Файл: ответы TSI.doc

Оперативная память

Оперативка относится к кратковременной памяти. Память применяема для кратковременного хранения инструкций и данных компьютерных систем.

RAM - память с произвольным доступом. Обращение происходит в любой момент времени с прямым выбором ячейки.

1) Статическая (SRAM)

2) Динамическая

Динамическая память - значение бита инфы в ячейке определяется наличием или отсутствием заряда на конденсаторе, управляемый 1 и 2 транзисторами.

В статической памяти применяются спец элементы “тритеры” имеющих 2 состояния (вкл – откр, выкл. – закр) на 4 – 6 транзисторах.

Модули динамической памяти используют в качестве основной памяти видео память, а статическую – КЭШа.

Быстродействие определяется временем на выполнение чтения-записи данных.

Время доступа определяется как задержка появления действительных данных, на выходе из памяти относительно начала цикла чтения. Длительность цикла определяется как минимальный период друг за другом обращений к памяти. Циклы чтения записи могут быть разными по продолжительности. Цикл обращений, кроме ( ) фазы самого доступа, входит фаза восстановления , т.е возврата памяти в исходное состояние.

Производительность памяти как основного КЭШа 5го уровня, обычно характеризуют длительностью пакетных режимов чтения.

Пакетный режим – является основным для процессора от 486 и выше. Эта длительность выражается в числе тактов системной шины, требуемая для передачи очередной порции данных в пакете.

Обозначение вида 5т3 – для диаграммного цикла чтения соответствует 5ти тактам на считывание первого элемента в цикле,3 на последующие. Первое число (5) характеризует латентность памяти, время ожидания памяти. Последующие – скорость передачи. При этом оговаривается частота системной шины.

На производительность так же влияет разрядность шины памяти – количество бит, с которыми операция чтения-записи может быть выполнена одновременно.

Банком называют комплект микрух или модулей обеспечивающие требуемые для данной системы разрядность хранения данных.

Если устанавлиемый объём памяти набирается несколькими банками, то можно увеличить производительность – за счёт чередования банков.

Идея в следующем: Смежные блоки данных, разрядность которых соответствует разрядности банков, располагаются в разных банках.

---

Тогда при последовательном чтении данных – банки будут работать по очереди. Причём активная фаза 1го банка будет выполняться во время восстановления 2го банка.

Т.О. отсутствует простой во время фазы восстановления.

Кэш память

Основная идея КЭШ памяти проста – в ней находятся слова, которые чаще используются.

Если процессору нужно какое-нибудь слово данных, сначала он обращается к КЭШ памяти. Если это слово там есть то считывание происходит с КЭШ памяти. Если нет (КЭШ мисс) то процессор обращается к основной памяти.

В основе всех систем КЭШ памяти лежит так называемый принцип локальности – при последнем обращении к памяти – в течении некоторого времени, используется небольшой участок. Идея состоит в следующем: Когда определённое слово вызывается, оно вместе с соседними словами переводится в КЭШ что позволяет быстро обращаться к следующим словам.

Блоки КЭШ памяти называются – КЭШ-лайн (строки). Строки КЭШ памяти используются в пакетном режиме.

Динамическая память - получила имя от принципа действий запоминания ячеек. При записи лог-ой 1 ячеек конденсатор заряжается при записи “0” разряжается. Схема считывания разряжает через себя конденсатор, если заряд был не “0” и выставляет на выходе “1”, а за тем подзаряжает конденсатор до прежнего уровня. При отсутствии обращений конденсатор разряжается и инфа теряется , поэтому она требует периодического обращения.

Статическая память - может хранить инфу без обращений, пока включено питание, обычная D-RAM – синхронная память работает асинхронно системной шине. Для осинхроной работы D-RAM предусмотрено спец.устройство – для генерации сигналов с необходимой частотой.

Основы работы D-RAM

Запоминающие ячейки микрухи D-RAM организованы в виде 2х мерной матрицы. Стробируется по спаду импульса #RAS и #CAS.

Сначала RAS, а потом CAS подаёт сигнал.

Состав сигнала микрухи D-RAM

Сигнал

Назначение

#RAS #CAS MAI WE#

Сигнал выборки адреса строки: По спаду сигнала начинается любой Низкий уровень сохраняется на всё время цикла. Перед началом нового цикла , надо чтоб сигнал находился на высоком уровне Сигнал выборки столбца. По спаду начинается цикл записи или чтения. Минимальная длительность определяется спецификацией быстродействия памяти. Минимальная длительность неактивного состояния между циклами (Выс. уровень) должна быть не менее Времени предварительного заряда #CAS Мультификсированные: Во время спада сигнала RAS, на этих линиях присутствует адрес строки. Во время спада CAS адрес столбца, адрес должен устанавливаться до спада сигнала и удерживаться ещё некоторое время Разрешение записи: Данные, записываются в выбранною ячейку либо по спаду CAS при низком уровне сигнала и разрешает записи (ранняя запись) либо по спаду сигнала, при низком уровне CAS(задержка записи)

---

Выбранной микрухой памяти готовится та на которую во время, активности сигнала RAS#, приходит сигнал CAS#. Временная диаграмма классических циклов записи-чтения приведена на рисунке.

При чтении данные на выходе относительно (RAS) появляется не ранее чем через интервал tRAS который является временем доступа. Микруха D-RAM имеет много разных временных параметров:

1)Время доступа Trae – задержка появления действительных данных на выходе относительно спада импульса

2)Основной параметр измеряется либо в секундах, нано секундах…..

3) Время цикла – минимальный период между началами соседних циклов обращения (TWC и TRC)

Длительность сигналов RAS и CAS

Минимальная длительность активной части стробирующих сигналов

Время предварительного заряда RAS и CAS

Минимальное время прохождения соответствующих сигналов в неактивном состоянии

Время задержки между импульсами RAS и CAS (TRCD)

Задержка данных относительно импульсов (TCAC)

Регенерация

Поскольку обращения записи или чтения к различным ячейкам обычно происходит в случайном порядке то для поддержания сохранности данных применяется регенерация – регулярный циклический перебор ячеек памяти с холостыми циклами. Максимальный период обращения к строке для гарантированного сохранения информации у современной памяти является 8-64 миллисекунды

В зависимости от объема и организации матрицы для однократной регенерации всего объема требуется – 512,1024,2048,4096

При распределённой регенерации, одиночные циклы регенерации выполняются равномерно с периодом TRF

Возможна так же пакетная регенерация – когда все циклы собираются в пакет ,в это время обращения к памяти при чтении блокируются

Режим FPM – режим быстрого страничного обмена позволяет повысить быстродействие памяти при последовательном обращении к ячейкам матрицы. В этом режиме экономится время за счёт исключения фазы выдачи строки из цикла чтения-записи. В этом случае адрес строки на шине выставляет 1 раз и сигнал RAS удерживается на низком уровне на время всех последующих циклов обращения , как записи так и чтения.

---

Синхронная память sd-ram – модули динамической памяти

Синхронная память согласно спецификации SD-RAM все команды и обмены данными по шине памяти происходят синхронно с тактовыми импульсами системной шины.

По составу сигнала SD-RAM похож на обычную динамическую память, есть код синхронизации, сигналы DAS#,CAS#,WE#,CS#

Все сигналы стробируются по положительному перепаду импульса синхронизации, комбинация управляющих сигналов кодирует определённую команду

Данные для 1 передачи пакета данных устанавливается вместе с командой WR. В следующих тактах передаются данные. Первые данные пакета чтения появляются на шине через определённое кол-во тактов после команды. Это число определяет время доступа тактовой частотой, остальные данные пакета, выдаются в последующих данных .Отличие от динамической памяти – в положительных перепадах.

DDR

Новый модуль памяти DDR-SD-RAM является улучшенным вариантом SD-RAM.Микруха типа DDR

Могут передавать и принимать данные по восходящему и исходящему контакту.

Однако в DDR команды и адреса передаются по восходящему фронту:

SD-RAM – 100

DDR – 200

DDR – 400

Принцип работы: основное отличие в том, что за 1 цикл происходит 2 обращения к данным, по исходящему-восходящему фронту импульса тактового сигнала системной шины, т.е. запись, производится дважды DDR-SD-RAM – управляет инверсными тактовыми сигналами

Модули динамической памяти:

Sim 72

4 битные модули применялись на платах Р-4 486 мегагерц

ключ присутствует

Dimm – 168

V A B

3,3B

5B

V A B

3,3 B

5 B

Модемы

Устройство предназначено для обмена инфой между удалёнными компами по каналам связи – принято называть модемом

При этом под каналом связи принимают физические, кабельные или радио ( коммутируемые и выделенные)

Передача производится так – цифровые данные, поступающие в модем из компа преобразуются в звуковые сигналы путём модуляции в соответствии с выбранным протоколом и стандартом и направляются в телефонную линию.

---

Модем-приёмник понимающий данные протокола осуществляет обратные преобразования и восстановленные данные пересылает в свой комп.

Виды модуляции

• Частотная – это когда нули передаются сигналом одной частоты, а единицы другой. Реализуется довольно просто, надежно, но имеет естественный предел по скорости передачи данных. Это связано с тем, что полоса пропускания телефонной линии мала и доступный предел от 300 до 3400ГЦ. Поэтому если бы использовался лишь этот вид модуляции то скорость достигала бы лишь 12Кб/сек. Этот вид модуляции был закреплён стандартом V21.Раньше применялся для передачи данных, теперь для установки связи между двумя модемами.

• Амплитудная – это когда нули передаются сигналом одной громкости, а единицы другой. Технически создать амплитудную модуляцию проще, но надёжность передачи данных не высока. В современных модемах используют вместе с фазовой модуляцией, что бы передать по больше информации

• Фазовая – метод фазовой модуляции основан том что если 2 гармонических сигнала имеют сдвиг по фазе то этот сдвиг можно обнаружить ,измерить, и использовать для передачи данных.Этот метод позволяет лучше выделить полезные данные на фоне шума чем остальные и он более устойчив к помехам.

С помощью Ф.М. можно закодировать в одном периоде сигналов несколько бит информации

0гр. - 00 Сдвиг по фазе одного сигнала не имеет смысла, нужна пара сигналов, что бы было что

90гр. - 01 сравнивать.

180гр. - 10

360гр. - 11

В модемах замеряется сдвиг по фазе очередного сигнала относительно предыдущего. Т.О. роль играет в том какой переход произошёл при приёме очередного сигнала

Ф.М. – ФазоРазностная модуляция

Фазовые диаграммы – это графический способ представления Ф.Р.М кодирования, она строится на так называемой фазовой плоскости и имеет полярную систему координат

Расстояние реальных параметров относительно точек расстояния

Угол поворота соответствует фазовому сдвигу сигнала. А модуль радиус вектора соответствует амплитуде сигнала. Точки на диаграмме соответствующие состоянию сигнала в тот или иной момент времени – точки состояния

Внешний модем – различает и фазы с точностью до 90 градусов, то одним сдвигом можно закодировать 2 вида, если 8, то 3 вида информации. Однако наличие помех ограничивает количество фазовых состояний которые могут быть различены, поскольку реальные сигналы не ложатся точно в точки а рассеиваются вокруг в виде случайного облака.

---