Jarosław Majętny, Dominik Polak

Kl. IF

ę

Pamięć ROM

Pamięć RAM

Pamięć Cache

PAMIĘĆ ROM

Pamięć ROM (ang. Read-Only Memory - pamięć tylko do odczytu) - rodzaj

pamięci urządzenia elektronicznego, w szczególności komputera. Zawiera ona stałe dane potrzebne w pracy urządzenia - na przykład procedury startowe komputera, czy próbki przebiegu w cyfrowym generatorze funkcyjnym. Z pamięci tej dane można tylko odczytywać. Są w niej przechowywane podstawowe dane, które muszą zostać zachowane, nawet jeśli urządzenie nie jest zasilane.

Najpopularniejsze rodzaje pamięci ROM

PAMIĘĆ ROM PAMIĘĆ PROM

PAMIĘĆ EPROM PAMIĘĆ EEPROM

1) Pamięć ROM programowana maską (mask ROM)

Jej zawartość ustala się na podstawie wzorca dostarczanego przez użytkownika w

trakcie procesu technologicznego. Pamięć ta jest przeznaczona tylko do odczytu, co

w wielu wypadkach uniemożliwia jej zastosowanie.

2) Pamięć PROM (Programmable ROM)

Jest dostarczana przez producenta w stanie niezaprogramowanym z możliwością

jednokrotnego ustalania dowolnej zawartości bezpośrednio przez użytkownika.

Właściwą treść pamięci ustala się jednorazowo przez elektryczne przepalenie

odpowiednich połączeń wewnętrznych. Każda pomyłka w czasie programowania

eliminuje programowany układ.

3) Pamięć EPROM (Erasable Programmable ROM)

Najpopularniejszy rodzaj pamięci kasowalnej i programowalnej o nieulotnej

zawartości informacji. Kasowanie zawartości dokonuje się przez intensywne

naświetlenie promieniem ultrafioletowym. Nie jest możliwe kasowanie pojedynczych

bajtów pamięci, natomiast proces przeprogramowania zawartości pamięci może być

powtarzany wielokrotnie. Przewidywany czas trwałości danych umieszczanych w

pamięci EPROM wynosi co najmniej 10 lat.

4) Pamięci EEPROM (Electrically Erasable Programmable ROM)

Każdy bajt można kasować elektrycznie i zapisać nową zawartością bezpośrednio w

urządzeniu, w którym normalnie funkcjonuje pamięć, a do zaprogramowania

dowolnego bajtu wystarcza jeden cykl zapisu. Wykorzystanie tej możliwości sprawia,

że pamięć ta jest idealnym rozwiązaniem przy uruchamianiu nowego

oprogramowania, bądź modyfikacji zawartości istniejącej pamięci. Przyjmuje się, że

pamięć EEPROM powinna wytrzymać 100 tys. przeprogramowań. Do PC pamięci

EEPROM trafiły natychmiast, gdy tylko ich cena zaczęła na to pozwalać – możliwość

przedłużenia "moralnego życia" płyty głównej przez wymianę BIOS-u była bardzo

atrakcyjna dla producentów komputerów. Tym bardziej, że dostępność takich

pamięci zbiegła się w

czasie z początkiem dywersyfikacji standardu PC - stosowane w nich procesory

przestały być wiernymi kopiami Intelowskich.

5) Pamięć Flash EEPROM

W tym typie pamięci zwykle nie można kasować ani programować pojedynczych

bajtów. Możliwe jest kasowanie i programowanie blokami pamięci lub w całości.

Pamięci Flash wytrzymują od 100 do 10 tys. cykli kasowania i programowania.

Przykłady pamięci ROM

PAMIĘĆ CACHE

Pamięć podręczna (ang. cache) – mechanizm, w którym część spośród danych

zgromadzonych w źródłach o długim czasie dostępu i niższej przepustowości jest

dodatkowo przechowywana w pamięci o lepszych parametrach. Ma to na celu

poprawę szybkości dostępu do tych informacji, które przypuszczalnie będą potrzebne

w najbliższej przyszłości. Jest to rodzaj pamięci tymczasowej pośredniczącej w

operacjach pomiędzy innymi, zazwyczaj wolniejszymi urządzeniami lub rodzajami

pamięci przyspieszająca dostęp wolniejszej pamięci lub innego urządzenia.

Ze względu na bardzo dużą szybkość działania współczesnych procesorów, w

komputerach PC stosowana jest szybka pamięć podręczna (Cache Memory), służą

do często używanych danych, stanowiąca bufor pomiędzy wolną dynamiczną

pamięcią operacyjną, a szybkim procesorem. Wszystkie obecnie produkowane

procesory (Pentium) wyposażone są w wewnętrzną pamięć Cache o pojemności

kilku, kilkunastu kilobajtów. Pamięć oznaczana jest symbolem L1. Ponadto na

płytach umieszcza się tzw. pamięć zewnętrzną Cache (zwaną LP2). Do tego celu

wykorzystuje się bardzo szybkie pamięci statyczne RAM o niewielkiej pojemności

(256K-1m.) i o krótkim czasie dostępu kilkunastu nanosekund). Obecnie produkuje

się specjalne, scalone kontrolery, które sterują pracą pamięci podręcznej. Działanie

kontrolera pamięci podręcznej wyjaśnimy na przykładzie odczytu danych przez

procesor z pamięci operacyjnej: żądanie odczytu danych przez procesor jest

przechwytywane przez kontroler, który sprawdza czy dane ,które procesor chce

odczytać znajdują się w pamięci podręcznej. W sytuacji trafienia (Cache Hit),

kontroler przesyła te dane do procesora, bez konieczności czytania ich z wolnej

pamięci operacyjnej, a tym samym, bez konieczności wprowadzania cykli

niegotowości. W przypadku chybienia, kontroler odczytuje dane z pamięci

operacyjnej, przesyła je do procesora oraz jednoczenie wpisuje je do pamięci

podręcznej. Liczba trafień do całkowitej liczby odczytów jest większa niż 90%, co

oznacza że ponad 90% odczytów jest dokonywanych z pamięci podręcznej, a tylko

10% ze znacznej wolniejszej pamięci głównej. Pozwala to wydatnie zwiększyć

szybkość pracy komputera.

ę

Pamięć podręczna procesora pośredniczy w wymianie danych pomiędzy rejestrami procesora, a pamięcią operacyjną komputera (zarówno RAM jak i ROM). Dostęp do pamięci cache jest dla procesora przezroczysty, gdyż procesor adresuje pamięć bez zmian. Dane w pamięci cache są umieszczane przez dodatkowe układy (umieszczone na płycie głównej lub procesorze) śledzące pracę procesora i umieszczające potrzebne dane w pamięci podręcznej. Są trzy typy (poziomy) pamięci podręcznej procesora:

1. L1 - pamięć pierwszego poziomu umieszczana na procesorze. Pamięć ta z uwagi na ograniczenia rozmiarów i mocy procesora zawsze jest najmniejsza z opisanych powodów (rozmiar i pobór mocy). Pamięć ta umieszczona jest najbliżej głównego jądra procesora i umożliwia najszybszą komunikację procesora.

2. L2 - pamięć drugiego poziomu umieszczona na procesorze. Większego rozmiaru niż pamięć L1, umieszczona też na procesorze, ale o trochę wolniejszym czasie dostępu.

3. L3 - pamięć trzeciego poziomu może być umieszczona na płycie głównej komputera. Jest najtańsza z w/w typów, ale obecnie jest rzadziej stosowana.

Duże znaczenie ma również pamięć podręczna systemu operacyjnego, używana do przyspieszenia dostępu do dysku twardego lub napędu optycznego CD-ROM/DVD-ROM/DVD-RAM lub magnetooptycznego. Pamięć podręczna jest wydzielana z przestrzeni adresowej dostępnej dla systemu operacyjnego. Rozmiar pamięci podręcznej systemu operacyjnego ustalana jest automatycznie przez system operacyjny lub jest ustalana przez administratora. Pliki zapisywane są równolegle na dysku i w pamięci podręcznej, a przy ponownej próbie dostępu do pliku plik pobierany jest w pierwszej kolejności z pamięci podręcznej.

dyski twarde - obecnie dyski twarde posiadają pamięć podręczną od 2 do 8 MB;

karty graficzne - zaawansowane karty graficzne z procesorami graficznymi oprócz super szybkich pamięci posiadają również własną pamięć podręczną;

kontrolery macierzowe - duża przepływność danych wspomagana jest przez pamięć podręczną wyposażoną dodatkowo we własne zasilanie pozwalające na zachowanie

zmian, które nie zdążyły zostać przekazane do podsystemu dyskowego w przypadku awarii zasilania.

PAMIĘĆ RAM

RAM jest skrótem z angielskiego „Random Access Memory” i jest podstawowym

rodzajem pamięci cyfrowej. Choć nazwa sugeruje, że oznacza to każdą pamięć o bezpośrednim dostępie do dowolnej komórki pamięci (w przeciwieństwie do, np. rejestrów przesuwnych ), ze względów historycznych określa ona tylko te rodzaje pamięci o bezpośrednim dostępie, w których możliwy jest wielokrotny i łatwy zapis, a wyklucza pamięci ROM (tylko do odczytu) i EEPROM których zapis trwa znacznie dłużej niż odczyt, pomimo iż w ich przypadku również występuje swobodny dostęp do zawartości.

W pamięci RAM przechowywane są aktualnie wykonywane programy i dane dla tych programów oraz wyniki ich pracy. W temperaturze pokojowej zawartość większości pamięci RAM jest tracona w czasie mniejszym niż sekunda po zaniku napięcia zasilania, niektóre typy wymagają także odświeżania, dlatego wyniki pracy programów, wymagające trwałego przechowania, muszą być zapisane na innym nośniku danych.

Pamięci RAM dzieli się na pamięci statyczne (ang. Static RAM, w skrócie SRAM) oraz pamięci dynamiczne (ang. Dynamic RAM, w skrócie DRAM). Pamięci statyczne są szybsze od pamięci dynamicznych, które wymagają ponadto częstego odświeżania, bez którego szybko tracą swoją zawartość. Pomimo swoich zalet są one jednak dużo droższe; używane są w układach, gdzie wymagana jest duża szybkość (np. pamięć podręczna procesora) lub ilość pamięci jest niewielka, że nie opłaca się konstruować układu odświeżania (np. proste mikrokontrolery). W komputerach wymagających dużej ilości pamięci jako pamięć operacyjną używa się pamięci DRAM.

Pamięć RAM jest stosowana głównie jako pamięć operacyjna komputera, jako pamięć niektórych komponentów (procesorów specjalizowanych) komputera (np. kart graficznych, dźwiękowych, itp.), jako pamięć danych sterowników mikroprocesorowych.

Technologie pamięci RAM

Współczesna pamięć RAM jest realizowana sprzętowo w postaci układów scalonych występujących w różnych technologiach lub jako fragmenty bardziej złożonych scalonych układów cyfrowych (np. pamięć cache L1, L2 procesora, a ostatnio także L3) oraz w postaci różnych modułów, znajdujących głównie zastosowanie w komputerach. Wyróżnia się pamięci trwałe (NVRAM) i ulotne.

Wygląd wielkość naturalna na monitorze 17" (1024x768)

Obudowa Pamięć

Użycie Rok

DIP —

PC, XT, At 1981

SIPP —

286, AT, 386 1983

SIMM (30-pinowe) —

Niektóre 286, 386, 486 1994

SIMM (72-pinowe) —

PS/2, 486, Pentium, AMD K6, AMD K5

1996

DIMM SDR SDRAM

Niektóre Pentium, Pentium II, Pentium III, Pentium IV i Celeron, a także AMD K6

1997

RIMM Rambus

Pentium IV – po niecałym roku produkcji wycofane z powodu opłat licencyjnych oraz mniejszej niż zamierzano wydajności

1999

DIMM DDR

Pentium IV, Athlon, Duron, Sempron

1999

C.D. Tabeli postępu

Dziękujemy za uwagę

DIMM DDR2

Pentium IV, Pentium D, Intel Core 2, Athlon 64 AM2, Sempron AM2, Intel Atom

2003

DIMM DDR3

Intel Core i7, Intel Core i5 Intel Core i3 Intel Core 2 Quad Intel Core 2 Duo AMD Phenom II, AMD Athlon II

2007

DIMM DDR4

Intel, AMD