На бирже курсовых и дипломных проектов можно найти образцы готовых работ или получить помощь в написании уникальных курсовых работ, дипломов, лабораторных работ, контрольных работ, диссертаций, рефератов. Так же вы мажете самостоятельно повысить уникальность своей работы для прохождения проверки на плагиат всего за несколько минут.

ЛИЧНЫЙ КАБИНЕТ 

 

Здравствуйте гость!

 

Логин:

Пароль:

 

Запомнить

 

 

Забыли пароль? Регистрация

Повышение уникальности

Предлагаем нашим посетителям воспользоваться бесплатным программным обеспечением «StudentHelp», которое позволит вам всего за несколько минут, выполнить повышение уникальности любого файла в формате MS Word. После такого повышения уникальности, ваша работа легко пройдете проверку в системах антиплагиат вуз, antiplagiat.ru, etxt.ru или advego.ru. Программа «StudentHelp» работает по уникальной технологии и при повышении уникальности не вставляет в текст скрытых символов, и даже если препод скопирует текст в блокнот – не увидит ни каких отличий от текста в Word файле.

Результат поиска


Наименование:


творческая работа Аппаратное обеспечение памяти

Информация:

Тип работы: творческая работа. Добавлен: 18.11.2012. Сдан: 2011. Страниц: 26. Уникальность по antiplagiat.ru: < 30%

Описание (план):


1  

      Операти?вная  па?мять (ОЗУ — оперативное запоминающее устройство) — в информатике — память, предназначенная для временного хранения данных и команд, необходимых процессору для выполнения им операций.  

Это рабочая  область для процессора.  

Оперативная  память передаёт процессору команды  и данные непосредственно, либо  через кэш-память.  

Каждая ячейка  оперативной памяти имеет свой  индивидуальный адрес.  

Ячейка  памяти — совокупность элементов запоминающего устройства ЭВМ для хранения 1 машинного слова (числа) или его части (например, 1 байта). Общее число ячеек памяти всех запоминающих устройств определяет ёмкость памяти ЭВМ.  

1
2  

Оперативная  память часто рассматривается  как временное хранилище, потому  что данные и программы в  ней сохраняются только при  включенном компьютере или до  нажатия кнопки сброса (reset).  

Перед выключением  или нажатием кнопки сброса  все данные, подвергнутые изменениям  во время работы, необходимо сохранить  на запоминающем устройстве, которое  может хранить информацию постоянно (обычно это жесткий диск).  

При новом  включении питания сохраненная  информация вновь может быть  загружена в память
3  

В современных  вычислительных устройствах, оперативная  память представляет собой динамическую память с произвольным доступом (англ. dynamic random access memory, DRAM).  

Понятие памяти  с произвольным доступом предполагает, что в процессе обращения к  данным не учитывается порядок  их расположения в ней. ОЗУ  может изготавливаться как отдельный  блок, или входить в конструкцию  однокристальной ЭВМ или микроконтроллера.   

Когда говорят  о памяти компьютера, обычно подразумевают  оперативную память, прежде всего  микросхемы памяти или модули, в которых хранятся активные  программы и данные, используемые  процессором.  

Однако иногда  термин память относится также  к внешним запоминающим устройствам, таким, как диски и накопители  на магнитной ленте. 

3
4  

За несколько  лет определение RAM (Random  Access Memory) превратилось из обычной аббревиатуры  в термин, обозначающий основное  рабочее пространство памяти, создаваемое  микросхемами динамической оперативной  памяти (Dynamic RAM — DRAM) и используемое  процессором для выполнения программ.  

Одним из  свойств микросхем DRAM (и, следовательно, оперативной памяти в целом) является  динамическое хранение данных, что  означает, во-первых, возможность многократной  записи информации в оперативную  память, а во-вторых, необходимость  постоянного обновления данных  (т.е., в сущности, их перезапись) примерно  каждые 15 мс (миллисекунд).  

Также существует  так называемая статическая оперативная  память (Static RAM — SRAM), не требующая  постоянного обновления данных. Следует заметить, что данные  сохраняются в оперативной памяти  только при включенном питании. 

4
5  

Под компьютерной  памятью обычно подразумевается  ОЗУ (RAM), т.е. физическая память системы, которая состоит из микросхем  или модулей памяти, используемых  процессором для хранения основных, запущенных в  текущий момент  времени программ и данных. 

При этом  термин хранилище данных относится  не к оперативной памяти, а  к таким устройствам, как жесткие  диски и накопители на магнитной  ленте (которые, тем не менее, можно  использовать как разновидность RAM, получившую название виртуальная  память). 

Термин оперативная  память часто обозначает не  только микросхемы, которые составляют  устройства памяти в системе, но включает и такие понятия, как логическое отображение и  размещение.  

Логическое  отображение — это способ представления  адресов памяти на фактически  установленных микросхемах.  

Размещение  — это расположение информации (данных и команд) определенного  типа по конкретным адресам  памяти системы. 

5
6  

Новички часто  путают оперативную память с  памятью на диске, поскольку емкость  устройств памяти обоих типов  выражается в одинаковых единицах  — мега- или гигабайтах. 

Попытаемся  объяснить связь между оперативной  памятью и памятью на диске  с помощью следующей простой  аналогии. 

6
7  

Представьте  себе небольшой офис, в котором  некий сотрудник обрабатывает  информацию, хранящуюся в картотеке.  

В нашем  примере шкаф с картотекой  будет выполнять роль жесткого  диска системы, где длительное  время хранятся программы и  данные.  

Рабочий стол  будет представлять оперативную  память системы, которую в текущий  момент обрабатывает сотрудник, — его действия подобны работе  процессора. 

Он имеет  прямой доступ к любым документам, находящимся на столе. Однако, прежде  чем конкретный документ окажется  на столе, его необходимо отыскать  в шкафу.  

Чем больше  в офисе шкафов, тем больше  документов можно в них хранить.  

Если рабочий  стол достаточно большой, можно  одновременно работать с несколькими  документами. 

7
8  

Добавление  к системе жесткого диска подобно  установке еще одного шкафа  для хранения документов в  офисе — компьютер может постоянно  хранить большее количество информации. 

Увеличение  объема оперативной памяти в  системе подобно установке большего  рабочего стола — компьютер  может работать с большим количеством  программ и данных одновременно. 

Впрочем, есть  одно различие между хранением  документов в офисе и файлов  в компьютере: когда файл загружен  в оперативную память, его копия  все еще хранится на жестком  диске. 

Обратите  внимание: поскольку невозможно постоянно хранить файлы в оперативной памяти, все измененные после загрузки в память файлы должны быть вновь сохранены на жестком диске перед выключением компьютера. Если измененный файл не будет сохранен, то первоначальная копия файла на жестком диске останется неизменной. 

8
9  

Во время  выполнения программы в оперативной  памяти хранятся ее данные.  

Микросхемы  оперативной памяти (RAM) иногда называют  энергозависимой памятью: после  выключения компьютера данные, хранимые  в них, будут потеряны, если они  предварительно не были сохранены  на диске или другом устройстве  внешней памяти.  

Чтобы избежать  этого, некоторые приложения автоматически  делают резервные копии данных. 

Файлы компьютерной  программы при ее запуске загружаются  в оперативную память, в которой  хранятся во время работы с  указанной программой.
 
Процессор  выполняет программно реализованные  команды, содержащиеся в памяти, и сохраняет их результаты.  

9
10  

Оперативная  память хранит коды нажатых  клавиш  при работе с текстовым  редактором, а также величины  математических операций.  

При выполнении  команды Сохранить (Save) содержимое  оперативной памяти сохраняется  в виде файла на жестком  диске. 

Физически  оперативная память в системе  представляет собой набор микросхем  или модулей, содержащих микросхемы, которые обычно подключаются  к системной плате. 

Эти микросхемы  или модули могут иметь различные  характеристики и, чтобы функционировать  правильно, должны быть совместимы  с системой, в которую устанавливаются 

10
11  

11  

В современных  компьютерах используются запоминающие  устройства трех основных типов: 

ROM (Read Only Memory). Постоянное запоминающее устройство - ПЗУ, не способное выполнять операцию записи данных. 

DRAM (Dynamic Random Access Memory). Динамическое запоминающее устройство с произвольным порядком выборки. 

SRAM (Static RAM). Статическая оперативная память.
12  

12  

Память  типа ROM 

В памяти  типа ROM (Read Only Memory), или ПЗУ (постоянное  запоминающее устройство), данные  можно только хранить, изменять  их нельзя.  

Именно поэтому  такая память используется только  для чтения данных.  

ROM также  часто называется  энергонезависимой  памятью, потому что любые данные,  записанные в нее, сохраняются  при выключении питания. 

Поэтому в ROM помещаются команды запуска  ПК, т.е. программное обеспечение, которое  загружает систему.
13  

ROM и оперативная  память — не противоположные  понятия. 

На самом  деле ROM представляет собой часть  оперативной памяти системы.  

Другими словами, часть адресного пространства  оперативной памяти отводится  для ROM.  

Это необходимо  для хранения программного обеспечения, которое позволяет загрузить  операционную систему. 

14  

14  

Основной  код BIOS содержится в микросхеме ROM на системной плате, но на платах aдаптеров также имеются аналогичные  микросхемы.  

Они содержат  вспомогательные подпрограммы BIOS и  драйверы, необходимые для конкретной  платы, особенно для тех плат, которые должны быть активизированы  на раннем этапе начальной  загрузки, например видеоадаптер.  

Платы, не  нуждающиеся в драйверах на  раннем этапе начальной загрузки, обычно не имеют ROM, потому что  их драйверы могут быть загружены  с жесткого диска позже —  в процессе начальной загрузки.
15  

15  

В настоящее  время в большинстве систем  используется одна из форм Flash-памяти, которая называется электрически  стираемой программируемой постоянной  памятью (Electrically Erasable Programmable Read-only Memory — EEPROM).  

Flash-память  является по-настоящему энергонезависимой  и перезаписываемой, она позволяет  пользователям легко модифицировать  ROM, программно-аппаратные средства   системных плат и других компонентов  (таких, как видеоадаптеры, платы  SCSI, периферийные устройства и  т.п.).
16  

16  

Память типа DRAM 

Динамическая  оперативная память (Dynamic RAM — DRAM) используется  в большинстве систем оперативной  памяти современных ПК.
 
Основное  преимущество памяти этого типа  состоит в том, что ее ячейки  упакованы очень плотно, т.е. в  небольшую микросхему можно
упаковать  много битов, а значит, на их  основе можно построить память  большой емкости. 

Ячейки памяти  в микросхеме DRAM — это крошечные  конденсаторы, которые удерживают  заряды.  

Именно так (наличием или отсутствием зарядов) и кодируются биты.  

Проблемы, связанные  с памятью этого типа, вызваны  тем, что она динамическая, т.е. должна  постоянно регенерироваться, так  как в противном случае электрические  заряды в конденсаторах памяти  будут “стекать” и данные  будут потеряны.
17  

17  
 

      Регенерация  происходит, когда контроллер памяти  системы
берет крошечный  перерыв и обращается ко всем  строкам данных в микросхемах  памяти.  

      Большинство  систем имеют контроллер памяти (обычно встраиваемый в набор  микросхем системной платы), который  настроен на соответствующую  промышленным стандартам частоту  регенерации, равную 15 мкс.  

      Ко  всем строкам данных обращение  осуществляется по прохождении 128 специальных циклов регенерации.  

      Это  означает, что каждые 1,92 мс (128?15 мкс) прочитываются все строки в  памяти для обеспечения регенерации  данных. 

      Регенерация  памяти, к сожалению, отнимает время  у процессора: каждый цикл регенерации  по длительности занимает несколько  циклов центрального процессора.
18  

18  

      В  старых компьютерах циклы регенерации  могли занимать до 10% (или больше) процессорного времени, но в современных  системах, работающих на частотах, равных сотням мегагерц, расходы  на регенерацию составляют 1% (или  меньше) процессорного времени.  

      Некоторые  системы позволяют изменить параметры  регенерации с помощью программы  установки параметров CMOS, но увеличение  времени между циклами регенерации  может привести к тому, что  в некоторых ячейках памяти  заряд “стечет”, а это вызовет  сбои памяти.  

      В  большинстве случаев надежнее  придерживаться рекомендуемой или  заданной по умолчанию частоты  регенерации.  

      Поскольку  затраты на регенерацию в современных  компьютерах составляют менее 1%, изменение частоты регенерации  оказывает незначительное влияние  на характеристики компьютера.
19  

19  

      Одним  из наиболее приемлемых вариантов  является использование для синхронизации  памяти значений по умолчанию  или автоматических настроек, заданных  с помощью Setup BIOS.  

      Большинство  современных систем не позволяют  изменять заданную синхронизацию  памяти, постоянно используя автоматически  установленные параметры.  

      При  автоматической установке системная  плата считывает параметры синхронизации  из системы определения последовательности  в ПЗУ (serial presence detect — SPD) и устанавливает  частоту периодической подачи  импульсов в соответствии с  полученными данными.
20  

20  

      В  устройствах DRAM для хранения одного  бита используется только один  транзистор и пара конденсаторов, поэтому они более вместительны, чем микросхемы других типов  памяти.  

      В  настоящее время имеются микросхемы  динамической оперативной памяти  емкостью 1 Гбайт и больше.  

      Это  означает, что подобные микросхемы  содержат более миллиарда транзисторов!  

      А  ведь Pentium 4 имеет только 55 млн.  транзисторов. Откуда такая разница?  

      Дело  в том, что в микросхеме памяти  все транзисторы и конденсаторы  размещаются последовательно, обычно  в узлах квадратной решетки, в  виде очень простых, периодически  повторяющихся структур, в отличие  от процессора, представляющего  собой более сложную схему  различных структур, не имеющую  четкой организации.
21  

21  

      Транзистор  для каждого одноразрядного регистра DRAM используется для чтения состояния  смежного конденсатора.  

      Если  конденсатор заряжен, в ячейке  записана 1; если заряда нет - записан 0.  

      Заряды  в крошечных конденсаторах все  время стекают, вот почему память  должна постоянно регенерироваться.  

      Даже  мгновенное прерывание подачи  питания или какой-нибудь сбой  в циклах регенерации приведет  к потере заряда в ячейке DRAM, а следовательно, и к потере  данных.  

      В  работающей системе подобное  приводит к появлению “синего”  экрана, глобальным отказам системы  защиты, повреждению файлов или  к полному отказу системы.
22  

22  

      Динамическая  оперативная память используется  в персональных компьютерах; поскольку  она недорогая, микросхемы могут  быть плотно упакованы, а это  означает, что запоминающее устройство большой емкости может занимать небольшое пространство. 

  К сожалению, память этого типа не отличается высоким быстродействием, обычно она намного  “медленнее” процессора.  

      Поэтому  существует множество  различных  типов организации DRAM, позволяющих  улучшить эту характеристику.
23  

23  

Кэш-память - SRAM 

      Существует  тип памяти, совершенно отличный  от других, - статическая оперативная  память (Static RAM — SRAM).  

Она названа  так потому, что, в отличие от  динамической оперативной памяти (DRAM), для сохранения ее содержимого  не требуется периодической регенерации.  

Но это  не единственное ее преимущество. SRAM имеет более высокое быстродействие, чем DRAM, и может работать на  той же частоте, что и современные  процессоры. 

24  

Время доступа SRAM не более 2 нс; это означает, что  такая память может работать  синхронно с процессорами на  частоте 500 МГц или выше.  

Однако для  хранения каждого бита в конструкции SRAM используется кластер из шести  транзисторов.  

Использование  транзисторов без каких-либо конденсаторов  означает, что нет необходимости  в регенерации. (Ведь если нет  никаких конденсаторов, то и заряды  не теряются.)  

25  

25  

      Пока  подается питание, SRAM будет помнить  то, что сохранено.  

      Почему  же тогда микросхемы SRAM не используются  для всей системной памяти?  
 

Сравнение  памяти DRAM и SRAM 
 
 
 
 
 
 

По сравнению  с DRAM быстродействие SRAM намного выше, но плотность ее гораздо ниже, а цена довольно высока.
26  

26  

      Более  низкая плотность означает, что  микросхемы SRAM имеют большие габариты, хотя их информационная емкость  намного меньше.  

      Большое  число транзисторов и кластеризованное  их размещение не только увеличивает  габариты микросхем SRAM, но и значительно  повышает стоимость технологического  процесса по сравнению с аналогичными  параметрами для микросхем DRAM.  

      Например, емкость модуля DRAM может равняться 64 Мбайт или больше, в то время  как емкость модуля SRAM приблизительно  того же размера составляет  только 2 Мбайт, причем их стоимость  будет одинаковой.  

      Таким  образом, габариты SRAM в среднем в 30 раз превышают размер DRAM, то  же самое можно сказать и  о стоимости.
      Все  это не позволяет использовать  память типа SRAM в качестве оперативной  памяти в персональных компьютерах.
27  

27  

      Несмотря  на это, разработчики все-таки  применяют память типа SRAM для  повышения эффективности ПК.  

      Но  во избежание значительного повышения  стоимости устанавливается только  небольшой объем высокоскоростной  памяти SRAM, которая используется  в качестве Кэш-памяти.  

      Кэш-память  работает на тактовых частотах, близких или даже равных тактовым  частотам процессора, причем обычно  именно эта память непосредственно  используется процессором при  чтении и записи.  

      Во  время операций чтения данные  в высокоскоростную кэш-память  предварительно записываются из  оперативной памяти с низким  быстродействием, т.е. из DRAM.
28  

28  

      Еще  недавно время доступа DRAM было  не менее 60 нс (что соответствует  тактовой частоте 16 МГц).  

      Для  преобразования времени доступа  из наносекунд в мегагерцы  используется следующая формула: 
 

1/наносекунды  ? 1000 = МГц. 
 

      Обратное  вычисление осуществляется с  помощью такой формулы: 

1/МГц ?  1000 = наносекунды.
29  

29  

      Когда  процессор ПК работал на тактовой  частоте 16 МГц и ниже, DRAM могла  быть синхронизирована с системной  платой и процессором, поэтому  кэш был не нужен.  

      Однако, как только тактовая частота  процессора поднялась выше 16 МГц, синхронизировать DRAM с процессором  стало невозможно, и именно тогда  разработчики начали использовать SRAM в персональных компьютерах.  

      Это  произошло в 1986–87 годах, когда появились  компьютеры с процессором 386, работающим  на частотах 16 и 20 МГц.  

      Именно  в этих ПК  впервые нашла  применение так называемая кэш-память, т.е. высокоскоростной буфер, построенный  на микросхемах SRAM, который непосредственно  обменивается данными с процессором.
30  

30  

      Поскольку  быстродействие кэша может быть  сравнимо с быстродействием процессора, контроллер кэша может предугадывать  потребности процессора в данных  и предварительно загружать необходимые  данные в высокоскоростную кэш-память. 

      Тогда  при выдаче процессором адреса  памяти данные могут быть переданы  из высокоскоростного кэша, а  не из оперативной памяти, быстродействие  которой намного ниже. 

      Эффективность  кэш-памяти выражается  коэффициентом  совпадения, или  коэффициентом успеха.  

      Коэффициент  совпадения равен отношению количества  удачных обращений в кэш к  общему количеству обращений.  

      Попадание  — это событие, состоящее в  том, что необходимые процессору  данные предварительно считываются  в кэш из оперативной памяти; иначе говоря, в случае попадания  процессор может считывать данные  из кэш-памяти.
31  

31  

      Неудачным  обращением в кэш считается  такое, при котором контроллер  кэша не предусмотрел потребности  в данных, находящихся по указанному  абсолютному адресу.  

      В  таком случае необходимые данные  не были предварительно считаны  в кэш-память, поэтому процессор  должен отыскать их в более  медленной оперативной памяти, а  не в быстродействующем кэше. 

      Когда  процессор считывает данные из  оперативной памяти, ему приходится  какое-то время “ждать”, поскольку  тактовая частота оперативной  памяти значительно ниже, чем  процессора.  

      Если  процессор со встроенной в  кристалл кэш*памятью работает  на частоте 3 400 МГц (3,4 ГГц), то продолжительность  цикла процессора и интегральной  кэш-памяти в этом случае достигнет 0,29 нс, в то время как продолжительность  цикла оперативной памяти будет  в 8,5 раз больше, т.е. примерно 2,5 или 5 нс для памяти с удвоенной  скоростью передачи данных (Double Data Rate — DDR).  Таким образом, тактовая частота памяти будет всего лишь 400 МГц.
32  

32  

      Следовательно, в том случае, когда процессор  с тактовой частотой 3,4 ГГц считывает  данные из оперативной памяти, его рабочая частота уменьшается  в 8,5 раз, что и составляет 400 МГц.  

      Замедление  обусловлено периодом ожидания (wait state).  

      Если  процессор находится в состоянии  ожидания, то на протяжении всего  цикла (такта) никакие операции не  выполняются; процессор, по существу, ждет, пока необходимые данные  поступят из более медленной  оперативной памяти. 

      Поэтому  именно кэш-память позволяет сократить  количество “простоев” и повысить  быстродействие компьютера в  целом.
33  

33  

      Чтобы  минимизировать время ожидания  при считывании процессором данных  из медленной оперативной памяти, в современных ПК обычно предусмотрены  три типа кэш-памяти: кэш- память  первого уровня (L1), кэш-память второго  уровня (L2) и кэш-память третьего  уровня (L3).  

      Кэш-память  первого уровня также называется  встроенным или внутренним кэшем; он непосредственно встроен в  процессор и фактически является  частью микросхемы процессора. 

      Во  всех процессорах 486 и выше кэш-память  первого уровня интегрирована  в микросхему.  

34  

Кэш-память  второго уровня называется  вторичным  или  внешним кэшем; он устанавливается  вне микросхемы процессора.  

      Первоначально  она устанавливалась на системной  плате. (Так было во всех компьютерах  на основе процессоров 386, 486 и Pentium.)  

      Если  кэш-память второго уровня установлена  на системной плате, то она  работает на ее частоте.  

      В  этом случае кэш-память второго  уровня обычно находится рядом  с разъемом процессора.
35  

35  

      Начиная  с 1999 года кэш-память второго уровня  стала частью процессора, поскольку  была интегрирована непосредственно  в процессорное ядро наравне  с кэш-памятью первого уровня.
и т.д.................


Перейти к полному тексту работы


Скачать работу с онлайн повышением уникальности до 90% по antiplagiat.ru, etxt.ru или advego.ru


Смотреть полный текст работы бесплатно


Смотреть похожие работы


* Примечание. Уникальность работы указана на дату публикации, текущее значение может отличаться от указанного.