Как работает динамическая память компьютера
Как уже указывалось ранее, компьютер работает с двоичной системой счисления (логический 0 и 1). Следовательно, и ячейка памяти может находиться в двух состояниях. Для динамической памяти конденсатор ячейки памяти может быть либо заряжен, либо разряжен.
Ячейки памяти организованы в виде матрицы, содержащей определенное количество строк и столбцов, кратных двойке в целой степени, например:
- 1024 - 210;
- 2048 - 211;
- 8192 - 213 и т.д.
Матрицу памяти размером 1024х1024 (1024 строки и 1024 столбца) можно описать, как 210х210. Но, чтобы упростить запись, принято указывать только степени: 10х10.
Матрица может быть симметричной (количество строк и столбцов одинаково) и ассиметричной (количество строк и столбцов различно).
Для доступа к ячейкам памяти используется страничная адресация (Page Mode - PM). Суть ее в следующем: на адресные входы матрицы памяти последовательно подается сначала адрес строки, а затем, - адрес столбца. На пересечении конкретной строки и конкретного столбца находится конкретная ячейка памяти, содержащая конкретную информацию (0 или 1).
Адрес строки устанавливается по низкому уровню (о чем свидетельствует значок #) управляющего сигнала RAS# (Row Address Strobe), адрес столбца - по низкому уровню сигнала CAS# (Column Address Strobe). Когда выбраны конкретные значения строки и столбца, то данные по сигналу WE# (Write Enabled) записываются из буфера ввода/вывода в конкретную ячейку памяти, либо считываются из нее в буфер (WE# = 1 - считывание; WE# = 0 - запись). Интервал времени между началом обращения к памяти и получением (записи) данных, называется временем доступа к памяти и определяет ее быстродействие.
Асинхронная динамическая память
Изначально процесс доступа к памяти шел "сам по себе", без какой-либо "привязки" к работе остальной компьютерной системы. Такой режим работы получил название асинхронного режима, а память называли - асинхронной динамической памятью. Механизм работы асинхронной динамической памяти был довольно простым, но количество задержек в ее работе было очень велико - невозможно было точно сказать, когда система будет работать, а когда будет свободна. В персональных компьютерах использовалось несколько типов асинхронной динамической памяти.
Память FRM (Fast Page Mode) использовалась на системах типа XT, 286, 386, 486, начальных моделях Pentium. Время минимального доступа памяти FRM составляло 60 нс.
Память EDO (Extended Date Out) - был предложен другой алгоритм управления выдачей данных на шину, но ускорение достигалось только в режиме считывания информации.
Память BEDO (Burst EDO) - разработка фирмы VIA, была применена в некоторых чипсетах этой фирмы и широкого распространения не получила.
Синхронная динамическая память
Быстродействие асинхронной памяти довольно быстро себя исчерпало - частоты 70..75 МГц стали для нее пределом. На смену асинхронному режиму пришел новый принцип организации работы памяти, получивший название синхронного режима.
Основные новшества синхронной динамической памяти:
- продолжительность всех временных интервалов строго фиксирована;
- все действия производятся по истечении определенных временных интервалов;
- модуль памяти содержит внутренний блок генерации частоты, работающий на системной частоте или значениях, кратных ей;
- продолжительность всех временных интервалов измеряется в тактах частоты шины памяти; этим занимаются специальные счетчики контроллера памяти;
- работа памяти ведется по обоим фронтам синхросигнала (положительному и отрицательному), т.е., через полтакта;
- возможна пакетная передача данных; организация очереди запросов на доступ к матрице; поддерживается несколько режимов регенерации;
- организовано два независимых физических массива, состоящих из 4 логических банков каждый. Возможно параллельное обращение к двум логическим банкам разных логических массивов, что значительно повышает производительность работы синхронной динамической памяти.
