Расслоение памяти. Блочная память с чередованием адресов по циклической схеме. Блочно-циклическая схема расслоения памяти.

Блочное построение памяти позволяет не только наращивать емкость, но и сократить время доступа к информации. Это возможно благодаря параллелизму, присущему блочной организации.

Рассмотрим пример блочной памяти с чередованием адресов по циклической схеме (рисунок 4), в котором для выбора банка используются два младших разряда адреса (А1, А0), а для выбора ячейки в банке – 7 старших разрядов (А8 – А2).

Рисунок 4 - Блочная память с чередованием адресов по циклической схеме

В каждом такте на шине адреса может присутствовать адрес только одной ячейки, поэтому параллельное обращение к нескольким банкам невозможно, но оно может быть организовано со сдвигом на один такт. Адрес ячейки запоминается в индивидуальном регистре адреса, и дальнейшие операции по доступу к ячейке в каждом банке протекают независимо. При большом количестве банков средее время доступа к памяти сокращается почти в В раз (В – количество банков), но при условии, что ячейки относятся к разным банкам. Если же запросы к одному тому же банку следуют друг за другом, каждый следующий запрос должен ожидать завершения обслуживания предыдущего. Такая ситуация называется конфликтом по доступу. При частых конфликтах данный метод становится неэффективным.

Рисунок 5 - Блочно-циклическая схема расслоения памяти

В блочно-циклической схеме расслоения памяти каждый банк состоит из нескольких модулей, адресуемых по круговой схеме. Адреса между банками распределены по блочной схеме. Таким образом, адрес ячейки разбивается на три части. Старшие биты определяют номер банка, следующая группа разрядов адреса указывает на ячейку в модуле, а младшие биты адреса выбирают модуль в банке.

Режимы доступа к памяти: последовательный, конвейерный, регистровый; страничный; пакетный, удвоенной скорости.

Последовательный режим

При использовании последовательного режима адрес и управляющие сигналы подаются на микросхему до поступления синхроимпульса. В момент поступления синхроимпульса вся входная информация запоминается во внутренних регистрах – по его переднему фронту, и начинается цикл чтения. Через некоторое время, но в пределах того же цикла, данные появляются на внешней шине, причем этот момент определяется только временем поступления синхронизирующего импульса и скоростью внутренних цепей микросхемы.

Конвейерный режим

Конвейерный режим – это такой метод доступа к данным, при котором можно продолжать операцию чтения по предыдущему адресу в процессе запроса по следующему. В отличие от последовательного режима, где цикл чтения начинается только по окончании предыдущего, в конвейерном режиме процесс разбивается на два этапа.. Пока данные из предыдущего цикла чтения передаются на внешнюю шину, происходит запрос на следующую операцию чтения. Таким образом два цикла чтения перекрываются во времени.

Регистровый режим

Регистровый режим используется относительно редко и отличается наличием регистра на выходе микросхемы. Адрес и управляющие сигналы выдаются на шину до поступления синхронизирующего импульса. С поступлением положительного фронта синхроимпульса адрес записывается во внутренний регистр микросхемы, и начинается цикл чтения.По быстродействию регистровый режим идентичен последовательному.

Страничный режим

В основе идеи лежит тот факт, что при доступе к ячейкам со смежными адресами причем к таким, где все запоминающие элементы расположены в одной строке матрицы, доступ ко второй и последующим ячейкам можно производить существенно быстрее. действительно, если адрес строки при очередном обращении остался прежним, то все временные затраты, связанные с повторным занесением адреса строки в регистр ИМС, дешифрацией и т.д. можно исключить. Для доступа к очередной ячейке достаточно подавать на ИМС лишь адрес нового столбца, сопровождая его сигналом CAS. Обращение к первой ячейке в последовательности происходит стандартным образом. Рассмотренный режим называется страничным.

Режим быстрого страничного доступа

Режим быстрого страничного доступа представляет собой модификацию стандартного страничного режима. Основное отличие заключается в способе занесения новой информации в регистр адреса столбца. Полный адрес (строки и столбца) передается только при первом обращении к строке.

Пакетный режим

Пакетный режим – режим, при котором на запрос по конкретному адресу память возвращает пакет данных, хранящихся не только по этому адресу, но и по нескольким последующим адресам.

Режим удвоенной скорости

Важным этапом в дальнейшем развитии технологии микросхем памяти стал режим DDR (Double Data Rate) – удвоенная скорость передачи данных. Сущность метода заключается в передаче данных по обоим фронтам импульса синхронизации, т.е. дважды за период, и пропускная способность увеличивается в два раза.