Xususiyatlaridan

Ma'ruza 16. Asosiy xotira, statik va dinamik xotiraning tuzilishi

Reja

1. 
   Asosiy xotira.
   
2. 
   Dinamik RAMning o'ziga xos xususiyatlaridan foydalanish
   
3. 
   Kompyuter xotirasi (OZU, RAM)
   

1. Zamonaviy kompyuterlarda asosiy xotirani tashkil etish tamoyillari.

Asosiy xotira - bu xotira iyerarxiyasining keyingi darajasi. Asosiy xotira keshning talablarini qondiradi va kirish-chiqarish interfeysi vazifasini bajaradi, chunki u kirish uchun mo'ljallangan joy va chiqadigan manbadir. Asosiy xotiraning ishlashini baholash uchun ikkita asosiy parametr qo'llaniladi: kechikish va tarmoqli kengligi. An'anaga ko'ra, asosiy xotiraning kechikishi kesh xotirasi bilan bog'liq va tarmoqli kengligi yoki tarmoqli kengligi I / O bilan bog'liq. L2 keshining tobora ommalashib borishi va bunday kesh xotirasining blok hajmining oshishi bilan asosiy xotiraning o'tkazuvchanligi kesh xotirasi uchun ham muhim ahamiyat kasb etadi.
Xotiraning kechikishi an'anaviy ravishda ikkita parametr bilan o'lchanadi: kirish vaqti va tsikl vaqti. Kirish vaqti - bu o'qish uchun so'rovni berish va so'ralgan so'zning xotiradan kelishi bilan vaqt oralig'i. Xotira tsiklining davomiyligi ketma-ket ikkita xotiraga kirish o'rtasidagi minimal vaqt bilan belgilanadi.
Zamonaviy kompyuterlarning asosiy xotirasi statik va dinamik RAM (Random Access Memory) mikrosxemalarida amalga oshiriladi. Statik xotira mikrosxemalari (SRAM) kirish vaqtini qisqartiradi va yangilanish davrlarini talab qilmaydi. Dinamik RAM (DRAM) mikrosxemalari yuqori quvvat va arzon narxlar bilan ajralib turadi, ammo ular regeneratsiya davrlarini talab qiladi va kirish vaqtlari ancha uzoqroq.
DZUEP odatda ikki bosqichda ko'rib chiqiladi. Birinchi bosqich RAS signalini berishdan boshlanadi - qabul qilingan satr manzilini mikrosxemada o'rnatadigan qator-accessstrobe (satr manzili strobi). Ikkinchi bosqichda manzilni ustun manzilini ko'rsatish uchun almashtirish va CAS signalini qo'llash kiradi - column-accessstobe (ustunli manzil strobi), bu manzilni tuzatadi va mikrosxemaning chiqish buferlariga imkon beradi. Ushbu signallarning nomlari mikrosxemaning ichki tashkiloti bilan bog'liq bo'lib, u qoida tariqasida to'rtburchaklar matritsa bo'lib, uning elementlari qator manzili va ustun manzilini ko'rsatish orqali hal qilinishi mumkin.
DZUVPni tashkil qilish uchun qo'shimcha talab - bu uning holatini davriy yangilash zarurati. Bunday holda, mag'lubiyatdagi barcha bitlarni bir vaqtning o'zida qayta tiklash mumkin, masalan, ushbu satrni o'qish orqali. Shu sababli, asosiy kompyuter xotirasining barcha DRAM mikrosxemalarining barcha qatorlariga vaqti-vaqti bilan 8 millisekundlik tartibda ma'lum vaqt oralig'ida kirish kerak.

Ushbu talab, boshqa narsalar qatori, ba'zida kompyuterning asosiy xotira tizimiga protsessor kira olmasligini anglatadi, chunki u har bir mikrosxemaga regeneratsiya signallarini yuborishga majbur. DRAM dizaynerlari regeneratsiyaga sarflanadigan vaqtni umumiy vaqtning 5 foizidan kamrog'ida saqlashga harakat qilishadi. Dinamiklardan farqli o'laroq, statik RAMlar regeneratsiyani talab qilmaydi va ularga kirish vaqti tsikl vaqtiga to'g'ri keladi. Taxminan bir xil texnologiyadan foydalanadigan mikrosxemalar uchun DRAMning quvvati, taxminiy hisob-kitoblarga ko'ra, SRAM quvvatidan 4-8 baravar ko'p, ammo ikkinchisining aylanish davri 8-16 baravar qisqaroq va yuqori narxga ega. Shu sabablarga ko'ra 1975 yildan keyin sotilgan deyarli har qanday kompyuterning asosiy xotirasida yarimo'tkazgichli DRAM chiplari ishlatilgan (kesh xotirasini yaratish uchun DRAM ishlatilgan). Tabiiyki, istisnolar mavjud edi, masalan, CrayResearch superkompyuterlarining operativ xotirasida SRAM chiplari ishlatilgan.
Protsessor tezligi oshib borishi bilan muvozanatli tizimni ta'minlash uchun asosiy xotira hajmi chiziqli ravishda o'sishi kerak. So'nggi yillarda dinamik xotira mikrosxemalarining hajmi har uch yilda to'rt baravar ko'payib, yiliga taxminan 60 foizga ko'paymoqda. Afsuski, o'sha davrda ushbu sxemalarning tezligi ancha sekin o'sdi (yiliga taxminan 7%). Shu bilan birga, protsessorning ishlashi 1987 yildan beri deyarli yiliga 50% ga oshdi. 1-jadvalda DRAMning turli avlodlarining asosiy vaqt parametrlari keltirilgan.

Год появления	Емкость кристалла	Длительность RAS		Дли- тельность CAS	Время цикла	Оптими-зиро- ванный режим
		max	min
1980	64 Кбит	180 нс	150 нс	75 нс	250 нс	150 нс
1983	256 Кбит	150 нс	120 нс	50 нс	220 нс	100 нс
1986	1 Мбит	120 нс	100 нс	25 нс	190 нс	50 нс
1989	4 Мбит	100 нс	80 нс	20 нс	165 нс	40 нс
1992	16 Мбит	80 нс	60 нс	15 нс	120 нс	30 нс
1995	64 Мбит	65 нс	45 нс	10 нс	100 нс	20 нс

Shubhasiz, zamonaviy protsessorlarning ishlash ko'rsatkichlarini hisoblash tizimlarining asosiy xotirasi tezligiga moslashtirish bugungi kunda eng muhim muammolardan biri bo'lib qolmoqda. Kesh hajmini oshirish va darajali kesh tashkilotini joriy qilish orqali ishlashni yaxshilash uchun avvalgi bobda keltirilgan usullar iqtisodiy jihatdan samarali bo'lmasligi mumkin. Shuning uchun zamonaviy ishlanmalarning muhim yo'nalishi - bu DRAMni tashkil qilishning maxsus usullari, shu jumladan uning tashkil etilishi tufayli o'tkazuvchanlik yoki xotira o'tkazuvchanligini oshirish usullari.
Kesh xotirasini tashkil qilish uchun, tarmoq o'tkazuvchanligini oshirishdan ko'ra, xotira kechikishini kamaytirish muhimroq. Biroq, xotira o'tkazuvchanligi oshgani sayin, yo'qolgan yo'qotishlarni sezilarli darajada oshirmasdan, kesh bloklari hajmini oshirish mumkin.
Xotiraning o'tkazuvchanligini oshirishning asosiy usullari quyidagilardir: xotiraning bit chuqurligini yoki "kengligini" oshirish, xotira qatlamini ishlatish, mustaqil xotira banklaridan foydalanish, xotira banklariga ziddiyatsiz kirishni
ta'minlash, dinamik xotira mikrosxemalarining maxsus ish rejimlaridan foydalanish.