РЕСПУБЛІКА КАЗАХСТАН
УНІВЕРСИТЕТ "Туру"
Кафедра "інформаційних технологій"
РЕФЕРАТ
тема: "Статична пам'ять"
Виконав: Айнакулов Д.А. 3курс, "ІС" 9 гр. Перевірила: Зіятбекова Г.З.
Алмати 2009 р .
Зміст
1. Введення
2. Статична пам'ять
3. Пристрій матриці статичної пам'яті
4. Типи статичної пам'яті
5. Висновок
Список використаної літератури
1. Введення
Персональні комп'ютери PC сьогодні стали незамінними помічниками людини в усіх без винятку сферах людської діяльності. На комп'ютерах розраховують заробітну плату і обсяг врожаю, малюють графіки руху товарів і зміни громадської думки, проектують атомні реактори і т.д.
Слово "комп'ютер" означає "обчислювач". Потреба в автоматизації обробки даних, в тому числі обчислень, виникла дуже давно. В даний час індустрія виробництва комп'ютерного заліза та програмного забезпечення є однією з найбільш важливих сфер економіки розвинених і країн, що розвиваються. Причини стрімкого зростання індустрії персональних комп'ютерів: невисока вартість; порівняльна вигідність для багатьох ділових застосувань; простота використання; можливість індивідуальної взаємодії з комп'ютерів без посередників і обмежень; високі можливості по переробці, зберіганню та видачі інформації; висока надійність, простота ремонту і експлуатації; комп'ютерне залізо адаптивно до особливостей застосування комп'ютерів; наявність програмного забезпечення, що охоплює практично всі сфери людської діяльності, а також потужних систем для розробки нового програмного забезпечення. Потужність комп'ютерів постійно збільшується, а область їх застосування постійно розширюється. Комп'ютери можуть об'єднуватися в мережі, що дозволяє мільйонам людей легко обмінюватися інформацією з комп'ютерами, що знаходяться в будь-якій точці земної кулі. Так що ж являє собою це унікальне людське винахід? Перша ознака, по якому поділяють комп'ютери, - платформа. Можна виділити дві основні платформи ПК: Платформа IBM - сумісних комп'ютерів включає в себе величезний спектр самих різних комп'ютерів, від простеньких домашніх персоналок до складних серверів. Саме з цим типом платформ звичайно стикається користувач. До речі, зовсім не обов'язково, що кращі IBM - сумісні комп'ютери виготовлені фірмою IBM - породив цей стандарт "блакитний гігант" сьогодні лише один з безлічі виробників ПК. Платформа Apple - представлена досить популярними на Заході комп'ютерами Macintosh. Вони використовують своє, особливе програмне забезпечення, та й "начинка" їх істотно відрізняється від IBM. Зазвичай IBM-сумісні ПК складаються з трьох частин (блоків): системного блоку; монітора (дисплея); клавіатури (пристрою, що дозволяє вводити символи в комп'ютер). Розвиток електронної промисловості здійснюється такими швидкими темпами, що буквально через один рік, сьогоднішнє "чудо техніки" стає морально застарілим внаслідок того, що комп'ютерне залізо постійно модифікується, з'являється нове програмне забезпечення. Однак принципи пристрою комп'ютера залишаються незмінними ще з того моменту, як знаменитий математик Джон фон Нейман в 1945 році підготував доповідь про пристрій і функціонування універсальних обчислювальних пристроїв.
2. Статична пам'ять
Статична пам'ять, або SRAM (Statistic RAM) є найбільш продуктивним типом пам'яті. Мікросхеми SRAM застосовуються для кешування оперативної пам'яті, в якій використовуються мікросхеми динамічної пам'яті, а також для кешування даних в механічних пристроях зберігання інформації, у блоках пам'яті відеоадаптерів і т. д. Фактично, мікросхеми SRAM використовуються там, де необхідний обсяг пам'яті не дуже великий, але високі вимоги до швидкодії, а раз так, то виправдане використання дорогих мікросхем. У персональних комп'ютерах з процесорами, у яких не було інтегрованої на кристалі кеш-пам'яті другого рівня, завжди використовувалися мікросхеми SRAM зовнішнього кешу. Для здешевлення системних плат і можливості їх модернізації виробники системних плат з процесорами 486 і перших поколінь Pentium встановлювали спеціальні ліжечка (роз'єми для мікросхем з DIP-корпусом), в які можна було встановлювати різні мікросхеми SRAM, що відрізняються як за швидкодією та обсягом пам'яті, так і різної розрядністю. Для конфігурації пам'яті на системній платі передбачався набір джамперів. Для довідки прямо на системній платі фарбою наносилася інформація про установку джамперів, наприклад, як показано в табл. (У колонках JS1 та JS2 вказані номери контактів, які треба замкнути перемичками).
Приклад таблиці конфігурування кеш-пам'яті на системній платі
Відзначимо, що зміною конфігурації кеш-пам'яті займалися тільки тоді, коли виходила з ладу будь-яка мікросхема кеш-пам'яті. В інших випадках змінювати положення джамперів не рекомендувалося. Надалі, у міру розробки досконаліших мікросхем SRAM, вони безпосередньо припаювали на системну плату в кількості 1, 2 або 4 штук. На системних платах, які випускаються в даний час, мікросхеми SRAM використовуються, в основному, тільки для кешування вводу / виводу та інших системних функцій.
3. Пристрій матриці статичної пам'яті
Подібно осередкам динамічної, тригери об'єднуються в єдину матрицю, що складається з рядків (row) і стовпців (column), останні з яких так само називаються бітами (bit).
На відміну від осередку динамічної пам'яті, для управління якої достатньо всього одного ключового транзистора, осередок статичної пам'яті управляється як мінімум двома. Це не здасться дивним, якщо згадати, що тригер, на відміну від конденсатора, має роздільні входи для запису логічного нуля і одиниці відповідно. Таким чином, на клітинку статичної пам'яті витрачається цілих вісім транзисторів (див. рис.1) - чотири йдуть, власне, на сам тригер і ще два - на керуючі "засувки".
Рис. 1. Пристрій 6-транзістроной одно-портової осередку SRAM-пам'яті
Причому, шість транзисторів на клітинку - це ще не межа! Існують і більш складні конструкції! Основний недолік шести транзисторної чарунки полягає в тому, що в кожний момент часу може оброблятися всього лише один рядок матриці пам'яті. Паралельне читання осередків, розташованих в різних рядках одного і того ж банку неможливо, так само як неможливо і читання одного осередку одночасно із записом іншої.
Цього обмеження позбавлена багатопортовий пам'ять. Кожна клітинка багатопортовий пам'яті містить один-єдиний тригер, але має кілька комплектів керуючих транзисторів, кожний з який підключений до "своїх" лініях ROW і BIT, завдяки чому різні осередки матриці можуть оброблятися незалежно. Такий підхід набагато прогресивніший, ніж поділ пам'яті на банки. Адже, в останньому випадку паралелізм досягається лише при зверненні до осередків різних банків, що не завжди здійснимо, а багато портова пам'ять допускає одночасну обробку будь-яких осередків, позбавляючи програміста від необхідності вникати в особливості її архітектури.
Найбільш часто зустрічається двох - портова пам'ять, пристрій осередки якої зображено на рис. 2. (Увага! це зовсім не та пам'ять яка, зокрема, застосовується в кеші першого рівня мікропроцесорів Intel Pentium). Неважко підрахувати, що для створення одного осередку двох - портової пам'яті витрачається аж вісім транзисторів. Нехай ємність кеш-пам'яті складає 32 Кб, тоді тільки на одне ядро піде понад два мільйони транзисторів!
Рис. 2. Пристрій 8-транзістроной двох портової осередку SRAM-пам'яті
Рис. 3. Осередок динамічної пам'яті втілена в кристалі
4. Типи статичної пам'яті
Існує як мінімум три типи статичної пам'яті: асинхронна, синхронна та конвеєрна. Всі вони практично нічим не відрізняються від відповідних їм типів динамічної пам'яті.
Асинхронна статична пам'ять
Асинхронна статична пам'ять працює незалежно від контролера і тому, контролер не може бути впевнений, що закінчення циклу обміну збіжиться з початком чергового тактового імпульсу. У результаті, цикл обміну подовжується принаймні на один такт, знижуючи тим самим ефективну продуктивність. "Завдяки" останньому обставині, в даний час асинхронна пам'ять практично ніде не застосовується (останніми комп'ютерами, на яких вона ще використовувалися як кеша другого рівня, стали "троячки" - машини, побудовані на базі процесора Intel 80386).
Синхронна статична пам'ять
Синхронна статична пам'ять виконує всі операції одночасно з тактовими сигналами, в результаті чого час доступу до осередку вкладається в один-єдиний такт. Саме на синхронній статичній пам'яті реалізується кеш першого рівня сучасних процесорів.
Конвеєрна статична пам'ять
Конвеєрна статична пам'ять є синхронну статичну пам'ять, оснащену спеціальними "клямками", які утримують лінії даних, що дозволяє читати (записувати) вміст одного осередку паралельно з передачею адреси інший.
Так само, конвеєрна пам'ять може обробляти декілька суміжних осередків за один робочий цикл. Досить передати лише адресу першого осередку пакету, а адреси інших мікросхема обчислить самостійно, - тільки встигай подавати (забирати) записування (лічені) дані!
За рахунок більшої апаратної складності конвеєрної пам'яті, час доступу до першої комірці пакету збільшується на один такт, однак, це практично не знижує продуктивності, тому що всі наступні осередку пакету обробляються без затримок.
Конвеєрна статична пам'ять використовується зокрема в кеші другого рівня мікропроцесорів Pentium-II і її формула виглядає так: 2-1-1-1.
5. Висновок
Історія створення статичної пам'яті сягає своїм корінням у глибину століть. Пам'ять перших релейних комп'ютерів за своєю природою була статичною і довгий час не змінювалася практично ніяких змін - змінювалась лише елементарна база: на зміну реле прийшли електронні лампи, згодом витиснені спочатку транзисторами, а потім TTL-і CMOS-мікросхемами: але ідея, що лежить в основі статичної пам'яті, була і залишається незмінною ...
На жаль, між людиною і комп'ютером варто важко переборна для багатьох перешкода - відмінності у способах введення, обробки і виведення інформації. Відповідно, фахівців, які відмінно розбираються в комп'ютерному залозі, не так багато, і вони завжди на вагу золота.
Так як багато хто любить збирати комп'ютер самостійно, на сайті приведені найважливіші відомості про способи збірки і настройки системного блоку. Адже щоб зібрати щось путнє, корисне для використання, треба досить чітко уявляти, що збираєш, для якої області застосування і, звичайно, з яких вузлів. Приблизно так можна сформулювати все різноманіття питань, що виникають перед людиною, коли він вирішить не купити готовий комп'ютер, а зібрати його власними руками вибираючи те "залізо", яка йому потрібна. У зв'язку зі стрімким розвиток комп'ютерних технологій а також внаслідок того, що комп'ютерне залізо постійно модифікується і в прадажу постійно надходять нові моделі, деяка інформація, наведена на сайті, поступово втрачає свою актуальність.
Список використаної літератури
1. Інформатика. Навчальний посібник / Ломтадзе В.В., Шишкіна Л.П. - Іркутськ: ІРГТ, 1999. - 116с.
2. Інформатика. Навчальний посібник / За ред. В.Г. Кірія. - Іркутськ: ІРГТ, 1998 частина 2. - 382с.
3. Макарова Н.В. Інформатика .- Москва: Фінанси і статистика, 1997.
4. Горєв А., Ахаян Р., Макашарипов С. Ефективна робота із СУБД. СПб.: Пітер, 1997.
УНІВЕРСИТЕТ "Туру"
Кафедра "інформаційних технологій"
РЕФЕРАТ
тема: "Статична пам'ять"
Виконав: Айнакулов Д.А. 3курс, "ІС" 9 гр. Перевірила: Зіятбекова Г.З.
Алмати
Зміст
1. Введення
2. Статична пам'ять
3. Пристрій матриці статичної пам'яті
4. Типи статичної пам'яті
5. Висновок
Список використаної літератури
1. Введення
Персональні комп'ютери PC сьогодні стали незамінними помічниками людини в усіх без винятку сферах людської діяльності. На комп'ютерах розраховують заробітну плату і обсяг врожаю, малюють графіки руху товарів і зміни громадської думки, проектують атомні реактори і т.д.
Слово "комп'ютер" означає "обчислювач". Потреба в автоматизації обробки даних, в тому числі обчислень, виникла дуже давно. В даний час індустрія виробництва комп'ютерного заліза та програмного забезпечення є однією з найбільш важливих сфер економіки розвинених і країн, що розвиваються. Причини стрімкого зростання індустрії персональних комп'ютерів: невисока вартість; порівняльна вигідність для багатьох ділових застосувань; простота використання; можливість індивідуальної взаємодії з комп'ютерів без посередників і обмежень; високі можливості по переробці, зберіганню та видачі інформації; висока надійність, простота ремонту і експлуатації; комп'ютерне залізо адаптивно до особливостей застосування комп'ютерів; наявність програмного забезпечення, що охоплює практично всі сфери людської діяльності, а також потужних систем для розробки нового програмного забезпечення. Потужність комп'ютерів постійно збільшується, а область їх застосування постійно розширюється. Комп'ютери можуть об'єднуватися в мережі, що дозволяє мільйонам людей легко обмінюватися інформацією з комп'ютерами, що знаходяться в будь-якій точці земної кулі. Так що ж являє собою це унікальне людське винахід? Перша ознака, по якому поділяють комп'ютери, - платформа. Можна виділити дві основні платформи ПК: Платформа IBM - сумісних комп'ютерів включає в себе величезний спектр самих різних комп'ютерів, від простеньких домашніх персоналок до складних серверів. Саме з цим типом платформ звичайно стикається користувач. До речі, зовсім не обов'язково, що кращі IBM - сумісні комп'ютери виготовлені фірмою IBM - породив цей стандарт "блакитний гігант" сьогодні лише один з безлічі виробників ПК. Платформа Apple - представлена досить популярними на Заході комп'ютерами Macintosh. Вони використовують своє, особливе програмне забезпечення, та й "начинка" їх істотно відрізняється від IBM. Зазвичай IBM-сумісні ПК складаються з трьох частин (блоків): системного блоку; монітора (дисплея); клавіатури (пристрою, що дозволяє вводити символи в комп'ютер). Розвиток електронної промисловості здійснюється такими швидкими темпами, що буквально через один рік, сьогоднішнє "чудо техніки" стає морально застарілим внаслідок того, що комп'ютерне залізо постійно модифікується, з'являється нове програмне забезпечення. Однак принципи пристрою комп'ютера залишаються незмінними ще з того моменту, як знаменитий математик Джон фон Нейман в 1945 році підготував доповідь про пристрій і функціонування універсальних обчислювальних пристроїв.
2. Статична пам'ять
Статична пам'ять, або SRAM (Statistic RAM) є найбільш продуктивним типом пам'яті. Мікросхеми SRAM застосовуються для кешування оперативної пам'яті, в якій використовуються мікросхеми динамічної пам'яті, а також для кешування даних в механічних пристроях зберігання інформації, у блоках пам'яті відеоадаптерів і т. д. Фактично, мікросхеми SRAM використовуються там, де необхідний обсяг пам'яті не дуже великий, але високі вимоги до швидкодії, а раз так, то виправдане використання дорогих мікросхем. У персональних комп'ютерах з процесорами, у яких не було інтегрованої на кристалі кеш-пам'яті другого рівня, завжди використовувалися мікросхеми SRAM зовнішнього кешу. Для здешевлення системних плат і можливості їх модернізації виробники системних плат з процесорами 486 і перших поколінь Pentium встановлювали спеціальні ліжечка (роз'єми для мікросхем з DIP-корпусом), в які можна було встановлювати різні мікросхеми SRAM, що відрізняються як за швидкодією та обсягом пам'яті, так і різної розрядністю. Для конфігурації пам'яті на системній платі передбачався набір джамперів. Для довідки прямо на системній платі фарбою наносилася інформація про установку джамперів, наприклад, як показано в табл. (У колонках JS1 та JS2 вказані номери контактів, які треба замкнути перемичками).
Приклад таблиці конфігурування кеш-пам'яті на системній платі
| Size | SRAM | JS1 | JS2 |
| 256 До | 32x8 | 1-2 | 1-2 |
| 512 До | 64x8 | 2-3 | 1-2 |
| 1 М | 128x8 | 2-3 | 2-3 |
3. Пристрій матриці статичної пам'яті
Подібно осередкам динамічної, тригери об'єднуються в єдину матрицю, що складається з рядків (row) і стовпців (column), останні з яких так само називаються бітами (bit).
На відміну від осередку динамічної пам'яті, для управління якої достатньо всього одного ключового транзистора, осередок статичної пам'яті управляється як мінімум двома. Це не здасться дивним, якщо згадати, що тригер, на відміну від конденсатора, має роздільні входи для запису логічного нуля і одиниці відповідно. Таким чином, на клітинку статичної пам'яті витрачається цілих вісім транзисторів (див. рис.1) - чотири йдуть, власне, на сам тригер і ще два - на керуючі "засувки".
Рис. 1. Пристрій 6-транзістроной одно-портової осередку SRAM-пам'яті
Причому, шість транзисторів на клітинку - це ще не межа! Існують і більш складні конструкції! Основний недолік шести транзисторної чарунки полягає в тому, що в кожний момент часу може оброблятися всього лише один рядок матриці пам'яті. Паралельне читання осередків, розташованих в різних рядках одного і того ж банку неможливо, так само як неможливо і читання одного осередку одночасно із записом іншої.
Цього обмеження позбавлена багатопортовий пам'ять. Кожна клітинка багатопортовий пам'яті містить один-єдиний тригер, але має кілька комплектів керуючих транзисторів, кожний з який підключений до "своїх" лініях ROW і BIT, завдяки чому різні осередки матриці можуть оброблятися незалежно. Такий підхід набагато прогресивніший, ніж поділ пам'яті на банки. Адже, в останньому випадку паралелізм досягається лише при зверненні до осередків різних банків, що не завжди здійснимо, а багато портова пам'ять допускає одночасну обробку будь-яких осередків, позбавляючи програміста від необхідності вникати в особливості її архітектури.
Найбільш часто зустрічається двох - портова пам'ять, пристрій осередки якої зображено на рис. 2. (Увага! це зовсім не та пам'ять яка, зокрема, застосовується в кеші першого рівня мікропроцесорів Intel Pentium). Неважко підрахувати, що для створення одного осередку двох - портової пам'яті витрачається аж вісім транзисторів. Нехай ємність кеш-пам'яті складає 32 Кб, тоді тільки на одне ядро піде понад два мільйони транзисторів!
Рис. 2. Пристрій 8-транзістроной двох портової осередку SRAM-пам'яті
Рис. 3. Осередок динамічної пам'яті втілена в кристалі
4. Типи статичної пам'яті
Існує як мінімум три типи статичної пам'яті: асинхронна, синхронна та конвеєрна. Всі вони практично нічим не відрізняються від відповідних їм типів динамічної пам'яті.
Асинхронна статична пам'ять
Асинхронна статична пам'ять працює незалежно від контролера і тому, контролер не може бути впевнений, що закінчення циклу обміну збіжиться з початком чергового тактового імпульсу. У результаті, цикл обміну подовжується принаймні на один такт, знижуючи тим самим ефективну продуктивність. "Завдяки" останньому обставині, в даний час асинхронна пам'ять практично ніде не застосовується (останніми комп'ютерами, на яких вона ще використовувалися як кеша другого рівня, стали "троячки" - машини, побудовані на базі процесора Intel 80386).
Синхронна статична пам'ять
Синхронна статична пам'ять виконує всі операції одночасно з тактовими сигналами, в результаті чого час доступу до осередку вкладається в один-єдиний такт. Саме на синхронній статичній пам'яті реалізується кеш першого рівня сучасних процесорів.
Конвеєрна статична пам'ять
Конвеєрна статична пам'ять є синхронну статичну пам'ять, оснащену спеціальними "клямками", які утримують лінії даних, що дозволяє читати (записувати) вміст одного осередку паралельно з передачею адреси інший.
Так само, конвеєрна пам'ять може обробляти декілька суміжних осередків за один робочий цикл. Досить передати лише адресу першого осередку пакету, а адреси інших мікросхема обчислить самостійно, - тільки встигай подавати (забирати) записування (лічені) дані!
За рахунок більшої апаратної складності конвеєрної пам'яті, час доступу до першої комірці пакету збільшується на один такт, однак, це практично не знижує продуктивності, тому що всі наступні осередку пакету обробляються без затримок.
Конвеєрна статична пам'ять використовується зокрема в кеші другого рівня мікропроцесорів Pentium-II і її формула виглядає так: 2-1-1-1.
5. Висновок
Історія створення статичної пам'яті сягає своїм корінням у глибину століть. Пам'ять перших релейних комп'ютерів за своєю природою була статичною і довгий час не змінювалася практично ніяких змін - змінювалась лише елементарна база: на зміну реле прийшли електронні лампи, згодом витиснені спочатку транзисторами, а потім TTL-і CMOS-мікросхемами: але ідея, що лежить в основі статичної пам'яті, була і залишається незмінною ...
На жаль, між людиною і комп'ютером варто важко переборна для багатьох перешкода - відмінності у способах введення, обробки і виведення інформації. Відповідно, фахівців, які відмінно розбираються в комп'ютерному залозі, не так багато, і вони завжди на вагу золота.
Так як багато хто любить збирати комп'ютер самостійно, на сайті приведені найважливіші відомості про способи збірки і настройки системного блоку. Адже щоб зібрати щось путнє, корисне для використання, треба досить чітко уявляти, що збираєш, для якої області застосування і, звичайно, з яких вузлів. Приблизно так можна сформулювати все різноманіття питань, що виникають перед людиною, коли він вирішить не купити готовий комп'ютер, а зібрати його власними руками вибираючи те "залізо", яка йому потрібна. У зв'язку зі стрімким розвиток комп'ютерних технологій а також внаслідок того, що комп'ютерне залізо постійно модифікується і в прадажу постійно надходять нові моделі, деяка інформація, наведена на сайті, поступово втрачає свою актуальність.
Список використаної літератури
1. Інформатика. Навчальний посібник / Ломтадзе В.В., Шишкіна Л.П. - Іркутськ: ІРГТ, 1999. - 116с.
2. Інформатика. Навчальний посібник / За ред. В.Г. Кірія. - Іркутськ: ІРГТ, 1998 частина 2. - 382с.
3. Макарова Н.В. Інформатика .- Москва: Фінанси і статистика, 1997.
4. Горєв А., Ахаян Р., Макашарипов С. Ефективна робота із СУБД. СПб.: Пітер, 1997.