Компютърна памет
След процесора един от най-важните компоненти на всеки компютър е неговата памет. Паметта на компютъра е неговата работна област, където той временно съхранява всички файлове, които са му необходими, за да работи. Вътрешната памет се състои от RAM и ROM памет.
1) RAM памет
RAM (Random Access Memory - памет с произволен достъп). Нарича се "с произволен достъп" поради факта, че до всяко място от паметта може да се осъществи достъп толкова бързо, колкото и до произволно друго място. Паметта служи като буфер между централния процесор и останалите компютърни компоненти. Централният процесор например, може да изпълнява само тези инструкции и да ползва само тези данни, които са в RAM паметта. RAM паметта е енергозависима памет. Това означава, че за да помни, на нея й трябва електрически ток. Когато компютърът е изключен, RAM паметта е празна, а само когато е включен, паметта е способна да приема и съхранява копие от софтуерните инструкции и данните, необходими за работата в момента.
Основните предназначения на RAM паметта са да съхранява копие от системните софтуерни програми, които контролират базовите функции на компютъра; временно да съхранява копие от приложни програми, чиито инструкции се извикват и изпълняват от централния процесор; временно да съхранява данни, които се въвеждат от клавиатурата или други входни устройства, докато те бъдат съхранени за по-дълго време на устройствата за съхранение на данни или бъдат прехвърлени към централния процесор за обработка; временно да съхранява данни, които са резултат от обработка, докато бъдат извикани от друг процес за обработка или бъдат прехвърлени към изходните устройства като екран, принтер или диск.
Паметта обикновено се измерва в мегабайти (МВ). Най-често съвременните компютри работят със 256, 512 МВ или 1 GB RAM, според нуждите на потребителите. За по ресурсоемки дейности се използва и над 1GB RAM.
Най-важните характеристики на паметта:
- Физически пакет, в който се произвежда;
- Тип използвана технология за памет;
- Бързина, с която работи;
- Дали поддържа някакъв тип корекция за грешки.
2) Видове RAM памет
Статична RAM памет (SRAМ - static RAМ) - използва се в свръхбързодействащи буферни подсистеми (например като кеш-памет L2). Опакована е в DIL чипове или е вградена в CPU. Запомнящата клетка се състои от flip-flop тригери (електронни компоненти, които имат две състояния с възможност за бързо превключване от едното в другото). Тя може да запазва своето съдържание благодарение на малък заряд от обикновена батерия. Тази памет се използва и при преносими компютри и други малки електронни устройства, които се включват и изключват непрекъснато. Паметта от типа Flash RAM, която също се използва в преносими компютри, е специална форма на SRAМ. SRAМ запазва съдържанието си и при изключване на захранването – т. е. тя е нещо като съчетание на памет с миниатюрен твърд диск. Паметта от типа SRAМ е много по-скъпа от DRAМ и това е причина, поради която тя не се използва като основна памет в обикновените персонални компютри. Тя е много по-бърза, отколкото DRAМ и затова се използва за кеш-памет.
Динамична RAМ памет (DRAМ) - основна системна памет, пакетирана като SIMM-ове или като DIMM-ове. За запомнящата клетка се използва кондензатор, който съхранява електрически заряд. За осигуряване на стабилност на съхранената информация се прави презареждане на паметта, т. н. опресняване. Варианти на динамична памет са:
- FPM (Fast Page Mode) RAM;
- EDO (Ехtепdеd Data Out) RAM;
- BEDO (Burst Extended Data Out);
- SDRAM (Synchronous) DRAM;
- DDR( Double Data Rate) RAM;
- RDRAM (Rumbus) DRAM.
Паметта от типа FPМ RAМ, EDO RAM и BEDO RAM не работи със същата бързина като системната шина, а няколко пъти по-бавно. Така процесорът е принуден да чака за данните и компютърът не работи толкова бързо, колкото би могъл.
Синхронната DRAM или SDRAМ навлезе през 1997 г. Благодарение на добавянето на допълнителна интегрална схема, която функционира като тактов (синхронизиращ) механизъм, SDRAM може да работи със същата скорост или в синхрон със системната шина на компютъра, тъй като данни се пренасят с всеки такт на процесора. Поради своята връзка със скоростта на системната шина SDRAМ обикновено се комбинира с такъв тип системна шина, какъвто тя може да поддържа. Така например РС133 SDRAM е за системи със 133 Mhz системна шина.
През 1999-2000 г. навлезе паметта DDR DRAM. Тя е от типа SDRAM, но може да прехвърля по два байта данни за време, за което нормалната SDRAM може да прехвърли един байт. В DDR RAМ тaктoвитe сигнали се използват двa пъти. Прехвърлят се дaнни, когaтo сигналът се повишава и когатo пaдa. Това й позволява дa извършва двa пъти повече операции за работен тaкт от по-ранните видoвe RAМ. Това е важно за компютърни системи с много бързи системни шини, като такива над 100 Mhz, защото данните към централния процесор може да се прехвърлят с по-голяма скорост и процесорът не чака, за да бъде "захранен".
Вече навлязе и DDR2 паметта. При нея ефективната честота е 4 пъти по-голяма от реалната. За достигане на тази висока скорост се използват 240 пина и BGA пакетиране на чиповете за изчистване на шумовете.
RDRAM (Rumbus) DRAM е напълно нов вид RAМ технология. Използват се съвършено различен тип чипове, монтирани върху интелигентни модули, кoитo работят с изключително високи тактови честоти. Затворени са в топлоразсейващ алуминиев кopпyc. Имат ширина само 16 бита. За eдин работен такт се прехвърля по-малко информация, но пък тактовите честоти са много пo-виcoки. Когато се използва RDRAМ, във всички слотове трябва дa са поставени модули. Задължително е дa има електрическа връзка от слот дo слот. Aкo няма RDRAМ модyли във вceки слот, трябва дa се инсталира "лъжлива" (dummy) кapтa, на която няма никaкви чипове RAМ. Тези кapти се наричат CRIМM (къдeтo "С" означава продължение). Те свързват слотовете, тaкa че дa има връзка между тяx.
3) Модули памет - SIМM, DIMM, SO-DIMM, RIMM
Паметта има формата на малки платки с интегрални схеми, наречени SIMM (Single In-Line Метогу Module - еднореден модул памет). По-късно се разработват други типове пакети с памет, като например DIMM (Dual In-Line Меmогу Module - двуреден модул памет), SO-DIMM (Small Outline DIMM – малък DIMM) и RIMM (Rambus In-Line Меmогу Module - модул памет с цокъл на Rambus).
Паметта от типа SIMM се състои от няколко чипа в една платка, която се свързва към дънната платка чрез ребрен конектор. Паметите от типа SIMM имат 30 или 72 дискретни точки за свързване върху ребрения конектор и се наричат 30- или 72-пинови. 72-пиновите памети са с около 2 см по-дълги, но те прехвърлят информацията на части от по 32 бита, докато 30-пиновите – за 8 бита (което ги прави по-бавни). Вече почти не се използват.
Намаляването на физическите размери на паметта продължава с въвеждане на памет от тип DIMM. DIMM представлява два SIMM чипа в един корпус. Те са с около 2,5 см по-дълги от 72-пиновите чипове, имат 168 извода и прехвърлят по 64 бита. В момента те са масово разпространени.
Паметта от тип RIMM представлява друг тип чипове, предназначени конкретно за работа на компютърни системи, които използват RDRAM. Характерна черта при нея е наличието на алуминиева пластина, която покрива чиповете памет. Нейната роля е да разсейва топлината, защото тези памети са доста по-горещи от останалите.
Преносимите компютри използват друг тип модулна памет, наречена SO-DIMM, която има различен тип конектор със 72 щифта.
4) Бързодействие на RAМ паметта
Бързодействието на RAM паметта се задава обикновено в наносекунди (ns). Това бързодействие се отнася за времето, необходимо, за да се изпрати исканият блок от данни от паметта към системната шина и по пътя до процесора. Паметта от типа FPM RAМ има бързодействие от 60 до 70 ns. Памет от тип EDO RAM работи в границите между 50 и 70 ns, а SDRAМ работи с бързина от 10 до 15 ns.
5) ROM памет
ROM (Read Only Memory) паметта е памет, от която само се чете. Един от големите чипове на дънната платка е ROM паметта. На този чип е записана така наречената базова входно-изходна система - ВIOS (Basic Input Output System), която се помни дори без да има захранване. Това е програма, която компютърът стартира винаги, когато го включим. Една от функциите на тази “програма” е да направи проверка на клавиатypaтa, монитора, флопи-дисковото устройство и други компютърни компоненти дали са свързани правилно. Тази част напрограмата се нарича POST (Power Оn Self Test). След тази проверка се стартира друга част на ВIOS, която търси Дискова Операционна Система - DOS, записана на дискета или твърд диск и я стартира. Софтуер, записан на чип се нарича Firmware.
Разновидности ROM-памет: PROM, EPROM, ЕЕР¬ROM, FLASH ROM.
- PROM (Programmable Read-Only Memory) е програмируема ROM памет, което означава, че потребителят може сам да запише в нея програма или данни. Веднъж записаните данни не могат да се изтриват.
- EPROM (Erasable Programmable Read-Only Memory) е изтриваема програмируема ROM. Съдържанието на EPROM може да бъде изтрито чрез специални устройства с използване на ултравиолетова светлина и на него да бъдат записани други данни. EPROM чиповете се различават външно от останалите по това, че имат кръгло прозорче от кварцово стъкло на корпуса си, през което се вижда самият чип.
- EEPROM (Electrically Erasable Programmable Read-Only Memory) е електрически изтриваема ROM. При него данните се изтриват с електричество, което е значително по-бързо и по-удобно в сравнение с EPROM-а. Но има по-висока цена.
- FLASH ROM - Flash Rom е вид EEPROM, който се доставя в някои от съвременните системи. EEPROM - електрически изтриваема и програмируема памет само за четене е тип ROM, която може да се изтрива и препрограмира директно в системата, без използването на ултравиолетова лампа и EPROM програматор.
Използването на Flash ROM позволява на производителя да изпраща нови версии на ROM BIOS на дискета. След това потребителят може да зареди новата версия във Flash ROM чипа на дънната платка, без да го изважда или сменя.
Производители на памет са PQI, Kingston, Kingmax, TwinMos, Nanya, Samsung и др.