Pamięć systemowa
Rodzaje pamięci w PC
Pamięć tylko do odczytu
ROM (Read Only Memory) – pamięd tylko do odczytu
PROM (Programmable ROM) – pamięd programowalna
EPROM (Erasable Programmable ROM) – pamięd kasowalna i programowalna
EEPROM (Electrically Erasable Programmable ROM) – pamięd elektrycznie kasowalna i programowalna
Pamięć do zapisu i odczytu (RAM, Random Access Memory)
DRAM (Dynamic Random Access Memory) – pamięd dynamiczna o bezpośrednim dostępie
SRAM (Static Random Access Memory) – statyczna pamięd o bezpośrednim dostępie
BIOS
Pamięd Flash (Flash memory), pamięć błyskowa
- rodzaj pamięci EEPROM (np. BIOS komputera)
- zawartośd pamięci utrzymywana dzięki niezależnemu źródłu zasilania o niewielkim poborze prądu
- szybsza od zwykłej pamięci EEPROM
- zawartośd pamięci można stosunkowo prosto modyfikowad (np. aktualizacja BIOSu)
BIOS – Basic Input Output System
- Czynności realizowane przez BIOS:
sprawdzenie bieżących ustawieo w pamięci CMOS
zainicjowanie rejestrów i mechanizmów zarządzania poborem energii
wykonanie testu POST (Power On Self Test)
wyświetlenie informacji o ustawieniach konfiguracyjnych
rozpoznanie, z którego urządzenia będzie ładowany system operacyjny
załadowanie systemu operacyjnego
- Najważniejsi producenci BIOS
American Megatrends (AMI)
Phoenix Technologies (Phoenix BIOS)
Award
Pamięd CMOS (Complementary Metal Oxide Semiconductor) – układ pamięci RAM, w której zapisane są informacje dotyczące szczegółów konfiguracyjnych komputera; zawartośd pamięci CMOS może być modyfikowana.
Pamięci DRAM
Schemat budowy 1-bitowej komórki DRAM
DRAM – struktura i identyfikacja
- komórki pamięci
- macierz komórek pamięci (każda komórka pamięci należy do określonego wiersza i kolumny (adres komórki)
- macierze grupowane są w banki
- każda komórka pamięci ma unikatowy adres
- dwie linie adresowe definiują adres komórki (linia wiersza – Row Line i linia kolumny – Column Line)
Organizacja pracy pamięci w PC
Czytanie bieżącej wartości bitu zapisanego w danej komórce DRAM
- komputer (procesor) dostarcza adres komórki pamięci (adres wiersza + adres kolumny)
- kontroler pamięci rozdziela adres komórki na adres wiersza i adres kolumny
- kontroler pamięci przesyła adres wiersza i adres kolumny do układu pamięci (np. DRAM)
- dekoder wierszy uaktywnia linię słowa (Row Line)
następuje „odczytanie” zawartości komórek pamięci z całego wiersza
pojawiają się napięcia na odpowiednich liniach bitowych
- dekoder kolumn uaktywnia linię kolumny (Column Line)
następuje fizyczne połączenie linii bitowej idącej od danej komórki do bufora danych
pojawia się sygnał napięciowy na wyjściu (odpowiadający zawartości bitowej komórki)
nastąpiło odczytanie zawartości komórki pamięci o zadanym adresie
DRAM – terminologia
Pamięd asynchroniczna – praca pamięci nie jest zsynchronizowana z częstością zegara systemowego (< 66 MHz)
Pamięd synchroniczna – praca pamięci jest zsynchronizowana z częstością zegara systemowego (> 66 MHz) – lepsza kontrola zależności czasowych rządzących pracą pamięci
Dostęp do pamięci (memory access) – odczyt (zapis) porcji danych z (do) pamięci
Organizacja dostępu do pamięci
- kontroler pamięci generuje sygnały, które definiują, do którego miejsca pamięci ma nastąpid dostęp
- kontroler pamięci umieszcza dane na magistrali danych, tak by mogły byd przesłane do procesora albo do urządzenia, które ich zażądało
Kontroler pamięci – układ elektroniczny generujący sygnały służące do kontroli operacji odczytu i zapisu pamięci oraz łączący pamięd z innymi głównymi częściami systemu komputerowego; zazwyczaj jest wbudowany w chipset.
Czas dostępu do pamięci – czas, jaki upływa od wysłania żądania odczytu porcji danych z pamięci do pojawienia się żądanej porcji danych
Prędkość pamięci
- pamięd asynchroniczna (FPM, EDO)
minimalny całkowity czas dostępu do pamięci (ok. 50 – 100 ns)
- pamięd synchroniczna (SDRAM, DDR SDRAM)
maksymalna prędkośd z jaką dane dostarczane są z pamięci do magistrali danych w tzw. trybie burst
typowe czasy: < 10 ns
Odświeżanie – okresowy odczyt zawartości komórek i ponowny zapis tej samej wartości
Schemat zapisu zależności czasowych dla RAM (Timing)
CL – RCD – RP – RAS
CL (CAS Latency) – liczba cykli zegara magistrali, jakie upływają od wydania przez procesor polecenia aktywacji wybierania kolumny do momentu przekazania danych do bufora w kontrolerze pamięci
RCD (RAS to CAS Delay) – przerwa czasowa między podaniem adresu wiersza i kolumny
RP (RAS Precharge) – czas trwania sygnału odświeżania pamięci
RAS (Row Address Strobe) – liczba cykli wymaganych do wykonania komendy aktywacji jednego z banków pamięci (zanim załadowanie adresu wiersza może zostad wykonane)
Przegląd pamięci DRAM
FPM DRAM (Fast Page Mode DRAM) – pamięd asynchroniczna
EDO DRAM (Extended Data-Out DRAM) – pamięd asynchroniczna
SDRAM (Synchronous DRAM) – dostęp do pamięci zsynchronizowany z zegarem systemowym, praca w trybie burst
DDR SDRAM (Double Data Rate SDRAM) – podwojony w stosunku do pamięci SDRAM strumieo danych, transfer inicjowany jest przez obydwa zbocza sygnału zegarowego
DDR2 SDRAM – wyższa efektywna częstotliwośd taktowania oraz niższy pobór prądu w stosunku do DDR SDRAM, wykorzystuje wznoszące i opadające zbocze sygnału zegarowego
DDR3 SDRAM – wyższa efektywna częstotliwośd taktowania oraz niższy pobór prądu w stosunku do DDR2 SDRAM
DDR SDRAM
DDR-200 (PC-1600) – (64 bity * 2 * 100 MHz)/8 = 1,6 GB/s•
DDR-266 (PC-2100) – (64 bity * 2 * 133 MHz)/8 = 2,1 GB/s•
DDR-333 (PC-2700) – (64 bity * 2 * 166 MHz)/8 = 2,7 GB/s•
DDR-400 (PC-3200) – (64 bity * 2 * 200 MHz)/8 = 3,2 GB/s•
DDR2 SDRAM
DDR2-400 (PC-3200) – (64 bity * 4 * 100 MHz)/8 = 3,2 GB/s•
DDR2-533 (PC-4200) – (64 bity * 4 * 133 MHz)/8 = 4,3 GB/s•
DDR2-667 (PC-5300) – (64 bity * 4 * 166 MHz)/8 = 5,3 GB/s•
DDR2-800 (PC-6400) – (64 bity * 4 * 200 MHz)/8 = 6,4 GB/s•
DDR2-1066 (PC-8500) – (64 bity * 4 * 266 MHz)/8 = 8,5 GB/s•
DDR3 SDRAM
PC3-6400 o przepustowości 6,4 GB/s, pracujące z częstotliwością 800 MHz•
PC3-8500 o przepustowości 8,5 GB/s, pracujące z częstotliwością 1066 MHz•
PC3-10600 o przepustowości 10,6 GB/s, pracujące z częstotliwością 1333 MHz•
PC3-12700 o przepustowości 12,7 GB/s, pracujące z częstotliwością 1600 MHz•
PC3-15000 o przepustowości 15 GB/s, pracujące z częstotliwością 1866 MHz•
PC3-16000 o przepustowości 16 GB/s, pracujące z częstotliwością 2000 MHz•
Moduły DRAM – rozwiązania technologiczne
SIMM (Single In-Line Memory Module)
Moduły SIMM można podzielid na:
starsze 30-pinowe (8 lub 9 bitowe): 256KB, 1MB, 4MB, 16MB•
nowsze 72-pinowe (32 lub 36 bitowe): 1 MB, 2 MB, 4 MB, 8 MB, 16 MB, 32 MB, 64 MB, 128 MB•
DIMM (Dual In-Line Memory Module)
Najpopularniejsze typy DIMM to:
72-pinowe, stosowane w SO-DIMM (32 bitowe)•
144-pinowe, stosowane w SO-DIMM (64 bitowe)•
168-pinowe, stosowane w SDR SDRAM•
184-pinowe, stosowane w DDR SDRAM•
240-pinowe, stosowane w DDR2 SDRAM•
240-pinowe, stosowane w DDR3 SDRAM•