Классификация основных видов памяти персонального компьютера
Диаграмма намагниченности ферритов, основные преимущества полупроводниковой оперативной памяти перед ее заменителями. Элементная база логики и динамическое оперативное запоминающее устройство. Минимальный цикл обращения микропроцессора к памяти.
| Рубрика | Программирование, компьютеры и кибернетика |
| Вид | курсовая работа |
| Язык | русский |
| Дата добавления | 12.11.2017 |
| Размер файла | 1,4 M |
Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже
Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.
Размещено на http://www.allbest.ru/
Всероссийский заочный финансово-экономический институт
Факультет: Финансы и кредит
Кафедра автоматизированной обработки экономической информации
Курсовая работа
По дисциплине: «Информатика»
На тему: «Классификация основных видов памяти персонального компьютера»
Выполнила студентка: Панкрушина Е. В.
Проверил преподаватель: Агеев А.В.
Содержание
Введение
1. Теоретическая часть
1.1 Энергозависимая и энергонезависимая память
1.2 SRAM и DRAM
1.2.1 Триггеры
1.2.2 Элементная база логики
1.3 Динамическое ОЗУ
1.3.1 Устаревшие модификации
1.3.2 SIMM-модули
1.3.3 DIMM
1.3.4 SDRAM
1.3.5 Память от Rambus (RDRAM, RIMM)
1.4 Оперативная кэш-память
1.5 Постоянное запоминающее устройство
1.6 Флэш-память
1.7 CMOS-память
2. Практическая часть
2.1 Общая характеристика задачи
2.2 Описание алгоритма решения задачи
Заключение
Список использованной литературы
Введение
Оперативная память является одним из важнейших элементов компьютера. Именно из нее процессор берет программы и исходные данные для обработки, в нее он записывает полученные результаты. Название «оперативная» эта память получила потому, что она работает очень быстро, так что процессору практически не приходится ждать при чтении данных из памяти или записи в память.
Оперативная память - это энергозависимая среда, в которую загружаются и в которой находятся прикладные программы и данные в момент, пока с ними работают. Когда работа закончена, информация удаляется из оперативной памяти. Если необходимо обновление соответствующих дисковых данных, они перезаписываются. Это может происходить автоматически, но часто требует команды от пользователя. При выключении компьютера вся информация из оперативной памяти теряется.
В связи с этим трудно недооценить все значение оперативной памяти. Однако до недавнего времени эта область компьютерной индустрии практически не развивалась (по сравнению с другими направлениями). Взять хотя бы видео-, аудиоподсистемы, производительность процессоров и. т. д. Усовершенствования были, но они не соответствовали темпам развития других компонентов и касались лишь таких параметров, как время выборки, был добавлен кэш непосредственно на модуль памяти, конвейерное исполнение запроса, изменен управляющий сигнал вывода данных, но технология производства оставалась прежней, исчерпавшей свой ресурс. Память становилась узким местом компьютера, а, как известно, быстродействие всей системы определяется быстродействием самого медленного ее элемента. И вот несколько лет назад волна технологического бума докатилась и до оперативной памяти. Быстрое усовершенствование оперативной памяти позволило кроме ее усовершенствования, значительно снизить цену на нее.
Хотя память значительно подешевела, модернизировать приходится ее намного чаще, чем несколько лет назад. В настоящее время новые типы памяти разрабатываются намного быстрее, и вероятность того, что в новые компьютеры нельзя будет устанавливать память нового типа, как никогда велика.
От количества установленной в компьютере оперативной памяти напрямую зависит возможность, какими программами вы сможете на нем работать. При недостаточном количестве оперативной памяти многие программы либо вовсе не будут работать, либо станут работать крайне медленно.
Часто для оперативной памяти используют обозначение RAM (Random Access Memory), то есть память с произвольным доступом. Это означает, что обращение к данным, хранящимся в оперативной памяти, не зависит от порядка их расположения в памяти. Когда говорят о памяти компьютера, обычно подразумевают оперативную память, прежде всего микросхемы памяти или модули, в которых хранятся активные программы и данные, используемые процессором.
Полупроводниковая оперативная память в настоящее время делится на статическое ОЗУ (SRAM) и динамическое ОЗУ (DRAM).
Подробно классификация основных видов памяти ПК рассматривается в теоретической части работы.
Практическая часть включает в себя решение задачи по страховой деятельности компании страховщик на территории России. В ходе решения задачи все графики и таблицы были построены с использованием приложения Microsoft Excel.
1. Теоретическая часть
1.1 Энергозависимая и энергонезависимая память
ЭВМ первого поколения по элементной базе были крайне ненадежными. Так, среднее врем работы до отказа для ЭВМ “ENIAC” составляла 30 минут. Скорость счета при этом была не сравнима со скоростью счета современных компьютеров. Поэтому требования к сохранению данных в памяти компьютера при отказе ЭВМ были строже, чем требования к быстродействию оперативной памяти. Вследствие этого в этих ЭВМ использовалась энергонезависимая память.
Энергонезависимая память позволяла хранить введенные в нее данные продолжительное время (до одного месяца) при отключении питания. Чаще всего в качестве энергонезависимой памяти использовались ферритовые сердечники. Они представляют собой тор, изготовленных из специальных материалов -- ферритов. Ферриты характеризуются тем, что петля гистерезиса зависимости их намагниченности от внешнего магнитного поля носит практически прямоугольный характер.
Рис. 1. Диаграмма намагниченности ферритов.
Вследствие этого намагниченность этого сердечника меняется скачками (положение двоичного 0 или 1, рис. 1.) Поэтому, собрав схему, показанную на рисунке 2, практически собран простейший элемент памяти емкостью в 1 бит. Память на ферритовых сердечниках работала медленно и неэффективно: ведь на перемагничивание сердечника требовалось время и затрачивалось много электрической энергии. Поэтому с улучшением надежности элементной базы ЭВМ энергонезависимая память стала вытесняться энергозависимой -- более быстрой, экономной и дешевой. Тем не менее, ученые разных стран по-прежнему ведут работы по поиску быстрой энергозависимой памяти, которая могла бы работать в ЭВМ для критически важных приложений, прежде всего военных.
Рис. 2. Схема элемента памяти на ферритовых сердечниках.
В отличие от памяти на ферритовых сердечниках полупроводниковая память энергозависимая. Это значит, что при выключении питания ее содержимое теряется.
Преимуществами полупроводниковой памяти перед ее заменителями являются малая рассеиваемая мощность, высокое быстродействие, компактность.
Эти преимущества намного перекрывают недостатки полупроводниковой памяти, что делают ее незаменимой в ОЗУ современных компьютеров.
1.2 SRAM и DRAM
Полупроводниковая оперативная память в настоящее время делится на статическое ОЗУ (SRAM) и динамическое ОЗУ (DRAM). Прежде, чем объяснять разницу между ними, рассмотрим эволюцию полупроводниковой памяти за последние сорок лет.
1.2.1 Триггеры
Триггером называют элемент на транзисторах, который может находиться в одном из двух устойчивых состояний (0 и 1), а по внешнему сигналу он способен менять состояние. Таким образом, триггер может служить ячейкой памяти, хранящей, один бит информации. Любой триггер можно создать из трех основных логических элементов: И, ИЛИ, НЕ. Поэтому все, что относится к элементной базе логики, относится и к триггерам. Сама же память, основанная на триггерах, называется статической (SRAM).
1.2.2 Элементная база логики
1. РТЛ - резистивно-транзисторная логика. Исторически является первой элеентной базой логики, работающей на ЭВМ второго поколения. Обладает большой рассеивающей мощностью (свыше 100 мВт на логический элемент). Не применялась уже в ЭВМ третьего поколения.
2. ТТЛ - транзисторно-транзисторная логика. Реализована на биполярных транзисторах. Использовалась в интегральных схемах малой и средней степени интеграции. Обладает временем задержки сигнала в логическом элементе 10нс, а потребляемая мощность на элемент --10 мВт.
3. ТТЛ-Шотки --это модификация ТТЛ с использованием диода Шотки. Обладает меньшим временем задержки (3 нс) и высокой рассеиваемой мощностью (20 мВт).
4. ИИЛ - интегральная инжекторная логика. Это разновидность ТТЛ, базовым элементом которой являются не биполярные транзисторы одного рода (pnp или npn), а горизонтально расположенного p+n+p транзистора и вертикально расположенного npn транзистора. Это позволяет создать высокую плотность элементов на БИС и СБИС. При этом потребляемая мощность равна 50 мкВт на элемент и время задержки сигнала - 10 нс.
5. ЭСЛ - логические элементы с эмиттерными связями. Эта логика также построена на биполярных транзисторах. Время задержки в них - 0,5-2 нс, потребляема мощность -25-50 мВт.
6. Элементы на МДП (МОП) - транзисторах. Это схемы, в которых биполярные транзисторы заменены на полевые. Время задержки таких элементов составляет от 1 до 10 нс, потребляемая мощность - от 0,1 до 1,0 мВт
7. CMOS КМОП - логика (комплементарная логика.) В этой логике используются симметрично включенные n-МОП и p-МОП транзисторы. Потребляема мощность в статическом режиме - 50 мкВт, задержка - 10-50 нс.
Как видно из этого обзора, логика на биполярных транзисторах самая быстрая, но одновременно самая дорогая и обладает высокой мощностью рассеивания. При прочих равных условиях логика на полевых транзисторах более медленная, но обладает меньшим электропотреблением и меньшей стоимостью.
Из вышесказанного понятно, что статическое ОЗУ - дорогой и неэкономичный вид ОЗУ. Поэтому его используют в основном для кэш-памяти, регистрах микропроцессорах и системах управления RDRAM
Для того, чтобы удешевить оперативную память, в 90-х годах XX века вместо дорогого статического ОЗУ на триггерах стали использовать динамическое ОЗУ (DRAM). Принцип устройства DRAM следующий: система металл-диэлектрик-полупроводник способна работать как конденсатор. Как известно, конденсатор способен некоторое время “держать” на себе электрический заряд. Обозначив “заряженное” состояние как 1 и “незаряженное” как 0, мы получим ячейку памяти емкостью 1 бит. Поскольку заряд на конденсаторе рассеивается через некоторый промежуток времени (который зависит от качества материала и технологии его изготовления), то его необходимо периодически “подзаряжать” (регенерировать), считывая и вновь записывая в него данные. Из-за этого и возникло понятие “динамическая” для этого вида памяти.
За годы, прошедшие со времени создания первых микросхем DRAM, их развитие идет “семимильными" шагами по сравнению с SRAM.
1.3 Динамическое ОЗУ
Динамическое ОЗУ со времени своего появления прошло несколько стадий роста, и процесс ее совершенствования не останавливается. За свою историю DRAM меняла свой вид несколько раз. Вначале микросхемы динамического ОЗУ производились в DIP-корпусах. Затем их сменили модули, состоящие из нескольких микросхем: SIPP, SIMM и, наконец, DIMM и RIMM. Рассмотрим эти разновидности поподробнее.
1.3.1 Устаревшие модификации
DIP-корпус - это исторически самая древняя реализация DRAM. DIP-корпус соответствует стандарту IC. Обычно это маленький черный корпус из пластмассы, по обеим сторонам которого располагаются металлические контакты (рис.3.1.).
Рис. .3.1. Модуль памяти DIP
Рис. 3.2. Банк модулей памяти DIP
Микросхемы (чипы) динамического ОЗУ устанавливаются так называемыми банками (рис.3,2). Банки бывают на 64, 256 Кбайт, 1 и 4 Мбайт. Каждый банк состоит из девяти отдельных одинаковых чипов. Из них восемь чипов предназначены для хранения информации, а девятый чип служит для проверки четности остальных восьми микросхем этого банка.
Чипы памяти могут быть одно- и четырехразрядными, и иметь емкость 64 Кбит, 256 Кбит, 1 и 4 Мбит.
Следует отметить, что памятью с DIP-корпусами комплектовались персональные компьютеры с микропроцессорами i8086/88, i80286 и, частично, i80386SX/DX. Установка и замена этого вида памяти была нетривиальной задачей. Мало того, что приходилось подбирать чипы для банков памяти одинаковой разрядности и емкости, приходилось прилагать усилия и смекалку, чтобы чипы правильно устанавливались в разъемы. К тому же необходимо было не разрушить контакты механически, не повредить их инструментом, статическим электричеством, грязью и т.п. Поэтому уже в компьютерах с процессором i80386DX эти микросхемы стали заменять памяти SIPP и SIMM.
Одной из незаслуженно забытых конструкций модулей памяти являются SIPP-модули. Эти модули представляют собой маленькие платы с несколькими напаянными микросхемами DRAM.
SIPP является сокращением слов Single Inline Package. SIPP-модули соединяются с системной платой с помощью контактных штырьков. Под контактной колодкой находятся 30 маленьких штырьков (рис.3.3.), которые вставляются в соответствующую панель системной платы.
Рис. 3.3. Модуль памяти SIPP
Модули SIPP имели определенные вырезы, которые не позволяли вставить их в разъемы неправильным образом. Этот вид модулей лидировал по простоте их установки на системную плату.
1.3.2 SIMM-модули
Рис. 3.4. Модуль памяти SIMM
Аббревиатура SIMM расшифровывается как Single Inline Memory Module (Модуль памяти с однорядным расположением выводов.) Он включает в себя все то, что для DIP называлось банком (рис. 3.4).
Модули SIMM могут иметь объем 256 Кбайт, 1, 2, 4, 8, 16 и 32 Мбайт. Соединение SIMM-модулей с системной платой осуществляется с помощью колодок (рис.3.5.)
Рис. 3.5. Установка модуля памяти SIMM
Модуль вставляется в пластмассовую колодку под углом 70 -- градусов, а потом зажимается пластмассовым держателем. При этом плата встает вертикально. Специальные вырезы на модуле памяти не позволит поставить их неправильным образом.
Модули SIMM для соединения с системной платой имеют не штырьки, а позолоченные полоски (так называемые pin, пины).
Сравнение SIMM-модулей.
SIMM-модули в своем развитии прошли два этапа. Первыми представителями SIMM-модулей были 30-пиновые SIMM FPM DRAM. Их максимальная частота работы - 29 МГц. Стандартным же временем доступа к памяти считалось 70 нс. Эти модули уже с трудом работали на компьютерах с микропроцессорами i80486DX2, и были вытеснены сначала 72-пиновыми FPM DRAM, а затем EDO RAM. SIMM EDO RAM имеют только 72 пина и могут работать на частоте до 50 МГц.
В настоящее время SIMM-модули, как 30-pin, так и 72-pin не удовлетворяют по своим характеристикам требованиям новых шин и процессоров. Поэтому они все активнее заменяются модулями DIMM.
Причины повышения скорости работы EDO RAM.
Не смотря на небольшие конструктивные различия, и FPM, и EDO RAM делаются по одной и той же технологии, поэтому скорость работы должна быть одна и та же. Действительно, и FPM, и EDO RAM имеют одинаковое время считывания первой ячейки - 60-70 нс. Однако, в EDO RAM применен метод считывания последовательных ячеек. При обращении к EDO RAM активизируется не только первая, но и последующие ячейки в цепочке. Поэтому, имея то же время при обращении к одной ячейке, EDO RAM обращается к следующим ячейкам в цепочке значительно быстрее. Поскольку обращение к последовательно следующим друг за другом областям памяти происходит чаще, чем к ее различным участкам (если отсутствует фрагментация памяти), то выигрыш в суммарной скорости обращения к памяти значителен. Однако даже для EDO RAM существует предел частоты, на которой она может работать. Несмотря ни на какие ухищрения, модули SIMM не могут работать на частоте локальной шины PCI, превышающей 66 МГц. С появлением в 1996 году процессора Intel Pentium II и чипсета Intel 440BX частота локальной шины возросла до 100 МГц, что заставило производителей динамического ОЗУ перейти на другие технологии, прежде всего DIMM SDRAM.
1.3.3 DIMM
Аббревиатура DIMM расшифровывается как Dual Inline Memory Module (Модуль памяти с двойным расположением выводов). В модуле DIMM имеется 168 контактов, которые расположены с двух сторон платы и разделены изолятором. Также изменились и разъемы для DIMM-модулей.
Следует отметить, что разъем DIMM имеют много разновидностей DRAM. К тому же вплоть до последнего времени модули DIMM не имели средств самоконфигурирования (в отличие от SIMM-модулей). Поэтому, для облегчения выбора нужного модуля пользователям, на материнских платах разные типы DIMM имеют от одного до трех вырезов на модуле памяти. Они предотвращают от неправильного выбора и неправильной установки модулей памяти.
1.3.4 SDRAM
Рис.3.6. Модуль памяти SDRAM
Аббревиатура SDRAM расшифровывается как Synchronic DRAM (динамическое ОЗУ с синхронным интерфейсом). Этим они отличаются от FPM и EDO DRAM, работающих по асинхронному интерфейсу.
С асинхронным интерфейсом процессор должен ожидать, пока DRAM закончит выполнение своих внутренних операций. Они обычно занимают 60 нс. В DRAM с синхронным управлением происходит защелкивание информации от процессора под управлением системных часов. Триггеры запоминают адреса, сигналы управления и данных. Это позволяет процессору выполнять другие задачи. После определенного количества циклов данные становятся доступными, и процессор может их считывать. Таким образом, уменьшается время просто процессора во время регенерации памяти.
Другое преимущество синхронного интерфейса - это то, что системные часы задают временные границы, необходимые DRAM. Это исключает необходимость наличия множества стробирующих импульсов, обязательных для асинхронного интерфейса. Это, во-первых, уменьшает трафик по локальной шине (нет “лишних” сигналов), а во-вторых, позволяет упростить операции ввода-вывода. В-третьих, все операции ввода/вывода на локальной шине стали управляться одними и теми же синхроимпульсами, что само по себе хорошо.
Хотя SDRAM появилась уже давно, использование ее тормозилось высокой (на 33%) ценой по сравнению с EDO RAM. “Звездный час”SDRAM настал в 1997 году, после появления чипсета 440BX, работающего на частоте 100 МГц. Вследствие этого доля рынка SDRAM за год выросла в два раза (с 25% в 1997 году до 50% в 1998 году.)
В настоящее время выпускаются модули SDRAM, работающие на частотах 100 и 133 МГц. Также разработаны SDRAM на частоты 143 МГц и выше.
ESDRAM.
Следующим оригинальным решением, увеличившим частоту работы SDRAM, явилось создание кэша SRAM на самом модуле динамического ОЗУ. Так появилась спецификация Enhanced SDRAM (ESDRAM). Это позволило поднять частоту работы модуля до 200 МГц. Назначение кэша на модуле точно такое же, что и кэш второго уровня процессора - хранение наиболее часто используемых данных.
Рис. 3.7. Модуль памяти DDR DRAM (SDRAM II)
Спецификация SDRAM II (или DDR SDRAM) не имеет полной совместимости с SDRAM. Эта спецификация позволяет увеличить частоту работы SDRAM за счет работы на обеих границах тактового сигнала, то есть на подъеме и спаде. Однако SDRAM II использует тот же 168-ми контактный разъем DIMM.
SLDRAM.
Как и SDRAM II, эта спецификация использует обе границы тактового сигнала и имеет в себе SRAM. Однако благодаря протоколу SynchLink Interface эта память способна работать на частоте до 400 МГц.
1.3.5 Память от Rambus (RDRAM, RIMM)
Рис. 3.8. Модуль памяти RDRAM (RIMM)
RDRAM представляет собой спецификацию, созданную и запатентованную фирмой Rambus, Inc. За счет использования обоих границ сигнала достигается частота работы памяти в 800 МГц.
Подсистема памяти Direct Rambus включает в себя следующие компоненты Direct Rambus Controller.
1. Контроллер Direct Rambus - это главная шина подсистемы памяти. Он помещается на чипе логики, как и PC-чипсет, микропроцессор, графический контроллер. Физически можно поместить до четырех Direct Rambus - контроллеров на одном чипе логики. Контроллер - это интерфейс между чипом логики и памятью Rambus, и в его обязанности входит генерация запросов, управление потоком данных, и ряд других функций.
2. Direct Rambus Channel создает электрические соединения между Rambus Controller и чипами Direct RIMM. Работа канала основана на 30-ти сигналах, составляющих высокоскоростную шину. Эта шина работает на частоте 400 МГц и, за счет передачи данных на обеих границах тактового сигнала, позволяет передавать данные на 800 МГц. Два канала данных (шириной в байт каждый) позволяет получать пиковую пропускную способность в 1,6 Гбайт/с. Канал соответствует форм-фактору SDRAM.
3. Разъем Direct Rambus - это разъем со 168 контактами. Контакты расположены на двух сторонах модуля, по 84 с каждой стороны. Разъем представляет собой низкоиндуктивный интерфейс между каналом на модуле RIMM и каналом на материнской плате.
4. Модуль RIMM - это модуль памяти, который включает в
себя один или более чипов и организует непрерывность канала. По существу, RIMM образует непрерывный канал на пути от одного разъема к другому. Поэтому оставлять свободные разъемы недопустимо
Существуют специальные модули только с каналом, называемые continuity modules. Они не содержат чипов памяти и предназначены для заполнения свободных посадочных мест.
Модули RIMM имеют размеры, сходные с геометрическими размерами SDRAM DIMMs. Модули RIMM поддерживают SPD, которые используются на DIMM'ах SDRAM. В отличие от SDRAM DIMM, Direct Rambus может содержать любое целое число чипов Direct RDRAM (до максимально возможного).
Один канал Direct Rambus максимум может поддерживать 32 чипа DRDRAM. На материнской плате может использоваться до трех RIMM модулей. Используются 64 Мбит, 128 Мбит и 256 Мбит устройства.
Чтобы расширить память сверх 32-х устройств, могут использоваться два чипа повторителя. С одним повторителем канал может поддерживать 64 устройства с 6-ю RIMM модулями, а с двумя --128 устройств на 12 модулях.
5. Чипы DRDRAM. Чипы DRDRAM составляют часть подсистемы Rambus, запоминающие данные. Все устройства в системе электрически расположены в канале между контроллером и терминатором. Устройства Direct Rambus могут только отвечать на запросы контроллера, который делает их шину подчиненной или отвечающей. Устройства включают в себя статическое и динамическое ОЗУ.
1.4 Оперативная кэш-память
Как уже отмечалось, для динамической оперативной памяти необходима периодическая ее регенерация. В компьютере это осуществляется централизовано: организуется цикл прямого чтения/записи содержимого динамического ОЗУ. Эта операция осуществляется с помощью специальной микросхемы. В процессе регенерации микропроцессор переходит в режим ожидания, что снижает производительность системы не менее чем на 5%.
Минимальный цикл обращения микропроцессора к оперативной памяти состоит из двух состояний шины. Подсчитано, что около 70% всех обращений процессора к шине компьютера составляет чтение команд, 20% -- чтение и запись данных, и только оставшиеся 10% составляют обращения к устройствам ввода-вывода. Поэтому введение даже одного состояния ожидания при обращении к памяти значительно снижает производительность компьютера. Таким образом, существенный рост быстродействия системы, может быть достигнут только при сбалансированной работе подсистемы памяти.
Для старых персональных компьютеров (на основе микропроцессоров Intel i8088, i8086, i80286 и процессоре i80386/20 МГц) была характерна одноуровневая система организации памяти. По этой системе разработчики были вынуждены устанавливать дешевые DRAM с быстродействием 80 --120 нс, либо применять дорогостоящие SRAM с быстродействием 40 --60 нс. Для сокращения среднего времени ожидания при обращении к операционной системе использовались (и используются в настоящее время) методы интерливинга и страничной организации.
Рис. 4.1. Система с интерливингом памяти.
В системе с интерливингом - расслоением адресов ячеек памяти - весь объем памяти делится на два или несколько банков. Двойные слова с последовательными адресами располагаются в разных банках. Во время считывания информации из оперативной памяти за один цикл можно организовать параллельное извлечение информации из разных блоков, что уменьшает количество циклов ожидания.
Преимущество систем с интерливингом проявляется при обращении к последовательным ячейкам и считывании сразу 32-х бит информации. В противном случае интерливинг не дает никаких преимуществ.
Рис.4.2. Система со страничной организации памяти.
В системах со страничной организацией памяти вся память делится на фиксированные по размеру зоны адресов - страницы. Обращение к памяти в пределах страницы происходит без ожидания, а при смене страницы - как обычно, с состояниями ожидания.
При страничной организации память делится на строки и столбцы. Адрес обращения к двойному слову содержит 9-ти разрядный номер строки и 9-ти разрядный номер столбца. При обращении к странице сигнал выбора номера строки поддерживается неизменным, а сигнал выбора столбца переставляется на столбец, откуда нужно прочитать данные.
Страничная организация памяти требует для своей реализации особые микросхемы. Они имеют специальный режим - страничный доступ со статической выборкой столбцов.
Для полной реализации потенциальных скоростных возможностей микропроцессоров используется многоуровневая иерархическая память. Она включает в себя быстродействующую кэш-память - SRAM. Кэш-память состоит из памяти данных, построенная на микросхемах SRAM, и контроллера кэша. В кэш-памяти хранится информация, копируемая из основной оперативной памяти. Каждый раз при обращении микропроцессора к памяти контроллер кэш-памяти проверяет наличие данных в кэше. Если эти данные в кэше есть (“попадание”), то микропроцессор получает данные из кэша. Если этих данных нет (“промах”), выполняется обычный цикл обращения к оперативной памяти DRAM.
Основным фактором, определяющим вероятность попадания, является емкость кэш-памяти. Как правило, при объеме кэша в 2 Кбайта вероятность попадания составляет от 50 до 60%. Поскольку размер кэш-памяти на современных компьютерах превышает 256 Кбайт, то вероятность попадания будет выше 90% (дл компьютеров с объемом памяти ~ 16 Мбайт.)
Для реализации кэш-памяти в настоящее время разработаны эффективные однокристальные контроллеры. Наиболее широкое распространение получили контроллеры i82385 фирмы Intel и A38152 фирмы Asustec Microsystems.
Контроллер i82385 поддерживает 32 Кбайта кэш-памяти, и может работать в двух конфигурациях:
ь Кэш-память с прямым отображением.
ь Двухканальная модульно-ассоциативная кэш-память.
Первая конфигурация характеризуется простотой реализации, однако она оказывается неэффективной при работе в мультизадачных системах. В двухканальной реализации кэш-память разбивает все 4 Гбайтное адресное пространство на 262144 страницы по 16 Кбайт. 32-х разрядный физический адрес состоит из четырнадцатиразрядного адреса, определяющего информацию в кэш-памяти, и восемнадцатиразрядного тега, определяющего номер страницы. Каждый адрес оперативной памяти может быть отображен в одну из двух ячеек кэш-памяти.
Особенность контроллера кэш-памяти - обеспечение возможности параллельной работы микропроцессора с кэш-памятью и периферийных устройств с оперативной памятью в режиме прямого доступа. При записи данных по адресам, находящихся в кэше, контроллер ликвидирует копии этих блоков в кэше. Всю работу по синхронизации данных в DRAM и кэше берет на себя этот контроллер.
Однокристальный контроллер кэш-памяти фирмы ASUSTEC, совместно с памятью данных 32 Кбайта обеспечивает вероятность попадания более 95%. Это достигается благодаря использованию четырехканального модульно-ассоциативного обращения, который отображает адрес оперативной памяти в одну из четырех ячеек кэш-памяти. При этом, вследствие организации последовательного обращения к памяти данных, требуется подключение всего одного банка памяти данных.
Контроллер A38152 фирмы Asustec имеет аппаратные и программные средства, обеспечивающие связанность информации: логика слежения за шиной, которая обеспечивает ликвидацию копий блоков в кэш-памяти, задание области адресов, не отображаемой в кэш-память (например, для сопроцессора фирмы Weitec и устройств ввода/вывода).
На многих материнских платах можно выбирать между одноуровневой или многоуровневой системами организации памяти. По умолчанию устанавливается ражим многоуровневой памяти. Если Вы установите режим одноуровневой памяти, то кэш-память SRAM просто добавляется к адресному пространству основной оперативной памяти. Одноуровневую память лучше использовать, когда внутренний кэш процессора по объему превосходит емкость кэш-памяти на материнской плате.
Уже до появления микропроцессора i80486 фирмы Intel стало ясно, что скорость обмена данных процессор-память по системной шине происходит очень медленно даже при использовании внешней кэш-памяти. Поэтому уже в микропроцессоре i80486 фирма Intel стала использовать кэш-память, находящейся в самом процессоре. В процессоре i80486 осуществляется кэширование системных регистров - путем введения “теневых" регистров. Когда программа загружает селектор в системный регистр, процессор автоматически считывает (“кэширует”) нужный системный регистр в теневом регистре. После этого обращения к памяти достаточно сложить эффективный адрес с базовым адресом сегмента в теневом реестре, и получить линейный адрес. Это так называемый кэш первого уровня. В микропроцессоре Pentium кэшированию стали подвергать не только системные регистры, но и регистры данных и предвыборки команд.
Логическим продолжением явилось размещение кэш-памяти и ее контроллера не на материнской плате, а на самом процессоре. При этом решаются две задачи:
1.Упрощение шины передачи данных.
2.Появилась возможность работы кэш-памяти не на частоте шины, а на частоте процессора. При этом скорость работы кэш-памяти увеличивается.
Исходя из всего этого, в микропроцессоре Pentium стала использоваться встроенная в него кэш-память второго уровня. Благодаря ей скорость работы процессора на тех же системных платах возросла. Необходимо, однако, отметить, что изготовление кэш-памяти второго уровня на кристалле процессора намного усложняет стоимость самого микропроцессора. Именно для недорогих моделей компьютеров фирма Intel стала изготовлять процессоры без кэша второго уровня или с кэш-памятью меньшего размера. Примером такого процессора являетс процессор Intel Celeron. Он аналогичен процессору Intel Pentium II, однако либо не содержит кэш второго уровня, либо он небольшой. Благодаря этому упала его цена и производительность.
полупроводниковый оперативный память микропроцессор
1.5 Постоянное запоминающее устройство
К постоянной памяти относят постоянное запоминающее устройство, ПЗУ (в англоязычной литературе - Read Only Memory, ROM, что дословно переводится как "память только для чтения"), перепрограммируемое ПЗУ, ППЗУ (в англоязычной литературе - Programmable Read Only Memory, PROM), и флэш-память (flash memory). Название ПЗУ говорит само за себя. Информация в ПЗУ записывается на заводе-изготовителе микросхем памяти, и в дальнейшем изменить ее значение нельзя. В ПЗУ хранится критически важная для компьютера информация, которая не зависит от выбора операционной системы. Программируемое ПЗУ отличается от обычного тем, что информация на этой микросхеме может стираться специальными методами (например, лучами ультрафиолета), после чего пользователь может повторно записать на нее информацию. Эту информацию будет невозможно удалить до следующей операции стирания информации.
1.6 Флэш-память
Особо следует рассказать о флэш-памяти. Flash по-английски - это "вспышка, проблеск". Флэш-память является энергонезависимой памятью, (как и ПЗУ и ППЗУ). При выключении компьютера ее содержимое сохраняется. Однако содержимое flash-памяти можно многократно перезаписывать, не вынимая ее из компьютера (в отличие от ППЗУ). Запись происходит медленнее, чем считывание, и осуществляется импульсами повышенного напряжения. Вследствие этого, а также из-за ее стоимости, флэш память не заменит микросхемы ОЗУ.
1.7 CMOS-память
CMOS-память - энергозависимая, перезаписываемая память, которая при своей работе почти не потребляет энергии. CMOS переводится как complementary metal oxode semiconductor - "комплиментарный металл - оксид - полупроводниковый". Достоинства этой памяти - низкое потребление энергии, высокое быстродействие. В CMOS - памяти компьютера находятся важные для его работы настройки, которые пользователь может менять для оптимизации работы компьютера. Питается эта память от небольшого аккумулятора, встроенного в материнскую плату.
2. Практическая часть
2.1 Общая характеристика задачи
Компания «Страховщик» осуществляет страховую деятельность на территории России по видам полисов, представленных на рис. 11.1. Каждый полис имеет фиксированную цену.
Компания имеет свои филиалы в нескольких городах (рис. 11.2) и поощряет развитие каждого филиала, предоставляя определенный дисконт. Дисконт пересматривается ежемесячно по итогам общих сумм договоров но филиалам.
В конце каждого месяца составляется общий реестр договоров по всем филиалам (рис. 11,3).
1. Построить таблицы (рис. 11.1 -- 11.3).
2. Организовать межтабличные связи для автоматического заполнения граф реестра (рис. 11.3): «Наименование филиала», «Наименование полиса», «Сумма полиса, руб.», «Сумма скидки по дисконту, руб.».
3. Организовать двумя способами расчет общей суммы полисов по филиалам:
1) подвести итоги в таблице реестра;
2) построить соответствующую сводную таблицу, предусмотрев возможность одновременно отслеживать итоги и по виду полиса.
4. Построить гистограмму по данным сводной таблицы.
|
Код вида страхового полиса |
Наименование страхового полиса |
Сумма страхового полиса, руб. |
|
|
101 |
От несчастного случая |
10 000 |
|
|
102 |
От автокатастрофы |
50 000 |
|
|
103 |
От авиакатастрофы |
60 000 |
|
|
104 |
Медицинский |
25 000 |
|
|
105 |
Автомобильный |
150 000 |
|
|
106 |
Жилищный |
500 000 |
Рис. 1. Виды страховых полисов
|
Код филиала |
Наименование филиала |
Дисконтный процент с каждого полиса по филиалу, % |
|
|
100 |
Московский |
3 |
|
|
200 |
Тульский |
2 |
|
|
300 |
Уфинский |
1 |
|
|
400 |
Липецкий |
2 |
|
|
500 |
Ростовский |
3 |
|
|
600 |
Воронежский |
2 |
Рис. 2. Список филиалов компании «Страховщик»
|
Код филиала |
Наименование филиала |
Код страхового полиса |
Наименование полиса |
Дата выдачи полиса |
Сумма полиса, руб. |
Сумма скидки по дисконту, руб. |
|
|
100 |
101 |
11.11.05 |
|||||
|
300 |
103 |
12.11.05 |
|||||
|
200 |
105 |
13.11.05 |
|||||
|
400 |
102 |
14,11.05 |
|||||
|
600 |
106 |
11.11.05 |
|||||
|
500 |
102 |
16.11.05 |
|||||
|
200 |
105 |
17.11.05 |
|||||
|
300 |
104 |
12.11.05 |
|||||
|
300 |
102 |
19.11.05 |
|||||
|
500 |
101 |
20.11.05 |
|||||
|
400 |
106 |
11.11.05 |
|||||
|
600 |
103 |
22.11.05 |
|||||
|
100 |
105 |
13.11.05 |
|||||
|
100 |
105 |
24.11.05 |
|||||
|
600 |
103 |
25.11.05 |
Рис. 3. Реестр договоров
2.2 Описание алгоритма решения задачи
1. Запустить табличный процессор MS Excel.
2. Создать книгу с именем «Страховщик».
3. Лист 1 переименовать в лист с названием «Страховые полюса».
4. На рабочем листе Страховые полюса MS Excel создать таблицу видов страховых полюсов.
5. Заполнить таблицу видов страховых полюсов исходными данными (рис.4).
6. Лист 2 переименовать в лист с названием Филиалы компании.
7. На рабочем листе Филиалы компании MS Excel создать таблицу, в которой будет содержаться список филиалов компании Страховщик.
8. Заполнить таблицу со списком филиалов компании Страховщик исходными данными (рис. 5).
Рис.4. Расположение таблицы видов страховых полюсов на рабочем листе Страховые полюса MS Excel.
Рис.5. Расположение таблицы список филиалов компании Страховщик на рабочем листе Филиалы компании MS Excel.
9. Разработать структуру шаблона таблицы «Реестр договоров» (рис. 6)
|
Колонка электронной таблицы |
Наименование (реквизит) |
Тип данных |
Формат данных |
||
|
длинна |
точность |
||||
|
A |
Код филиала |
числовой |
3 |
||
|
B |
Наименование филиала |
текстовый |
50 |
||
|
C |
Код страхового полиса |
числовой |
3 |
||
|
D |
Наименование полиса |
текстовый |
50 |
||
|
E |
Дата выдачи полиса |
дата |
8 |
||
|
F |
Сумма полиса, руб. |
числовой |
20 |
2 |
|
|
G |
Сумма скидки по дисконту, руб |
числовой |
20 |
2 |
Рис.6 Структура шаблона таблицы «Реестр договоров»
10. Лист 3 переименовать в лист с названием «Реестр договоров»
11. На рабочем листе «Реестр договоров» MS Excel создать таблицу, в которой будет содержаться реестр договоров.
12. Заполнить таблицу «Реестр договоров» исходными данными (рис. 7).
Рис. 7 Расположение таблицы «Реестр договоров» на рабочем листе Реестр договоров MS Excel.
13. Заполнить графу Наименование филиала таблицы «Реестр договоров», находящейся на листе Реестр договоров следующим образом:
Занести в ячейку В2 формулу:
=ЕСЛИ(B2=";";ПРОСМОТР (B2; филиалы компании! $A$3:$A$8; филиалы компании! $B$3:$B$8))
Размножить введенную в ячейку B2 формулу для остальных ячеек (с B3 по B16) данной графы.
Таким образом, будет выполнен цикл, управляющим параметром которого является номер строки.
14. Заполнить графу Наименование полиса таблицы «Реестр договоров», находящейся на листе Реестр договоров следующим образом:
Занести в ячейку D2:
=ЕСЛИ(D2="";"";ПРОСМОТР (D2;'страховые полюса'! $A$3:$A$8;'страховые полюса'!$B$3:$B$8))
Размножить введенную в ячейку D2 формулу для остальных ячеек данной графы с D3 по D16
15. Заполнить графу Сумма полиса, руб. таблицы «Реестр договоров», находящейся на листе Реестр договоров следующим образом:
Занести в ячейку F2:
=ПРОСМОТР (C2;'страховые полюса'!$A$3:$A$8;'страховые полюса'!$C$3:$C$8)
16. Заполнить графу Сумма скидки по дисконту, руб. таблицы «Реестр договоров», находящейся на листе Реестр договоров следующим образом:
Занести в ячейку G2:
=ПРОСМОТР(A2;'филиалы компании'!$A$3:$A$8;'филиалы компании'!$C$3:$C$8)*F2/100
17. Организуем двумя способами расчет общей суммы полисов по филиалам:
1) подведем итоги в таблице реестра(рис. 8);
Рис.8 Итоги
2) построим соответствующую сводную таблицу, предусмотрев возможность одновременно отслеживать итоги и по виду полиса (рис9).
Рис.9 Сводная таблица
18.Построим гистограмму по данным сводной таблицы (рис 10).
Рис. 10 гистограмма по данным сводной таблицы.
Заключение
В этой курсовой работе были раскрыты нюансы оперативной памяти. Мы убедились, что эта память является одним из важнейших компонентов компьютера. Ведь именно от нее во многом зависит быстродействие компьютера, а также программное обеспечение, которое мы сможем использовать на нем. Не следует забывать и о том, что быстродействие оперативной памяти не зависит напрямую от её частоты, а скорее от структуры.
В настоящее время разработано много видов оперативной памяти: высокоскоростной и более медленной, дорогой и более дешевой. Какую память следует устанавливать на компьютер, должен решать сам пользователь, в зависимости от того, какие возможности ему нужны. Но следует помнить, что быстроразвивающаяся компьютерная отрасль, в том числе программное обеспечение, предъявляют все большие требования к компьютерам, в том числе и к оперативной памяти.
Итак, подведём итоги сравнения оперативной памяти:
Память DRAM:
Преимущества: малое число элементов на одну ячейку, откуда высокая плотность упаковки, большой объем памяти на одном кристалле; малое потребление мощности.
Недостатки: необходимость периодического перезаряда элементов памяти, а это: уменьшает быстродействие, усложняет схемы обслуживания памяти; при отсутствии питания стирается вся информация.
Память SRAM:
Преимущества: высокое быстродействие; отсутствие регенирации.
Недостатки: в связи с дороговизной память типа SRAM используется, в основном только как КЭШ L1 и L2; маленькая плотность упаковки
Список использованной литературы
1. Симонович С.В. «Вы купили компьютер», М.: Издательский Дом «Дашков и К.», 2000 г.
2. Скотт Мюллер «Модернизация и ремонт ПК», - М.: Издательский Дом «Вильямс», 2000. - 11-е изд.
3. Евгений Калугин Типы памяти.//”Подводная лодка”, январь 2000 - стр. 166
4. Фигурнов В.Э «IBM PC для пользователя» Издание 10-ое. Москва, Инфра-М, 2001г.
5. Рорбоу Л «Модернизация вашего ПК». Москва, Диалектика, 2000г
6. Гейн А.Г., Сенокосов А.И. Информатика. - М.: Дрофа, 1999г.
7. Скотт Мюллер «Модернизация и ремонт ПК», «Вильямс», Москва 2000г.
8. Михаил Гук Энциклопедия «Аппаратные средства IBM PC», «Питер» Москва 2003г.
9. www.izcity.com
10. www.citforum.ru
11. www.ixbt.com
12. http://kv.minsk.by
13. http://www2.sscc.ru
14. www.info.rambler.ru <Статья «Оперативная память», Жарков С.>
15. www.megaplus.ru
16. www.zdnet.ru
Размещено на Allbest.ru
Подобные документы
Обобщение основных видов и назначения оперативной памяти компьютера. Энергозависимая и энергонезависимая память. SRAM и DRAM. Триггеры, динамическое ОЗУ и его модификации. Кэш-память. Постоянное запоминающее устройство. Флэш-память. Виды внешней памяти.
курсовая работа [1,7 M], добавлен 17.06.2013Устройство для хранения информации. Оперативное запоминающее устройство компьютера. Постоянное запоминающее устройство. Составные части основной памяти. Энергозависимость, устройство регистра и назначение памяти. Выполнение операций записи и считывания.
презентация [285,9 K], добавлен 14.10.2013Простейшая схема взаимодействия оперативной памяти с ЦП. Устройство и принципы функционирования оперативной памяти. Эволюция динамической памяти. Модуль памяти EDO-DRAM BEDO (Burst EDO) - пакетная EDO RAM. Модуль памяти SDRAM, DDR SDRAM, SDRAM II.
реферат [16,1 K], добавлен 13.12.2009Классификация компьютерной памяти. Использование оперативной, статической и динамической оперативной памяти. Принцип работы DDR SDRAM. Форматирование магнитных дисков. Основная проблема синхронизации. Теория вычислительных процессов. Адресация памяти.
курсовая работа [1,5 M], добавлен 28.05.2016Организация и основные характеристики основной памяти персонального компьютера. Запоминающие устройства ЭВМ как совокупность устройств, обеспечивающих хранение и передачу данных. Хранение и обработка информации. Основные виды памяти компьютера.
контрольная работа [52,0 K], добавлен 06.09.2009Изучение состава и основных характеристик типичного настольного персонального компьютера. Обзор видов памяти ПК. Анализ значения каждого вида памяти для хранения информации. Формирование списков пользователя в MS Excel. Установление межтабличных связей.
курсовая работа [1,7 M], добавлен 23.04.2013Классификация основных видов памяти компьютера. Использование оперативной памяти для временного хранения данных, используемых для работы программного обеспечения. Расчет потребления электроэнергии, формирование квитанции для потребителя в Microsoft Excel.
курсовая работа [1,5 M], добавлен 23.04.2013Разновидности, производительность современных процессоров. Предназначение оперативной памяти. Микросхемы персонального компьютера. Постоянное запоминающее устройство. Тактико-технических характеристики процессоров. Перспективы развития памяти компьютера.
реферат [61,9 K], добавлен 22.11.2016Компьютерная память, ее виды и классификации. Составляющие внутренней памяти процессорной системы (постоянное и оперативное запоминающие устройства). Построение пространства памяти заданного объема. Принцип записи и чтения информации, структура памяти.
контрольная работа [609,8 K], добавлен 12.01.2015Память персонального компьютера, основные понятия. Характеристика внутренней и внешней памяти компьютера. Логическое отображение и размещение. Классификация компьютерной памяти по назначению, по удаленности и доступности для центрального процессора.
контрольная работа [1,8 M], добавлен 27.11.2010
