Микропроцессорная, регистровая и основная память

Персональные компьютеры содержат несколько видов памяти, в том числе микропроцессорную (МПП), регистровую кэш-память и основную (ОП). Быстродействие этих устройств измеряется временем поиска, считывания и/или записи информации (). Для МПП время обращения  = 0,001 — 0,002 мкс, для регистровой памяти  = 0,002 — 0,010 мкс, а для основной –  = 0,005 — 0,100 мкс.

Создается память на микросхемах статического (SRAM) или динамического (DRAM) типа. Статический тип обладает более высоким быстродействием и энергопотреблением, дороже динамического и обладает более низкой удельной плотностью (единицы мегабайт на корпус). Динамическая память имеет большее время срабатывания, большую удельную плотность (десятки мегабайт на корпус), меньшее энергопотребление.

Микропроцессорная память включена в состав МП, имеет сравнительно небольшую емкость и представляет собой набор регистров для передачи команд и данных. Регистровая кэш-память – это высокоскоростная память, являющаяся буфером между ОП и МП и позволяющая увеличить скорость выполнения операций. При выполнении программы данные, считанные из ОП с небольшим опережением, записываются в кэш-память, и результаты операций, выполненные в МП, также записываются в кэш-память. Использование кэш-памяти существенно увеличивает производительность системы, однако для современных ПК рост производительности практически прекращается после 1Мбайт кэш-памяти второго уровня L2. Кэш-память может применяться не только между МП и ОП, но и между ОП и внешними запоминающими устройствами.

Как известно, основная память содержит оперативное (ОЗУ или RAM – энергозависимая память) и постоянное (ПЗУ или ROM – энергонезависимая память) запоминающие устройства. Основу ОЗУ составляют микросхемы динамической памяти. На материнской плате обычно находятся несколько разъемов для подключения модулей ОП. Модули памяти бывают с контролем четности и без него. Контроль четности позволяет обнаружить ошибку и прервать выполнение программы, также существуют модули с автоматической коррекцией ошибок (ECC). Различают следующие модули ОП:

· DIP – одиночная микросхема памяти, в настоящее время используется только в составе более укрупненных модулей;

· SIMM – печатная плата с односторонним разъемом типа слот и микросхемами типа DIP, бывают 30-контактные (75 мм) и 72-контактные (100 мм) емкостью 256 Кбайт, 1, 4, 8, 16 и 64 Мбайта. Они могут выпускаться с контролем четности и без него, имеют быстродействие 60 и 70 нс, в настоящее время считаются устаревшими и практически в ПК не применяются;

· DIMM – имеет 168-контактные разъемы (длина 130 мм), может иметь разрядность 64 бита (без контроля четности), 72 бита (с контролем четности) и 80 бит (ECC), емкость модулей – 16, 32, 64, 256 или 512 Мбайт. Время обращения 6-10 нс;

· RIMM – состоят из микросхем типа Direct RDRAM, требуют интенсивного охлаждения, связанного с со значительным энергопотреблением и высоким быстродействием (5 нс и менее). Они имеют меньшее число контактов, чем DIMM, заключены в специальные металлические экраны от излучения.

Оперативная память также различается по типам. Тип памяти определяется ее логической структурой и режимами работы. Выделяют следующие типы:

· FPM DRAM – динамическая память с быстрым страничным доступом, выпускалась в основном в конструктиве SIMM;

· RAM EDO – фактически представляет собой FPM DRAM, к которой добавлены специальные регистры, позволяющие проводить удержание данных до следующего запроса и ускоряющие процесс считывания последовательных массивов данных, выпускалась в конструктиве SIMM и DIMM;

· BEDO RAM – EDO с блочным доступом для ускорения доступа, выпускается в конструктиве SIMM и DIMM;

· SDRAM – синхронная динамическая память, позволяет увеличить производительность системы за счет синхронизации скорости ОЗУ со скоростью работы шины процессора. Время обращения 5 — 10 нс, обычно выпускается в виде DIMM;

· DDR SDRAM – вариант SDRAM с удвоенной пропускной способностью и работающей на более высокой частоте, конструктивно совместим с DIMM;

· DRDRAM – высокопроизводительная память, обладающая рядом особенностей, выпускается в конструктиве RIMM.

Основу ПЗУ составляют микросхемы, программируемые только один раз, либо многократно. Быстродействие у постоянной памяти меньше, чем у оперативной, поэтому для повышения быстродействия содержимое ПЗУ копируется в ОЗУ и при работе непосредственно используется эта копия, называемая теневой памятью ПЗУ (Shadow ROM).