть выполняется две операции доступа к данным их двух разных модулей, находящихся в одном блоке памяти. Это возможно благодаря более точно синхронизации. Используется DLL (цикл с фиксированной задержкой), который выдаёт сигнал, означающий доступность данных на выходных контактах. При 64х битной шине – это два 8ми байтных пакета. При частоте 133 МГц это 2128 Мб/сек.
Существует DDR1, DDR2, DD3, DDR4, DDR5.
Rambus RAM.
Высокоскоростная динамическая память с произвольным доступом.
Подсистема памяти состоит из следующих компонентов:
Основной контроллер
Канал
Разъём для модулей
Генератор дифференциальных импульсов
Микросхемы памяти
При 1 канале (16 бит) передаётся 1,6 Гбит/сек, 4 канала (64 бита) – 6,4 Гбит/сек.
Статическая память.
Обычно применяется в качестве кэш памяти для кэширования основного объёма ОЗУ. Выполняется обычно на основе ТТЛ (транзисторно-транзисторная логика), КМОП (комплементарная логика на транзисторах метал-оксид-проводник) и БИКМОП (логика, включающая как биполярные, так и КМОП структуры) микросхем.
Конструктивные особенности синхронной SRAM:
Синхронизация с системным таймером
Пакетная обработка
PB-SRAM – конвейерная пакетная статическая память. 1T-SRAM – каждый разряд реализован на 1 транзисторе вместо 4-6.
Понятие интерфейса, классификация.
Интерфейс – совокупность линий и шин, сигналов, электронных схем и протоколов для осуществления обмена информацией между устройствами.
Классификация интерфейсов:
По способу соединения компонентов:
Магистральный
Радиальный
Цепочный
Комбинированный
По способу передачи информации:
Параллельный
Последовательный
Последовательно-параллельный
По принципу обмена информацией:
Синхронные
Асинхронные
По режиму передачи информации:
Односторонние
Двухсторонние
Двухсторонние поочерёдные
По функциональному назначению:
Системные
Интерфейсы периферийного оборудования
Интерфейсы программно-управляемых модульных систем и приборов
Интерфейсы сетей передачи данных
Внутренние интерфейсы.
Локальные шины обеспечивают подключение к скоростной шине процессора, при этом шина работает с частотой, соответствующей тактовой частоте процессора. Передачей данных управляет не центральный процессор, а плата расширения мост, который освобождает процессор для другой работы.
Локальная шина PCI (шина соединение периферийных компонентов).
Разрабатывалась в расчёте на Pentium систему, является чётко стандартизированной, высокопроизводительной шиной расширения ввода-вывода. Частота шины в первой версии 20-33 МГц, во второй – 66 МГц. При 3 МГц и 64 битах максимальная скорость 264 Мб/сек.
На одной шине PCI может быть 4 слота. Мост шины – это аппаратное средство для подключения к другим шинам. Главный мост используется для подключения к системной шине. Одноранговый мост используется для соединения 2х шин PCI. Авто конфигурирование устройств, то есть выбор адресов и запросов прерывания поддерживается средствами BIOS и ориентируется на технологию Plug&Play. Стандарт PCI определяет для каждого слота конфигурационное пространство до 256 восьмибитных регистров. В состав команд введены сигналы для тестирования адаптеров по интерфейсу (не всегда задействованы). Шина PCI все обмены трактует как пакетные. Каждый кадр начинается фазой адреса, за которой может следовать одно или несколько фаз данных. Количество фаз в пакете не определено, но ограничено таймером, определяющим максимальное время, в течение которого устройство может пользоваться шиной. Каждое устройство имеет собственный таймер, параметры которого задаются при конфигурировании устройств шины. В каждой обмене участвуют два устройства: инициатор обмена и целевое устройство. Арбитражем запросов занимается специальный узел, входящий в чипсет.
AGP (порт ускоренного графического интерфейса).
Возможности PCI в определённый момент стало недостаточно для передачи графической информации. Увеличение разрешающей способности и повышение цветности монитора, привело к необходимости повысить скорость передачи до 250 Мбит/сек. Intel предложила решение в виде AGP.
Схема AGP непосредственно взаимодействует с четырьмя источниками информации:
Процессор (кэш память второго уровня)
Оперативная память
Графическая карта AGP
Шина PCI
AGP функционирует на скорости процессорной шины. При тактовой частоте 66 МГц пропускная способность – 264 Мбит/сек. При частоте 133 МГц – 528 Мбит/сек.
Далее была выпущена AGP 2.0 (4x).
IDE.
IDE – интерфейс устройств со встроенным контроллером.
При создании ориентировались на подключение дискового накопителя. За счёт минимального удаления контроллера от диска существенно повышается быстродействие. Сигналы интерфейса – это сокращённый набор буферизированных данных. Первые интерфейсы имели скорость передачи 1.5-3 Мбайт/сек.
40 жильный интерфейс - скорость передачи 33 Мбайт/сек.
80 жильный интерфейс - скорость передачи 66 Мбайт/сек.
SCSI.
Интерфейс системного уровня, в отличие от интерфейсных портов представляет собой шину. Сигнальные выводы устройств-абонентов соединяются друг с другом. Интерфейс позволяет подключить до 7 устройств с контроллерами (дисковые накопители, принтеры, сканеры, винчестеры). Любое устройство может инициализировать обмен с другим целевым устройством. Режим обмена может быть синхронными или асинхронным. Основное назначение SCSI – обеспечение аппаратной независимости подключаемых к компьютеру устройств определённого класса. Реализуется в виде отдельного капельно шлейфа. С системной шиной компьютера связывается через хост-адаптер. Каждое подключённое устройство имеет свой идентификатор, который передаётся позиционным кодом по восьмибитной шине данных, откуда и ограничение на количество подключаемых устройств. Любое устройство может инициализировать обмен с другими целевыми устройствами.
SCSI 2 – 16 и 32х битная шина
SCSI 3 – 32х битная шина. Поддержка Plug&Play. Возможность применения оптических кабелей.