Статическая память, ее разновидности. Кэш-память. Первичный и вторичный кэш.

Существует тип памяти, совершенно отличный от других, — статическая оперативная па-

мять (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 динамическая оперативная память, и может работать на той же частоте, что и современные процессоры.

Статическая память работает в статическом режиме, может хранить информацию долго, не требуя регенерации. Ячейка этой памяти имеет два состояния: 1 или 0. При выключении все ячейки принимают нуль. Ячейка памяти называется триггер, она состоит из четырех, шести транзисторов и некоторых других компонентов. Называется статическая память SRAM, данная память дороже, чем динамическая. Данная память устанавливается в корпуса DIP и занимает много места на материнской плате. Из-за различия электрического и технического характера модули SRAM и DRAM невзаимозаменяемые. Время доступа к статической памяти 15нсек и меньше.

Статическая память не может использоваться как основная для ООП, т.к.:

1) плотность упаковки данных у SRAM ниже, чем у DRAM;

2) SRAM имеет повышенное тепловыделение;

3) SRAM имеет повышенное энергопотребление;

4) SRAM имеет выше стоимость единицы хранения информации.

Для кэш-памяти используются микросхемы SRAM. Кэш является дополнительным быстродействующим хранилищем копий блоков ООП, к которым было обращение в ближайшее время. Кэш хранит ограниченное количество копий и каталог-список, их текущего соответствия области ООП.

Кэшируется не вся память доступная процессору, а кэшируется динамическая память, расположенная на системной плате (память, расположенная на адаптерах не кэшируется). В основном используется двухуровневый кэш: первичный и вторичный.

Первичный установлен на плате процессоров (начиная с 486), его объем от 8 до 64кб, он работает на внутренней частоте процессора (с периферийными устройствами процессор работает в 2-3 раза медленнее).

Вторичный кэш расположен на системной плате, имеет объем от 256кб до 2Мб. Работает на внешней тактовой частоте процессора.

Кэш-контроллер обеспечивает когерентность данных, т.е. согласует кэш память обоих уровней с данными ООП. Обращение к этим данным может выполнять не только процессор, но и активные адаптеры, подключенные к шине. Контроллер кэша оперирует строками, фиксированной длины, строка может быть действительной (т.е. отражает блок ООП) и недействительной (пустой).

Тег – информация о том, какой блок находится в строке. Тег хранится в специальной памяти тегов. Каждая строка начинается с тега. При записи информации контроллера кэш существует две политики:

- сквозная WT;

- обратная WB.

Алгоритм WT выполняет каждую запись одновременно и в кэш, и в ООП, процессору надо ждать длинную запись в ООП. Алгоритм прост, но имеет низкую эффективность.

Алгоритм WВ уменьшает количество операций записи на шине ООП. В основную память данные записываются только целой строкой и перед ее заменой в кэше новыми данными. Информация в кэше помечается как «грязная» (т.е. не записывается в ООП). Данный алгоритм сложнее, но эффективнее.

В зависимости от способа взаимодействия кэша и ООП существует три основные архитектуры кэша:

1) кэш прямого отображения;

2) полностью ассоциативный кэш;

3) наборно-ассоциативный кэш.

Энергонезависимая память, типы памяти. Флэш-память.

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 персонального компьютера, т.е. программное обеспечение, которое загружает систему.

Заметьте, что 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.

Виды PROM, EPROM, EEPROM, FPROM.

Данные виды отличаются сферой применения, схемой построения ячеек, потребительскими свойствами.

Процесс записи в энергонезависимой памяти называется программированием, устройство – программатор. Основной режим работы – считывание. По способу программирования делятся на виды:

- микросхемы, записываемые в программах (ROM);

- записываются однократно перед установкой в целевое устройство (РROM);

- могут перезаписываться многократно (ЕРROM, ЕЕРROM).

Микросхемы ЕРROM легко отличить от других микросхем, они имеют закрывающееся окошко от ультрафиолетовых лучей.

При записи записываются в ячейки только нули, но 10% единицы. При стирании информации в ячейках находятся единицы.

Стирание можно выполнять:

- для всей микросхемы;

- для блока;

- для одной ячейки.

Стирание может выполняться следующими способами:

1) ультрафиолетовыми лучами (ЕРROM);

2) электрическими импульсами (ЕЕРROM).

Стирание выполняется напряжением выше 26В.

Программная запись при напряжении 12-26В.

Энергонезависимую память используют для хранения неизменяемой информации, т.е.:

- системно-программное обеспечение;

- таблица знакогенератора;

- данные конфигурации устройств (BIOS).

Следовательно, ключевая информация записана в энергонезависимой памяти, это говорит о ее важности.

Кроме полупроводников энергонезависимая память использует ферроэлектрическую память, которая имеет неограниченное количество циклов перезаписи.

Характеристиками энергонезависимой памяти являются:

- время хранения;

- время доступа;

- количество циклов перезаписи.

Время доступа 30-90нсек.

Время стирания зависит:

- от расстояния от источника;

- от мощности источника;

- от объема микросхемы (более емкие микросхемы стираются быстрее).

При напряжении 5В модификация микросхемы ПЗУ невозможна.

EEPROM, или Flash ROM

Это более новый тип памяти ROM— электронно-стираемая программируемая постоянная память. Данные микросхемы также называются Flash ROM.

Флэш-память

Новейшим типом сменного накопителя является так называемая флэш - память. Это твердотельный чип памяти, который не требует постоянного питания для хранения информации. Карты флэш-памяти можно легко перемещать из цифровых камер в портативные либо стационарные компьютеры или даже напрямую подключать к фотопринтерам. Флэш-память можно использовать для хранения любых цифровых данных. Флэш-память относится к устройствам длительного хранения. Данные в ней хранятся в виде блоков, а не байтов, как в обычных модулях памяти.

На сегодняшний день популярны несколько типов устройств флэш-памяти:

CompactFlash -использовала архитектуру ATA для эмуляции дискового накопителя. Устройство СompactFlash подключалось к компьютеру и ему, подобно остальным дискам, присваивалось имя диска. Изначально эта память имела размер типа I (толщина 3,3 мм); более новое устройство типа II (толщина 5 мм) имеет б о льшую емкость. Обе карты CompactFlash имеют ширину 36,398 мм (1,433 дюйма) и длину 42,799 мм (1,685 дюйма).

SmartMedia -карты SmartMedia содержат в себе только флэш-память без каких-либо цепей управления, для совместимости с остальными поколениями карт SmartMedia необходимы дополнительные устройства.

MultiMediaCard - современное миниатюрное запоминающее устройство MultiMediaCard (MMC) используется в цифровых фотокамерах и множестве других устройств, включая интеллектуальные телефоны, MP3-плейеры, а также цифровые портативные видеокамеры. Это устройство использует стандартный 7-контактный последовательный интерфейс и включает в себя флэш-память с пониженным напряжением питания.

Sony Memory Stick -в этом устройстве используется уникальный переключатель защиты от стирания, который убережет неаккуратного фотографа от удаления снимков

ATA-совместимая PC Card (PCMCIA) -память PC Card работает как дисковый накопитель, используя стандарт PCMCIA ATA. Модуль PC Card бывает трех типов (тип I толщиной 3,3 мм, тип II толщиной 5 мм и тип III толщиной 10,5 мм), при этом все три типа имеют длину 3,3 дюйма и ширину 2,13 дюйма. Карты типа I и II используются для ATA-совместимой флэш-памяти, тогда как карты типа III используются для небольших ATA-совместимых жестких дисков. Только карты ATA Data Flash можно напрямую подключать к портативным компьютерам через разъем PC Card. Все остальные типы устройств требуют специальных адаптеров для передачи данных.