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
1983
1986
1989
1992
1995
64 Кбит
256 Кбит
1 Мбит
4 Мбит
16 Мбит
64 Мбит
180 нс
150 нс
120 нс
100 нс
80 нс
65 нс
150 нс
120 нс
100 нс
80 нс
60 нс
45 нс
75 нс
50 нс
25 нс
20 нс
15 нс
10 нс
250 нс
220 нс
190 нс
165 нс
120 нс
100 нс
150 нс
100 нс
50 нс
40 нс
30 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
