Rastgele erişim belleği (RAM), çeşitli amaçlar için mikroişlemci sistemlerinin ayrılmaz bir parçasıdır. RAM iki sınıfa ayrılır: statik ve dinamik. Statik RAM'de, bilgi tetikleyicilerde ve dinamik RAM'de yaklaşık 0,5 pF kapasiteli kapasitörlerde depolanır. Statik RAM'de bilgi depolama süresi sınırlı değildir, dinamik RAM'de ise kapasitörün kendi kendine deşarj süresi ile sınırlıdır, bu da özel rejenerasyon araçları ve bu işlem için harcanan ek süreyi gerektirir.
Yapısal olarak, herhangi bir RAM iki bloktan oluşur - bir depolama elemanları matrisi ve bir adres kod çözücü. Teknolojik nedenlerden dolayı, matris genellikle adresin satırlarda ve sütunlarda iki koordinatlı bir kod çözme işlemine sahiptir. İncirde. 9.45, 16 bitlik bir SRAM matrisini gösterir. Matris, şeması Şekil 2'de gösterilen 16 mem_i bellek hücresinden oluşur. 9.46. Her bellek hücresi, AxO ... Ax3 satırları boyunca kod çözücüler tarafından adres satırları seçilerek ve АуО ... АуЗ sütunları (bkz. Şekil 9.45) ile X, Y girişleri tarafından adreslenir ve seçilen hatlar boyunca bir mantıksal birim sinyali sağlanır. . Bu durumda, seçilen bellek hücresinde iki girişli bir AND elemanı (U1) tetiklenir ve DIO ... DI3 girişi veya DOO ... D03 bit veriyolları üzerindeki bilgi okuma-yazma devrelerini hazırlar. Adres vermek için etkinleştirme sinyali, adres sayacının etkinleştirme girişine (Addr_cnt) veya sayaç çıkışlarına bağlı aynı kod çözücü girişine beslenen CS'dir (yonga seçimi).
Bir bellek hücresine yazarken (bkz. Şekil 9.46), ilgili bit veriyolunda 1 veya 0 ayarlanır, sinyal 1 WR / RD "girişinde ayarlanır ve sayaç veya adres kod çözücülerini CS sinyali ile strobladıktan sonra, elemanlar 2I U1, U2 tetiklenir, U2 elemanı D-flip-flop U4'ün saat girişine beslenir, bunun sonucunda D-girişindeki sinyal seviyesine bağlı olarak içine 1 veya 0 yazılır.
Bir bellek hücresinden okurken, WR / RD " girişinde 0 ayarlanır, U1, U3, U5 öğeleri tetiklenir ve bunun sonucunda U6 tampon öğesinin ENABLE OUTPUT girişinde bir etkinleştirme sinyali alınır. D-flip-flop'un Q-çıkışından gelen sinyal, DOO ... D03 bit veriyoluna iletilir. Bellek hücresinin işleyişini kontrol etmek için bir kelime üreteci kullanılır (Şekil 9.47).
Statik tipteki modern depolama cihazları, yüksek hız ile karakterize edilir ve nispeten yüksek maliyetleri nedeniyle mikroişlemci sistemlerinde sınırlı ölçüde kullanılır. Bu tür sistemlerde sadece önbellek adı verilen bellek olarak kullanılırlar. Önbellek, işlemci ile ana bellek arasındaki hız farkını kısmen telafi etmek için kullanılan işlemci ile ana bellek arasındaki yüksek hızlı tampon belleği ifade eder - en sık kullanılan veriler buna girilir. İşlemci bir bellek hücresine ilk eriştiğinde, içeriği önbelleğe paralel olarak kopyalanır ve tekrar erişim durumunda çok daha hızlı bir şekilde buradan alınabilir. Belleğe yazarken, bilgi önbelleğe girer ve aynı anda belleğe kopyalanır (İçinden Yazma şeması - doğrudan veya kayıt yoluyla) veya bir süre sonra kopyalanır (Geri Yazma şeması - geri yazma). Arabelleğe alınmış yazma olarak da adlandırılan geri yazma ile bilgi, ilk boş döngüde ve gecikmeli yazma (Gecikmeli Yazma) ile - önbelleğe yeni bir değer yerleştirmek için boş alan olmadığında belleğe kopyalanır; aynı zamanda, nispeten nadiren kullanılan veriler ana RAM'e aktarılır. İkinci şema daha verimlidir, ancak önbellek ve ana bellek içeriği arasındaki tutarlılığı koruma ihtiyacı nedeniyle daha karmaşıktır.
Önbellek, önbelleğin çalışması sırasında temel bilgi birimleri olan bloklara (satırlara) bölünmüş bir veri alanından ve hatların durumunu (boş, meşgul, yeniden yazmak için işaretlenmiş vb.) ). Temel olarak, iki önbellek organizasyon şeması kullanılır: her bellek adresi yalnızca bir satırla önbelleğe alınabildiğinde doğrudan eşlemeli (bu durumda, satır numarası adresin en az anlamlı bitleri tarafından belirlenir) ve her adres birden çok satırla önbelleğe alınabilir. İlişkisel önbellek daha karmaşıktır, ancak daha esnek veri önbelleğe almaya olanak tanır; en yaygınları dört bağlantılı önbelleğe alma sistemleridir.
486 ve üstü mikroişlemciler ayrıca 8 ... 16 Kbaytlık bir dahili (Dahili) önbelleğe sahiptir. Ayrıca, kartta bulunan ve İkincil veya L2 olarak adlandırılan harici (Harici) yerine Birincil veya LI (Seviye I) olarak da adlandırılır. Çoğu işlemcide, dahili önbellek doğrudan yazma şemasına göre çalışır ve 486'da (Intel P24D işlemci ve en son DX4-100, AMD DX4-120, 5x86) ve Pentium'da tembel yazma ile çalışabilir. İkincisi, ana karttan özel destek gerektirir, böylece DMA (giriş-çıkış cihazlarının belleğine doğrudan erişim) yoluyla değiş tokuş yaparken, bellekteki ve dahili önbellekteki verilerin tutarlılığını korumak mümkündür. Pentium Pro işlemcilerde ayrıca yerleşik 256 veya 512 KB L2 önbellek bulunur.
Mikroişlemci sistemlerinde, depolama kapasitörlü DRAM'ler çoğunlukla çok çeşitli olan RAM olarak kullanılır. İşte bu tür RAM'lerin en yaygın türleriyle ilgili veriler.
Dinamik bellekte hücreler, tetikleyicilerden çok daha küçük bir alanı kaplayan ve bilgi depolarken pratik olarak enerji tüketmeyen yük birikimi olan alanlar temelinde yapılır. Böyle bir hücreye bir bit yazıldığında, içinde birkaç milisaniye boyunca tutulan bir elektrik yükü oluşur; hücrenin yükünü kalıcı olarak korumak için içeriğini yenilemek (üzerine yazmak) gerekir. Dinamik hafızalı mikro devrelerin hücreleri de dikdörtgen bir matris şeklinde organize edilmiştir; Mikro devreye erişirken, ilk önce girişlerine matris satırının adresi, ardından RAS sinyali (Satır Adresi Strobe), ardından bir süre sonra sütun adresi ve ardından CAS sinyali (Sütun Adresi Strobe) gönderilir. Ayrı bir hücreye her erişimde, seçilen satırın tüm hücreleri yeniden oluşturulur, bu nedenle matrisi tamamen yeniden oluşturmak için satırların adresleri üzerinde yineleme yapmak yeterlidir. Dinamik bellek hücreleri nispeten düşük performansa (onlarca - yüzlerce nanosaniye), ancak yüksek özgül yoğunluğa (vaka başına birkaç megabayt düzeyinde) ve daha düşük güç tüketimine sahiptir.
Geleneksel RAM'e genellikle asenkron denir, çünkü adresin ayarlanması ve kontrol sinyallerinin temini zaman içinde rastgele noktalarda gerçekleştirilebildiğinden, sadece bu sinyallerin zamanlamasını gözlemlemek gerekir. Sinyal oluşturmak için gereken koruma aralıklarını içerirler. Ayrıca, adres sağlama ve veri alışverişi anlarının katı bir şekilde bağlı olduğu darbelere harici bir saat sinyali alan eşzamanlı bellek türleri de vardır; dahili boru hattının daha eksiksiz kullanımına izin verir ve erişimi engeller.
FPM DRAM (Hızlı Sayfa Modu DRAM - hızlı sayfa erişimli dinamik bellek), son zamanlarda aktif olarak kullanılmaktadır. Sayfalı bellek, matris satırı seçildikten ve RAS sinyali tutulduktan sonra, CAS sinyali tarafından kapılanan sütun adresinin çoklu ayarına ve ayrıca "RAS'tan önce CAS" a göre hızlı rejenerasyona izin vermesi bakımından geleneksel yığın belleğinden farklıdır. şema. Birincisi, tüm veri bloğu veya bunun bir kısmı, bu sistemde bir sayfa olarak adlandırılan matrisin bir satırının içindeyken blok transferlerini hızlandırmanıza ve ikincisi - hafızanın yenilenmesi için harcanan süreyi azaltmanıza izin verir.
EDO (Genişletilmiş Veri Çıkışı), aslında çıkışta kurulu veri mandallarına sahip geleneksel bir FPM'dir. Çağrı sırasında, bu tür mikro devreler basit bir ardışık düzen modunda çalışır: son seçilen hücrenin içeriğini veri çıkışlarında tutarken, bir sonraki seçilen hücrenin adresi girişlerine zaten sağlanır. Bu, FPM'ye kıyasla sıralı veri dizilerini okuma sürecini yaklaşık %15 hızlandırmayı mümkün kılar. Rastgele adresleme ile bu tür bir bellek, sıradan bellekten farklı değildir.
BEDO (Burst EDO - blok erişimli EDO), tekli değil toplu okuma/yazma döngülerinde çalışan EDO tabanlı bir bellektir. Modern işlemciler, talimatların ve verilerin dahili ve harici önbelleğe alınması sayesinde, ana bellekle esas olarak maksimum genişlikte kelime blokları alışverişinde bulunur. BEDO belleğinin varlığında, gerekli zaman gecikmelerine dikkat edilerek mikro devrelerin girişlerine sürekli olarak sıralı adresler sağlamaya gerek yoktur, bir sonraki kelimeye geçişi ayrı bir sinyalle geçirmek yeterlidir.
SDRAM (Senkron DRAM), geleneksel asenkron bellekten (FPM/EDO/BEDO) daha hızlı çalışan bir senkron erişim belleğidir. Senkron erişime ek olarak, SDRAM bellek dizisinin iki bağımsız bankaya dahili bölünmesini kullanır, bu da bir bankadan bir seçim ile diğerinde bir adres ayarlamayı birleştirmeyi mümkün kılar. SDRAM ayrıca blok değişimini de destekler. SDRAM'in ana avantajı, ek gecikme saatinin gerekli olmadığı senkron modda sıralı erişimi desteklemesidir. Rastgele erişim ile SDRAM, FPM / EDO ile neredeyse aynı hızda çalışır.
PB SRAM (Pipelineed Burst SRAM), veri değişim oranını yaklaşık olarak iki katına çıkaran dahili boru hattına sahip bir senkron SRAM türüdür.
Ana RAM'e ek olarak, bir bilgi görüntüleme cihazı olan bir video görüntüleme sistemi olan bir bellek cihazı da sağlanır. Bu belleğe video belleği denir ve video kartında bulunur.
Görüntüyü saklamak için video belleği kullanılır. Video kartının mümkün olan maksimum çözünürlüğü hacmine bağlıdır - AxBxC, burada A yatay nokta sayısıdır, B - dikey olarak, C her noktanın olası renk sayısıdır. Örneğin, 640x480x16 çözünürlük için, 800x600x256 - 512 KB için 256 KB, 1024x768x65536 için (başka bir atama 1024x768x64k) - 2 MB vb. Video belleğine sahip olmak yeterlidir. Renkler tam sayıda bitte depolandığından, renk sayısı her zaman 2'nin tamsayı gücüdür (16 renk - 4 bit, 256 - 8 bit, 64k - 16, vb.).
Video bağdaştırıcıları aşağıdaki video belleği türlerini kullanır.
FPM DRAM (Hızlı Sayfa Modu Dinamik RAM), anakartlarda kullanılan ana video belleği türüdür. 1996 yılına kadar aktif olarak kullanıldı. En yaygın FPM DRAM yongaları, dört bit DIP ve SOJ ile on altı bit SOJ'dir.
VRAM (Video RAM - video RAM), video işlemcisinden ve bilgisayarın merkezi işlemcisinden eşzamanlı erişim desteğine sahip çift bağlantı noktalı DRAM olarak adlandırılır. Görüntünün ekranda görüntülenmesini ve video belleğindeki işlenmesini zamanında birleştirmenize olanak tanır, bu da gecikmeleri azaltır ve çalışma hızını artırır.
EDO DRAM (Genişletilmiş Veri Çıkışı DRAM - çıkışta uzatılmış veri saklama süresi olan dinamik RAM), video belleği ile veri bloklarının değişimini bir şekilde hızlandırmanıza izin veren boru hattı öğelerine sahip bir bellektir.
SGRAM (Senkron Grafik RAM), tüm kontrol sinyallerinin sistem saat sinyaliyle aynı anda değiştiği ve zaman gecikmelerini azaltan senkron erişimli bir DRAM çeşididir.
WRAM (Pencere RAM - pencere RAM) - Video denetleyicisinin eriştiği pencerenin merkezi işlemci penceresinden daha küçük yapıldığı EDO VRAM.
MDRAM (Multibank DRAM - multibank RAM), her biri 32 KB'lik birçok bağımsız banka şeklinde organize edilmiş ve ardışık modda çalışan bir DRAM çeşididir.
Bağdaştırıcı bant genişliğini artırmanın yanı sıra video işlemcisinin video belleğine erişim hızının artırılması, maksimum görüntü yenileme hızının artırılmasına olanak tanır ve bu da operatörün göz yorgunluğunu azaltır.
Bellek yongalarının dört ana özelliği vardır - tür, boyut, yapı ve erişim süresi. Tür, statik veya dinamik belleği, boyut toplam bellek kapasitesini ve yapı, bellek hücrelerinin sayısını ve her hücrenin genişliğini belirtir. Örneğin, 28/32-pin DIP SRAM yongaları 8 bitlik bir yapıya sahiptir (8kx8, 16kx8, 32kx8, 64kx8, 128kx8), 256KB önbellek sekiz 32kx8 yonga veya dört 64kx8 yongadan oluşur (veri alanından bahsediyoruz, özellikleri depolamak için ek yongalar farklı bir yapıya sahip olabilir). Yalnızca dört mikro devre tarafından sağlanabilen 32 bitlik bir veri yoluna ihtiyaç duyulduğundan, iki adet 128kx8 mikro devre sağlamak artık mümkün değildir. 100 pinli PQFP paketlerindeki ortak RV SRAM'leri 32-bit 32kx32 veya 64kx32'dir ve Pentium kartlarında iki veya dörtte kullanılır.
30 pinli SIMM'ler 8 bit yapılıdır ve iki işlemci 286, 386SX ve 486SLC ve 386DX, 486DLC ve normal 486DX - dört ile kullanılır. 72-pin SIMM'ler 32-bittir ve 486DX ile birer birer ve Pentium ve Pentium Pro ile aynı anda ikişer tane kullanılabilir. 168-pin DIMM'ler 64-bit yapılardır ve Pentium ve Pentium Pro'da tek tek kullanılır. Belirli bir sistem (anakart) kartı için minimumdan daha büyük bir miktarda bellek modülleri veya önbellek yongaları takmak, serpiştirme ilkesini (Araya ekleme) kullanarak bunlarla çalışmayı hızlandırmanıza olanak tanır.
Erişim süresi, mikro devrenin hızını karakterize eder ve genellikle adın sonundaki kısa çizgiden sonra nanosaniye cinsinden gösterilir. Daha yavaş mikro devrelerde, yalnızca ilk rakamlar gösterilebilir (-70 yerine -7, -150 yerine -15), daha hızlı statik "-15" veya "-20", hücreye gerçek erişim zamanını belirtir. Tüm olası erişim sürelerinin en küçüğü genellikle mikro devrelerde belirtilir, örneğin, 70 yerine 50 EDO DRAM veya 60 yerine 45 işaretleme yaygındır, ancak böyle bir döngü yalnızca blok modunda ve tek modda mikro devrede elde edilebilir. hala 70 veya 60 NS erişim süresine sahiptir. Benzer bir durum RB SRAM işaretlemesinde yer alır: 12 yerine 6 ve 15 yerine 7. SDRAM yongaları genellikle blok modunda (10 veya 12 ns) erişim süresiyle işaretlenir.
Bellek IC'leri aşağıdaki paket türlerinde uygulanır.
DIP (Çift Sıralı Paket - iki sıra pinli paket) - IBM PC / XT ve erken PC / AT'nin ana bellek bloklarında kullanılan klasik mikro devreler, şimdi önbellek bloklarında kullanılmaktadır.
SIP (Tek Sıralı Paket - bir sıra pimli bir paket), dikey olarak monte edilmiş bir sıra pimli bir mikro devredir.
SIPP (Single In Line Pinned Package - bir sıra pin pinli bir modül) - DIP / SIP yongaları gibi bir panele yerleştirilmiş bir bellek modülü; IBM PC / AT'nin başlarında kullanılır.
SIMM (Tek Sıralı Bellek Modülü - bir sıra kontaklı bellek modülü) - bir sıkıştırma konektörüne takılı bellek modülü; tüm modern kartlarda ve birçok adaptörde, yazıcıda ve diğer cihazlarda kullanılır. SIMM'nin modülün her iki tarafında kontakları vardır, ancak hepsi birbirine bağlıdır ve adeta bir sıra kontak oluşturur. Şu anda, SIMM esas olarak FPM / EDO / BEDO mikro devrelerini kullanır.
DIMM (Çift Sıralı Bellek Modülü - iki sıra kontağa sahip bellek modülü), SIMM'e benzer, ancak ayrı kontaklara (genellikle 2x84) sahip bir bellek modülüdür, böylece modüldeki bit kapasitesini veya bellek bankalarının sayısını artırır. Esas olarak Apple bilgisayarlarda ve yeni P5 ve P6 kartlarında kullanılır. DIMM'ler EDO / BEDO / SDRAM yongaları ile donatılmıştır.
CELP (Card Egde Low Profile - kenarında bıçak yuvası olan düşük bir kart), SRAM (eşzamansız) veya PB SRAM (eşzamanlı) yongaları üzerine monte edilmiş harici bir önbellek bellek modülüdür. 72 pinli SIMM'e benziyor, 256 veya 512 KB kapasiteye sahip. Başka bir isim - COAST (Bir Çubukta Önbellek - kelimenin tam anlamıyla "bir çubukta önbellek").
Dinamik bellek modülleri, ana bellek hücrelerine ek olarak, veri baytları için eşlik bitlerini (Parite) depolamak için ek hücrelere sahip olabilir; bu SIMM'ler bazen 9- ve 36-bit modüller (veri baytı başına bir eşlik biti) olarak anılır. Parite bitleri, modülden okunan verinin doğruluğunu kontrol etmek için kullanılır, bu da bazı hataların tespit edilmesini sağlar (bkz. Bölüm 9.7). Eşlik bitlerine sahip modüller, yalnızca çok yüksek güvenilirliğin gerekli olduğu yerlerde kullanılması mantıklıdır. Anakartın bu tür modülleri desteklemesi koşuluyla, eşlik bitleri olmayan titizlikle test edilmiş modüller yaygın uygulamalar için uygundur.
Modül tipini belirlemenin en kolay yolu, üzerindeki bellek yongalarının sayısını ve işaretlemektir: örneğin, 30 pinli bir SIMM'de aynı tipte iki mikro devre varsa ve diğeri diğerinden biriyse, ilk ikisi aşağıdakilerdir. ana olanlar (her birinin dört hanesi vardır) ve üçüncüsü, depolama eşlik bitleri için tasarlanmıştır (bir bittir).
On iki çipli 72 pimli bir SIMM'de, bunlardan sekizi veri depolar ve dört eşlik biti depolar. 2, 4 veya 8 yongalı modüllerin eşlik bitlerini depolamak için belleği yoktur.
Bazen modüllere eşlik simülatörü adı verilen bir sistem kurulur - bir hücre okunurken her zaman doğru eşlik bitini veren bir toplayıcı mikro devre. Bu, esas olarak, paritenin devre dışı bırakılmadığı kartlara bu tür modülleri kurmak için tasarlanmıştır.
72 pinli SIMM'lerde, 16'ya kadar sinyal kombinasyonu ile köprülenebilen dört özel PD (Varlık Tespiti) hattı bulunur. PD hatları, bazı anakartlarda, konektörlerde bellek modüllerinin varlığını ve bunların parametrelerini (hacim ve hız) belirlemek için kullanılır. SIMM'leri gibi "üçüncü şahısların" çoğu genel amaçlı kartları PD hatlarını kullanmaz.
JEDEC DIMM'lerinde PD, Seri Varlık Algılama (SPD) adı verilen bir Seri EEPROM kullanılarak uygulanır. ROM, DIMM kartının köşesinde bulunan 8 pimli bir yongadır ve içeriği, modülün yapılandırmasını ve parametrelerini açıklar. 440LX / BX Chipset(ler)li anakartlar, bellek yönetim sistemini ayarlamak için SPD'leri kullanabilir. Bazı anakartlar, modülleri olağan şekilde yapılandırarak SPD'lerden vazgeçebilir.
Test soruları ve görevleri
1. Ne tür bellekler vardır?
2. Şekildeki statik bellek hücresini simüle edin. 9.46. Modellemenin görevi, hücrenin girişindeki sinyaller için ikili kombinasyonları seçmek ve sonucu IND göstergesini kullanarak hücrenin çıkışına kaydetmektir.
3. Şek. 9.45 Bir kelime üreteci kullanarak 4 bitlik bir RAM devresi tasarlar. Ayrıca, Şekil 1'deki devrede. 9.45, yalnızca 4 düşük adres (iki satırda ve iki sütunda) ve buna göre yalnızca iki veri yolu (iki giriş ve iki çıkış) kullanın. Göstergeleri çıkış veriyollarına bağlayın.
4. Modern bilgisayarlarda statik tip bellek nerede kullanılır?
5. Dinamik ve statik bellek arasındaki fark nedir?
6. Modern bilgisayarlarda ne tür dinamik bellek kullanılmaktadır?
7. Video belleği nedir ve ekranda görüntülenen bilgilerin özellikleriyle nasıl ilişkilidir?
8. Video belleği olarak ne tür bellekler kullanılır?
9. Bellek yongalarının tasarımı nedir?
Bir VM'nin ana belleği olarak kullanılan DRAM olduğundan, bir bilgisayarda statik bellekten çok daha fazla dinamik bellek vardır. SRAM gibi, dinamik bellek de bir çekirdek (ZE dizisi) ve arayüz mantığından (tampon yazmaçları, veri okuma yükselticileri, rejenerasyon devreleri, vb.) oluşur. DRAM türlerinin sayısı şimdiden iki düzineyi aşmış olsa da, çekirdekleri hemen hemen aynı şekilde organize edilmiştir. Ana farklılıklar arayüz mantığı ile ilişkilidir ve bu farklılıklar ayrıca mikro devrelerin kapsamından kaynaklanmaktadır - bir VM'nin ana belleğine ek olarak, örneğin video adaptörlerinde dinamik belleğin IC'leri bulunur. Dinamik bellek mikro devrelerinin sınıflandırılması, Şekil 2'de gösterilmektedir. 5.10.
DRAM türleri arasındaki farkları değerlendirmek için önce dinamik bellekle çalışma algoritması üzerinde duralım. Bunun için Şekil 1'i kullanacağız. 5.6.
SRAM'den farklı olarak, DRAM hücre adresi mikro devreye iki adımda aktarılır, önce sütun adresi ve ardından satırlar, bu da adres bus pinlerinin sayısını yaklaşık yarı yarıya azaltmayı mümkün kılar, kasanın boyutunu azaltır. ve anakarta daha fazla mikro devre yerleştirin. Bu, elbette, adresin aktarılması iki kat daha uzun sürdüğü için performansın düşmesine neden olur. İki yardımcı sinyal RAS ve CAS, adresin hangi bölümünün belirli bir anda iletildiğini göstermeye hizmet eder. Bir bellek hücresine erişirken, hattın adresi adres veriyoluna ayarlanır. Veri yolu üzerindeki işlemlerin stabilizasyonundan sonra, RAS sinyali gönderilir ve adres, mikro devrenin dahili kaydına yazılır.
Pirinç. 5.10. Dinamik RAM'in sınıflandırılması: a - ana bellek için mikro devreler; b - video bağdaştırıcıları için mikro devreler
hafıza. Daha sonra sütun adresi adres yoluna ayarlanır ve CAS sinyali verilir. WE hattının durumuna bağlı olarak, veri hücreden okunur veya hücreye yazılır (yazmadan önce verinin veri yoluna yerleştirilmesi gerekir). Adresin ayarlanması ile RAS (veya CAS) sinyalinin verilmesi arasındaki aralık, mikro devrenin teknik özellikleri tarafından belirlenir, ancak genellikle adres sistem veriyolunun bir döngüsünde ve bir sonraki kontrol sinyalinde ayarlanır. Bu nedenle, bir DRAM hücresini okumak veya yazmak için, sırasıyla aşağıdakilerin gerçekleştiği beş saat döngüsü gerekir: bir satır adresi yayınlama, bir RAS sinyali yayınlama, bir sütun adresi yayınlama, bir CAS sinyali yayınlama, bir okuma / yazma işlemi gerçekleştirme (statik bellekte, prosedür yalnızca iki ila üç ölçü alır).
Ayrıca verileri yeniden oluşturma ihtiyacını da hatırlamalısınız. Ancak zamanla ZE kondansatörünün doğal deşarjı ile birlikte, DRAM'den veri okumak da şarj kaybına yol açar, bu nedenle her okuma işleminden sonra verilerin geri yüklenmesi gerekir. Bu, aynı verileri okuduktan hemen sonra yeniden yazarak sağlanır. Aslında, bir hücreden bilgi okunurken, seçilen satırın tamamı için veriler bir kerede verilir, ancak yalnızca ilgilenilen sütundakiler kullanılır ve diğerleri yok sayılır. Böylece, bir hücreden bir okuma işlemi, tüm satırın verilerinin yok olmasına yol açar ve geri yüklenmeleri gerekir. Okumadan sonra verilerin yenilenmesi, mikro devrenin arayüz mantığı tarafından otomatik olarak gerçekleştirilir ve bu, satırın okunmasından hemen sonra gerçekleşir.
Şimdi sistem DRAM'den, yani ana bellek olarak kullanılmak üzere tasarlanmış yongalardan başlayarak farklı dinamik bellek yongalarına bakalım. İlk aşamada, bunlar, çalışması sistem veri yolu saat darbelerine sıkı bir şekilde bağlı olmayan asenkron bellek mikro devreleriydi.
Asenkron DRAM. Asenkron DRAM mikro devreleri, RAS ve CAS sinyalleri tarafından kontrol edilir ve prensipte çalışmaları, veri yolu saat darbeleriyle doğrudan ilgili değildir. Asenkron bellek, bellek mikro devreleri ve denetleyicinin etkileşimi için harcanan ek zamanla karakterize edilir.Bu nedenle, asenkron şemada, RAS sinyali yalnızca saat darbesi denetleyiciye ulaştıktan sonra üretilecek ve bir süre sonra bellek mikro devresi tarafından algılanacaktır. zaman. Bundan sonra, bellek veri yayınlayacaktır, ancak denetleyici bunları yalnızca bir sonraki saat darbesinin gelmesiyle okuyabilecektir, bu nedenle hangisinin geri kalan VM cihazlarıyla senkronize çalışması gerekir. Böylece okuma/yazma döngüsü sırasında, denetleyiciyi ve bellek denetleyicisini bekleyen bellek nedeniyle küçük gecikmeler olur.
mikro devrelerDRAM. İlk yığın bellek yongaları, genellikle geleneksel olarak adlandırılan veri alışverişinin en basit yolunu kullandı. Yalnızca her beşinci saat döngüsü için bir bellek satırının okunmasına ve yazılmasına izin verdi (Şekil 5.11, a). Bu prosedürdeki adımlar daha önce açıklanmıştır. Geleneksel DRAM, 5-5-5-5 formülüne sahiptir. Bu tip mikro devreler 40 MHz'e kadar olan frekanslarda çalışabilir ve yavaşlıkları nedeniyle (erişim süresi yaklaşık 120 ns idi) uzun sürmedi.
mikro devrelerFPM DRAM. FPM uygulayan DRAM yongaları da erken DRAM türleridir. Rejimin özü daha önce gösterildi. FPM DRAM için okuma devresi (Şekil 5.11, b) 5-3-3-3 formülüyle (toplamda 14 saat çevrimi) açıklanmıştır. Hızlı sayfa erişim şemasının kullanılması, erişim süresinin 60 nsn'ye düşürülmesine izin verdi; bu, daha yüksek veri yolu frekanslarında çalışma yeteneği dikkate alındığında, geleneksel DRAM'a kıyasla bellek performansında yaklaşık %70'lik bir artışa yol açtı. Bu tip mikro devre, kişisel bilgisayarlarda yaklaşık 1994 yılına kadar kullanıldı.
mikro devrelerEDO DRAM. Dinamik RAM'in geliştirilmesindeki bir sonraki aşama, IC'ydi. hiper sayfa modu, erişim(HPM, Hiper Sayfa Modu), daha çok EDO (Genişletilmiş Veri Çıkışı) olarak bilinir. Teknolojinin ana özelliği, mikro devrenin çıkışında FPM DRAM'e kıyasla artan veri kullanılabilirlik süresidir. FPM DRAM yongalarında, çıkış verileri yalnızca CAS sinyali aktif olduğunda geçerli kalır, bu nedenle satıra ikinci ve sonraki erişimler üç saat döngüsü gerektirir: aktif duruma CAS geçiş döngüsü, veri okuma döngüsü ve CAS devreyi inaktif duruma geçirin. EDO DRAM'de, C AS sinyalinin aktif (düşen) kenarında, veriler, sinyalin bir sonraki aktif kenarı geldikten sonra bir süre saklandığı dahili bir kayıt defterinde depolanır. Bu, saklanan verilerin CAS zaten etkin olmadığında kullanılmasına izin verir (Şekil 5.11, v)
Başka bir deyişle, mikro devre çıkışında veri stabilizasyonu anı için bekleme döngüleri ortadan kaldırılarak zamanlama parametreleri iyileştirilir.
EDO DRAM, FPM'den %20 daha hızlı olan bir 5-2-2-2 okuma devresine sahiptir. Erişim süresi yaklaşık 30-40 ns'dir. EDO DRAM mikro devreleri için maksimum sistem veri yolu frekansının 66MHz'i geçmemesi gerektiği unutulmamalıdır.
mikro devrelerBEDO DRAM. EDO teknolojisi, VIA Technologies tarafından geliştirilmiştir. Yeni EDO değişikliği BEDO (Burst EDO - toplu EDO) olarak bilinir. Yöntemin yeniliği, ilk çağrıda, paketin sıralı sözcüklerini içeren mikro devrenin tüm satırının okunmasıdır. Sözcüklerin sıralı aktarımı (anahtarlama sütunları), mikro devrenin dahili sayacı tarafından otomatik olarak izlenir. Bu, paketteki tüm hücreler için adres verme ihtiyacını ortadan kaldırır, ancak harici mantıktan destek gerektirir. Yöntem, formülün 5-1-1-1 şeklini alması nedeniyle ikinci ve sonraki kelimeleri okuma süresini bir saat daha (Şekil 5.11, d) azaltmayı sağlar.
5.11. Dört kelimelik bir paket uzunluğuna sahip çeşitli asenkron dinamik bellek türlerinin zamanlama diyagramları: a - geleneksel DRAM; b - FPM ÇERÇEVE; v- EDO DRAM'ı;
G - BEDO dramı
mikro devrelerEDRAM. DRAM'ın daha hızlı bir sürümü, Ramtron, Enhanced Memory Systems'ın bir bölümü tarafından geliştirilmiştir. Teknoloji FPM, EDO ve BEDO varyantlarında uygulanmaktadır. Çip, daha hızlı bir çekirdeğe ve dahili önbelleğe sahiptir. İkincisinin varlığı, teknolojinin ana özelliğidir. Önbellek 2048 bit statik bellektir (SRAM). EDRAM çekirdeği, her biri dahili bir önbelleğe bağlı 2048 sütuna sahiptir. Herhangi bir hücreye erişirken, aynı anda bir satırın tamamı (2048 bit) okunur. Okunan satır SRAM'a girilir ve bilginin önbelleğe aktarılması, bir döngüde gerçekleştiği için pratik olarak performansı etkilemez. Aynı satıra ait hücrelere daha fazla çağrı yapıldığında, veriler daha hızlı önbellekten alınır. Çekirdeğe bir sonraki çağrı, mikro devrenin önbelleğinde saklanan bir satırda bulunmayan bir hücreye erişildiğinde gerçekleşir.
Teknoloji, sıralı okuma için en etkilidir, yani, bir mikro devre için ortalama erişim süresi, statik bellek için tipik değerlere (yaklaşık 10 ns) yaklaştığında. Asıl zorluk, diğer DRAM türleri ile çalışırken kullanılan kontrolörlerle uyumsuzlukta yatmaktadır.
Senkron DRAM. Senkronize DRAM'lerde bilgi alışverişi, harici saat sinyalleriyle senkronize edilir ve kesin olarak tanımlanmış zamanlarda gerçekleşir, bu da tüm işlemci-bellek veriyolu bant genişliğini almaya ve gecikme döngülerinden kaçınmaya izin verir. Adres ve kontrol bilgileri bellek IC'sine kaydedilir. Bundan sonra, mikro devrenin yanıtı, iyi tanımlanmış sayıda saat darbesi aracılığıyla gerçekleşir ve işlemci bu zamanı, bellek erişimiyle ilgili olmayan diğer eylemler için kullanabilir. Senkronize dinamik bellek durumunda, erişim döngüsünün süresi yerine, saat frekansının izin verilen minimum periyodundan söz edilir ve biz zaten 8-10 ns'lik bir zamandan bahsediyoruz.
mikro devrelerSDRAM. SDRAM (Senkron DRAM) kısaltması, "normal" SDRAM yongalarına atıfta bulunmak için kullanılır. SDRAM ve yukarıda tartışılan asenkron DRAM'ler arasındaki temel farklar dört hükümde özetlenebilir:
Veri yoluna veri aktarmanın senkron yöntemi;
Paket iletme için konveyör mekanizması;
Birkaç (iki veya dört) dahili bellek bankasının uygulanması;
Bellek denetleyicisinin bazı işlevlerinin mikro devrenin mantığına aktarılması.
Senkronize bellek, bellek denetleyicisinin verilerin ne zaman hazır olduğunu "bilmesine" olanak tanır, böylece veri döngülerini bekleme ve alma ek yükünü azaltır. Veriler, saat darbeleriyle eşzamanlı olarak IC'nin çıkışında göründüğünden, belleğin diğer VM cihazlarıyla etkileşimi basitleştirilmiştir.
BEDO'dan farklı olarak, ardışık düzen paket verilerinin saat döngülerinde iletilmesine izin verir - bu sayede RAM daha yüksek frekanslarda sorunsuz çalışabilir. asenkron RAM Boru hattının avantajları, özellikle uzun paketler aktarılırken artar, ancak mikro devre hattının uzunluğunu geçmez.
Tüm hücre kümesini bağımsız dahili dizilere (bankalar) bölerek önemli bir etki elde edilir. Bu, bir bankanın hücresine erişimi diğer bankalardaki bir sonraki işlem için hazırlıkla birleştirmenize olanak tanır (kontrol devrelerini yeniden şarj etme ve bilgileri geri yükleme). Aynı anda (farklı bankalardan) birkaç bellek satırını açık tutma yeteneği de bellek performansının artmasına katkıda bulunur. Bankalara alternatif erişim ile her birine erişim sıklığı banka sayısı ile orantılı olarak azalır ve SDRAM daha yüksek frekanslarda çalışabilir. Dahili adres sayacı sayesinde, BEDO DRAM gibi SDRAM, toplu modda okuma ve yazmaya izin verir ve SDRAM'de paket uzunluğu değişir ve toplu modda tüm bir bellek satırını okumak mümkündür. IC, 5-1-1-1 formülü ile karakterize edilebilir. Bu tür dinamik belleğin formülünün BEDO ile aynı olmasına rağmen, daha yüksek frekanslarda çalışma yeteneği, 100 MHz veriyolu saat hızında iki 6 sıralı SDRAM'in performansı neredeyse iki katına çıkarabilmesine yol açar. BEDO hafızası.
mikro devrelerDDR SDRAM. DDR SDRAM (Çift Veri Hızı SDRAM - çift veri aktarım hızına sahip SDRAM), SDRAM teknolojisinin daha da geliştirilmesinde önemli bir aşama haline geldi. SDRAM'den farklı olarak, yeni modifikasyon, çıktının iki katına çıkması nedeniyle senkronizasyon darbesinin her iki kenarında veri patlama modunda çıktı verir. Sistem veri yolu saat hızına bağlı olarak birkaç DDR SDRAM özelliği vardır: DDR266, DDR333, DDR400, DDR533. Böylece, DDR333 bellek mikro devresinin en yüksek bant genişliği 2,7 GB / s ve DDR400 için 3,2 GB / s'dir. DDR SDRAM, şu anda kişisel VM'lerde en yaygın dinamik bellek türüdür.
mikro devrelerRDRAM, DRDRAM. İşlemcinin bellekle verimliliğini artırmanın en belirgin yolu, veri yolu saat frekansını veya örnek genişliğini (aynı anda iletilen bitlerin sayısı) artırmaktır. Ne yazık ki, her iki seçeneği birleştirme girişimleri önemli teknik zorluklarla karşılaşmaktadır (artan frekansla, elektromanyetik uyumluluk sorunları ağırlaşmakta, paralel olarak iletilen tüm bilgi bitlerinin tüketiciye aynı anda alınmasını sağlamak daha zor hale gelmektedir). Çoğu senkronize DRAM (SDRAM, DDR), sınırlı bir veri yolu frekansında geniş bir örnek (64 bit) kullanır.
DRAM oluşturmak için temelde farklı bir yaklaşım, 1997 yılında Rambus tarafından önerildi. Örnek genişliğini 16 bite düşürürken saat frekansını 400 MHz'e çıkarmaya odaklanır. Yeni bellek, RDRAM (Rambus Direct RAM) olarak bilinir. Bu teknolojinin birkaç çeşidi vardır: Temel, Eşzamanlı ve Doğrudan. Toplamda, elde edilen frekansın sırasıyla 500-600, 600-700 ve 800 MHz olması nedeniyle, senkronizasyon sinyallerinin her iki kenarında (DDR'de olduğu gibi) zamanlama gerçekleştirilir. İlk iki seçenek neredeyse aynı, ancak Direct Rambus teknolojisindeki değişiklikler oldukça önemli.
İlk olarak, esas olarak daha modern versiyon olan DRDRAM'a odaklanarak RDRAM teknolojisinin temel noktaları üzerinde duralım. Diğer DRAM türlerinden temel farkı, asenkron blok yönelimli bir protokol kullanan "Rambus kanalı" olarak adlandırılan temel ve bellek denetleyicisi arasındaki orijinal veri alışverişi sistemidir. Mantıksal düzeyde, denetleyici ve bellek arasındaki bilgiler paketler halinde aktarılır.
Üç tür paket vardır: veri paketleri, satır paketleri ve sütun paketleri. Sıra ve sütun paketleri, sırasıyla depolama öğeleri dizisinin satır ve sütun satırlarını kontrol etmek için bellek denetleyicisinden komutları iletmek için kullanılır. Bu komutlar, geleneksel IC kontrol sistemini RAS, CAS, WE ve CS sinyalleriyle değiştirir.
GE dizisi bankalara bölünmüştür. 64 Mbit kapasiteli bir kristaldeki sayıları 8 bağımsız veya 16 çift bankadır. Çift sıralarda, bir çift sıra ortak okuma/yazma kuvvetlendiricilerini paylaşır. Mikro devrenin dahili çekirdeği, her sütun adresi için 16 bayt aktarımına izin veren 128 bitlik bir veri yoluna sahiptir. Yazarken, her bitin paketin bir baytına karşılık geldiği bir maske kullanabilirsiniz. Maskeyi kullanarak paketin kaç byte'ını ve hangilerinin belleğe yazılacağını belirleyebilirsiniz.
Kanaldaki veriler, satır ve sütun satırları tamamen bağımsızdır, bu nedenle satır komutları, sütun komutları ve veriler aynı anda ve mikro devrenin farklı bankaları için iletilebilir. Sütun paketleri iki alan içerir ve beş satır üzerinden iletilir. İlk alan, ana yazma veya okuma işlemini belirtir. İkinci alan, ya yazma maskesi kullanımının bir göstergesini (maskenin kendisi veri hatları üzerinden iletilir) ya da ana işlem için seçeneği belirleyen genişletilmiş bir işlem kodunu içerir. Satır paketleri aktivasyon, iptal, rejenerasyon ve güç modu değiştirme komutları olarak sınıflandırılır. Hat paketlerini iletmek için üç hat tahsis edilmiştir.
Yazma işlemi okumayı hemen takip edebilir - yalnızca kanal boyunca sinyal yayılma süresi için bir gecikmeye ihtiyacınız vardır (kanal uzunluğuna bağlı olarak değil, 2.5 ila 30 arasında). İletilen kodun bireysel bitlerinin iletimindeki gecikmeleri eşitlemek için, kart üzerindeki iletkenler kesinlikle paralel yerleştirilmeli, aynı uzunluğa sahip olmalı (hatların uzunluğu 12 cm'yi geçmemelidir) ve belirtilen katı gereksinimleri karşılamalıdır. geliştirici.
Kanaldaki her yazma işlemi, ilk veri paketinin gecikme süresi 50 ns olacak şekilde ardışık düzenlenebilir, diğer okuma/yazma işlemleri sürekli olarak gerçekleştirilir (gecikme yalnızca işlem yazmadan okumaya değiştirildiğinde ortaya çıkar, ve tersi).
Mevcut yayınlar, Intel ve Rambus'un 1600 MHz'e kadar frekanslarda veri iletimini destekleyecek olan nDRAM adı verilen yeni bir RDRAM sürümü üzerindeki çalışmalarından bahseder.
mikro devrelerSLDRAM. Gelecekteki kişisel VM'ler için standart bir bellek mimarisi rolü için RDRAM'a potansiyel bir rakip, VM üreticilerinden oluşan bir konsorsiyum olan ve SLDRAM olarak bilinen SyncLm Konsorsiyumu tarafından geliştirilen yeni bir dinamik RAM türüdür. Teknolojinin Rambus ve Intel'e ait olduğu RDRAM'den farklı olarak, bu standart açıktır. Sistem düzeyinde, teknolojiler çok benzer. Denetleyiciden belleğe ve SLDRAM'e veri ve komutlar, n veya 8 mesajlık paketler halinde iletilir. Komutlar, adres ve kontrol sinyalleri, tek yönlü 10 bitlik bir komut veriyolu üzerinden gönderilir. Okuma ve yazma verileri, çift yönlü 18 bit veri yolu üzerinden sağlanır. Her iki otobüs de aynı frekansta çalışır. Şimdiye kadar, bu frekans hala 200 MHz'e eşittir, bu da DDR tekniği sayesinde 400 MHz'e eşittir. Yeni nesil SLDRAM, 400 MHz ve üzerinde çalışmalı, yani 800 MHz'den fazla etkin bir frekans sağlamalıdır.
Bir denetleyiciye 8 adede kadar bellek yongası bağlanabilir. Kontrolörden uzaktaki mikro devrelerden gelen gecikmeli sinyalleri önlemek için, her bir mikro devre için zamanlama özellikleri belirlenir ve güç açıldığında kontrol kaydına girilir.
mikro devrelerESDRAM. Bu, aynı erişim süresi azaltma tekniklerini kullanan EDRAM'ın senkronize bir versiyonudur. Yazma işlemi, yazma işleminin aksine, önbellek belleğini atlar, bu da zaten önbellekte bulunan bir satırdan okumaya devam ederken FSDRAM performansını artırır. Çip üzerindeki iki banka ile okuma/yazma hazırlığından kaynaklanan arıza süresi en aza indirilir. Söz konusu mikro devrenin dezavantajları EDRAM'ınkilerle aynıdır - kontrolör daha karmaşık hale gelir, çünkü önbelleğe okumak için yeni bir çekirdek satırı hazırlama olasılığını hesaba katması gerekir. Ek olarak, rastgele bir adres dizisi ile önbellek etkisiz bir şekilde kullanılır.
mikro devrelerCDRAM. Bu RAM türü Mitsubishi Corporation tarafından geliştirilmiştir ve ESDRAM'ın bazı kusurlarından arındırılmış revize edilmiş bir versiyonu olarak kabul edilebilir. Önbelleğin kapasitesi ve içine veri yerleştirme prensibi değiştirildi. Önbellekteki tek bir bloğun boyutu 128 bite düşürüldü, böylece 16K önbellek 128 bellek konumunun kopyalarını aynı anda depolayabilir ve önbelleğin daha verimli kullanılmasına olanak tanır. İlk önbelleğe alınmış bellek alanının değiştirilmesi, yalnızca son (128.) blok doldurulduktan sonra başlar. Erişim araçları da değişikliğe uğramıştır. Bu nedenle, mikro devre, statik önbellek ve dinamik çekirdek için ayrı adres yolları kullanır. Dinamik çekirdekten önbelleğe veri aktarımı, veri yoluna veri çıkışı ile birleştirilir, bu nedenle sık ancak kısa aktarımlar, bellekten büyük miktarda bilgi okurken IC'nin performansını düşürmez ve CDRAM'i ESDRAM ile eşitler, ve seçici adreslerde okurken CDRAM açıkça kazanır. Bununla birlikte, yukarıdaki değişikliklerin bellek denetleyicisinde daha da büyük bir karmaşıklığa yol açtığına dikkat edilmelidir.
Dinamik RAM(Dinamik RAM - DRAM) çoğu modern PC RAM sisteminde kullanılır. Bu tür belleğin ana avantajı, hücrelerinin çok yoğun bir şekilde paketlenmesidir, yani. birçok bit küçük bir mikro devreye paketlenebilir, bu da büyük kapasiteli belleğin bunlara göre düzenlenebileceği anlamına gelir.
Bir DRAM yongasındaki bellek hücreleri, yükleri tutan küçük kapasitörlerdir. Bitler bu şekilde kodlanır (ücretlerin varlığı veya yokluğu ile). Bu tür bellekle ilgili problemler, dinamik olması, yani. sürekli yenilenmelidir, aksi takdirde bellek kapasitörlerindeki elektrik yükleri “boşalacak” ve veriler kaybolacaktır. Rejenerasyon, sistemin bellek denetleyicisi küçük bir mola verdiğinde ve bellek yongalarındaki tüm veri hatlarına eriştiğinde gerçekleşir. Çoğu sistemde, endüstri standardı 15ms yenileme hızına ayarlanmış bir bellek denetleyicisi vardır (genellikle anakart yonga setinde yerleşiktir, ancak Athlon 64 ve Opteron işlemcileri gibi bir işlemcide de yerleşik olabilir). Bu, veri yenilenmesini sağlamak için her 15 ms'de bir bellekteki tüm satırların okunduğu anlamına gelir.
Belleği yenilemek ne yazık ki işlemciden zaman alıyor. Her rejenerasyon döngüsü, süre içinde birkaç CPU döngüsü alır. Daha eski bilgisayarlarda, yenileme döngüleri CPU süresinin %10'unu (veya daha fazlasını) alabilir, ancak modern sistemlerde bu maliyetler %1'den azdır. Bazı sistemler, BIOS kurulum yardımcı programını kullanarak rejenerasyon ayarlarını değiştirmenize izin verir. Güncelleme döngüleri arasındaki aralığa tREF adı verilir ve milisaniye olarak değil, tık olarak ayarlanır. Sistem performansını iyileştirmek için yenileme aralığını artırmanın rastgele rastgele hatalara yol açabileceğini anlamak çok önemlidir.
Rastgele bir hata, bellek yongasındaki bir kusurla ilgili olmayan bir veri işleme hatasıdır. Çoğu durumda, önerilen veya varsayılan yenileme hızına bağlı kalmak daha güvenlidir. Modern bilgisayarlarda yenileme hızı %1'den az olduğundan, yenileme hızının değiştirilmesi bilgisayar performansı üzerinde çok az etkiye sahiptir. En iyi seçeneklerden biri, belleği senkronize etmek için BIOS Kurulum programını kullanarak belirlediğiniz varsayılan veya otomatik ayarları kullanmaktır. Çoğu modern sistem, sürekli olarak otomatik olarak ayarlanan parametreleri kullanarak belirtilen bellek zamanlamasını değiştirmeye izin vermez.
DRAM aygıtları, bir biti depolamak için yalnızca bir transistör ve bir çift kapasitör kullanır, bu nedenle diğer bellek yongalarından daha geniştirler. Şu anda, 4 GB veya daha fazla kapasiteye sahip dinamik rastgele erişimli bellek yongaları üretiliyor. Bu, bu tür mikro devrelerin bir milyardan fazla transistör içerdiği anlamına gelir! Ancak Core 2 Duo işlemcide sadece 230 milyon transistör var. Bu fark nereden geliyor? Gerçek şu ki, bir bellek mikro devresinde, tüm transistörler ve kapasitörler, daha karmaşık bir devre olan bir işlemcinin aksine, genellikle kare bir kafesin düğümlerine, çok basit, periyodik olarak tekrarlanan yapılar şeklinde seri olarak yerleştirilir. net bir organizasyona sahip olmayan çeşitli yapılar.
Her 1 bitlik DRAM kaydının transistörü, bitişik kapasitörün durumunu okumak için kullanılır. Kondansatör şarjlı ise hücreye bir adet yazılır; ücret yoksa sıfır yazılır. Küçük kapasitörlerdeki yükler her zaman boşalır, bu nedenle belleğin sürekli olarak yenilenmesi gerekir. Güç kaynağında anlık bir kesinti veya yenileme döngülerinde bir tür arıza bile DRAM hücresinde şarj kaybına ve dolayısıyla veri kaybına neden olur. Çalışan bir sistemde bu, bir "mavi ölüm ekranının", koruma sisteminin genel arızalarının, dosya bozulmasının veya tam bir sistem arızasının ortaya çıkmasına neden olur.
RAM türleri ve performansı
İşlemci performansı megahertz ve gigahertz cinsinden iken, genellikle nanosaniye cinsinden ölçüldüğü için bellek performansıyla ilgili bazı karışıklıklar vardır. Yeni yüksek hızlı bellek modüllerinde performans, durumu daha da karmaşık hale getiren megahertz cinsinden ölçülür. Neyse ki, bir ölçü birimini diğerine dönüştürmek kolaydır.
Bir nanosaniye, saniyenin milyarda biridir, yani. çok kısa bir süre. Özellikle ışığın boşluktaki hızı 299.792 km/s'dir, yani. Saniyenin milyarda birinde, bir ışık demeti sadece 29,98 cm'lik bir mesafe kateder, yani. normal bir cetvelin uzunluğundan daha az.
Bir bütün olarak bellek yongalarının ve sistemlerin hızı megahertz (MHz) olarak ifade edilir, yani. saniyede milyonlarca saat döngüsünde veya gigahertz (GHz) cinsinden, yani. saniyede milyarlarca kene olarak. Modern işlemciler 2 ila 4 GHz arasında saat hızına sahiptir, ancak iç mimarilerinin (örneğin çok çekirdekli) performans üzerinde çok daha büyük bir etkisi vardır.
Saat frekansı arttıkça çevrim süresi azalır. Bilgisayarların evrimi sırasında, bellek erişiminin verimliliğini artırmak için çeşitli önbelleğe alma düzeyleri yaratıldı ve işlemci çağrılarını daha yavaş ana belleğe kesmenize izin verdi. Sadece son zamanlarda DDR, DDR2 ve DDR3 SDRAM bellek modülleri performanslarını işlemci veriyoluna eşitledi. İşlemci ve bellek veri yolu frekansları eşit olduğunda, bellek performansı belirli bir sistem için en uygun hale gelir.
2000 yılına gelindiğinde, işlemci ve bellek veriyolunun hızı 100 ve hatta 133 MHz'e yükseldi (bu modüllere sırasıyla PC100 ve PC133 adı verildi). 2001 yılının başında, bellek hızı iki katına çıktı ve 200 ve 266 MHz'e eşit oldu; 2002'de DDR bellek modülleri 333 MHz ve 2003 - 400 ve 533 MHz hızında üretildi. 2005 ve 2006'da, bellek hızındaki artış, işlemci veri yolu hızındaki artışla eşleşti - 667'den 800 MHz'e. 2007 yılında DDR2 belleğin hızı 1066 MHz'e çıkarıldı ve aynı zamanda aynı ve daha yüksek frekansa sahip DDR3 bellek piyasaya sürüldü. Aşağıdaki tablo, ana bellek modülü türlerini ve performanslarını listeler.
|
EDO. Genişletilmiş Veri Çıkışı
DIMM. Çift Sıralı Bellek Modülü
DDR. çift veri hızı
FPM. Hızlı Sayfa Modu
SIMM. Tek Sıralı Bellek Modülü
RIMM. Rambus Sıralı Bellek Modülü (Rambus standart bellek modülü).
hafıza hızı
Arızalı bir modülü veya bellek yongasını değiştirirken, yeni eleman aynı tipte olmalıdır. Genellikle, yenileme döngülerinin süresi gibi belirli (çok sayıda olmayan) gereksinimleri karşılamayan mikro devreler veya modüller kullanıldığında sorunlar ortaya çıkar. Pinout, kapasitans, kapasite veya tasarımda da uyumsuzluklarla karşılaşabilirsiniz. Anakartınızın hangi bellek modüllerini kullanabileceğinden emin değilseniz, belgelerinize bakın.
Daha hızlı bellek modülleri takmak genellikle bilgisayarınızın performansını artırmaz çünkü sistem ona aynı oranda erişir. DIMM ve RIMM kullanan sistemlerde, performans ve diğer zamanlama özellikleri modül üzerine kurulu özel bir SPD ROM'dan okunur. Bellek denetleyicisi daha sonra bu parametreler kullanılarak yapılandırılır. Bu sistemlerin performansı, sistem mantığı yonga seti tarafından desteklenen sınıra kadar daha hızlı bellek modülleri takılarak geliştirilebilir.
Zamanlama ve güvenilirlik konularını vurgulamak için Intel ve JEDEC, türlerini belirli performans düzeylerini karşılayacak şekilde tanımlayan yüksek hızlı bellek modülleri için standartlar oluşturmuştur. Bu standartlar, bellek modüllerini zamanlamaya göre sınıflandırmak için kullanılır.
Yetersiz bellek performansının veya sistemin zaman özellikleriyle tutarsızlığının ana belirtileri, bellek ve eşlik hataları ile sistemin “donması” ve kararsız çalışmasıdır. Bu durumda POST testi de hata verebilir. Sisteminiz için doğru bellek modüllerinden emin değilseniz, bilgisayar üreticinize başvurun ve saygın bir satıcıdan bellek modülleri edinmeye çalışın.
Parite Kontrolü ve Hata Düzeltme Kodları (ECC)
RAM'de bilgi depolamada hatalar kaçınılmazdır. Bunlar genellikle donanım arızaları ve aralıklı hatalar (aksaklıklar) olarak sınıflandırılır.
Normal olarak çalışan bir mikro devre, örneğin fiziksel hasar nedeniyle arızalanmaya başlarsa, buna donanım arızası denir. Bu tür bir arızayı gidermek için genellikle bozuk çip, SIMM veya DIMM gibi bazı bellek donanımının değiştirilmesi gerekir.
Daha sinsi olan başka bir arıza türü ise düzensiz hatadır (çarpma). Bu, tekrarlanan çalışma koşullarında veya düzenli aralıklarla meydana gelmeyen aralıklı bir arızadır. (Bu tür arızalar genellikle bilgisayarın gücü kapatılarak ve ardından yeniden açılarak "tedavi edilir".)
Yaklaşık 20 yıl önce Intel çalışanları, kazaların nedeninin alfa parçacıkları olduğunu belirledi. Alfa parçacıkları ince bir kağıt yaprağına bile nüfuz edemediğinden, kaynaklarının yarı iletkenlerde kullanılan bir madde olduğu ortaya çıktı. Araştırma sırasında, o yıllarda kullanılan mikro devrelerin plastik ve seramik kasalarında toryum ve uranyum parçacıkları bulundu. Üretim sürecini değiştirerek, bellek üreticileri bu safsızlıklardan kurtuldu.
Günümüzde bellek üreticileri, alfa parçacıklarının kaynaklarını neredeyse tamamen ortadan kaldırdı. Bu bağlamda, bellek arızaları tamamen ortadan kaldırılmamış olmasına rağmen, birçok bellek modülü üreticisi ürünlerinden eşlik desteğini kaldırdı. Daha yakın tarihli araştırmalar, alfa parçacıklarının bellek arızalarının nedenlerinin yalnızca küçük bir kısmını kapsadığını göstermiştir.
Günümüzde düzensiz hataların en büyük nedeni kozmik ışınlardır. Çok yüksek nüfuz gücüne sahip oldukları için onlara karşı kalkanlama ile savunma yapmak neredeyse imkansızdır. Bu tez, IBM tarafından Dr. J.F. Ziegler.
Mikro devrelerin çalışmasındaki hataların görünümü üzerindeki kozmik ışınların etkisinin derecesini kontrol etmek için yapılan bir deney, bazı DRAM modülleri için sinyal-hata oranının (SER) milyar saat çalışma süresi başına 5950 Arıza Birimi (FU) olduğunu gösterdi. her bir mikro devre Ölçümler, birkaç milyon makine-saatlik süre dikkate alınarak gerçeğe yakın koşullar altında gerçekleştirilmiştir. Ortalama bir bilgisayarda bu, yaklaşık altı ayda bir yazılım belleği hatası anlamına gelir. Büyük miktarda RAM yüklü olan sunucu sistemlerinde veya güçlü iş istasyonlarında, bu tür istatistikler her ay bellek işleminde bir (veya daha fazla) hata olduğunu gösterir! Aynı DIMM'lere sahip test sistemi, kozmik ışınların etkisini tamamen ortadan kaldıran bir kaya tabakasının altında 15 metreden fazla derinlikte güvenli bir sığınağa yerleştirildiğinde, bellekteki programlama hataları hiç kaydedilmedi. Deney, yalnızca kozmik ışınların etkisinin tehlikesini göstermekle kalmadı, aynı zamanda bellek modüllerinin kabuklarındaki alfa ışınlarının ve radyoaktif safsızlıkların etkisini ortadan kaldırmanın ne kadar etkili olduğunu da kanıtladı.
Kozmik ışınların neden olduğu hatalar, bir SRAM hücresinde bir bit depolamak için gereken yük, bir DRAM kapasitörünün kapasitansından çok daha az olduğundan, SRAM'ler için DRAM'lerden daha büyük bir risk oluşturur. Kozmik ışınlar ayrıca yüksek yoğunluklu bellek yongaları için büyük bir tehlike oluşturur. Bellek hücrelerinin yoğunluğu ne kadar yüksek olursa, kozmik bir ışının böyle bir hücreye çarpma olasılığı o kadar yüksek olur. Bellek büyüdükçe hata oranı da artar.
Ne yazık ki, PC üreticileri bunun bellek hatalarının nedeni olduğunu kabul etmediler. Arızanın rastgele doğası, elektrostatik deşarj, büyük güç dalgalanmaları veya düzensiz yazılım performansı (örneğin, işletim sisteminin yeni bir sürümünün veya büyük bir uygulama programının kullanılması) ile çok daha kolay bir şekilde gerekçelendirilir. Araştırmalar ECC sistemleri için yazılım hatalarının yüzdesinin donanım hatalarından 30 kat daha fazla olduğunu göstermiştir. Kozmik ışınların zararlı etkileri göz önüne alındığında bu şaşırtıcı değil. Hataların sayısı, takılı bellek modüllerinin sayısına ve boyutlarına bağlıdır. Yazılım hataları ayda bir, haftada birkaç kez ve hatta daha sık meydana gelebilir.
Çoğu programlama hafıza hatasından kozmik ışınlar ve radyasyon sorumlu olsa da, başka faktörler de vardır.
Güç dalgalanmaları veya hat gürültüsü. Bunun nedeni arızalı bir güç kaynağı veya duvar prizi olabilir.
Yanlış türde veya özelliklerde bellek kullanımı. Bellek türü, belirli bir yonga seti tarafından desteklenmeli ve bu set tarafından belirlenen bir erişim hızına sahip olmalıdır.
Statik deşarjlar. Veri bütünlüğünü etkileyebilecek anlık güç dalgalanmalarına neden olur.
Senkronizasyon hataları. Zamanında alınmayan veriler yazılım hatalarına neden olabilir. Genellikle neden, hızı sistemin gerektirdiğinden daha düşük olan RAM, hız aşırtmalı işlemciler ve diğer sistem bileşenlerinin hatalı BIOS ayarlarında yatmaktadır.
Isı dağılımı. Hızlı bellek modülleri, eski bellek modüllerinden daha yüksek çalışma sıcaklıklarına sahiptir. Isı dağıtıcılarla donatılan ilk modüller RDRAM RIMM modülleriydi; Günümüzde, yüksek performanslı DDR2 ve DDR3 modüllerinin çoğu, artan ısı üretimi seviyesiyle mücadele etmenin tek yolu olduğundan, ısı dağıtıcılarla donatılmıştır.
Açıklanan sorunların çoğu bellek yongalarının çalışmayı durdurmasına neden olmaz (zayıf güç kaynağı veya statik elektrik onlara fiziksel olarak zarar verebilir), ancak bunlar depolanan verileri etkileyebilir.
Hataları görmezden gelmek, elbette, onlarla başa çıkmanın en iyi yolu değildir. Modern bilgisayarlarda hata toleransını iyileştirmek için eşlik ve hata düzeltme kodları (ECC) gibi yöntemler kullanılır.
Eşliği olmayan sistemler hiçbir şekilde hata toleransı sağlamaz. Kullanılmalarının tek nedeni, minimum taban maliyetleridir. Aynı zamanda diğer teknolojilerin aksine ek RAM gerekli değildir. Parite veri baytı 8 bit yerine 9 bit olduğundan parite hafızasının maliyeti yaklaşık %12,5 daha yüksektir. Ek olarak, eşlik sayımı veya ECC için mantıksal köprüler gerektirmeyen bellek denetleyicileri, basitleştirilmiş bir iç mimariye sahiptir. Minimum güç tüketimi konusunun özellikle önemli olduğu taşınabilir sistemler, daha az DRAM yongası kullanılması nedeniyle azaltılmış bellek güç kaynağından yararlanır. Son olarak, eşlik dışı bellek veri yolu daha küçüktür, bu da daha az veri arabelleği ile sonuçlanır. Modern masaüstlerinde meydana gelen bellek hatalarının istatistiksel şansı, birkaç ayda bir kabaca bir hatadır. Hataların sayısı, kullanılan bellek miktarına ve türüne bağlıdır.
Bu hata oranı, kritik uygulamalar için kullanılmayan normal bilgisayarlar için kabul edilebilir. Bu durumda, fiyat önemli bir rol oynar ve eşlik ve ECC kodunu destekleyen bellek modüllerinin ek maliyeti kendini haklı çıkarmaz, bu nedenle sık olmayan hatalara katlanmak daha kolaydır.
parite kontrolü
Bu, IBM tarafından tanıtılan ve bellek bankalarındaki bilgilerin 9 bitlik parçalar halinde depolandığı, bunlardan sekizi (bir bayt oluşturan) verilerin kendisine yönelik ve dokuzuncusu eşlik biti olan standartlardan biridir. Dokuzuncu bitin kullanımı, donanım seviyesindeki bellek yönetim devrelerinin her veri baytının bütünlüğünü kontrol etmesine izin verir. Bir hata algılanırsa, bilgisayar durur ve ekranda bir hata mesajı görüntülenir. Windows veya OS / 2 çalıştıran bir bilgisayarda çalışıyorsanız, bir eşlik hatası oluştuğunda mesaj görünmeyebilir, ancak sistem kilitlenir. Yeniden başlattıktan sonra, BIOS hatayı tanımlamalı ve uygun bir mesaj göstermelidir.
SIMM'ler ve DIMM'ler eşlikli veya eşliksiz olarak mevcuttur.
İlk bilgisayarlar, işlemlerinin doğruluğunu ayarlamak için eşlik belleğini kullanıyordu. 1994'ten beri PC pazarında endişe verici bir eğilim gelişti. Çoğu şirket, eşliksiz bellekli ve hataları tespit etmenin veya düzeltmenin hiçbir yolu olmayan bilgisayarlar sunmaya başladı. Eşliksiz SIMM'ler bellek maliyetlerini %10-15 oranında azalttı. Buna karşılık, ek eşlik bitlerinin kullanılması nedeniyle eşlik belleği daha pahalıydı. Eşlik teknolojisi, sistem hatalarının düzeltilmesine izin vermez, ancak bilgisayar kullanıcısına aşağıdaki avantajlara sahip olan bunları algılama yeteneği sağlar:
parite kontrolü, yanlış verilere dayalı yanlış hesaplamaların sonuçlarına karşı koruma sağlar;
eşlik, hataların kaynağını doğru bir şekilde belirleyerek sorunu anlamanıza ve bilgisayarınızın güvenilirliğini artırmanıza yardımcı olur.
Pariteli veya paritesiz bellek desteğini uygulamak fazla çaba gerektirmez. Özellikle anakart için parite desteği uygulamak zor değil. Ana uygulama maliyeti, eşlik bellek modüllerinin kendi maliyetiyle ilişkilidir. Alıcılar, sipariş ettikleri sistemlerin güvenilirliğini artırmak için ekstra maliyetlere gitmeye istekliyse, bilgisayar üreticileri onlara bu seçeneği sağlayabilir.
parite kontrol devresi
IBM, eşlik standardını geliştirirken, eşlik bitinin değerinin, dokuz bitin tamamındaki (sekiz veri biti ve eşlik biti) birlerin sayısı tek olacak şekilde ayarlandığını belirledi. Başka bir deyişle, bellekte bir bayt (8 bit) veri depolandığında, özel bir eşlik devresi (ana karta veya bellek kartına takılı bir mikro devre) bayttakilerin sayısını sayar. Eşitse, mikro devrenin çıkışında, karşılık gelen bellek bitinde dokuzuncu bit (eşlik biti) olarak depolanan bir mantık-bir sinyali üretilir. Dokuz basamaktaki toplam birlerin sayısı tek olur. Orijinal verinin sekiz bitindeki birlerin sayısı tek ise, eşlik biti sıfırdır ve dokuz bitteki ikili rakamların toplamı da tek kalır.
Belirli bir örneği ele alalım (bir bayttaki bitlerin sıfırdan numaralandırıldığını, yani 0, 1, 2, ..., 7 olduğunu unutmayın).
Bit değeri: 1 0 1 1 0 0 1 1 0
Bu durumda, bir veri bitinin toplam sayısı tektir (5), bu nedenle eşlik biti sıfır olmalıdır.
Başka bir örnek alalım.
Veri biti: 0 1 2 3 4 5 6 7 eşlik biti
Bit değeri: 0 0 1 1 0 0 1 1 1
Bu örnekte, bir veri bitinin toplam sayısı çifttir (4), bu nedenle dokuz bitin tamamındaki birlerin sayısının tek olması için eşlik biti bir olmalıdır.
Bellekten okurken, aynı mikro devre bilgileri parite açısından kontrol eder. 9 bitlik bir bayttakilerin sayısı çift ise, veri okunurken veya yazılırken bir hata oluştu. Hangi deşarjda meydana geldiğini belirlemek imkansızdır (hasarlı deşarjların sayısını bulmak bile imkansızdır). Ayrıca, arıza üç hanede (tek sayıda) meydana geldiyse, hata kaydedilecektir; ancak, iki hatalı bit (veya çift sayıda) varsa, hata günlüğe kaydedilmez. Tek bir baytın birkaç bitinde eşzamanlı bir hata son derece olası olmadığından, bu doğrulama şeması ucuzdu ve aynı zamanda bellekteki hataların yüksek bir olasılıkla tespit edilmesini mümkün kıldı.
Bir hata algılandığında, sistem kartının eşlik devresi, programların görmezden gelemeyeceği bir sistem uyarısı olan maskelenemeyen bir kesinti (NMI) oluşturur. Ana çalışma durdurulur ve BIOS'ta yazılan özel bir prosedür başlatılır.
Birkaç yıl öncesine kadar, belleğin pahalı olduğu zamanlarda, bazı şirketler sahte parite çipleri olan SIMM'leri piyasaya sürdü. Her bir bellek baytı için eşlik bitlerini depolamak yerine, bu yongalar her zaman doğru bir dolgu biti üretti. Böylece, sistem bir eşlik biti yazmaya çalıştığında, basitçe atıldı ve bir bayt okunduğunda, her zaman "istenen" eşlik biti değiştirildi. Sonuç olarak, sistem her zaman doğru bellek işlemi hakkında bilgi aldı, ancak gerçekte her şey durumdan uzak olabilir.
Bu hileli faaliyet, bellek yongalarının yüksek maliyetinden kaynaklandı ve üreticiler, parite bitlerini depolayan daha pahalı bir çip için ödeme yapmaktan kaçınmak için bir jeneratör için fazladan birkaç dolar ödemeye istekliydiler. Ne yazık ki, bellek modülünde böyle bir jeneratörün varlığını belirlemek oldukça zordu. Sahte parite üreteci, geleneksel bellek yongalarından görünüşte farklıydı ve modüldeki diğer yongalardan farklı işaretlere sahipti. Jeneratörlerin çoğu, genellikle bellek modülünün üreticisinden farklı olarak, mantık parite denetleyicisinin üreticisini tanımlayan “GSM” logosunu taşıyordu.
Donanım test cihazları, sahte eşlik modüllerini tespit edebilen tek araçtı. Şimdi bellek fiyatları düştü ve bu tür sahtekarlığın temel nedenini ortadan kaldırdı.
Hata Düzeltme Kodu
Hata Düzeltme Kodları (ECC) sadece bir hatayı tespit etmekle kalmaz, aynı zamanda onu bir bitte düzeltmeye de izin verir. Dolayısıyla bu tür kodları kullanan bir bilgisayar, bir bitte hata olması durumunda kesintisiz olarak çalışabilir ve verilerde bozulma olmaz. Çoğu PC'deki hata düzeltme kodları, yalnızca iki bitlik hataları algılar, ancak düzeltmez. Aynı zamanda, bellek arızalarının yaklaşık %98'i tam olarak bir bitteki bir hatadan kaynaklanır, yani. bu tip kodlarla başarılı bir şekilde düzeltilir. Bu tür ECC'ye SEC_DED adı verilir (bu kısaltma "bir bit düzeltme, iki bit hata algılama" anlamına gelir).
Bu tip hata düzeltme kodlarında, her 32 bit için 4 bitlik bir organizasyon için yedi ve 8 bitlik bir organizasyon için (64 bit Athlon / Pentium işlemciler) ek olarak sekiz kontrol biti gerekir. 4 baytlık bir kuruluşta bir hata düzeltme kodunun uygulanması, doğal olarak normal eşlik kontrolünden daha pahalıdır, ancak 8 baytlık bir kuruluşta, aynı sayıda ek bit gerektirdiğinden maliyetleri eşittir.
Hata düzeltme kodlarını kullanmak için, belleğe yazma işlemi sırasında kontrol bitlerini hesaplayan bir bellek denetleyicisi gereklidir. Bellekten okurken, böyle bir denetleyici, kontrol bitlerinin okunan ve hesaplanan değerlerini karşılaştırır ve gerekirse bozuk biti (veya bitleri) düzeltir. Bellek denetleyicisinde hata düzeltme kodunu uygulamak için ek mantığın maliyeti çok yüksek değildir, ancak yazma işlemleri sırasında bellek performansını önemli ölçüde azaltabilir. Bunun nedeni, yazma ve okuma işlemleri sırasında kontrol bitlerinin hesaplanmasının tamamlanmasını beklemek gerekmesidir. Bir kelimenin bir bölümünü yazarken, önce kelimenin tamamını okuyun, ardından değiştirilen baytların üzerine yazın ve ancak bundan sonra - yeni hesaplanan kontrol bitleri.
Çoğu durumda, bellek hatası bir bitte meydana gelir ve bu nedenle bu tür hatalar bir hata düzeltme kodu kullanılarak başarıyla düzeltilir. Hataya dayanıklı bellek kullanımı, bilgisayarın yüksek güvenilirliğini sağlar. ECC belleği, potansiyel hesaplama hatası maliyetinin donanım ve sistem süresine yapılan ek yatırımı önemli ölçüde aştığı sunucular, iş istasyonları veya uygulamalar için tasarlanmıştır. Verileriniz kritikse ve bilgisayarlar kritik görevler için kullanılıyorsa, ECC belleği çok önemlidir. Aslında, kendine saygısı olan hiçbir sistem mühendisi, en iddiasız olanı bile, ECC belleği olmayan bir sunucu kullanmaz.
Kullanıcılar, parite olmayan, parite ve ECC sistemleri arasında seçim yapabilir, yani. İstenen bilgisayar hata toleransı seviyesi ile kullanılan verinin değeri arasında.
Çıktı
Hata düzeltme kodlarını kullanmak için, belleğe yazma işlemi sırasında kontrol bitlerini hesaplayan bir bellek denetleyicisi gereklidir. Bellek denetleyicisinde hata düzeltme kodunu uygulamak için ek mantığın maliyeti çok yüksek değildir, ancak yazma işlemleri sırasında bellek performansını önemli ölçüde azaltabilir. Bunun nedeni, yazma ve okuma işlemleri sırasında kontrol bitlerinin hesaplanmasının tamamlanmasını beklemek gerekmesidir.
Hataya dayanıklı bellek kullanımı, bilgisayarın yüksek güvenilirliğini sağlar. ECC belleği, potansiyel hesaplama hatası maliyetinin donanım ve sistem süresine yapılan ek yatırımı önemli ölçüde aştığı sunucular, iş istasyonları veya uygulamalar için tasarlanmıştır. Verileriniz kritikse ve bilgisayarlar kritik görevler için kullanılıyorsa, ECC belleği çok önemlidir.
Bir VM'nin ana belleği olarak kullanılan DRAM olduğundan, bir bilgisayarda statik bellekten çok daha fazla dinamik bellek vardır. SRAM gibi, dinamik bellek de bir çekirdek (ZE dizisi) ve arayüz mantığından (tampon yazmaçları, veri okuma yükselticileri, rejenerasyon devreleri, vb.) oluşur. DRAM türlerinin sayısı şimdiden iki düzineyi aşmış olsa da, çekirdekleri hemen hemen aynı şekilde organize edilmiştir. Ana farklılıklar arayüz mantığı ile ilgilidir ve bu farklılıklar ayrıca mikro devrelerin kapsamından kaynaklanmaktadır - VM'nin ana belleğine ek olarak, dinamik belleğin IC'leri, örneğin video adaptörlerinde bulunur. Dinamik bellek mikro devrelerinin sınıflandırılması, Şekil 2'de gösterilmektedir. 72.
DRAM türleri arasındaki farkları değerlendirmek için önce dinamik bellekle çalışma algoritması üzerinde duralım. Bunun için Şekil 1'i kullanacağız. 68.
SRAM'den farklı olarak, DRAM hücre adresi iki adımda mikro devreye aktarılır - ilk önce sütun adresi ve ardından adres yolu pinlerinin sayısını yaklaşık yarı yarıya azaltmaya, kasanın boyutunu küçültmeye ve daha fazlasını yerleştirmeye izin veren satırlar anakart üzerindeki mikro devreler. Bu, elbette, adresin aktarılması iki kat daha uzun sürdüğü için performansın düşmesine neden olur. Adresin hangi bölümünün belirli bir anda iletildiğini belirtmek için iki yardımcı sinyal RAS ve CAS kullanılır. Bir bellek hücresine erişirken, hattın adresi adres veriyoluna ayarlanır. Veri yolundaki işlemlerin stabilizasyonundan sonra, RAS sinyali gönderilir ve adres, bellek mikro devresinin dahili kaydına yazılır. Daha sonra sütun adresi adres yoluna ayarlanır ve CAS sinyali verilir. WE hattının durumuna bağlı olarak, veri hücreden okunur veya hücreye yazılır (yazmadan önce verinin veri yoluna yerleştirilmesi gerekir). Adresin ayarlanması ile RAS (veya CAS) sinyalinin verilmesi arasındaki aralık, mikro devrenin teknik özellikleri tarafından belirlenir, ancak genellikle adres sistem veriyolunun bir döngüsünde ve bir sonraki kontrol sinyalinde ayarlanır. Bu nedenle, bir DRAM hücresini okumak veya yazmak için, sırasıyla aşağıdakilerin gerçekleştiği beş saat döngüsü gerekir: bir satır adresi yayınlama, bir RAS sinyali yayınlama, bir sütun adresi yayınlama, bir CAS sinyali yayınlama, bir okuma / yazma işlemi gerçekleştirme (statik bellekte, prosedür yalnızca iki ila üç ölçü alır).
Pirinç. 72. Dinamik RAM'in sınıflandırılması: a) - ana bellek için mikro devreler; b) - video bağdaştırıcıları için mikro devreler.
Ayrıca verileri yeniden oluşturma ihtiyacını da hatırlamalısınız. Ancak zamanla ZE kondansatörünün doğal deşarjı ile birlikte, DRAM'den veri okumak da şarj kaybına yol açar, bu nedenle her okuma işleminden sonra verilerin geri yüklenmesi gerekir. Bu, aynı verileri okuduktan hemen sonra yeniden yazarak sağlanır. Aslında, bir hücreden bilgi okunurken, seçilen satırın tamamı için veriler bir kerede verilir, ancak yalnızca ilgilenilen sütundakiler kullanılır ve diğerleri yok sayılır. Böylece, bir hücreden bir okuma işlemi, tüm satırın verilerinin yok olmasına yol açar ve geri yüklenmeleri gerekir. Okumadan sonra verilerin yenilenmesi, mikro devrenin arayüz mantığı tarafından otomatik olarak gerçekleştirilir ve bu, satırın okunmasından hemen sonra gerçekleşir.
Şimdi sistem DRAM'den, yani ana bellek olarak kullanılmak üzere tasarlanmış yongalardan başlayarak farklı dinamik bellek yongalarına bakalım. İlk aşamada, bunlar, çalışması sistem veri yolu saat darbelerine sıkı bir şekilde bağlı olmayan asenkron bellek mikro devreleriydi.
Asenkron DRAM. Asenkron DRAM mikro devreleri, RAS ve CAS sinyalleri tarafından kontrol edilir ve prensipte çalışmaları, veri yolu saat darbeleriyle doğrudan ilgili değildir. Asenkron bellek, bellek yongaları ve bir denetleyici arasındaki etkileşim için harcanan ek süre ile karakterize edilir. Yani asenkron şemada, RAS sinyali ancak saat darbesi kontrolöre ulaştıktan sonra üretilecek ve bir süre sonra bellek yongası tarafından algılanacaktır. Bundan sonra, bellek veri yayınlayacaktır, ancak denetleyici, diğer VM cihazlarıyla senkronize olarak çalışması gerektiğinden, yalnızca bir sonraki saat darbesinin gelmesi üzerine bunları okuyabilecektir. Böylece okuma/yazma döngüsü sırasında, denetleyiciyi ve bellek denetleyicisini bekleyen bellek nedeniyle küçük gecikmeler olur.
DRAM çipleri.İlk yığın bellek yongaları, genellikle geleneksel olarak adlandırılan veri alışverişinin en basit yolunu kullandı. Yalnızca her beşinci saat döngüsü için bir bellek satırının okunmasına ve yazılmasına izin verdi. . Bu prosedürdeki adımlar daha önce açıklanmıştır. Geleneksel DRAM, 5-5-5-5 formülüne sahiptir. Bu tip mikro devreler 40 MHz'e kadar olan frekanslarda çalışabilir ve yavaşlıkları nedeniyle (erişim süresi yaklaşık 120 ns idi) uzun sürmedi.
FPMDRAM mikro devreleri. FPM uygulayan DRAM yongaları da erken DRAM türleridir. Rejimin özü daha önce gösterildi. FPM DRAM okuma devresi, 5-3-3-3 formülüyle (toplamda 14 saat çevrimi) açıklanmıştır. Hızlı sayfa erişim şemasının kullanılması, erişim süresinin 60 ns'ye düşürülmesine izin verdi; bu, daha yüksek veri yolu frekanslarında çalışma yeteneği dikkate alındığında, geleneksel DRAM'a kıyasla bellek performansında yaklaşık %70'lik bir artışa yol açtı. Bu tip mikro devre, kişisel bilgisayarlarda yaklaşık 1994 yılına kadar kullanıldı.
EDO DRAM çipleri. Dinamik RAM'in geliştirilmesindeki bir sonraki aşama, IC'ydi. hiper sayfa erişim modu(HPM, Hiper Sayfa Modu), daha çok EDO (Genişletilmiş Veri Çıkışı) olarak bilinir. Teknolojinin ana özelliği, mikro devrenin çıkışında FPM DRAM'e kıyasla artan veri kullanılabilirlik süresidir. FPM DRAM yongalarında, çıkış verileri yalnızca CAS sinyali aktif olduğunda geçerli kalır, bu nedenle satıra ikinci ve sonraki erişimler üç saat döngüsü gerektirir: aktif duruma CAS geçiş döngüsü, veri okuma döngüsü ve CAS devreyi inaktif duruma geçirin. EDO DRAM'de, CAS sinyalinin aktif (düşen) kenarında, veriler, sinyalin bir sonraki aktif kenarı geldikten sonra bir süre saklandığı dahili bir kayıt defterinde depolanır. Bu, saklanan verilerin CAS zaten etkin olmadığında kullanılmasına izin verir. Başka bir deyişle, mikro devre çıkışında veri stabilizasyonu anı için bekleme döngüleri ortadan kaldırılarak zamanlama parametreleri iyileştirilir.
EDO DRAM, FPM'den %20 daha hızlı olan bir 5-2-2-2 okuma devresine sahiptir. Erişim süresi yaklaşık 30-40 ns'dir. EDO DRAM yongaları için maksimum sistem veri yolu frekansının 66 MHz'i geçmemesi gerektiğine dikkat edilmelidir.
Cips BEDO DRAM. EDO teknolojisi, VIA Technologies tarafından geliştirilmiştir. Yeni EDO değişikliği BEDO (Burst EDO - toplu EDO) olarak bilinir. Yöntemin yeniliği, ilk çağrıda, paketin sıralı sözcüklerini içeren mikro devrenin tüm satırının okunmasıdır. Sözcüklerin sıralı aktarımı (anahtarlama sütunları), mikro devrenin dahili sayacı tarafından otomatik olarak izlenir. Bu, paketteki tüm hücreler için adres verme ihtiyacını ortadan kaldırır, ancak harici mantıktan destek gerektirir. Yöntem, formülün 5-1-1-1 şeklini alması nedeniyle ikinci ve sonraki kelimeleri okuma süresini bir saat daha azaltmaya izin verir.
EDRAM mikro devreleri. DRAM'ın daha hızlı bir sürümü, Ramtron, Enhanced Memory Systems'ın bir bölümü tarafından geliştirilmiştir. Teknoloji FPM, EDO ve BEDO varyantlarında uygulanmaktadır. Çip, daha hızlı bir çekirdeğe ve dahili önbelleğe sahiptir. İkincisinin varlığı, teknolojinin ana özelliğidir. Önbellek 2048 bit statik bellektir (SRAM). EDRAM çekirdeği, her biri dahili bir önbelleğe bağlı 2048 sütuna sahiptir. Herhangi bir hücreye erişirken, aynı anda bir satırın tamamı (2048 bit) okunur. Okunan satır SRAM'a girilir ve bilginin önbelleğe aktarılması, bir döngüde gerçekleştiği için pratik olarak performansı etkilemez. Aynı satıra ait hücrelere daha fazla çağrı yapıldığında, veriler daha hızlı önbellekten alınır. Çekirdeğe bir sonraki çağrı, çipin önbelleğinde saklanan bir satırda bulunmayan bir hücreye erişildiğinde gerçekleşir.
Teknoloji, sıralı okuma için en etkilidir, yani, bir mikro devre için ortalama erişim süresi, statik bellek için tipik değerlere (yaklaşık 10 ns) yaklaştığında. Ana zorluk, diğer DRAM türleri ile çalışırken kullanılan kontrolörlerle uyumsuzluktur.
Senkron DRAM. Senkronize DRAM'lerde bilgi alışverişi, harici saat sinyalleriyle senkronize edilir ve kesin olarak tanımlanmış zamanlarda gerçekleşir, bu da tüm işlemci-bellek veriyolu bant genişliğini almaya ve gecikme döngülerinden kaçınmaya izin verir. Adres ve kontrol bilgileri bellek IC'sine kaydedilir. Bundan sonra, mikro devrenin yanıtı, iyi tanımlanmış sayıda saat darbesi aracılığıyla gerçekleşir ve işlemci bu zamanı, bellek erişimiyle ilgili olmayan diğer eylemler için kullanabilir. Senkronize dinamik bellek durumunda, erişim döngüsünün süresi yerine, saat frekansının izin verilen minimum periyodundan söz edilir ve biz zaten 8-10 ns'lik bir zamandan bahsediyoruz.
SDRAM mikro devreleri. SDRAM (Senkron DRAM) kısaltması, "normal" SDRAM yongalarına atıfta bulunmak için kullanılır. SDRAM ve yukarıda tartışılan asenkron DRAM'ler arasındaki temel farklar dört hükümde özetlenebilir:
· Veri yoluna senkron veri aktarımı yöntemi;
· Paket iletme konveyör mekanizması;
· Birkaç (iki veya dört) dahili bellek bankasının uygulanması;
· Bellek denetleyicisinin işlevlerinin bir kısmının mikro devrenin mantığına aktarılması.
Senkronize bellek, bellek denetleyicisinin verilerin ne zaman hazır olduğunu "bilmesine" olanak tanır, böylece veri döngülerini bekleme ve alma ek yükünü azaltır. Veriler, saat darbeleriyle eşzamanlı olarak IC'nin çıkışında göründüğünden, belleğin diğer VM cihazlarıyla etkileşimi basitleştirilmiştir.
BEDO'dan farklı olarak, ardışık düzen, paket verilerinin saat döngülerinde aktarılmasına izin verir, böylece RAM, asenkron RAM'den daha yüksek frekanslarda sorunsuz çalışabilir. Boru hattının avantajları, özellikle uzun paketler aktarılırken artar, ancak mikro devre hattının uzunluğunu geçmez.
Tüm hücre kümesini bağımsız dahili dizilere (bankalar) bölerek önemli bir etki elde edilir. Bu, bir bankanın hücresine erişimi diğer bankalardaki bir sonraki işlem için hazırlıkla birleştirmenize olanak tanır (kontrol devrelerini yeniden şarj etme ve bilgileri geri yükleme). Aynı anda (farklı bankalardan) birden fazla bellek satırını açık tutma yeteneği de bellek performansını artırır. Bankalara alternatif erişim ile her birine erişim sıklığı banka sayısı ile orantılı olarak azalır ve SDRAM daha yüksek frekanslarda çalışabilir. Dahili adres sayacı sayesinde, BEDO DRAM gibi SDRAM, toplu modda okuma ve yazmaya izin verir ve SDRAM'de paket uzunluğu değişir ve toplu modda tüm bir bellek satırını okumak mümkündür. IC, 5-1-1-1 formülü ile karakterize edilebilir. Bu tür dinamik belleğin formülünün BEDO'nunkiyle aynı olmasına rağmen, daha yüksek frekanslarda çalışma yeteneği, 100 MHz saat frekansında iki sıralı SDRAM'in bir bellek performansının neredeyse iki katına çıkmasına neden olur. BEDO tipi hafıza.
DDR SDRAM yongaları. DDR SDRAM (Çift Veri Hızı SDRAM - çift veri aktarım hızına sahip SDRAM), SDRAM teknolojisinin daha da geliştirilmesinde önemli bir aşama haline geldi. SDRAM'den farklı olarak, yeni modifikasyon, çıktının iki katına çıkması nedeniyle senkronizasyon darbesinin her iki kenarında veri patlama modunda çıktı verir. Sistem veri yolu saat hızına bağlı olarak birkaç DDR SDRAM özelliği vardır: DDR266, DDR333, DDR400, DDR533. Böylece, DDR333 bellek mikro devresinin en yüksek bant genişliği 2,7 GB / s ve DDR400 için 3,2 GB / s'dir. DDR SDRAM, şu anda kişisel VM'lerde en yaygın dinamik bellek türüdür.
RDRAM, DRDRAM yongaları.İşlemcinin bellekle verimliliğini artırmanın en belirgin yolu, veri yolu saat frekansını veya örnek genişliğini (aynı anda iletilen bitlerin sayısı) artırmaktır. Ne yazık ki, her iki seçeneği birleştirme girişimleri önemli teknik zorluklarla karşılaşmaktadır (artan frekansla, elektromanyetik uyumluluk sorunları ağırlaşmakta, paralel olarak iletilen tüm bilgi bitlerinin tüketiciye aynı anda alınmasını sağlamak daha zor hale gelmektedir). Çoğu senkronize DRAM (SDRAM, DDR), sınırlı bir veri yolu frekansında geniş bir örnek (64 bit) kullanır.
DRAM oluşturmak için temelde farklı bir yaklaşım, 1997 yılında Rambus tarafından önerildi. Örnek genişliğini 16 bite düşürürken saat frekansını 400 MHz'e çıkarmaya odaklanır. Yeni bellek, RDRAM (Rambus Direct RAM) olarak bilinir. Bu teknolojinin birkaç çeşidi vardır: Temel, Eşzamanlı ve Doğrudan. Toplamda, elde edilen frekansın sırasıyla 500-600, 600-700 ve 800 MHz olması nedeniyle, senkronizasyon sinyallerinin her iki kenarında (DDR'de olduğu gibi) zamanlama gerçekleştirilir. İlk iki seçenek neredeyse aynı, ancak Direct Rambus (DRDRAM) teknolojisindeki değişiklikler oldukça önemli.
İlk olarak, esas olarak daha modern versiyon olan DRDRAM'a odaklanarak RDRAM teknolojisinin temel noktaları üzerinde duralım. Diğer DRAM türlerinden temel farkı, asenkron blok yönelimli bir protokol kullanan "Rambus kanalı" olarak adlandırılan temel ve bellek denetleyicisi arasındaki orijinal veri alışverişi sistemidir. Mantıksal düzeyde, denetleyici ve bellek arasındaki bilgiler paketler halinde aktarılır.
Üç tür paket vardır: veri paketleri, satır paketleri ve sütun paketleri. Sıra ve sütun paketleri, sırasıyla depolama öğeleri dizisinin satır ve sütun satırlarını kontrol etmek için bellek denetleyicisinden komutları iletmek için kullanılır. Bu komutlar, geleneksel IC kontrol sistemini RAS, CAS, WE ve CS sinyalleriyle değiştirir.
GE dizisi bankalara bölünmüştür. 64 Mbit kapasiteli bir kristaldeki sayıları 8 bağımsız veya 16 çift bankadır. Çift sıralarda ^ bir çift sıra, ortak okuma/yazma yükselteçlerini kullanır. Mikro devrenin dahili çekirdeği, her sütun adresi için 16 bayt aktarımına izin veren 128 bitlik bir veri yoluna sahiptir. Yazarken, her bitin paketin bir baytına karşılık geldiği bir maske kullanabilirsiniz. Maskeyi kullanarak paketin kaç byte'ını ve hangilerinin belleğe yazılacağını belirleyebilirsiniz.
Kanaldaki veriler, satır ve sütun satırları tamamen bağımsızdır, bu nedenle satır komutları, sütun komutları ve veriler aynı anda ve mikro devrenin farklı bankaları için iletilebilir. Sütun paketleri iki alan içerir ve beş satır üzerinden iletilir. İlk alan, ana yazma veya okuma işlemini belirtir. İkinci alan, ya yazma maskesi kullanımının bir göstergesini (maskenin kendisi veri hatları üzerinden iletilir) ya da ana işlem için seçeneği belirleyen genişletilmiş bir işlem kodunu içerir. Satır paketleri aktivasyon, iptal, rejenerasyon ve güç modu değiştirme komutları olarak sınıflandırılır. Hat paketlerini iletmek için üç hat tahsis edilmiştir.
Yazma işlemi okumayı hemen takip edebilir - sadece kanal boyunca sinyal yayılma süresi için bir gecikmeye ihtiyacınız vardır (kanal uzunluğuna bağlı olarak 2,5 ila 30 ns arası). İletilen kodun bireysel bitlerinin iletimindeki gecikmeleri eşitlemek için, kart üzerindeki iletkenler kesinlikle paralel yerleştirilmeli, aynı uzunluğa sahip olmalı (hatların uzunluğu 12 cm'yi geçmemelidir) ve tarafından tanımlanan katı gereksinimleri karşılamalıdır. geliştirici.
Kanaldaki her yazma işlemi, ilk veri paketinin gecikme süresi 50 ns olacak şekilde ardışık düzenlenebilir, diğer okuma/yazma işlemleri sürekli olarak gerçekleştirilir (gecikme yalnızca işlem yazmadan okumaya değiştirildiğinde ortaya çıkar, ve tersi).
Mevcut yayınlar, Intel ve Rambus'un 1600 MHz'e kadar frekanslarda veri iletimini destekleyecek olan nDRAM adı verilen yeni bir RDRAM sürümü üzerindeki çalışmalarından bahseder.
SLDRAM mikro devreleri. Gelecekteki kişisel VM'ler için bellek mimarisi standardının rolü için RDRAM'a potansiyel bir rakip, bir VM üreticileri konsorsiyumu olan ve SLDRAM olarak bilinen SyncLink Consortium tarafından geliştirilen yeni bir dinamik RAM türüdür. Teknolojinin Rambus ve Intel'e ait olduğu RDRAM'den farklı olarak, bu standart açıktır. Sistem düzeyinde, teknolojiler çok benzer. Denetleyiciden belleğe ve SLDRAM'e veri ve komutlar 4 veya 8 mesajlık paketler halinde iletilir. Komutlar, adres ve kontrol sinyalleri, tek yönlü 10 bitlik bir komut veriyolu üzerinden gönderilir. Okuma ve yazma verileri, çift yönlü 18 bit veri yolu üzerinden iletilir. Her iki otobüs de aynı frekansta çalışır. Şimdiye kadar, bu frekans hala 200 MHz'e eşittir, bu da DDR tekniği sayesinde 400 MHz'e eşittir. Yeni nesil SLDRAM, 400 MHz ve üzerinde çalışmalı, yani 800 MHz'den fazla etkin bir frekans sağlamalıdır.
Bir denetleyiciye 8 adede kadar bellek yongası bağlanabilir. Kontrolörden uzaktaki mikro devrelerden gelen gecikmeli sinyalleri önlemek için, her bir mikro devre için zamanlama özellikleri belirlenir ve güç açıldığında kontrol kaydına girilir.
ESDRAM mikro devreleri. Bu, aynı erişim süresi azaltma tekniklerini kullanan EDRAM'ın senkronize bir versiyonudur. Yazma işlemi, okumanın aksine, önbellek belleğini atlar, bu da zaten önbellekte bulunan bir satırdan okumaya devam ederken ESDRAM'ın performansını artırır. Çip üzerindeki iki banka ile okuma/yazma hazırlığından kaynaklanan arıza süresi en aza indirilir. Söz konusu mikro devrenin dezavantajları, EDRAM'ınkilerle aynıdır - denetleyicinin karmaşıklığı, çünkü önbelleğe yeni bir çekirdek satırı okumaya hazırlanma olasılığını okuması gerekir. Ek olarak, önbellek rastgele bir adres dizisi için verimsiz bir şekilde kullanılır.
CDRAM mikro devreleri. Bu RAM türü Mitsubishi Corporation tarafından geliştirilmiştir ve ESDRAM'ın bazı kusurlarından arındırılmış revize edilmiş bir versiyonu olarak kabul edilebilir. Önbelleğin kapasitesi ve içine veri yerleştirme prensibi değiştirildi. Önbellekteki tek bir bloğun boyutu 128 bite düşürüldü, böylece 16K önbellek 128 bellek konumunun kopyalarını aynı anda depolayabilir ve önbelleğin daha verimli kullanılmasına olanak tanır. İlk önbelleğe alınmış bellek alanının değiştirilmesi, yalnızca son (128.) blok doldurulduktan sonra başlar. Erişim araçları da değişikliğe uğramıştır. Bu nedenle, mikro devre, statik önbellek ve dinamik çekirdek için ayrı adres yolları kullanır. Dinamik çekirdekten önbelleğe veri aktarımı, veri yoluna veri çıkışı ile birleştirilir, bu nedenle sık ancak kısa aktarımlar, bellekten büyük miktarda bilgi okurken IC'nin performansını düşürmez ve CDRAM'i ESDRAM ile eşitler, ve seçici adreslerde okurken CDRAM açıkça kazanır. Bununla birlikte, yukarıdaki değişikliklerin bellek denetleyicisinde daha da büyük bir karmaşıklığa yol açtığına dikkat edilmelidir.
İş bitimi -
Bu konu şu bölüme aittir:
Bilgisayarların ve sistemlerin organizasyonu
Sibirya Devlet Havacılık ve Uzay Üniversitesi .. akademisyen mf reshetnev .. bilgisayar ve sistem organizasyonu ..
Bu konuyla ilgili ek materyale ihtiyacınız varsa veya aradığınızı bulamadıysanız, çalışma tabanımızda aramayı kullanmanızı öneririz:
Alınan malzeme ile ne yapacağız:
Bu materyalin sizin için yararlı olduğu ortaya çıktıysa, sosyal ağlarda sayfanıza kaydedebilirsiniz:
| Cıvıldamak |
Bu bölümdeki tüm konular:
Bir bilgisayarın yapısındaki detay seviyeleri
Eksiksiz bir nesne olarak bir bilgisayar makinesi, insan bilgisinin en çeşitli alanlarındaki uzmanların çabalarının meyvesidir. Her uzman hesaplamalı ma inceler
Bilgisayar otomasyonunun evrimi
Hesaplama sürecini kolaylaştırma ve ideal olarak otomatikleştirme girişimleri, 5.000 yıldan uzun bir geçmişe sahiptir. Bilim ve teknolojinin gelişmesiyle birlikte, hesaplamalı otomasyon araçları sürekli olarak
Sıfır nesil (1492-1945)
Bütünlük adına, çağımızdan önce meydana gelen iki olaydan bahsedeceğiz: ilk abaküs - MÖ 3000 yıllarında eski Babil'de icat edilen abaküs. e. ve k ile daha "modern" versiyonları
Birinci nesil (1937-1953)
Çeşitli gelişmeler, farklı dönemlerde elektronik bilgisayar tarihinde ilk rolü üstlendi. Elektronik vakum tüplerine dayalı devrelerin ortak kullanımı vardı.
İkinci nesil (1954-1962)
İkinci nesil, donanım bileşenleri, yapı ve yazılımda bir dizi ilerleme ile karakterize edilir. Tekno'nun yeni nesil VM tahsisinin nedeni olduğu genel olarak kabul edilir.
Üçüncü nesil (1963-1972)
Üçüncü nesil, mimari, teknoloji ve yazılımdaki büyük ilerlemelerin bir sonucu olarak VM'lerin bilgi işlem gücünde çarpıcı bir artış gördü. Ana
Dördüncü nesil (1972-1984)
Dördüncü neslin geri sayımı genellikle büyük ölçekli entegrasyon (LSI) ve çok büyük ölçekli entegrasyon (VLSI) dereceli entegre devrelere geçiş ile gerçekleştirilir ve
Beşinci nesil (1984-1990)
80'lerin ikinci yarısında bilgi işlem sistemlerinin bağımsız bir nesle ayrılmasının ana nedeni, yüzlerce işlemcili VS'nin hızla gelişmesiydi.
Depolanmış bir programa sahip bir makine kavramı
Bu bölümün amaçlarına dayanarak, "bilgisayar makinesi" teriminin yeni bir tanımını, ayrık verilerin otomatik olarak işlenmesine hizmet eden bir dizi teknik araç olarak sunacağız.
İkili kodlama ilkesi
Bu ilkeye göre, hem veri hem de komutlar olmak üzere tüm bilgiler, 0 ve 1 ikili sayıları ile kodlanır. Her bilgi türü bir ikili dizi ile temsil edilir ve bir st değerine sahiptir.
Programlanmış kontrol prensibi
Algoritma tarafından problemi çözmek için sağlanan tüm hesaplamalar, bir dizi kontrol kelimesi - komutlardan oluşan bir program şeklinde sunulmalıdır. Her takım daha önce
Bellek homojenliği ilkesi
Talimatlar ve veriler aynı bellekte saklanır ve bellekte harici olarak ayırt edilemez. Sadece kullanıldıkları şekilde tanınabilirler. Bu, komutlar üzerinde aynı komutları gerçekleştirmenizi sağlar.
Von Neumann mimarisi
Von Neumann'ın makalesinde, yukarıdaki ilkelerin uygulanması gereken ana VM cihazları tanımlanmıştır. Yapılarındaki çoğu modern VM, yazılım ilkesine karşılık gelir.
bilgisayar yapıları
Şu anda, bilgisayar oluşturmanın iki yöntemi yaklaşık olarak aynı dağılımı kazanmıştır: doğrudan bağlantılarla ve bir veriyoluna dayalı. Tipik bir hayal edin
Bilgisayar sistemleri yapıları
"Bilgisayar sistemi" kavramı, iki yaklaşımdan biri kullanılarak birleştirilen birden çok işlemcinin veya tam bilgisayarın varlığını ifade eder.
Mimarlık alanında ileriye dönük araştırma yönleri
VM ve VS mimarisi alanındaki ana araştırma alanları şartlı olarak iki gruba ayrılabilir: evrimsel ve devrimci. İlk grup araştırmayı içermelidir
Komut seti mimarisi konsepti
Bir bilgisayar komut sistemi, belirli bir VM'nin yürütme yeteneğine sahip olduğu komutların tam listesidir. Buna karşılık, komut sisteminin (ACS) mimarisi altında, tanımlamak gelenekseldir.
yığın mimarisi
Yığın, bir sanal makinenin ana belleğinden yapısal olarak farklı olan bir bellektir. Yığın bellek oluşturma ilkeleri daha sonra ayrıntılı olarak ele alınacaktır, burada yalnızca bu yönleri vurgulayacağız.
Pil mimarisi
Pil mimarisi tarihsel olarak ilklerden biridir. İçinde, bir aritmetik veya mantıksal işlemin işlenenlerinden birini depolamak için işlemcinin özel bir kaydı vardır - birikim
Kayıt mimarisi
Bu makine tipinde işlemci, genel amaçlı kayıtlar (GPR) olarak bilinen bir dizi kayıt (kayıt dosyası) içerir. Bu kayıtlar bir anlamda
Özel bellek mimarisi
Ayrılmış bellek erişimi olan bir mimaride, ana belleğe erişim yalnızca iki özel komut kullanılarak mümkündür: yükle ve depola. İngilizce transkripsiyonda, bu mimari
Komut biçimleri
Tipik bir komut, genel olarak şunları belirtmelidir: · gerçekleştirilecek işlem; · İşlemin gerçekleştirildiği kaynak verilerin (işlenenler) adresleri; Adres, tarafından
komut uzunluğu
Bu, belleğin organizasyonunu ve kapasitesini, veri yolu yapısını, CPU'nun karmaşıklığını ve hızını etkileyen en önemli faktördür. Bir yandan, emrinizde güçlü bir dizi komuta sahip olmak uygundur, yani nasıl m
Adres bölümünün bit genişliği
Komutun adres kısmı, ilk verilerin konumu ve işlem sonucunun konumu hakkında bilgi içerir. Genellikle işlenenlerin her birinin konumu ve sonuç komutta verilir.
Bir ekipteki adres sayısı
Adres bölümünde yer alan adreslerin sayısını belirlemek için hedefleme terimini kullanacağız. "Maksimum" seçeneğinde üç bileşen belirtmelisiniz: ilk operasyonun adresi
Hedefleme ve program yürütme süresi
Bir komutun yürütme süresi, işlem yürütme süresi ile bellek erişim süresinin toplamıdır. Üç adresli bir komut için, ikincisi dört bileşenden toplanır
İşlenen Adresleme Yöntemleri
Bir komutun adres alanında işlenenlerin konumunun nasıl belirlenebileceği sorusu, VM mimarisinin geliştirilmesindeki temel konulardan biri olarak kabul edilir. Socra'nın bakış açısından
Doğrudan adresleme
Doğrudan adreslemede (HA), işlenenin kendisi, adresin yerine komutun adres alanında bulunur (Şekil 15). Bu yöntem aritmetik yapılırken kullanılabilir.
Doğrudan adresleme
Doğrudan veya mutlak adresleme (PA) ile, adres kodu doğrudan aramanın yapıldığı hafıza hücresinin numarasını gösterir (Şekil 22), yani adres kodu yönetici ile çakışır.
dolaylı adresleme
Doğrudan adreslemenin doğasında var olan sorunların üstesinden gelmenin yollarından biri, sırayla hücrenin adresini belirtmek için komutun sınırlı adres alanını kullanmaktır.
Adresleme kaydı
Kayıt adresleme (PA), doğrudan adreslemeye benzer. Aradaki fark, talimat adres alanının bir bellek konumuna değil, bir işlemci kaydına işaret etmesidir (Şekil 24). Kimlik
Dolaylı kayıt adresleme
Dolaylı kayıt adresleme (KRA), bir işlenenin yönetici adresinin bir ana bellek hücresinde değil, bir işlemci kaydında depolandığı dolaylı bir adreslemedir. karşılık gelen
Ofset adresleme
Bir ofset ile adresleme yapılırken, komutun adres alanının içeriğinin bir veya daha fazla işlemci kaydının içeriğiyle toplanmasının bir sonucu olarak yönetici adres oluşturulur (Şek.
göreli adresleme
Göreceli adresleme (OA) durumunda, işlenenin yönetici adresini elde etmek için, komut alt alanı Ak'ın içeriği, komut sayacının içeriğine eklenir (Şekil 27). Yani
Baz kayıt adresleme
Temel kayıt adreslemesi (ARB) durumunda, temel kayıt adı verilen bir kayıt tam bit adresini içerir ve Ac alt alanı bu adresten ofseti içerir. ba'ya bağlantı
indeksli adresleme
İndekslenmiş adresleme (IA) ile, Ac alt alanı bellek hücresinin adresini içerir ve kayıt (açıkça veya örtük olarak belirtilir) bu adrese göre ofsettir. Gördüğünüz gibi bu şekilde
Sayfa adresleme
Sayfalama (CTA), adres alanının sayfalandırılmasını içerir. Sayfa, temel görevi gören başlangıç adresiyle tanımlanır. Bunun eski kısmı
Komut döngüsü
Bir von Neumann bilgisayarındaki bir program, bu programı oluşturan talimatların sıralı yürütülmesi yoluyla bir merkezi işlem birimi (CPU) tarafından uygulanır. Örnekleme için gerekli işlemler (
Bilgisayarların ana göstergeleri
Belirli bir bilgisayarın kullanımı, göstergeleri, verilen algoritmaların uygulanması için gereksinimler tarafından belirlenenlere karşılık geliyorsa anlamlıdır. Esas olarak
I80x86 yazılım mimarisi
Şu anda en yaygın genel amaçlı işlemcilerden biri x86 (Intel IA-32) mimarisi işlemcileridir. Bu işlemcilerin ailesinin atası i8086 CPU idi. VE
Kod segmenti
Kod segmenti genellikle birbiri ardına sıralı olarak yürütülen mikroişlemci komutlarını içerir. Önceki komutu yürüttükten sonra bir sonraki komutun adresini belirlemek için
Programdaki değişkenler
Diğer tüm segmentlerde programda kullanılan değişkenler için yer ayrılmıştır. Veri segmentlerine, yığın segmentine ve ek veri segmentine bölünme,
yığın segmenti
Değişkenleri ayırmanın pratik olmadığı geçici değerleri saklamak için yığın adı verilen özel bir bellek alanı vardır. Böyle bir alanı ele almak için bir segment kullanılır.
Mikroişlemci i8086
Programcının bakış açısından, mikroişlemci bir dizi kayıt olarak temsil edilir. Kayıtlar bazı verileri depolamak içindir ve bu nedenle bir anlamda karşılık gelirler.
Bellek hücrelerine erişim
Daha önce belirtildiği gibi, herhangi bir mikroişlemci sistemi, programların ve bunların çalışması için gerekli verilerin bulunduğu bir bellek içermelidir. fiziksel ve lo
Mikroişlemci komutları
Bir mikroişlemci sisteminde çalışan bir program, son haliyle, bir mikroişlemci tarafından belirli bir komutun kodu olarak algılanan ve karşılık gelen komutlarla birlikte bir bayt kümesidir.
Ana ekip grupları ve kısa açıklamaları
Montaj dilinde programlama sürecini basitleştirmek için, mikroişlemci komutlarının anımsatıcı bir gösterimi kullanılır (genellikle eylemleri açıklayan İngilizce kelimelerin kısaltmaları şeklinde).
i80x86 Mimarisinde Adresleme Yöntemleri
Assembly dilinde bir program yazarken yukarıda tartışılan adresleme yöntemleri tam olarak uygulanabilir. En sık kullanılan yöntemin uygulama yöntemlerini göz önünde bulundurun
bellek adresleme
Kayıtlara ve sabitlere ek olarak, komutlarda bellek hücrelerini kullanabilirsiniz. Doğal olarak hem veri kaynağı hem de alıcı olarak kullanılabilirler. Daha doğrusu, komutlar
Doğrudan adresleme
Doğrudan adresleme ile komut, karşılık gelen işlenenin bellek tahsisinin başlangıcına karşılık gelen ofseti belirtir. Varsayılan olarak, basitleştirilmiş segment açıklama yönergelerini kullanırken
dolaylı adresleme
Dolaylı adreslemede, segmentteki karşılık gelen işlenenin ofseti, mikroişlemci kayıtlarından birinde bulunur. Böylece, mikroişlemci kaydının mevcut içeriği yürütmeyi belirler.
Tabana göre dolaylı adresleme
Dolaylı adresleme kullanırken, kaydın içeriğine bir sabit ekleyebilirsiniz. Bu durumda, yönetici adresi, ilgili kayıt defterinin içeriğinin toplamı olarak hesaplanır ve bu sabit
İndeksleme ile veritabanı adresleme
i8086 mikroişlemci, dolaylı dizin adresleme ve taban adreslemenin bir kombinasyonunu da kullanabilir. İşlenenin yönetici adresi, üç bileşenin toplamı olarak belirlenir - d'nin içeriği
Laboratuvar işi. I8086 işlemci yazılım mimarisi
Herhangi bir uygun paketi (TASM önerilir) kullanarak i8086 işlemcinin montaj dilinde aşağıdaki görevleri gerçekleştirin: 1. İşlevi tablo haline getirin
Bir bilgisayarın ara bağlantısının yapısı
VM'nin ana cihazlarını (merkezi işlemci, bellek ve giriş / çıkış modülleri) birbirine bağlayan yollar kümesi, bilgisayarın ara bağlantısının yapısını oluşturur.
Lastik türleri
Bir lastiğin özelliklerini belirlemek için önemli bir kriter, kullanım amacı olabilir. Bu kritere göre şunlar ayırt edilebilir: · "işlemci-bellek" veriyolları; Giriş veri yolu
Sistem veriyolu
Maliyetleri düşük tutmak için bazı sanal makineler, bellek ve G/Ç aygıtları için ortak bir veri yolunu paylaşır. Bu veriyoluna genellikle sistem veriyolu denir. Sistem veri yolu fiziksel ve mantıksal işlemler için kullanılır.
Tek Otobüs Hesaplama Makinesi
Tek veri yolu ile ara bağlantı yapılarında, işlemci ile bellek arasında ve ayrıca bir yandan G/Ç ile işlemci arasında bilgi alışverişini sağlayan bir sistem yolu vardır.
İki tip lastikli bilgisayar makinesi
G/Ç kontrolörleri (G/Ç kontrolörleri) doğrudan sistem veri yoluna bağlanabilse de, bir veya daha fazla G/Ç veri yolu kullanılarak daha büyük etki elde edilir.
Üç tip lastikli bilgisayar makinesi
Yüksek hızlı çevre birimlerini bağlamak için veriyolu sistemine yüksek hızlı bir genişletme veriyolu eklenebilir.
mekanik yönler
Bir bilgisayarın aygıtlarını birbirine bağlayan ana veri yolu, genellikle arka panel veya ana kart olarak adlandırılan bir yerde bulunur. Otobüs ince paralel bakırdan oluşur
Elektrik yönleri
Otobüsü kullanan tüm cihazlar, elektrik iletkenleri olan sinyal hatlarına elektriksel olarak bağlıdır. Sinyal hatlarındaki voltaj seviyelerini değiştirerek, ve
Otobüs hattı dağıtımı
Bus üzerindeki herhangi bir işlem, master tarafından belirlenen adres bilgisi ile başlar. Adres, bir köle seçmenize ve onunla master arasında bir bağlantı kurmanıza izin verir. NS
Özel ve çoklanmış hatlar
Bazı sanal makinelerde, adres ve veri hatları tek bir çoklanmış adres/veri yolunda birleştirilir. Bu veri yolu zaman paylaşımı modunda çalışır çünkü veri yolu döngüsü bölünmüştür.
Öncelik şemaları
Her potansiyel lidere, değişmeden kalabilen (statik veya sabit öncelik) veya bazı koşullara göre değişebilen belirli bir öncelik düzeyi atanır.
Tahkim şemaları
Bus kontrol talepleri, merkezi veya merkezi olmayan bir şekilde tahkim edilebilir. Belirli bir devrenin seçimi, performans gereksinimlerine ve
PCI arabirimi
PCI veriyoluna (Peripheral Component Interconnect) dayalı sistemler uzun süredir PC pazarına hakim durumda. Bu
AGP bağlantı noktası
Multimedya teknolojilerinin yaygın olarak tanıtılmasıyla birlikte, PCI veri yolunun bant genişliği, bir video kartının verimli çalışması için yetersiz hale geldi. Lastikler için belirlenmiş standardı değiştirmemek için
PCI Ekspres
PCI Express arabirimi (başlangıçta 3GIO olarak adlandırılır) PCI konseptini kullanır, ancak fiziksel uygulamaları temelde farklıdır. Fiziksel düzeyde, PCI Express
Veri yerelleştirme
Veri yerelleştirmesi ile VC'lerden birine erişme ve bununla ilgili verileri adresleme olasılığını kastediyoruz. VU adresi genellikle G/Ç komutlarının adres kısmında bulunur.
Kontrol ve senkronizasyon
Kontrol ve senkronizasyon işlevi, MVV'nin, VM'nin dahili kaynakları ile harici cihazlar arasındaki veri hareketini koordine etmesi gerektiğidir. Sistemler geliştirirken
Bilgi değişimi
MVV'nin ana işlevi bilgi alışverişini sağlamaktır. "Geniş" arayüz açısından bu, CPU ile bir değiş tokuş ve "küçük" arayüz tarafından VU ile bir değiş tokuştur. Bu konuda gerekli
IA-32 Mimarisinde Kesinti ve İstisna Sistemi
Kesintiler ve istisnalar, sistemde veya şu anda yürütülmekte olan ve işlemci müdahalesi gerektiren bir görevde belirli koşulların meydana geldiğini gösteren olaylardır.
Gelişmiş Programlanabilir Kesinti Denetleyicisi (APIC)
Pentium modeliyle başlayan IA-32 mikroişlemciler, yerleşik bir Gelişmiş Programlanabilir Kesinti Denetleyicisi (APIC) içerir. Yerleşik APIC, kesmeyi kaydetmek için tasarlanmıştır
boru hattı hesaplama
Öğe tabanının iyileştirilmesi artık VM performansında çarpıcı bir artışa yol açmaz. Mimari teknikler bu konuda daha umut verici görünmektedir.
Senkron lineer konveyörler
Senkron konveyörün verimliliği büyük ölçüde Tk saat periyodunun doğru seçimine bağlıdır. İzin verilen minimum Тк değeri şu şekilde tanımlanabilir:
Konveyör verimliliği metrikleri
Ardışık düzen hesaplamasının etkisini karakterize etmek için yaygın olarak üç ölçü kullanılır: hızlanma, verimlilik ve performans. Hızlandırılmış altında
Doğrusal olmayan konveyörler
Bir konveyör her zaman doğrusal bir adımlar zinciri değildir. Bir dizi durumda, fonksiyonel blokların birbiriyle seri olarak değil de aşağıdakilere uygun olarak bağlanmasının avantajlı olduğu ortaya çıkıyor.
komut hattı
Bir komuta konveyörü fikri, 1956'da Akademisyen S. A. Lebedev tarafından önerildi. Bildiğiniz gibi, bir komut döngüsü bir dizi aşamadır. Her birinin uygulanmasını emanet ederek
Komut hattındaki çakışmalar
Örnekte elde edilen 14 sayısı, yalnızca komut hattının potansiyel performansını karakterize eder.
Koşullu dal problemini çözme yöntemleri
Atlama noktasının yürütme adresini hesaplama yönünün önemine rağmen, VM tasarımcılarının ana çabaları, koşullu atlamalar problemini çözmeyi amaçlamaktadır.
Geçiş tahmini
Geçiş tahmini, günümüzde yönetim çatışmalarıyla başa çıkmanın en etkili yollarından biri olarak kabul edilmektedir. Fikir şu andan önce bile
Statik dal tahmini
Statik dal tahmini, yürütülecek programla ilgili bazı ön bilgilere dayanarak gerçekleştirilir. Tahmin, programın derleme aşamasında yapılır ve
Dinamik dal tahmini
Dinamik stratejilerde, NC komutunun en olası sonucu hakkındaki karar, önceki geçişler (geçiş geçmişi) hakkındaki bilgilere dayanarak hesaplamalar sırasında verilir, toplama
Süper ardışık düzen işlemciler
Konveyörün verimliliği, doğrudan işleme nesnelerinin girdisine beslenme sıklığına bağlıdır. Konveyörün hızında n kat artış sağlayabilirsiniz
Tam ve azaltılmış komut seti mimarileri
Modern programlama teknolojisi, ana görevi program yazma sürecini kolaylaştırmak olan üst düzey dillere (HLL) odaklanmıştır. Tüm program sürecinin %90'ından fazlası
RISC mimarisinin temel özellikleri
RISC mimarisindeki ana çabalar, tüm talimatların bellekten alındığı ve örnekleme için CPU'ya beslendiği en verimli talimat hattını oluşturmaya yöneliktir.
RISC'nin avantajları ve dezavantajları
CISC ve RISC'nin avantajlarını ve dezavantajlarını karşılaştırarak, bir mimarinin diğerine göre tartışılmaz avantajı hakkında kesin bir sonuç çıkarmak imkansızdır. VM l'nin belirli kullanım alanları için
süperskalar işlemciler
Eleman tabanını iyileştirme olanakları pratik olarak tüketildiğinden, VM performansında daha fazla artış mimari çözümler düzleminde yatmaktadır. zaten hakkında
Laboratuvar işi. VM yürütme cihazları
Sayaçlar Sayaç, çıkış sinyalleri sayma girişinde alınan darbelerin sayısını yansıtan bir cihazdır. JK parmak arası terlik basit bir örnektir
Bellek sistemi özellikleri
Belirli bir depolama aygıtı türü düşünüldüğünde dikkate alınması gereken ana özelliklerin listesi şunları içerir: · konum; · Kapasite; Birim
Depolama hiyerarşisi
Bellek, hız açısından işlemcilerin gerisinde kaldığı için genellikle von Neumann VM'lerinin "darboğazı" olarak adlandırılır ve bu boşluk giderek artmaktadır. Yani, eğer proi
Ana hafıza
Ana bellek (RAM), CPU'nun doğrudan erişebildiği tek bellek türüdür (tek istisna, CPU kayıtlarıdır). Bilgi depolama
Ana belleğin organizasyonunu engelle
Modern VM'lerin ana bellek kapasitesi, tek bir tümleşik devre (IC) temelinde uygulanamayacak kadar büyüktür. Birkaç IC'yi birleştirme ihtiyacı
Bellek yongalarının organizasyonu
Entegre bellek yongaları (IC'ler), her biri IC kapasitesine bağlı olarak bir veya daha fazla bellek öğesinden (ZE) oluşan bir hücre matrisi şeklinde düzenlenir.
Senkron ve asenkron depolama cihazları
Ana bellek depolama cihazlarını sınıflandırabileceğiniz ilk kriter olarak senkronizasyon yöntemini göz önünde bulundurun. Bu bakış açısından, bilinen bellek türleri alt bölümlere ayrılır:
Rastgele erişimli bellek cihazları
Halihazırda kullanılan RAM mikro devrelerinin çoğu, harici bir güç kaynağı olmadan veri depolayamaz, yani uçucudurlar (vo.
Statik ve dinamik rastgele erişim belleği
Statik RAM'de, depolama elemanı kaydedilen bilgileri süresiz olarak (bir besleme geriliminin varlığında) saklayabilir. Bellek öğesi dinamik
Statik rastgele erişim belleği
Bir tetikleyicinin statik RAM'de bir bellek öğesi rolünü oynadığını hatırlayın. Ancak şu anda statik RAM en hızlı ve en pahalı işletimsel bellek türüdür.
Laboratuvar işi. Programda bellek ve kontrol aktarımı ile genişletilmiş çalışma
Call ve ret kontrol transfer komutlarını kullanarak i8086 mikroişlemci için aşağıdaki programları assembly dilinde uygulayın: 1. Kesimi tanımlayın.
Manyetik diskler
Bir manyetik disk (MD) belleğindeki bilgiler, manyetik bir malzemeyle kaplanmış düz metal veya plastik plakalar (diskler) üzerinde depolanır. Veri yazılır ve d'den okunur
Veri organizasyonu ve biçimlendirme
Diskteki veriler, iz adı verilen bir dizi eşmerkezli daire şeklinde düzenlenmiştir (Şekil 72). Her biri kafa ile aynı genişliğe sahiptir. Bitişik izler birbirinden ayrılmıştır. Bu
Disk sistemlerinin iç yapısı
Sabit kafalı hafızada her parça için bir adet okuma/yazma kafası bulunmaktadır. Başlıklar, diskin tüm izlerini geçen sert bir kol üzerine monte edilmiştir. diskte
Yedekli Dizi Kavramı
Herhangi bir VM'nin harici belleğinin temeli olan manyetik diskler, aynı zamanda nispeten yüksek maliyet, yetersiz performans ve açık olması nedeniyle "darboğazlardan" biri olmaya devam ediyor.
Disk alt sisteminin performansının iyileştirilmesi
RAID'de bir disk alt sisteminin performansının iyileştirilmesi, şeritleme adı verilen bir teknikle sağlanır. Veri bölümleme ve di tabanlıdır.
Disk alt sisteminin hata toleransını artırma
RAID konseptinin hedeflerinden biri, disk arızalarından veya arızalardan kaynaklanan hataları tespit edebilmek ve düzeltebilmekti. Bu, yedek disk sürücüsü nedeniyle elde edilir.
RAID seviye 0
RAID seviye 0, kesinlikle, RAID ailesinin tam teşekküllü bir üyesi değildir, çünkü bu şema artıklık içermez ve yalnızca gelecekte performansı iyileştirmeyi amaçlar.
RAID seviye 1
RAID 1'de, verilerin kopyalanmasıyla artıklık elde edilir. Prensip olarak, orijinal veriler ve kopyaları disk dizisine keyfi olarak yerleştirilebilir, ana şey, buldukları şeydir.
RAID seviye 2
RAID 2 sistemleri, tüm disklerin her G/Ç isteğine aynı anda dahil olduğu bir eşzamanlı erişim tekniği kullanır. Genellikle tüm senkronizasyon disklerinin milleri
RAID seviye 3
RAID 3, RAID2'ye benzer şekilde düzenlenmiştir. Aradaki fark, RAID 3'ün disk dizisi ne kadar büyük olursa olsun yalnızca bir ek disk, eşlik diski gerektirmesidir (p
RAID seviye 4
Yedek bilgi oluşturma fikri ve tekniğinde RAID 4, RAID 3 ile aynıdır, yalnızca RAID 4'teki şeritlerin boyutu çok daha büyüktür (genellikle bir diskte bir veya iki fiziksel blok). Gla
RAID seviye 5
RAID 5, RAID 4'e benzer bir yapıya sahiptir. Aradaki fark, RAID 5'in eşlik şeritlerini depolamak için ayrı bir disk içermemesi, ancak bunları tüm diskler arasında şeritlemesidir. Tipik
RAID seviye 6
RAID 6, RAID 5'e çok benzer. Veriler ayrıca blok boyutlu şeritlere ayrılır ve dizideki tüm sürücülere yayılır. Benzer şekilde, eşlik çubukları farklı disklere dağıtılır.
RAID seviye 7
Storage Computer Corporation tarafından patenti alınan RAID 7 şeması, dizi denetleyicisinin yerleşik işletim sistemi tarafından yönetilen bir dizi eşzamansız diski ve önbelleği birleştirir.
RAID seviye 10
Bu şema RAID 0 ile aynıdır, ancak ondan farklı olarak, ayrı disklerin rolü, RAID 1 şemasına göre oluşturulmuş disk dizileri tarafından oynanır (Şekil 83). Böylece, RAID 10'da,
RAID sistemlerinin uygulanmasının özellikleri
RAID dizileri yazılımda, donanımda veya yazılım ve donanımın bir kombinasyonunda uygulanabilir. Yazılımda uygulandığında, sıradan disk konsolları kullanılır.
optik bellek
1983 yılında, kompakt disklere (CD - kompakt disk) dayalı ilk dijital ses sistemi tanıtıldı. CD, 60 dakikadan fazla bilgi depolayabilen tek taraflı bir disktir.
Eşzamanlılık seviyeleri
Paralelliği uygulamanın yöntemleri ve araçları, desteklenmesi gereken düzeye bağlıdır. Aşağıdaki paralellik seviyeleri genellikle ayırt edilir: · İş seviyesi. Nesk
Program düzeyinde paralellik
İki durumda program düzeyinde paralellikten bahsetmek mantıklıdır. İlk olarak, paralel olarak yürütülebilecek programda bağımsız bölümler ne zaman tahsis edilebilir?
Komut düzeyinde paralellik
Komut düzeyinde paralellik, birden fazla talimatın işlenmesi veya aynı talimatın farklı aşamalarının yürütülmesi zaman içinde örtüştüğünde meydana gelir. Bilgisayar geliştiricileri
Program paralellik profili
Programın yürütülmesine paralel olarak katılan çok işlemcili bir sistemin işlemcilerinin sayısı, t zamanının her anında paralellik derecesi kavramı ile belirlenir D (t) (
Aşağıdaki özelliklere sahip bir programın paralel yürütülmesini göz önünde bulundurun: · O (n) - n işlemcili sistemde yürütülen toplam işlem (komut) sayısı;
Amdahl Yasası
Kullanıcı, problemini çözmek için bir paralel hesaplama sistemi satın alarak, hesaplamaların dağılımı nedeniyle hesaplama hızında önemli bir artış beklemektedir.
Gustafson yasası
Amdahl Yasası tarafından verilen değerlendirmede bir miktar iyimserlik, NASA Ames Research'ten daha önce bahsedilen John Gustafson tarafından yürütülen araştırmalardan gelmektedir. Bir bilgisayar sisteminde çözme
SMP Sistemlerinde Önbellek Tutarlılığı
Modern işlemcilerin bellek bant genişliği gereksinimleri, büyük, katmanlı önbellekler kullanılarak önemli ölçüde azaltılabilir. Daha sonra, eğer bu gereksinimler
MPP Sistemlerinde Önbellek Tutarlılığı
Büyük ölçekli dağıtılmış bellek sistemleri oluşturmanın iki farklı yolu vardır. En basit yol, donanım mekanizmalarını ortadan kaldırmaktır.
Çok işlemcili sistemlerde kesintilerin organizasyonu
Ortak bir veri yolu ile birleştirilmiş birkaç işlemcinin kullanıldığı en basit simetrik çok işlemcili sistemlerde kesintilerin uygulanmasını ele alalım. Her işlemci
Çözüm
Bilgisayarların yapısının ve organizasyonunun tüm yönlerini tek bir yayında (hatta tek bir derste) ele almak mümkün değildir. Bu insan eylemi alanında bilgi
bibliyografik liste
1. Aven, OI Bilgisayar sistemlerinin kalite ve optimizasyonunun değerlendirilmesi / OI Aven. Aven, N. Ya. Turin, A. Ya. Kogan. - E.: Nauka, 1982 .-- 464 s. 2. Voevodin, V. V. Paralel hesaplamalar
Zaman içinde geliştiriciler tarafından çeşitli bellek türleri oluşturulmuştur. Farklı özellikleri vardı, farklı teknik çözümler kullandılar. Belleğin gelişiminin arkasındaki ana itici güç, bilgisayarların ve merkezi işlem birimlerinin geliştirilmesiydi. Performansta ve RAM miktarında sürekli bir artış gerekliydi.
Sayfa belleği
Sayfa modu DRAM (PM DRAM), üretilen ilk bilgisayar rastgele erişimli bellek türlerinden biriydi. Bu tür bellekler 1990'ların başında üretildi, ancak işlemci performansının ve uygulamaların kaynak yoğunluğunun artmasıyla birlikte, yalnızca bellek miktarını değil, çalışma hızını da artırmak gerekliydi.
Hızlı sayfa belleği
Hızlı sayfa modu DRAM (FPM DRAM) 1995 yılında ortaya çıktı. Bellek temelde yeni değişikliklere uğramadı ve belleğin donanım kısmındaki yük artırılarak çalışma hızındaki artış sağlandı. Bu bellek türü, çoğunlukla Intel 80486 işlemcili veya diğer şirketlere ait benzer işlemcilere sahip bilgisayarlar için kullanılıyordu. Bellek, sırasıyla 70 ve 60 ns tam erişim süresi ve 40 ve 35 ns görev döngüsü ile 25 ve 33 MHz frekanslarında çalışabilir.
EDO DRAM - Gelişmiş Çıkış Belleği
Intel Pentium işlemcilerin ortaya çıkmasıyla birlikte FPM DRAM'in tamamen etkisiz olduğu kanıtlandı. Bu nedenle, bir sonraki adım genişletilmiş veri çıkışı DRAM'dir (EDO DRAM). Bu bellek 1996 yılında piyasaya çıktı ve Intel Pentium ve üzeri işlemcilere sahip bilgisayarlarda aktif olarak kullanılmaya başlandı. Performansı, FPM DRAM belleğe kıyasla %10-15 daha yüksek çıktı. Çalışma frekansı sırasıyla 40 ve 50 MHz, tam erişim süresi 60 ve 50 ns ve görev döngüsü 25 ve 20 ns idi. Bu bellek, çıktı verileri için okuma performansını iyileştirmek için bazı ardışık düzen sağlayan bir veri mandalı içerir.
SDRAM - Senkronize DRAM
Yeni işlemcilerin piyasaya sürülmesi ve sistem veriyolu frekansındaki kademeli artış nedeniyle, EDO DRAM belleğinin kararlılığı gözle görülür şekilde düşmeye başladı. Senkronize DRAM (SDRAM) ile değiştirildi. Bu tür belleğin yeni özellikleri, tüm sinyalleri senkronize etmek için bir saat üretecinin kullanılması ve ardışık bilgi işlemenin kullanılmasıydı. Ayrıca bellek, daha yüksek sistem veri yolu frekanslarında (100 MHz ve üstü) güvenilir bir şekilde çalıştı.
Zincirdeki ilk hücrenin okuma süresi (erişim süresi) FPM ve EDO belleği için belirtilmişse, SDRAM için sonraki hücrelerin okuma süresi belirtilir. Bir zincir, birkaç ardışık hücredir. Belleğin türünden bağımsız olarak ilk hücreyi (60-70 ns) okumak oldukça uzun zaman alır, ancak sonrakileri okuma süresi büyük ölçüde türe bağlıdır. Bu tip belleğin çalışma frekansları 66, 100 veya 133 MHz olabilir, tam erişim süresi 40 ve 30 ns ve çalışma döngüsü süresi 10 ve 7.5 ns olabilir.
Bu bellek türü ile Sanal Kanal Belleği (VCM) teknolojisi kullanılmıştır. VCM, çip üzerinde kayıt kanallarını kullanarak daha esnek ve verimli veri aktarımına izin veren bir sanal kanal mimarisi kullanır. Bu mimari SDRAM'e entegre edilmiştir. VCM, yüksek veri aktarım hızına ek olarak, mevcut SDRAM'lerle uyumluydu, bu da sistemi önemli maliyetler ve değişiklikler olmadan yükseltmeyi mümkün kıldı. Bu çözüm, birkaç yonga seti üreticisinden destek bulmuştur.
Gelişmiş SDRAM (ESDRAM)
Standart DRAM belleğinde bulunan bazı sinyal gecikme sorunlarının üstesinden gelmek için, çipin içine az miktarda SRAM yerleştirilmesine, yani çip üzerinde bir önbellek oluşturulmasına karar verildi.
ESDRAM, esasen küçük SRAM'li SDRAM'dir. Düşük gecikme ve patlama işlemi ile 200 MHz'e kadar frekanslar elde edilir. Harici önbellekte olduğu gibi, SRAM önbelleği de en sık erişilen verileri depolamak ve almak için tasarlanmıştır. Bu nedenle, yavaş DRAM verilerine erişim süresinde azalma.
Böyle bir çözüm, Ramtron International Corporation'ın ESDRAM'ıydı.
Toplu EDO RAM
Burst genişletilmiş veri çıkışı DRAM (BEDO DRAM), SDRAM'e ucuz bir alternatif haline geldi. EDO DRAM belleğine dayanan temel özelliği, blok blok veri okuma teknolojisiydi (bir veri bloğu bir döngüde okundu), bu da onu SDRAM belleğinden daha hızlı yaptı. Ancak, 66 MHz'den daha yüksek bir sistem veri yolu frekansında çalışamama, bu tür belleğin popüler olmasına izin vermedi.
Özel bir rastgele erişimli bellek türü - Video RAM (VRAM) - video kartlarında kullanım için SDRAM belleği temelinde geliştirilmiştir. Yüksek kaliteli görüntülerin gerçekleştirilmesi için gerekli olan görüntü yenileme işlemi sırasında sürekli bir veri akışına izin verdi. VRAM belleğine dayanarak, Windows RAM (WRAM) tipi bellek özelliği ortaya çıktı, bazen yanlışlıkla Windows ailesinin işletim sistemleriyle ilişkilendirildi. Bazı teknik değişiklikler sayesinde performansı orijinal SDRAM'den %25 daha yüksektir.
Geleneksel SDRAM ile karşılaştırıldığında, çift veri hızlı SDRAM, DDR SDRAM veya SDRAM II bant genişliğini iki katına çıkardı. Başlangıçta, bu tür bellek video kartlarında kullanılıyordu, ancak daha sonra yonga setlerinde DDR SDRAM desteği vardı.
Önceki tüm DRAM'lerin ayrı adres, veri ve kontrol hatları vardı ve bu da cihazlara hız sınırları getiriyordu. Bu sınırlamanın üstesinden gelmek için bazı teknolojik çözümlerde tüm sinyaller tek bir veri yolunda gerçekleştirilmeye başlandı. Bu çözümlerden ikisi DRDRAM ve SLDRAM teknolojileridir. En popülerliği kazandılar ve dikkati hak ediyorlar. SLDRAM standardı açıktır ve önceki teknoloji gibi SLDRAM her iki saat kenarını da kullanır. Arayüze gelince, SLDRAM SynchLink Arayüzü adı verilen protokolü benimser ve 400 MHz'de çalışmayı hedefler.
DDR SDRAM 100, 133, 166 ve 200 MHz frekanslarında çalışır, tam erişim süreleri 30 ve 22,5 ns'dir ve görev döngüsü 5, 3,75, 3 ve 2,5 ns'dir.
Senkronizasyon frekansı 100 ila 200 MHz aralığında olduğundan ve veriler, saat darbesinin hem kenarı boyunca hem de kenarı boyunca, senkronizasyon darbesi başına 2 bit olarak iletildiğinden, etkin veri iletim frekansı 200 ila 200 MHz aralığındadır. 400 MHz. Bu tür bellek modülleri DDR200, DDR266, DDR333, DDR400 olarak adlandırılır.
Doğrudan RDRAM veya Doğrudan Rambus DRAM
RDRAM bellek tipi Rambus tarafından geliştirilmiştir. Bu belleğin yüksek performansı, diğer bellek türlerinde bulunmayan bir takım özelliklerle sağlanır. RDRAM belleğin başlangıçtaki çok yüksek maliyeti, güçlü bilgisayar üreticilerinin daha az güçlü, ancak daha ucuz DDR SDRAM belleği tercih etmesine yol açtı. Çalışma belleği frekansları 400, 600 ve 800 MHz'dir, tam erişim süresi 30 ns'ye kadar ve çalışma döngüsü süresi 2,5 ns'ye kadardır.
Yapısal olarak yeni bir DDR2 SDRAM türü 2004 yılında piyasaya sürüldü. Teknik değişiklikler nedeniyle DDR SDRAM teknolojisine dayanan bu bellek türü daha yüksek performans gösterir ve modern bilgisayarlarda kullanılmak üzere tasarlanmıştır. Bellek 200, 266, 333, 337, 400, 533, 575 ve 600 MHz veriyolu hızlarında çalışabilir. Bu durumda etkin veri iletim frekansı sırasıyla 400, 533, 667, 675, 800, 1066, 1150 ve 1200 MHz olacaktır. Bazı bellek modülü üreticileri, standart frekanslara ek olarak, standart olmayan (ara) frekanslarda çalışan örnekler de üretir. Frekans boşluğunun gerekli olduğu hız aşırtmalı sistemlerde kullanılmak üzere tasarlanmıştır. Tam erişim süresi - 25, 11.25, 9, 7.5 ns veya daha az. Görev döngüsü 5 ila 1.67 ns'dir.
Bu bellek türü, bellek veri yolundaki veri aktarım hızının iki katı olan DDR2 SDRAM teknolojilerine dayanmaktadır. Öncekilere kıyasla daha düşük güç tüketiminde farklılık gösterir. Bant genişliği frekansı 800 ila 2400 MHz arasında değişir (kayıt 3000 MHz'in üzerindedir), bu da öncekilerden daha fazla bant genişliği sağlar.
DRAM bellek tasarımları
Pirinç. 4. Çeşitli DRAM muhafazaları. Yukarıdan aşağıya: DIP, SIPP, SIMM (30 pimli), SIMM (72 pimli), DIMM (168 pimli), DIMM (184 pimli, DDR)
Şekil 5.
Pirinç. 6. 204 pimli SO-DIMM paketinde DDR2
DRAM tipi bellek, hem DIP, SOIC, BGA kasalarında ayrı mikro devreler biçiminde hem de SIPP, SIMM, DIMM, RIMM türündeki bellek modülleri biçiminde yapıcı olarak gerçekleştirilir.
Başlangıçta, bellek mikro devreleri DIP tipi kasalarda (örneğin, K565RUxx serisi) üretildi, daha sonra modüllerde kullanılmak üzere teknolojik olarak daha gelişmiş durumlarda üretilmeye başlandı.
SPD (Seri Varlık Algılama) birçok SIMM'e ve DIMM'lerin ezici çoğunluğuna kuruldu - programlı olarak kullanılabilen modül parametrelerini (kapasite, tür, çalışma voltajı, banka sayısı, erişim süresi vb.) depolayan küçük bir EEPROM bellek yongası modülün kurulduğu ekipman (otomatik ayar parametreleri için kullanılır) ve kullanıcılar ve üreticiler olarak.
SIPP modülleri
SIPP (Single In-line Pin Package) modülleri, bir dizi küçük pim şeklinde kontakları olan dikdörtgen panolardır. Bu tasarım türü, daha sonra SIMM tipi modüller tarafından değiştirildiği için pratik olarak artık kullanılmamaktadır.
SIMM modülleri
SIMM'ler (Tek Sıralı Bellek Modülleri), bir tarafında bir dizi temas yüzeyi bulunan uzun dikdörtgen panolardır. Modüller, pano belirli bir açıyla takılarak ve dikey konuma gelinceye kadar üzerine bastırılarak mandallar kullanılarak bağlantının klemensine (soketine) sabitlenir. 4, 8, 16, 32, 64, 128 MB için modüller üretildi.
En yaygın olanı 30 ve 72 pinli SIMM'lerdir.
DIMM'ler
DIMM'ler (Çift Sıralı Bellek Modülleri), her iki tarafında temas yüzeyleri bulunan, konektöre dikey olarak takılan ve her iki ucunda mandallarla sabitlenen uzun dikdörtgen kartlardır. Üzerlerindeki bellek yongaları, kartın bir veya iki tarafına yerleştirilebilir.
SDRAM bellek modülleri en yaygın olarak 168 pimli DIMM'ler, DDR SDRAM bellek modülleri 184 pimli modüller ve DDR2, DDR3 ve FB-DIMM SDRAM modülleri 240 pimli modüller biçimindedir.
SO-DIMM'ler
Taşınabilir ve kompakt cihazlar (Mini-ITX form faktörünün anakartları, dizüstü bilgisayarlar, dizüstü bilgisayarlar, tabletler vb.) ile yazıcılar, ağ ve telekomünikasyon ekipmanları vb. için yapısal olarak azaltılmış DRAM modülleri (hem SDRAM hem de DDR SDRAM) - SO-DIMM (Küçük hatlı DIMM) - Yerden tasarruf etmek için kompakt bir tasarımda DIMM eşdeğerleri.
RIMM modülleri
RIMM (Rambus Sıralı Bellek Modülü) modülleri daha az yaygındır, RDRAM bellek üretirler. 168 ve 184 pinli çeşitlerle temsil edilirler ve anakartta bu tür modüller sadece çiftler halinde kurulmalıdır, aksi takdirde boş yuvalara özel kukla modüller kurulur (bu, bu tür modüllerin tasarım özelliklerinden kaynaklanmaktadır). Ayrıca 184 pinli konnektörlerle uyumlu olmayan 242 pinli PC1066 RDRAM modülleri RIMM 4200 ve taşınabilir cihazlarda kullanılan RIMM - SO-RIMM'in daha küçük bir versiyonu bulunmaktadır.
Avatarların psikolojideki değeri
Avatarların psikolojideki değeri
MS Word'de bir harf nasıl vurgulanır
Bir kişinin avatarı ne anlama gelir?
Kendi Twitter Anınızı Nasıl Yaratabilirsiniz?