Информатика | Есте сақтау құрылғыларының классификациясы Динамикалық жад контроллері

1.1Статикалық және динамикалық оперативті жад.
Оперативті жад динамикалық (Dynamic Random Access Memory-DRAM) немесе статикалық (Static Random Access Memory-SRAM) типтерінен құралады. Жадтың статикалық типі әлдеқайда жоғары жылдамдықпен орындалады,бірақ DRAM-нан айтарлықтай қымбат. Статикалық жадта элементтер (ұяшықтар) әртүрлі триггерлердің нұсқауынан құрастырылған-екі тұрақты жағдайдағы кестеден тұрады.
Статикалық жадтың микросхемасының көмегіне жүгінсек,оған толық адрес беріледі және ол ішкі дешифраторлардың көмегімен нақты ұяшықтың сигналдарына түрленеді. SRAM ұяшықтары орындалғанда аз уақытқа ие (наносекунд бірлігі),алайда осы негіздегі микросхема төмен үдемелі сиымдылықпен және жоғарғы энергияны көп қажет етуімен ерекшеленеді. Сондықтан статикалық жад негізінен микропроцессорлық және буферлік (кэш-жад) түрінде қолданылады.
Динамикалық жадта ұяшықтар өте аз орын алатын және сақтау кезінде мүлдем энергия көзін қолданбайтын,өзіндік конденсаторлардан құралған,жартылай өткізгішті аумақтың зарядтар жинағының негізінде құрастырылған. Конденсаторлар матрица шинасының тігінен және көлденең қиылысуында орналасқан. Ақпаратты жазу және есептеу жад ұяшығына жататын,элементтермен байланысқан сол матрица шинасына электрлік импульспен беріледі. Микросхеманың кіруіне алғаш болып матрица жолының адресі беріледі, ол RAS(Row Address Strobe–жол адресінің стробы), содан бірнеше уақыттан кейін–баған адресі CAS(Column Address Strobe–баған адресінің стробы) сигналынан тұрады. Конденсаторлар біртіндеп зарядталатындықтан (заряд ұяшықта бірнеше милисекунд қана сақталады), сақталынған ақпаратты жоғалтпау үшін оған әрдайым регенерациялау қажет,одан да жадтың атын көреміз–динамикалық.Динамикалық жад ұяшығының статикалыққа қарағанда орындалуға көп уақыты бар (он шақты наносекунд),бірақ үдемелі тығыздығы көп және энергия қолданылымы аз. Динамикалық жад ДК жадтың оперативті есте сақтау құрылғысы ретпен орналасады.
1.2.Регистрлік кэш жад
Регистрлік кэш жад–ОП және МП арасында буфер болып табылатын, салыстырмалы үлкен сиымдылықты жоғары жылдамдықты жад және операцияның орындалу жылдамдығын күшейтуге мүмкіндік береді.Кэш жадтың регистрі қолданушыға қол жетімсіз, осыдан «кэш» (cache) атауы шыққан, ағылшын тілінен аударғанда «тайник». Қазіргі кездегі аналық тақшада блоктың мүмкіндігі бар (Pipelined Burst Cache) конвейерлі кэш қолданылады. Кэш жадта оперативті жад облысының мәліметтер блогының көшірмесі сақталады, оған соңғы реттегі істеген жұмысы орындалады. Бұл мәліметке жылдам қолжеткізу программа командаларын орындалуының уақытын үнемдеуге мүмкіндік береді.Кэш жадта МП орындалған операцияның қорытындысы жазылады.
Оперативті жадқа қорытынды жазу бойынша кэш жадтың екі типін ажыратады:
• Кэш жадта «кері жазбамен» операцияның қорытындысы ОП-ға жазылмас бұрын, алдымен белгіленеді, одан соң кэш жадтың контроллері ОП-ға бұл мәліметтерді өздігінен қайта жазады;
• Кэш жадта «жылжымалы жазба» операциясының қорытындысы бір мезгілде кэш жадта да,ОП-да да жазылды.
Микропроцессорлар, МП 80486-дан бастап МП кэш жадтың негізгі ядросында құрылған болады (немесе бірінші деңгейдегі кэш жад–L1). Pentium микропроцессорларда мәліметтерге бөлек, командаға бөлек кэш жад бар: Pentium-да бұл жадтың сиымдылығы үлкен емес-8 Кбайттан, Pentium ММХ-та 16 Кбайттан.

1.3.Негізгі жад
Негізгі жадтың физикалық құрылымы
Негізгі жад (ОП) оперативті (RAM-Random Access Memory) және тұрақты (ROM-Read Only Memory) есте сақтау құрылғысынан тұрады.
Негізгі жад модулінің қысқартылған құрылымдық схемасы оның матрицалық ұйымы кестеде көрсетілген.





Негізгі жад модулінің құрылымдық схемасы




Матрицалық ұйымда регистр адресіне түсетін ұяшықтың адресі,мысалы, 20-разрядты кодтық шина адресі бойынша екі 10-разрядты бөлікке сәйкесінше Рег.адр.Х және Рег.адр.Y бөлінеді.Осы регистрлерден жартыадрестік кодтар дешифраторларға түседі:дешифратор Х және дешифратор Y, осылардың әрқайсысы алынған адреспен 1024 шинаның біреуін таңдайды.
Жад кубы есте сақтау элементтерінің жиынтығынан тұрады –жад ұяшықтарынан.
Есептелінетін немесе жазылатын (ПЗУ тек есептелінетін) мәліметтердің кодтық шинамен байланысты ақпарат мәліметтер регистріне келіп түседі.Қандай операция орындау керектігін анықтайтын, басқарылатын сигналдар құрылымның кодтық шинасы бойынша түседі.
1.4.Оперативті есте сақтау құрылғысы
Оперативті есте сақтау құрылғысы (ОЗУ) ағымдағы уақыт интервалындағы есептеу процесіне қатысатын ақпаратты сақтауға арналған.
ОЗУ–энергияға тәуелді жад:қоректену кернеуін өшірген кезде ондағы ақпараттар толығымен жойылады. Күрделі тапсырмаларды орындау кезінде, яғни есептердің дұрыс шешілуі үшін қажетті барлық ақпаратты бірден сыйдыру үш операциялық жүйе сиымдылығы жетпеген кезде ОЗУ көлемін үлкейту ДК өнімділігінің ұлғаюына алып келеді.Бұл есептеу процесі кезінде қосымша ВЗУ-ға сүйенуге тура келеді және осыған көптеген уақыт жұмсалады (миллион рет ВЗУ тез әрекеттігі ОЗУ тезәрекеттігінен кіші).
ОЗУ негізінен DRAM динамикалық жадтың микросхемасы құрайды. Бұл не бекітпе мен бастау арасындағы меншікті паразитті сиымдылығына, не қосымша конденсаторларға ақпарат сақтау үшін қолданылатын МОП-транзисторының матрицаларынан тұратын үлкен интегралды схема.Конденсаторларда зарятың бар болуы «1»,ал зарядтың болмауы «0» білдіреді.
ОП конструктивті элементтері жадтың жеке модульдер түрінде (бір немесе бірнеше микросхемамен жамалған кіші көлемді плата) орындалады.Бұл модульдер тетіктерге–жүйелік платадағы слоттарға қойылады. Жүйелік платада тетіктердің бірнеше тобы болуы мүмкін–жадтың модульдерін орындауға арналған банктер;бір банкке тек сәйкес сиымдылықтың блоктарын қоюға болады, мысалы, тек 16 Мбайт немесе тек 64 Мбайт бойынша;әртүрлі сиымдылықты блоктарды тек әртүрлі банктарға орналастыруға болады.
Жадтың модульдері конструктивпен, сиымдылықпен, айналу уақытымен және жұмыстың беріктігімен сипатталады. Модульдің маңызды параметрлері оның болатын іркілістерге беріктігі және тұрақтылығы болып табылады.
Жұмыстың беріктігі қазіргі кездегі жадтың модульдерінде едәуір жоғары –қабылдамауда атқарылған жұмыс көлемінің орташа уақыты жүз мыңдай сағатты құрайды, бірақ оған қарамастан беріктігін жоғарылататын қосымша шаралар қолдануда.Беріктігін қамтамасыз ету олардың маңыздылығының дұрыстығын қамтамасыз ету сұрақтарын алдында қарастырып өткен болатынбыз.Мұнда айта кетерлік тек бір жайт, жүйеастындағы жадтарды функционалдау сенімділігін арттыратын ақпаратты бақылау және кодталудың артықшылығы арнайы схеманы қолдану болып табылады.
Жад модульдері мәлімет биттерін сақтайтын жұптықты бақылаумен (parity) және бақыламауынсыз (non parity) болады. ....