Жады қалай жұмыс жасайды? Жады элементтері

І. КІРІСПЕ ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... .. 3
ІІ. НЕГІЗГІ БӨЛІМ
1.тарау. Жады қалай жұмыс жасайды?
1.1 Логиканың элементтік қоры ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... . 6
1.2 Жадтың жылдамдығы мен өнімділігі ... ... ... ... ... ... ... 7
1.3 Оперативтік жадының жұмыс істеу принципі ... ... ... ... ... 9
2.тарау. Жады чиптары.
2.1 DRAM типті жады ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... .. 9
2.2 SRAM типті жады ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... 12
3.тарау. ЭЕМ.нің жедел жады 15
4.тарау. Оперативтік жадыны ұйымдастыру (RAM ). 18
5.тарау. Оперативті есте сақтау құрылғысы 19
ІІІ. ҚОРЫТЫНДЫ ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... .. 24
ІV. ҚОЛДАНЫЛҒАН ӘДЕБИЕТТЕР ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... 25
V. ҚОСЫМША ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... .. 26

Оперативті жад компьютердің ең маңызды элементтерінің бірі. Дәл осы жадтан процессор программаларды және өңдеуге шығыс ақпараттарын алады, осыған барлық алынған қорытындыларды жазып отырады. “Оперативті” жад атауын бұл жад өте тез жұмыс жасауынан, яғни жадтан ақпараттарды оқу кезінде немесе жадқа жазу кезінде процессор тәжірибе жүзінде күтпейді.Оперативті жад –барлық қолданбалы программалар және жұмыс жасап жатқан ақпараттар жүктелетін энергияға тәуелді орта. Жұмыс аяқталған кезде ақпарат оперативті жадтан жойылады. Егер де дискіде ақпараттарға сәйкес жаңарту қажет болғанда олар қайта жазылады. Бұл автоматты түрде орындалуы мүмкін, бірақ көбіне орындаушыдан команданы талап етеді. Компьютер сөндірілген кезде барлық ақпараттар оперативті жадтан жойылады. Осыған байланысты оперативті жадтың барлық мағынасын бағалау қиын. Осы кезге дейін компьютерлік индустрия облысы тәжірибе жүзінде дамыған жоқ. Видео, аудио жүйелерді процессордың өнімділігін алу керек еді. Дамулар болды, бірақ басқа компоненттердің (бөліктердің) даму ырғағы сәйкес болмады және бұл дамулар тке таңдау уақыты құралсыз кэш жады модуліне толықтырылды, ақпаратты енгізі басқарушы сигналдар өзгерді, бірақ ресурстарын жұмсаған өндіріс технологиясы сол қалпында қалды. Жад жіңішке орын болып қала берді, жүйенің жылдам орындауы ең жай элементінің жылдам орындауымен анықталатыны белгілі. Және де көптеген жыл бұрын технология дамуының толқыны оперативті жадқа келді.
Оперативті жадтың тез дамуы оның дамуымен қоса, оның бағасын айтарлықтай төмендетті.
Жад айтарлықтай арзандағанымен, бұрынғы жылдарға қарағанда жиірек дамыту керек болды. Қазіргі уақытта жадтың жаңа типтері жылдамырақ игерілуде, осыған сәйкес жаңа компьютерлерге жаңа жад типтерін орнатуға болмайтыны белгілі.
Компьютерде орнатылған жадтың сандары сіздің қандай программалармен жұмыс жасауыңызға тікелей тәуелді.
Оперативті жады үшін көбіне RAM мағынасы қолданылады, яғни туынды рұқсатты жад. Бұл оперативті жадта сақталған ақпараттар жадтың орналасу ретіне тәуелді еместігін көрсетеді. Компьютер жады туралы айтқанда, біз көбіне оперативті жадты, процессорде қолданылатын активті бағдарламалар мен ақпараттар сақталатын жадтың микросхемасы және модельдерді қолданамыз.
Қазіргі кезде толық оперативті жад статикалық ОЗУ (SRAM) және динамикалық ОЗУ (DRAM) болып бөлінеді.

1. Скотт Мюллер «Модернизация и ремонт ПК», «Вильямс», Москва 2000г.
2. Михаил Гук Энциклопедия «Аппаратные средства IBM PC», «Питер» Москва 2003г.
3. Фигурнов В.Э «IBM PC для пользователя», «Инфра-М», Москва, 1998г.
4. Малиновского Б.Н Под. ред. чл.-корр. АН УССР. Глава 2.3 БИС ЗУ для построения внутренней памяти // Справочник по персональным ЭВМ — К.: Тэхника, 1990. — С. 384. — ISBN 5-335-00168-2.

Пән: Информатика, Программалау, Мәліметтер қоры
Жұмыс түрі: Курстық жұмыс
Тегін: Антиплагиат
Көлемі: 32 бет
Таңдаулыға:

Мазмұны

І. 3
КІРІСПЕ ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... .
... ... ... ... ... ... ...
ІІ. НЕГІЗГІ БӨЛІМ
1-тарау. Жады қалай жұмыс жасайды?
1.1 Логиканың элементтік 6
қоры ... ... ... ... ... ... ... .. ... ... ...
1.2 Жадтың жылдамдығы мен өнімділігі ... ... ... ... ... ... . ..7
1.3 Оперативтік жадының жұмыс істеу принципі 9
... ... ... ... ...
2-тарау. Жады чиптары.
2.1 DRAM типті 9
жады ... ... ... ... ... ... ... .. ... ... ... ... ... ... ... ... ... .
2.2 SRAM типті 12
жады ... ... ... ... ... ... ... .. ... ... ... ... ... ... ... ... ... .
.
3-тарау. ЭЕМ-нің жедел жады 15
4-тарау. Оперативтік жадыны ұйымдастыру (RAM ). 18
5-тарау. Оперативті есте сақтау құрылғысы 19
ІІІ. 24
ҚОРЫТЫНДЫ ... ... ... ... ... ... . ... ... ... ... ... ... ... ... ... .
... ... ... ... .
ІV. ҚОЛДАНЫЛҒАН 25
ӘДЕБИЕТТЕР ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ...
V. 26
ҚОСЫМША ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... .
... ... ... ... ...

КІРІСПЕ

Оперативті жад компьютердің ең маңызды элементтерінің бірі. Дәл осы
жадтан процессор программаларды және өңдеуге шығыс ақпараттарын алады,
осыған барлық алынған қорытындыларды жазып отырады. “Оперативті” жад атауын
бұл жад өте тез жұмыс жасауынан, яғни жадтан ақпараттарды оқу кезінде
немесе жадқа жазу кезінде процессор тәжірибе жүзінде күтпейді.Оперативті
жад –барлық қолданбалы программалар және жұмыс жасап жатқан ақпараттар
жүктелетін энергияға тәуелді орта. Жұмыс аяқталған кезде ақпарат оперативті
жадтан жойылады. Егер де дискіде ақпараттарға сәйкес жаңарту қажет болғанда
олар қайта жазылады. Бұл автоматты түрде орындалуы мүмкін, бірақ көбіне
орындаушыдан команданы талап етеді. Компьютер сөндірілген кезде барлық
ақпараттар оперативті жадтан жойылады. Осыған байланысты оперативті жадтың
барлық мағынасын бағалау қиын. Осы кезге дейін компьютерлік индустрия
облысы тәжірибе жүзінде дамыған жоқ. Видео, аудио жүйелерді процессордың
өнімділігін алу керек еді. Дамулар болды, бірақ басқа компоненттердің
(бөліктердің) даму ырғағы сәйкес болмады және бұл дамулар тке таңдау уақыты
құралсыз кэш жады модуліне толықтырылды, ақпаратты енгізі басқарушы
сигналдар өзгерді, бірақ ресурстарын жұмсаған өндіріс технологиясы сол
қалпында қалды. Жад жіңішке орын болып қала берді, жүйенің жылдам орындауы
ең жай элементінің жылдам орындауымен анықталатыны белгілі. Және де
көптеген жыл бұрын технология дамуының толқыны оперативті жадқа келді.
Оперативті жадтың тез дамуы оның дамуымен қоса, оның бағасын
айтарлықтай төмендетті.
Жад айтарлықтай арзандағанымен, бұрынғы жылдарға қарағанда жиірек
дамыту керек болды. Қазіргі уақытта жадтың жаңа типтері жылдамырақ
игерілуде, осыған сәйкес жаңа компьютерлерге жаңа жад типтерін орнатуға
болмайтыны белгілі.
Компьютерде орнатылған жадтың сандары сіздің қандай программалармен
жұмыс жасауыңызға тікелей тәуелді.
Оперативті жады үшін көбіне RAM мағынасы қолданылады, яғни туынды
рұқсатты жад. Бұл оперативті жадта сақталған ақпараттар жадтың орналасу
ретіне тәуелді еместігін көрсетеді. Компьютер жады туралы айтқанда, біз
көбіне оперативті жадты, процессорде қолданылатын активті бағдарламалар
мен ақпараттар сақталатын жадтың микросхемасы және модельдерді қолданамыз.
Қазіргі кезде толық оперативті жад статикалық ОЗУ (SRAM) және
динамикалық ОЗУ (DRAM) болып бөлінеді.

Сурет-1. ОЗУ классификациясы

1-тарау. Жад қалай жұмыс жасайды?

1.1 Логиканың элементтік қоры

Екі тұрақты жағдайдың (0 және 1) біреуінде бола алатын
транзистордағы элемент триггер деп аталады, ол сыртқы сигнал арқылы
жағдайды ауыстырыла алады. Осылайша, триггер бір бит ақпаратты сақтайтын
ұяшық жады болады. Кез келген триггерді негізгі үш логикалық элементтен
құруға болады: және, немесе, емес. Сондықтан да элементті логикалық
қорына қатыстылар, триггерге де қатысты болады. Триггерге негізделген жад
статикалық (SRAM) деп аталады.
1. РТЛ – резисторлы-транзисторлы логика. Логиканың элементті
базасының І тарихы ЭЕМ-нің екінші шығарылуына сәйкес келеді. Ол үлкен
сейілту қуатына ие (100 мВт логикалық элементтен жоғары). ЭЕМ үшінші
шығарылуында қолданылмады.
2. ТТЛ немесе Т2Л - транзистрлі-транзисторлы логика. Биполярлы
транзисторларға негізделген. Интеграцияның кіші және орта интегралды
сұлбаларында қолданылады. Логикалық элементте сигналды күту уақыты 10нс,
элементке пайдаланатын қуат – 10мВт.
3. ТТЛ-шоткалар – Шотка диодын пайдаланатын ТТЛ модификациясы. Аз
ғана элементті күту уақыты (3нс) және жоғары сейілту қуатына (20мВТ) ие.
4. ИИЛ немесе И2Л – интегралды инжекторлы логика. Бұл ТТЛ-дің әр
түрлілігі. Базалық элементі біртекті биполярлы транзистор емес (pnpжәне
npn), олар горизонтальды pnp транзисторы және тік npn транзисторы
орналасқан. Бұл БИС және СБИС-те элементтердің жоғарғы тығыздығын
қалыптастыруға жол береді. Осыған сәйкес тұтыну қуаты 50мкВт-қа және
сигналды күту уақыты-10нс.
5. ЭСЛ – эмитерлі байланысқан логикалық элемент. Бұл логика
биполярлы транзисторда құрылған. Бұларда күту уақыты – 0,5-0,2нс, тұтыну
қуаты - 2550мВт.

Сурет-2.

6. МДП транзистордағы элемент. Бұл сұлбаларда биполярлы
транзисторлары жазықтыққы ауыстырылған. Бұндай элементтердің күту уақыты
1ден 10ға дейін, тұтыну уақыты – 0,1-1,0мВт дейін құрайды.
7. КМОП – логика (комплементарлы логика). Бұл логикада n-MOP және
p-MOP транзисторлары симметриялы қосылған. Статаикалық тәртіпте тұтыну
қуаты – 50мкВт, күту – 10-50нс.
Жоғарыда көрсетілгендей биполярлы транзистордың логикасы өте тез, бірақ
бір уақытта өте қымбат және жоғары сейілту қуатына ие. Жай ғана тең
шарттарда жазықтық транзистор логикасы жай, бірақ аз ғана электрді тұтынады
және құны төмен.

1.2 Жадтың жылдамдығы мен өнімділігі

Жадтың жылдамдығы арқылы жазу операциясы және мәлiметтi оқу уақыты
анықталады. Кез келген жады элементінің негізгі параметрі ең төменгі
уақытқа қол жетімділік пен циклдар топтамасының ұзақтығы болып табылады.
Қол жетімділік уақыты (access time) ақиқаттық деректердің пайда болуындағы
тосқауылдармен, жадтың шығуындағы циклды оқып бастаумен анықталады. Цикл
ұзақтығы ең төмегі период келесі айналымдағы жадқа циклды оқу мен жазу көп
уақытты талап ететіндігімен анықталады. Белсендi фазадан басқа айналым
цикліне өзiндік қол жетімділік кіреді және мөлшерлес белсендi фазамен әр
уақытта фаза қалыптасады (жадыны бастапқы күйге келтіреді) . Өздерiнiң
есте сақтау элементтерiнiң уақытша мiнездемелерi олардың әрекет ету
қағидаларымен және қолданылатын технологияларды жасауымен анықталады.
Жадтың өнiмдiлiгiн жазылатын немесе оқылатын мәлiметтерді
мегабайттарға және секундтарға өлшеп, ағынның жылдамдығы сияқты
сипаттауға болады . Жадтың ішкі жүйесіндегі өнімділігі процессор
өнімділігімен қатар, айтарлықтай байыпты бейнемен компьютер өнiмдiлiгiн
анықтайды. Бағдарламаның нақты фрагментін орындау, бірiншiден, жадтан
лайықты бағдарламалық кодты жүктеп, екіншіден, мәлiмет алмасулар жасалуын
талап етіп және аз уақытқа қарамастан жадтың ішкі жүйесі бұл амалдарды
қамтамасыз етуді талап етуі болып табылады.
Жадтың өнiмдiлiгi екiншi деңгейлі кэш сияқты, әдетте, пакеттi
циклдерді (Memory Burst Read Cycle ) оқудың ұзақтықтарымен сипатталады.
Пакеттi тәртiпті үндеу кэшті қолданушы процессорлар үшiн негiзгi болып
табылады (486 және одан жоғары); оқудың циклдерi (әрдайым процессорға
жадтан нұсқау келіп тұрады) жазу циклдеріне қарағанда анағұрлым жиiрек
орындалады. Бұл ұзақтықтар пакеттегi кезектi мәлiмет үлесiнiң берiлуi үшiн
тиiстi жүйелiк шиналардың такттерiнiң санында өрнектеледi. Пакеттi циклді
оқудың диаграммасы үшiн 5-3-3-3-шi түрдiң белгiсi бес тактпен бiрiншi
элементтiң циклін оқуға және үш тактпен келесi үш элементтердiң әрбiрiн
оқуға сәйкес келедi. Бiрiншi сан жадтың жасырынуын (latency ) -
мәлiметтердi күту уақытын, ал келесi - тапсыру жылдамдығын сипаттайды.
Сонымен бiрге, жүйелiк шинаның жиiлiгi де реттеледi. Қазіргі өлшегiштер
бойынша жақсы нәтижелі цикл үшін 5-1-1-1 шинаның жиiлiгi 100 немесе 133
МГц болып табылады. Дегенмен, Pentium 4 процессорлары үшiн, шинаның
жүйесі синхронизацияның әрбiр тактiне мәлiметтердiң төрт 64-биттiк сөздерi
бойынша берiліп отырады, жады өнiмдiлiгiнiң басқа да айтылу тәсілдері
болуы мүмкiн.
Жадтың iшкi жүйесiнiң өнiмдiлiгi есте сақтайтын элементтердi қолдану
жылдамдығына және түріне, жадтың шинасының дәрежесіне және ондағы
архитектураның айлалары -на тәуелдi болады.
Жадтың шинасының дәрежелiгi - бұл байт(немесе бит) саны, бiр уақытта
оқу немесе жазу операцияларын орындай алады. Негізгі жадтың дәрежесі,
әдетте, процессордың сыртқы шинасының дәрежесімен сәйкес келедi (1 байт -
808; 2 байт – 8086 , 80286, 3865X; 4 байт - 386DX, 486; 8 байт -
Pentium және одан жоғары). Толығымен анықталғандай, блок өнiмдiлiгi
бiрдей жылдамдықты микросхемалардың немесе жады модулдарының жанында
кіші дәрежеге қарағанда, үлкен дәреженің жоғары болатыны анық. 32-биттiк
(iшкi регистрлер бойынша) Реntium процессорының және жоғары сыртқы шинаның,
жады бар процессор арасындағы дәнекерлік, өнімділіктің жоғарылау
мақсатымен 64 биттiң дәрежесіне ие болады. Процессор өндiрушiлерiнiң ниетi
және жады дәрежесіндегі жүйелік платтың өнімділігін әрдайым төмендетуге
алып келедi:толық разрядты шинасы бар (8086, 386D Х) процессорлардағы
компьютерлер бiрдей такт жиiлiгінiң (8088, 3865Х) жанында 50 %-ке өз
iнiлерiн басып озу көбірек орындалады. Бiр кездері тiптi Pentium үшiн 32-
биттiк жадпен жұмыс iстейтiн чипсеттер шығарылды, бiрақ осындай үнемдеудiң
тиiмдiлiгі күдiк туғызды.
Жадтар банкін микросхемалар немесе модулдардың (сонымен бiрге олар
микросхемалар үшiн отырғызатын орындарды – кереуеттер, слоттар үшін DIMM
немесе SIMM) комплекттерi деп атайды. Іскер тек қана толық толтырылған банк
бола алады. Бір банктің iшiнде iс жүзiнде әрдайым жадтың бiрдей (түрге және
көлем бойынша) элементтерi қолданылуы керек.
Компьютерлердегi 486-шы процессорда SIMM-72 бірлігі немесе SIMM-30
төрттiгi банк болып табылады. Компьютер процессорларында банктiң 5-6-ші
ұрпақтары (7-шi және АМD үшiн) SIMM-72 жұбы немесе DIMM-нің бір модулі
немесе RIММ (бұл модулдар бiрнеше банктерде бола алады) бола алады. i850
чипсетi бар тақшаларда Pentium 4 процессоры үшін RIMM жұбын орналастыру
керек болады (сенiмдi жаңа микроархитектураны, жадтың өнiмдiлiгiн
қамтамасыз ету үшiн).
Егер орнатылатын жадтың көлемi бiрнеше банктермен толып кетсе,
өнiмдiлiктiң жоғарылау резервi банктер алмасу (bank interleaving ) есебiнен
көрiнiп қалады. Мәлiметтер блогiнiң дәрежесі (мұндай мәлiметтер блогінің
дәрежесі банктің дәрежесімен сәйкес келеді ) әртүрлi банктерде кезекпен
орналасатындығы алмасу идеясын қорытындылайды. Онда осы банктерге бiртiндеп
қарату кезекпен жұмыс iстейдiгі ықтимал, және де бiр банкке белсендi фазаны
қарату басқа банктiң фазаны қалпына келтiру уақытында орындала алады, демек
екi банктің фазаны қалпына келтiруiн уақыты бір орында тұрып қалмайды.
Жеке банктің жұмысының максималды жиілігіне қарағанда екі банктің алмасу
жүйесіндегі мәліметтерді беру жиілігі екі есе жоғары. Чипсеттi алмастыру
iске асу үшiн жадтың адрестi сызықтарының қайта коммутациялану мүмкiндiгi
банкте орнатылған санына байланысты қамтамасыз етуi керек және олар үшін
(банктер) басқару сигналдарының бөлек сызықтары бар болу керек. Банктердiң
көбi алмасуларға қатысқан сайын, шектi (теория жағынан алғанда ) жоғары
өнiмдiлiк болады. Екi немесе үш банктердiң (two way interleaving, three way
interleaving) алмасуы жиiрек қолданылады. Алмасуға одан да көп банктер
қатыса алады. Банктерді кіші банктерге бөлетін болса, басқа да пайда табуға
болады. Қазiргi процессорлар болғандықтан, жады бар транзакциядағы бiрнеше
сұраныстарды параллельді орналастыру, сұраныстарды өңдеудiң жасырын
фазалары, әртүрлi банктерге қатысты қажетті мерзiмдi уақытқа қол жеткізу
бiр уақытта орындала ала алды.

1.3 Оперативтік жадының жұмыс істеу принципі

Оперативті жады – процессор жұмыс істеп тұрған кезде пайдаланылатын
барлық бағдарламалар мен деректерді cақтауға арналған негізгі жады.
Оперативті жадыны осы бағдарламалар мен деректерді сақтау үшін қолданылатын
ұяшықтардың жиынтығы десе де болады. Компьютер жұмыс жасап тұрған кезде
процессор өзіне қажетті деректерді осы ұяшықтардан алып отырады. Оперативті
жадыда деректерді сақтау үшін оны үздіксіз электрмен қоректендіріп отыру
керек. Компьютерді ажыратқанда – оперативті жадыдағының бәрі өшеді, ал
компьютерді қосқанда – барлық бағдарламалар мен деректерді процессордың
өңдеуі үшін оперативті жадыға қайта жүктейді. Сондықтан да оперативті
жадыдағы дүниелеріңіз өшіріліп кетпейді.
Қазіргі операциялық жүйелер бірнеше бағдарламаларды қатар орындауға
мүмкіндік береді және әрбір бағдарлама немесе деректер файлдар жадының
өзіне бөлініп, арнайы бөлігіне жүктеледі. Оперативті жадының көлемі
неғұрлым үлкен болса, соғұрлым көп бағдарламаны қатар орындауға болады.
Компьютер жұмыс жасап тұрған кезде қолданылатын барлық деректер мен
командаларды оперативті жадыны қолданбай-ақ, неге қатқыл дискінің өзінде
сақтамасқа деген тағы бір сұрақ тууы мүмкін. Алайда бұл мүмкін емес,
өйткені процессор қатқыл дискінің жадымен салыстырғанда оперативті жадының
ұяшықтарымен мыңдаған есе жылдам байланысады.

2-тарау. Жады чиптары.

2.1 DRAM типті жады

Динамикалық оперативтік жады (Dynamic RAM - DRAM) дербес
компьютерлердiң оперативтік жадысының жүйелерiнiң көпшiлiгiнде қолданылады.
Жадтың бұл түрiнiң негiзгi артықшылығы оның ұяшығы өте тығыздалып,
жинақталып тұрады, яғни микросхемаға биттерді жинақтап түюге болады, демек,
олардың негiзiнде үлкен сыйымдылықты жад құрастыруға болады.
DRAMның микросхемасындағы жады ұяшықтары - бұл зарядтар ұстап
қалатын кішігірім конденсаторлар. Жадтың бұл түріне қатысты мәселелер, ол
динамикалық болғандықтан шақырылып, яғни үнемi қалпына келтiріліп отыруы
керек, өйткенi жад конденсаторларындағы электр зарядтарында ағып көп
жиналады және мәлiметтер жоғалтады. Микросхемадағы регенерация кез келген
ұяшықтың үндеуі арқылы бiр уақытта матрицаның барлық жолында орындалады.
Ақпараттың сақталу кепілдігі қазіргі уақытта жадтың әрбір назар аудару
периодтылығы максималды TRF(refresh time ) жолы үшін 8-64 мс шекте жатады.
Көлемі мен матрицаларды ұйымдастыру тәуелділігі үшін бірретті
регенерацияның жалпы көлемі 512, 1024, 2048 немесе 4096 назар аудару
циклын керек етеді. Бөлінгіш регенерациясында олардың жалғыз циклдері 15, 6
мкс қабылдайтын стандартты жады үшін регенерация tRF периодымен тең
орындалады. Керi есептелген шама f=ltRF цикл жиiлiгiненен түсіп қалса
да, бұл циклдердiң периодын refresh rate деп атайды. Жад үшiн ұлғаймалы
регенерация (extended refresh ) циклінің периоды 125 мкс-қа дейiн болуы
мүмкiн деп аламыз. Барлық регенерацияның циклдері пакетке жиналып, осы
уақытта жадыны оқу және жазу құлттанады, сонымен бірге пакеттік регенерация
(burst refresh) нұсқасы да болуы мүмкiн. Бұл 1024 пакет жад шинасын
шамамен 130 мкс циклдердің санында алға орналастырады. Осы себепті,
ережедегідей, пакетте неше цикл және аралық нұсқа болатынын анықтап,
бөлінген регенерацияны орындайды.
CMOS бағдарламалық орнату параметрінің көмегімен кейбір жүйелердің
параметрлерін өзгертуге мүмкіндік беріледі, бірақ регенерация циклдерінiң
арасындағы уақыттың ұзаруы зарядтың кейбiр жад ұяшықтарында құйылуына және
өз жадын шақыруына алып келеді. Көпшілік жағдайда, сенімділікті сақтауға
немесе регенерация жылдамдыған үнемдеуге кеңес береді.
DRAM құрылымдарындағы бiр биттiң сақталуы үшiн тек қана транзистор
және конденсатор қолданылады, сондықтан олар микросхемадағы жадының басқа
түріне қарағанда сыйымдырақ. Транзистордың әрбір бірзарядты регистрін,
жапсарлас конденсатордың күйiн оқу үшiн DRAM қолданады. Егер конденсатор
зарядталған болса, ұяшықта 1 жазылады; егер заряд жоқ болса - 0 жазылады.
Кішігірім конденсаторлардағы заряд әрдайым құйылып отырады,сондықтан болар
жадты үнемi қалпына келтiріп отыру қажет. Тіпті, қоректенудiң лезде берілуi
немесе қандай бір регенерация циклдерiндегi жаңылысу DRAM ұяшығындағы
зарядтартың және деректердің жоғалуына алып келеді.
Әрбiр ұяшық бiр ғана бит сақтауға қабiлеттi. Егер ұяшықтың конденсаторы
зарядталса, онда бұл қосылғанды білдіреді, ал егер зарядталмаса-
өшірілгенді білдіреді.Егер мәлiметтердегі бiр байтты есте сақтау керек
болса, онда 8 ұяшық (1 байт = 8 бит) керек болады. Матрицалардағы ұяшықтар
орналастырылған және олардың әрқайсыларының өз мекенжайы болады, ол жолдың
нөмiрi және бағанның нөмiрінен тұрады.

Ендi қалай оқылып жатқанын қарап шығамыз. Бастапқыда барлық
кiрушілерге RAS (Row Address Strobe ) сигналын алып береді - бұл жолдың
адресі. Осыдан кейiн, барлық мәлiметтер буфердегі осы жолға жазылады. Содан
соң регистрге CAS (Column Address Strobe ) сигналын алып береді - бұл
бағананың сигналы және тиiстi мекенжайы бар биттiң таңдауында болады. Бұл
бит шығуға түседі. Бірақ ұяшықтағы мәліметті уақытында оқу санды жолды
бүлдіреді және олар буферден алып қайта жазып алу керек.
Енді жазба. Жадтың ақпараттық кiруi коммутатор арқылы бағанның
нақтылы адресімен WR(Write) сигналын алып береді және мәлімет регистрдің
емес бағанның шинасына түсіп отырады. Сайып келгенде, жадқа мәлiметтердiң
өтуi баған және жол және мәлiметтердi жазу рұқсатын сигналдарының
комбинациясымен жазған кезде анықталады. Мәлiметтердi жазған кезде
регистрден жол шығуға түспейдi.

Матрица ұяшықтарының мынадай ретпен
орналастырылғанын ескеру керек:
Бұл бір саналған бір битті емес, бірнеше битті санағандыған бiлдiредi.
Егер 8 матрицаны параллель орналастырса, онда бiр байт бiрден саналған
болады. Бұл дәрежелiк деп аталады. Параллель матрицалардағы мәлiметтер
жіберілетін сызықтардың саны микросхеманың енгізушығару шинасының
дәрежелiгiмен анықталады.
DRAM-ның ең маңызды мiнездемесi жылдамдық болып табылады, қысқаша
айтқанда, цикл ұзақтығы + кідіріс уақыты + рұқсат алу уақыты, цикл
ұзақтығы –уақыт, деректердi берудi, кідіріс уақыты- бастапқы жолдың және
бағанның мекенжайын орнатады, рұқсат алу уақыты – өз ұяшықтарын
iздестіретін уақыт. Наносекундтерде өлшенедi.
Қазiр ендi көкейкестi 66-МГц жад шинасы қолданылады. DRAM өңдеушiлері
бұл шекараны жеңу мүмкiндiктерiн тапты және кейбiр қосымша артықшылықтар
синхронды интерфейстi жүзеге асыруы жолымен алынды.
Процессор асинхрондық интерфейспен DRAM өзінің ішкі операцияларын
орындап болғанша күтуі қажет, ол әдетте 60нс уақытты алады. Синхрондық
басқарудағы DRAM-ға жүйелiк сағаттардың басқаруымен процессордан мәлiметтер
беріліп отырады. Процессорға басқа да есептердi орындауға мүмкіндік беру
үшін триггерлер мекенжайды, басқару сигналын және мәлiметтерді есте
сақтайды. Цикл саны анықталып болған соң мәліметтер қол жетімді болады
және процессор шығыс сызықтарын оқи алады.
Синхронды интерфейстiң өзге артықшылығы - жүйелiк сағаттарың DRAM-ға
қажеттi тапсырманы тек қана уақытша шекте беретiндiгiнде. Бұл строб
жасаушы импульстерге қажетті жиынды шығарады. Нәтижесінде, енгізу
ықшамдалады, бақылау сигналының адресі процессордың және уақытша
кідірістердің қатысуынсыз мәліметтерді сақтай алады. Сонымен қатар, ұқсас
артықшылықтар қорытынды операцияларында да iске асырылған.

2.2 SRAM типті жады

Статикалық оперативтік жады (Static RAM - SRAM) – жадтың бұл түрі
басқаларға қарағанда мүлдем өзгеше болып табылады. Ол сондықтан осылай
аталған, динамикалық оперативтік жадтан айырмашылығы, оны сақтау үшiн
iшiндегi периодты регенерация керек болмайды. Бірақ бұл оның жалғыз
артықшылығы емес. Динамикалық опертивті жадыға қарағанда SRAM жоғары
жылдамдыққа ие, қазiргi процессорлар бұрынғы жиiлiкте жұмыс iстей алады.
SRAM-ның қол жетімділік уақыты 2 нс-тан аспайды, бұл жады 500 МГц
немесе одан да жоғары жиiлiктегі процессорлармен синхронды жұмыс iстей
алатынын бiлдiредi. Дегенмен, SRAM конструкциясындағы әрбiр биттің
сақталуы үшiн 6 транзистордың кластерiн қолданады. Транзисторларды
конденсаторсыз қолдану регенерацияда қажетi жоқтығын бiлдiредi. Қорек
алынып болғанша, SRAM есте сақтап тұрады.
2.2.1-сурет. SRAM ұяшығы

SRAM микросхемалары барлық жүйелiк жады үшiн қолданылмайды, өйткені,
SRAM-ның жылдамдығы динамикалық оперативтік жадымен салыстырғанда әлдеқайда
жоғары, бiрақ оның тығыздығы әлдеқайда төмен, ал бағасы едәуір жоғары.
Олардың ақпараттық сыйымдылығы бiр жағынан әлдеқайда аз болса да, аз
тығыздықты SRAM микросхемалары үлкен алаңдарға ие бола алатынын бiлдiредi.
Транзисторлардың үлкен саны және олардың орналасуы SRAM алаңдарын үлкейтіп
қана қоймай, DRAM микросхемасы үшiн ұқсас параметрлермен салыстырғанда
құнды технологиялық үдерiсiн едәуiр жоғарылатады.
Бұған қарамастан, өңдеушiлер РС тиiмдiлiгін жоғарылату үшiн SRAM типті
жадыны қолданады. Бірақ, құнның түбегейлi жоғарылауынан құтылу тек қана
кіші көлемді SRAM-ның өте жылдам жадында бекiтiледi, ол сапалы кэш – жадыда
қолданылады. Кэш-жады тактілі жиiлiктерде жұмыс iстейдi, процессордың жақын
немесе тең тактілі жиiлiктерi, және де тап сол жады әдетте оқу және жазу
процессорымен қолданылады.
Cache (кэш ) сөзінің аудармасы құпия қойма, құпия орын
(тығынды ) жасырынатын жердi бiлдiредi. Бұл қойманың жасырын сыры оның
мөлдiрлiгiнде болады - ол бағдарлама үшiн жадтың бағытталатын облысын
қоспайды. Кэш қосымша жылдам қоймасы бар негiзгi жадтан мәлімет блогының
көшiрмелерiн үндеу ықтималдығы болып табылады. Негiзгi жадтың көлемi аз
болғандықтан, кэш барлық негiзгi жадтың көшiрмесiн сақтай алмайды. Онда тек
қана мәлімет блогының шектелген саны және тiзбе (cache directory ) -
негiзгi жадтың облыстарына олардың ағымдағы сәйкестiгiнiң тiзiмi сақталады.
Бұдан басқа, кэш жасау барлық оперативтік жадыда емес, процессорға қол
жеткізу: бiрiншiден, техникалық шектеулерден кэш жасалатын жадтың максимал
көлемi шектеле алады; екiншiден, жадтың кейбiр облыстары кэштелмейтiн
(чипсет немесе процессордың регистрлерiнiң күйге келтiруiмен) жариялай
алады. Егер үлкен оперативтік жады орнатылса, кэш жасауға болады, ОЗУ-дың
кэштелмейтін облысына үндеу жай жүреді. Сайып келгенде, ОЗУ көлемiнiң
үлкеюi, өнімге теория жағынан алғанда әрдайым қайырымды ықпал етеді,
кэштелмейтiн жады нақтылы компоненттердiң жұмысының жылдамдығы азайта
алады. Windows ОЖ-гі жады жiктеледi, физикалық жадының жоғарғы адресімен
басталып, нәтижесінде кэштелмейтiн облысқа ОЖ ядросы түсе алады.
Тiзбе бойынша кэш-жады контроллерін әрбiр еске түсiрудi тексередi,
кэштегi мәліметтердың нақты көшiрмесін талап етеді. Егер ол бар болса, онда
бұл жағдайда дәл тигізу -кэші (cache hit ) және мәлiметтерді жадтың
кэштерiнен алады. Егер нақты көшiрме анда жоқ болса, бұл жағдайда мүлт кету
- кэші (cache miss ) және мәлiметтер негiзгi жадтардан алады. Кэш жасайтын
алгоритммен сәйкес мәліметтердің блогi, нақты шарттардың жанында, кэш
блоктарының бiреуінің орнын басады. Демек, орнын басу алгоритмінің
интеллектуалы дәл тигiзу пайызына және кэш жасаудың тиiмдiлiгіне тәуелдi
болады. Тiзiмдегi блокты iздестiру жылдам әрі жеткiлiктi шығарылуы керек,
жылдам жадтың қолдануынан ойшылдықпен шешiм қабылдауда ұтыс жоқ болуы
мүмкiн. Негiзгi жадқа үндеу бiр уақытта тiзбеде iздестiрумен басталады, дәл
тигiзу жағдайында – бөлiнеді (Look aside-нiң архитектурасы). Бұл уақытты
үнемдейді, бiрақ негiзгi жадқа артық үндеулер энергия тұтынудың үлкеюіне
бағытталды. Басқа вариант: негiзгi жадқа үндеу тек мүлт кетудi бекiтуден
(Look Through-тың архитектурасы) соң ғана басталады, бұдан кем дегенде
процессордың бiр тактi жоғалады, бiрақ энергия үнемдеп жұмсалынады.
Қазiргi компьютерлерде кэш екi деңгей бойынша құрылады, кейде үш
деңгейлі схемаға құрылады.
Алғашқы кэш немесе L1 Cache (Level 1 Cache) - 1 деңгейдiң кэшi, 486
және одан жоғары процессор класының iшкi (Internal, Integrated) кэшi, ,
сонымен бiрге кейбiр 386 үлгiлер.
Екінші кэш немесе L2 Cache ( Level 2 Cache) – 2 деңгейдің кэші.
Pentium (және ұқсас) процессорына дейін бұл сыртқы (External ) кэш жүйелiк
платада орналасады. Екiншi кэштiң Р6 және мықты процессорлары бiр корпуста
процессормен бірге орналасқан және енді мұндай қосымша кэштiң процессорлары
үшiн жүйелiк плата бекiтiлмейдi.
Үшiншi деңгейдің кэші 7 сокетi бар жүйелiк платада орнатылған, оған
AMD K6-3 процессоры орнатылса, екi деңгейлi кэшке біріктіріледі.
Алғашқы кэштiң көлемi биiк еместi (8-128 кбайт); оның тиiмдiлiгiн
жоғарылату үшiн мәлiметтер және командалар жеке кэште жиi қолданылады
(Гарвард архитектурасы деп аталатын - командалар және мәлiметтер үшiн ортақ
жадпен Принстондыққа қарсы шығу). Әйтпесе, Pentium 4 процессорында алғашқы
кэш ендi жасалған болатын.
Кэш - контроллер когереттiлiкті (coherency ) қамтамасыз етуi керек –
кэш-жадтағы мәлiметтердің екi деңгейі сол шартты негізгі жадыдағы
мәліметтермен келіседі, осы мәлiметтің айналымы процессормен ғана
өндiрiлмейді, бірақ басқа да белсендi (bus-master ) адаптерлермен шинаға
қосылады (PCI, VLB, ISA және т.б.). Ескере кететін бір жайт, бірнеше
процессорлар болуы мүмкін және әрқайсысының өз iшкi кэшi болады.
Кэштiң контроллерi бекiтiлген ұзындықтың жолдарымен (cache line )
операция жасайды. Табиғи жол өлшемi жолдың ұзындығымен дәл келетiн негiзгi
жадтың блогiнiң көшiрмесiнде сақтала алады. Кэштiң әрбiр жолымен көшiрiп
алынған негiзгi жад блогi және оның жағдайының адресі туралы ақпарат
байланысты. Жол ақиқат (valid ) бола алады - бұл қазiргi уақыт мезетінде
негiзгi жадтың тиiстi блогiн сенiмдi қамтып көрсетеді немесе жалған
екендігін бiлдiредi. Блоктың аталмыш жолы (демек, адрестің бiр бөлігі
немесе беттiң нөмiрi) және оның жағдайы туралы мәлiмет орналасады, ол
тегпен (tag ) деп аталады және арнайы тегтi жадтың (tag RAM ) ұяшығына
байланысты осы жолға сақталады. Негiзгi жадымен айырбастау операциясы
кезінде, әдетте, жол толықтай қатысады, 486 процессоры және одан да
жоғары жолдың ұзындығы бiр пакеттi цикл ( 486 үшін - бұл 4x4 = 16 байт,
Pentium үшiн – 4 x 8 = 32 байт) үшін берiлетiн мәлiметтер көлемiмен сәйкес
келедi. Бiрнеше жапсарлас ұяшықтарды бiр жолда ұстап тұратын – секторлардың
жанында секторленген (sectored ) кэш нұсқасы болуы мүмкін, өлшемi негiзгi
жадпен осы кэштердiң ең төменгi айырбас үлесiне сәйкес келеді. Сонымен
қатар, тiзбедегі жазба әрбiр жолға тиісті болады, осы жолдың әрбiр секторы
үшiн ақиқаттық биттер сақталуы керек. Секторлену кэш көлемiнiң үлкеюiне
қажеттi тiзбенiң сақталуы үшiн жадты үнемдеуді талап етеді, тiзбенiң биттік
саны көбiрек болған сайын тегке берiледі және тiзбенiң индексiн
(элементтердiң саны) тереңдiкте үлкейтуге қарағанда, ақиқаттың қосымша
биттерiн қолдану тиiмдiрек.
SRAM жұмыс принципі бойынша өзгешеленедi. Үш түрі бар:
1. Async SRAM (Asynchronous Static Random Access Memory ) – кез
келген ретпен іріктелген асинхрондық статикалық жады;
2. SyncBurst SRAM (Synchronous Burst Random Access Memory ) - кез
келген ретпен іріктелген синхрондық пакеттi статикалық жады;
3. PipBurst SRAM (Pipelined Burst ... жалғасы

Сіз бұл жұмысты біздің қосымшамыз арқылы толығымен тегін көре аласыз.