Типы ОЗУ и производительность

Подробности

Родительская категория: Оперативная память

Категория: Типы ОЗУ

В вопросах производительности памяти наблюдается некоторая путаница, поскольку обычно она измеряется в наносекундах, в то время как быстродействие процессоров — в мегагерцах и гигагерцах. В новых быстродействующих модулях памяти быстродействие измеряется в мегагерцах, что дополнительно усложняет ситуацию. К счастью, перевести одни единицы измерения в другие не составляет труда.

Наносекунда — это одна миллиардная доля секунды, т.е. очень короткий промежуток времени. В частности, скорость света в вакууме равна 299 792 км/с, т.е. за одну миллиардную долю секунды световой луч проходит расстояние, равное всего 29,98 см, т.е. меньше длины обычной линейки.

Быстродействие микросхем памяти и систем в целом выражается в мегагерцах (МГц), т.е. в миллионах тактов в секунду, или же в гигагерцах (ГГц), т.е. в миллиардах тактов в секунду. Современные процессоры имеют тактовую частоту от 2 до 4 ГГц, хотя гораздо большее влияние на их производительность оказывает их внутренняя архитектура (например, многоядерность). Ранее были приведены формулы, позволяющие преобразовывать единицы измерения быстродействия. В табл.

Как можно заметить, при увеличении тактовой частоты продолжительность цикла уменьшается.

В ходе эволюции компьютеров для повышения эффективности обращения к памяти создавались различные уровни кэширования, позволяющие перехватывать обращения процессора к более медленной основной памяти. Только недавно модули памяти DDR, DDR2 и DDR3 SDRAM сравняли свою производительность с шиной процессора. Когда частоты шин процессора и памяти равны, производительность памяти становится оптимальной для конкретной системы. Модули DRAM, использовавшиеся в первых версиях Pentium и Pentium II до 1198 года, работали на частоте всего 16,7 МГц. При этом сами процессоры работали с частотой до 300 МГц при частоте шины 66 МГц. Все это приводило к глобальным диспропорциям в производительности процессора и памяти. Однако начиная с 1998 года промышленность перешла к выпуску более быстродействующих модулей SDRAM, способных работать на частоте шины 66 МГц. С тех пор основное внимание уделялось выравниванию быстродействия памяти и процессора.

К 2000 году скорость шины процессора и памяти увеличилась до 100 и даже 133 МГц (эти модули назывались PC100 и PC133 соответственно). В начале 2001 года быстродействие памяти удвоилось и стало равным 200 и 266 МГц; в 2002 году выпускались модули памяти DDR со скоростью 333 МГц, а в 2003 году — 400 и 533 МГц. В 2005 и 2006 годах рост быстродействия памяти соответствовал росту скорости шины процессора — от 667 до 800 МГц. В 2007 году скорость памяти DDR2 была доведена до 1066 МГц, и одновременно с этим была выпущена память DDR3 с такой же и более высокой частотой. В таблице перечислены основные типы модулей памяти и их быстродействие.

Примечание к таблице!

EDO. Extended Data Out (расширенные возможности вывода данных).
DIMM. Dual Inline Memory Module (модуль памяти с двухрядным расположением выводов).
DDR. Double Data Rate (удвоенная скорость передачи данных).
FPM. Fast Page Mode (быстрый постраничный режим).
SIMM. Single Inline Memory Module (модуль памяти с однорядным расположением выводов).
RIMM. Rambus Inline Memory Module (модуль памяти стандарта Rambus).

Модули памяти

Подробности

Родительская категория: Оперативная память

Категория: Модули памяти

Процессор и архитектура системной платы (набора микросхем) определяют емкость физической памяти компьютера, а также типы и форму используемых модулей памяти. За последние годы скорость передачи данных и быстродействие памяти значительно выросли. Скорость и разрядность памяти определяются процессором и схемой контроллера памяти. В современных компьютерах контроллер памяти включен в набор микросхем системной логики материнской платы. В том случае, если система физически может поддерживать определенный объем памяти, типом программного обеспечения будут обусловлены более конкретные ее характеристики.

В процессорах 8086 и 8088 с 20 линиями адреса объем памяти не превышает 1 Мбайт (1024 Кбайт). Процессоры 286 и 386SX имеют 24 линии адреса и могут адресовать до 16 Мбайт памяти. Процессоры 386DX, 486, Pentium, Pentium MMX и Pentium Pro имеют 32 линии адреса и могут взаимодействовать с памятью объемом до 4 Гбайт. Процессоры Pentium II/III/4, а также AMD Athlon и Duron имеют 36 линий адреса и в состоянии обрабатывать 64 Гбайт. Новый процессор Itanium, с другой стороны, имеет 44-разрядную адресацию, что позволяет обрабатывать до 16 Тбайт (терабайт) физической памяти!

Режим эмуляции процессора 8088 микропроцессорами 286 и выше называется реальным режимом работы системы. Это единственно возможный режим процессоров 8088 и 8086 в компьютерах PC и XT. В реальном режиме все процессоры, даже всемогущий Pentium, могут адресовать только 1 Мбайт памяти, при этом 384 Кбайт зарезервировано для системных нужд. Возможности адресации памяти процессоров 286 и последующих в полном объеме могут быть реализованы только в защищенном режиме.

Системы класса P5 могут адресовать до 4 Гбайт памяти, системы класса P6/P7 — до 64 Гбайт. Если внедрить поддержку 64 Гбайт (65 536 Мбайт) памяти в современную систему, то ее стоимость достигнет примерно 10 тыс. долларов. Более того, объем наибольших модулей памяти DIMM, существующих сегодня, равен 1 Гбайт. Поэтому для установки 64 Гбайт оперативной памяти потребуется системная плата, содержащая 64 разъема DIMM. Следует заметить, что в большинстве систем поддерживается только до четырех разъемов DIMM.

Хотя объемы памяти постоянно увеличиваются, и современные модели системных плат поддерживают модули объемом до 2 Гбайт, основные ограничения накладываются набором микросхем и количеством разъемов для установки модулей памяти на системной плате.

Большинство современных системных плат оснащены двумя-четырьмя разъемами, а значит, максимальный объем памяти ограничен величиной 4–8 Гбайт. Подобные ограничения накладываются набором микросхем, а не процессором или модулями памяти. Некоторые процессоры способны адресовать до 64 Гбайт памяти, однако ни один набор микросхем на рынке не предоставляет им такой возможности.

Банки памяти

Подробности

Родительская категория: Оперативная память

Категория: Прочая информация про оперативную память

Расположенные на системной плате и модулях памяти микросхемы (DIP, SIMM, SIPP и DIMM) организуются в банки памяти. Иметь представление о распределении памяти между банками и их расположении на плате необходимо, например, в том случае, если вы собираетесь установить в компьютер дополнительную микросхему памяти.

Кроме того, диагностические программы выводят адреса байта и бита дефектной ячейки, по которым можно определить неисправный банк памяти.

Обычно разрядность банков равна разрядности шины данных процессора. Эти параметры для различных типов компьютеров приведены в таблице.

Примечание!

Количество битов для каждого банка может быть сформировано одной микросхемой, модулем SIMM или модулем DIMM. В современных системах отдельные микросхемы не используются — только модули SIMM и DIMM. Если система оснащена 16-разрядным процессором, таким как 386SX, в ней, скорее всего, используются 30-контактные модули SIMM, пара которых образует один банк. Модули SIMM, образующие один банк, должны быть одного объема и типа.

В системах на базе процессора 486 для образования одного банка используется четыре 30-контактных или один 72-контактный модуль SIMM. Один 72-контактный модуль SIMM содержит 32 бит (или же 36 бит для модуля с проверкой четности). Чтобы определить, поддерживает ли модуль проверку четности, достаточно подсчитать количество микросхем. Для образования одного 32-разрядного модуля SIMM требуется 32 однобитовые или же 8 четырехбитовых микросхем. Если система поддерживает проверку четности, дополнительно потребуется 4 бит (т.е. всего 36 бит), а значит, еще одна четырехбитовая или четыре однобитовых микросхемы.

Таким образом, 30-контатные модули SIMM оказываются далеко не самым идеальным выбором для 3- или 64-разрядных систем (оснащенных процессором 486 или Pentium), так как для формирования одного банка потребуется четыре или даже восемь модулей. Следовательно, только в ограниченном количестве 32-разрядных систем используются 30-контактные модули SIMM; в 64-разрядных системах подобные модули вообще никогда не использовались. Если в 32-разрядной системе (оснащенной процессором 386DX или 486) используются 72-контактные модули SIMM, каждый такой модуль представляет отдельный банк, а значит, модули можно устанавливать или вынимать по одному, а не сразу по четыре, как во времена 30-контактных модулей. Благодаря этому конфигурирование памяти значительно упростилось. В 64-разрядных системах, в которых используются модули SIMM, для формирования одного банка необходима пара 72-контактных модулей SIMM.

Модули DIMM идеально подходят для систем с процессорами Pentium и более современными, поскольку 64-разрядная шина модулей полностью совпадает с шириной шины Pentium. Таким образом, каждый модуль DIMM представляет собой отдельный банк, а значит, подобные модули можно устанавливать и вынимать по одному. Многие современные системы проектируются таким образом, чтобы в них модули памяти использовались парами для обеспечения более высокого быстродействия. В данном случае речь идет о двухканальном режиме работы, при использовании которого пара модулей трактуется как одно устройство с шиной 128 бит (144 бит в случае модулей с поддержкой четности/ECC). В этом случае можно использовать и один модуль памяти, однако это не позволит обеспечить максимальное быстродействие системы.

Физическое расположение и нумерация разъемов SIMM и DIMM в значительной мере зависят от решения разработчиков системной платы, так что в данном случае под рукой лучше иметь руководство пользователя. Естественно, можно определить параметры материнской платы или адаптера с помощью тестирования, но это может отнять много времени и связано с риском возникновения проблем системного характера.

Внимание!

Память типа ROM

Подробности

Родительская категория: Оперативная память

Категория: Основные понятия

В памяти типа ROM (Read Only Memory), или ПЗУ (постоянное запоминающее устройство), данные можно только хранить; изменять их нельзя. Именно поэтому данная память используется только для чтения данных. ROM также часто называют энергонезависимой памятью, потому что любые записанные в нее данные сохраняются при выключении питания. Поэтому в ROM помещаются команды запуска ПК, т.е. программное обеспечение, которое загружает систему.

Заметьте, что ROM и оперативная память — не противоположные понятия, как думают многие. На самом деле ROM представляет собой часть оперативной памяти системы. Другими словами, часть адресного пространства оперативной памяти отводится для отображения ROM. Это необходимо для ускорения загрузки системы после включения питания.

Основной код BIOS содержится в микросхеме ROM на системной плате, но на платах адаптеров 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 (в частности, это касается видеоадаптера). Платы, не нуждающиеся в драйверах на раннем этапе начальной загрузки, обычно не имеют ROM, поскольку их драйверы могут быть загружены с жесткого диска позже — в процессе начальной загрузки.

В настоящее время в большинстве систем используется одна из форм флэш-памяти, которая называется электрически стираемой программируемой постоянной памятью (Electrically Erasable Programmable Read-only Memory — EEPROM). Флэш-память действительно является энергонезависимой и перезаписываемой и позволяет пользователям легко модифицировать ROM, программно-аппаратные средства системных плат и других компонентов (таких, как видеоадаптеры, платы SCSI, периферийные устройства и т.п.).