Статическая и динамическая оперативная память

Запоминающие устройства ПК

Персональные компьютеры имеют четыре уровня памяти:

● микропроцессорная память (МПП);

● регистровая кэш-память;

● основная память (ОП);

● внешняя память (ВЗУ).

Две важнейших характеристики (емкость памяти и ее быстродействие) указанных типов памяти приведены в табл. 6.1.

Быстродействие первых трех типов запоминающих устройств измеряется временем обращения к ним, а быстродействие внешних запоминающих устройств- двумя параметрами: временем доступа и скоростью считывания:

● t_обр, — сумма времени поиска, считывания и записи информации (в литературе это время часто называют временем доступа, что не совсем строго);

● t_дост — время поиска информации на носителе;

● V_счит — скорость последовательного считывания смежных байтов информации. Напомним общепринятые сокращения: с — секунда, мс — миллисекунда, мкс- микросекунда, нс — наносекунда; 1c = 10⁶ мс = 10⁶ мкс = 10⁹ нс.

Статическая и динамическая оперативная память

Оперативная память может составляться из микросхем динамического (Dynamic Random Access Memory — DRAM)или статического (Static Random Access Memory — SRAM) типа.

Память статического типа обладает существенно более высоким быстродействием, но значительно дороже ЭКАМ. В статической памяти элементы (ячейки) построены на различных вариантах триггеров — схем с двумя устойчивыми состояниями. После записи бита в такую ячейку она может пребывать в этом состоянии сколь угодно долго — необходимо только наличие питания. При обращении к микросхеме статической памяти на нее подается полный адрес, который при помощи внутреннего дешифратора преобразуется в сигналы выборки конкретных ячеек. Ячейки SRAM имеют малое время срабатывания (единицы наносекунд), однако микросхемы на их основе отличаются низкой удельной емкостью (единицы Мбит на корпус) и высоким энергопотреблением. Поэтому статическая память используется в основном в качестве микропроцессорной и буферной (кэш-память).

В динамической памяти ячейки построены на основе полупроводниковых областей с накоплением зарядов — своеобразных конденсаторов, — занимающих гораздо меньшую площадь, нежели триггеры, и практически не потребляющих энергии при хранении. Конденсаторы расположены на пересечении вертикальных и горизонтальных шин матрицы; запись и считывание информации осуществляется подачей электрических импульсов по тем шинам матрицы, которые соединены с элементами, принадлежащими выбранной ячейке памяти. При обращении к микросхеме на ее входы вначале подается адрес строки матрицы, сопровождаемый сигналом RAS(Row Address Strobe — строб адреса строки), затем через некоторое время — адрес столбца, сопровождаемый сигналом CAS (Column Address Strobe — строб адреса столбца). Поскольку конденсаторы постепенно разряжаются (заряд сохраняется в ячейке в течение нескольких миллисекунд), во избежание потери хранимой информации заряд в них необходимо постоянно регенерировать, отсюда и название памяти — динамическая. На подзаряд тратится и энергия, и время, и это снижает производительность системы.

Ячейки динамической памяти по сравнению со статической имеют большее время срабатывания (десятки наносекунд), но большую удельную плотность (порядка десятков Мбит на корпус) и меньшее энергопотребление. Динамическая память используется для построения оперативных запоминающих устройств основной памяти ПК.