Оперативті жадының құрылымы мен жұмыс істеу принциптері

 Мазмұны І. КІРІСПЕ.................. 3 ІІ. НЕГІЗГІ БӨЛІМ 1-тарау. Жады қалай жұмыс жасайды? 1.1 Логиканың элементтік қоры................. 6 1.2 Жадтың жылдамдығы мен өнімділігі............... 7 1.3 Оперативтік жадының жұмыс істеу принципі ....... 9 2-тарау. Жады чиптары. 2.1 DRAM типті жады.................. 9 2.2 SRAM типті жады................... 12 3-тарау. ЭЕМ-нің жедел жады 15 4-тарау. Оперативтік жадыны ұйымдастыру (RAM ). 18 5-тарау. Оперативті есте сақтау құрылғысы 19 ІІІ. ҚОРЫТЫНДЫ.................. 24 ІV. ҚОЛДАНЫЛҒАН ӘДЕБИЕТТЕР........... 25 V. ҚОСЫМША...................... 26 Кіріспе Оперативті жад компьютердің ең маңызды элементтерінің бірі. Дәл осы Оперативті жадтың тез дамуы оның дамуымен қоса, оның бағасын Жад айтарлықтай арзандағанымен, бұрынғы жылдарға қарағанда жиірек дамыту керек Компьютерде орнатылған жадтың сандары сіздің қандай программалармен жұмыс жасауыңызға Оперативті жады үшін көбіне RAM мағынасы қолданылады, яғни туынды Қазіргі кезде толық оперативті жад статикалық ОЗУ (SRAM) және ОЗУ классификациясы 1-тарау. Жад қалай жұмыс жасайды? 1.1 Логиканың элементтік қоры Екі тұрақты жағдайдың (0 және 1) біреуінде бола алатын 1. РТЛ – резисторлы-транзисторлы логика. Логиканың элементті базасының І 2. ТТЛ немесе Т2Л - транзистрлі-транзисторлы логика. 3. ТТЛ-шоткалар – Шотка диодын пайдаланатын ТТЛ модификациясы. 4. ИИЛ немесе И2Л – интегралды инжекторлы 5. ЭСЛ – эмитерлі байланысқан логикалық элемент. Бұл 6. МДП транзистордағы элемент. Бұл сұлбаларда биполярлы транзисторлары жазықтыққы 7. КМОП – логика (комплементарлы логика). Бұл логикада Жоғарыда көрсетілгендей биполярлы транзистордың логикасы өте тез, бірақ бір 1.2 Жадтың жылдамдығы мен өнімділігі Жадтың жылдамдығы арқылы жазу операциясы және мәлiметтi оқу уақыты Жадтың өнiмдiлiгiн жазылатын немесе оқылатын мәлiметтерді мегабайттарға Жадтың өнiмдiлiгi екiншi деңгейлі кэш сияқты, әдетте, пакеттi циклдерді Жадтың iшкi жүйесiнiң өнiмдiлiгi есте сақтайтын элементтердi қолдану жылдамдығына Жадтың шинасының дәрежелiгi - бұл байт(немесе бит) саны, бiр Жадтар банкін микросхемалар немесе модулдардың (сонымен бiрге олар Компьютерлердегi 486-шы процессорда SIMM-72 бірлігі немесе SIMM-30 төрттiгi Егер орнатылатын жадтың көлемi бiрнеше банктермен толып кетсе, өнiмдiлiктiң 1.3 Оперативтік жадының жұмыс істеу принципі Оперативті жады – процессор жұмыс істеп тұрған кезде пайдаланылатын Қазіргі операциялық жүйелер бірнеше бағдарламаларды қатар орындауға мүмкіндік береді 2-тарау. Жады чиптары. 2.1 DRAM типті жады Динамикалық оперативтік жады (Dynamic RAM - DRAM) дербес компьютерлердiң DRAMның микросхемасындағы жады ұяшықтары - бұл зарядтар ұстап қалатын CMOS бағдарламалық орнату параметрінің көмегімен кейбір жүйелердің параметрлерін өзгертуге DRAM құрылымдарындағы бiр биттiң сақталуы үшiн тек қана Әрбiр ұяшық бiр ғана бит сақтауға қабiлеттi. Егер ұяшықтың Ендi қалай оқылып жатқанын қарап шығамыз. Бастапқыда барлық кiрушілерге Енді жазба. Жадтың ақпараттық кiруi коммутатор арқылы бағанның нақтылы Матрица ұяшықтарының мынадай ретпен орналастырылғанын ескеру керек: Бұл бір саналған бір битті емес, бірнеше битті санағандыған DRAM-ның ең маңызды мiнездемесi жылдамдық болып табылады, қысқаша айтқанда, Қазiр ендi көкейкестi 66-МГц жад шинасы қолданылады. DRAM өңдеушiлері Процессор асинхрондық интерфейспен DRAM өзінің ішкі операцияларын орындап болғанша Синхронды интерфейстiң өзге артықшылығы - жүйелiк сағаттарың DRAM-ға 2.2 SRAM типті жады Статикалық оперативтік жады (Static RAM - SRAM) – SRAM-ның қол жетімділік уақыты 2 нс-тан аспайды, бұл жады 2.2.1-сурет. SRAM ұяшығы SRAM микросхемалары барлық жүйелiк жады үшiн қолданылмайды, өйткені, SRAM-ның Бұған қарамастан, өңдеушiлер РС тиiмдiлiгін жоғарылату үшiн SRAM типті «Cache» (кэш ) сөзінің аудармасы «құпия қойма», Тiзбе бойынша кэш-жады контроллерін әрбiр еске түсiрудi тексередi, кэштегi Қазiргi компьютерлерде кэш екi деңгей бойынша құрылады, кейде үш Алғашқы кэш немесе L1 Cache (Level 1 Екінші кэш немесе L2 Cache ( Level 2 Үшiншi деңгейдің кэші 7 сокетi бар жүйелiк платада Алғашқы кэштiң көлемi биiк еместi (8-128 кбайт); оның тиiмдiлiгiн Кэш - контроллер когереттiлiкті (coherency ) қамтамасыз етуi керек Кэштiң контроллерi бекiтiлген ұзындықтың жолдарымен (cache line ) SRAM жұмыс принципі бойынша өзгешеленедi. Үш түрі бар: 1. Async SRAM (Asynchronous Static Random Access Memory 2. SyncBurst SRAM (Synchronous Burst Random Access Memory 3. PipBurst SRAM (Pipelined Burst Random Access Memory Async SRAM - бұл жадтың бұрынғы түрі, асинхрондық интерфейс 3-тарау. ЭЕМ-нің жедел жады Оперативті есте сақтау құрылғысы немесе ЭЕМ-нің жедел жады (RAM), Компьютердің жедел жадында осы мезетте дереу өңделуге тиіс мәләметтер Компьютердің жедел жадының көлемі өскен сайын оның есептеу жылдамдығы - операциялық жүйенің алғашқы жүктемесін және компьтердің жұмысқа жарамдылығын - экранға кескіндерді беру үшін; - компьютердің қосымша құрылғылары мен бірге жүктелетін операциялық жүйелердің Жедел жадтың көлемі туралы сөз болғанда, оны бірінші бөлігі INTEL фирмасының 80286, 80386SX және 80486SX сияқты процессорларды 1-16Мб Компьютердің жедел жады (қысқартылған түрде – ОЗУ немесе RAM) Жедел жад ішкі жад болып саналады да сыртқы жадтың Жедел жадтың көлемі мегабайтармен (Мб) өлшенеді. Қазіргі заманғы қосымша Жаңа компьютерлерге қазір ең аз дегенде 256 Мб-тық жедел Жедел жады (ЖЖ) – ақпаратты сақтау құрылғысы. Компьютер тоққа Компьютердін жады — оның құрамына міндетті түрде енетін элементтердің Жадтың көлемі байтпен өлшенеді. Бір байт сегіз биттен тұрады. 4-тарау. Оперативтік жадыны ұйымдастыру (RAM ). Компьютерде ақпарат нөл және бiр кодымен жазылады, яғни Компьютердің жеке құрылымдарының арасындағы барлық ақпарат екi типтің 23 бит = 8 бит = 1байт - кодпен 255 = 1·27 + 1· 26 + 1·25 + байт 1 бит 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 ұяшық 0 1 2 3 2, 4, 6 немесе 8 байт ұяшықтарды құрастырады. Машина Егер RAM-ның бiр битi - конденсатор болса, онда мұндай Оперативтік жадының платалары, бiр бит электр тiзбегiмен ұсынылған, Қазіргі уақытта DDR жады платасы қолданылады, олар 5-тарау. Оперативті есте сақтау құрылғысы Оперативті есте сақтау құрылғысы (ОЗУ) түрлi мақсаттағы микропроцессорлық жүйелердің Конструктивтi кез келген ОЗУ екi блоктан - есте сақтайтын Жады ұяларын жазған кезде (9.46-суретті қараңыз) шина дәрежесіне 9.46-суреттегі сызба үшін орнатылған генератор сөзінің беттік тақтасы Жады ұяшықтарын оқуда WR/RD’ кiрісне 0 орнатылады, сонымен Қазiргi есте сақтау құрылғыларының статикалық түрі жоғары Кэш-жады кэштің жұмысы кезінде қарапайым ақпарат бiрлiгі Микропроцессорлық жүйелердегi ОЗУ ретiнде динамикалық ОЗУ алуантүрлi Әдетте, ОЗУ-ды асинхрондық деп атайды, кез келген уақытта адресті Негiзгi ОЗУдан басқа, жадтың құрылымы және мәлiмет бейнесiнiң Бейне жады суреттi сақтау үшiн қызмет көрсетедi. Оның Видеоадаптерлерде бейне жадының келесi түрлерi қолданылады. FPM DRAM (Fast Page Mode Dynamic RAM - динамикалық VRAM (Video RAM - видео - ОЗУ) -екi портты EDO DRAM (Extended Data Out DRAM - динамикалық SGRAM (Synchronous Graphics RAM – синхрондық график түрiнде ОЗУ) WRAM (Window RAM - терезелiк ОЗУ) - EDO MDRAM (Multibank DRAM - көп банктік ОЗУ) – DRAM Бақылау сұрақтары мен тапсырма 1. Жадтың қандай түрлері бар? 2. 9.46 - суреттегі статикалық жады ұяшығын 3. 9.45-суреттегі схемалар базасындағы сөз генераторын қолданып 4. Қазiргi компьютерлерде статикалық түрдегі жадыны қайда қолданады? 5. Статикалық жадтан динамикалық жадтың айырмашылығы неде? 6. Қазiргi компьютерлерде қандай динамикалық түрдегі жадыны қолданады? 7. Бейне жады деген не және ол бейнеленетiн 8. Бейне жады ретiнде жадтың қандай түрлерi қолданылады? 9. Қандай конструктивтi рәсiмдеу жадтың микросхемаларына 10. VRAM дегеніміз не? Қорытынды Бұл курстық жұмыста жедел жадтың нюанстары белгілі болды. Бұл Қазіргі уақытта көптеген оперативті жадының түрлері: өте жылдам және Сонымен, оперативті жадыны салыстыру қорытындысын шығарамыз: DRAM жады: Артықшылықтары: бiр ұяшықтағы аз элементтердің саны, бiр кристаллдағы үлкен қуатты аз тұтынуы Кемшiлiктері: жады элементтерiнiң периодты зарядының қажеттiлiгi, бұл: жылдамдықты азайтады, жадтың қызмет көрсету схемасын күрделендiредi; қоректенулер жоқ болғанда барлық мәлiмет өшiп кетедi. SRAM жады: Артықшылықтары: жоғары жылдамдық. Регенерацияның жоқтығы Кемшiлiктері: SRAM түрiндегі жады қымбат байланысты қолданылады, негізінен тек ораманың кіші тығыздығы ҚОЛДАНЫЛҒАН ӘДЕБИЕТТЕР: Скотт Мюллер «Модернизация и ремонт ПК», «Вильямс», Москва 2000г. Михаил Гук Энциклопедия «Аппаратные средства IBM PC», «Питер» Москва Фигурнов В.Э «IBM PC для пользователя», «Инфра-М», Москва, 1998г. Малиновского Б.Н Под. ред. чл.-корр. АН УССР. Тест 1. Оперативті жады дегеніміз не? Тұрақты есте сақтау құрылғысы Компьютердегі негізгі құрал-жабдықтар Жедел есте сақтау құрылғысы Үлкен көлемді есте сақтау құрылғысы Компьютердің сыртқы көлемі 2. Жадының ең алғашқы модульдерінің бірі? DIMM RAM ROM SIMM SRAM 3. DIMM- бір тізбекті контактілі жады деректерді жазуға арналған жады деректерді оқуға арналған жады 2 тізбекті контактілі жады деректерді сақтауға арналған жады 4. ЭЕМ-нің жедел жады? ROM RAM DIMM SIMM DRAM 5. Компьютер сөндірілген кезде барлық ақпараттар – оперативті жадта сақталады оперативті жадтан өшеді оперативті жадқа көшіріледі өшіп, қайта қалпына келеді тұрақты жадтан өшеді 6. SRAM- статикалық ОЗУ динамикалық ОЗУ физикалық ОЗУ функционалдық ОЗУ симметриялық ОЗУ 7. Динамикалық ОЗУ –дың қысқартылған түрі? SLDRAM SB SRAM EDRAM PB SRAM DRAM 8. Триггерге негізделген жады? статикалық динамикалық физикалық функционалдық симметриялық 9. Эмитерлі байланысқан логикалық элементтің күту уақыты? 10нс. 0,5-0,2нс 3нс 10-50нс 50нс 10. DRAM-ның ең маңызды мiнездемесi? Жиілік Тығыздық Уақыт Кеңістік Жылдамдық 11. Cache дегеніміз не? Қорап Ұяшық Қойма Желі Компонент 12. L1 Cache (Level 1 Cache)- iшкi (Internal, Integrated) кэшi сыртқы (External ) кэш Үшiншi деңгейдің кэші Төртінщі деңгейдің кэші Бесінші деңгейдің кэші 13. Кез келген ретпен іріктелген асинхрондық статикалық жады? PipBurst SRAM Async SRAM SyncBurst SRAM DRAM SRAM 14. PipBurst SRAM (Pipelined Burst Random Access Memory кез келген ретпен іріктелген асинхрондық статикалық жады кез келген ретпен іріктелген синхрондық пакеттi статикалық жады ЭЕМ-нің жедел жады келген ретпен іріктелген конвейерлiк пакеттi статикалық жады динамикалық жады 15. Жедел жадтың көлемінің өлшем бірлігі? Мб Гб Тб Мкб Пб 16. Жаңа компьютерлерге қазір ең аз дегенде қанша байтты 64 Мб 54 Мб 270 Мб 34 Мб 256 Мб 17. Тұтас кодпен жазылған ақпарат үлесi қайда сақталады? машина сөзi генератор транзистор конденсатор машина беті 18. Динамикалық жадтағы конденсатордың сыйымдылық реті ? 0,6 пФ 0, 5 пФ 1 пФ 5 пФ 0,3 пФ 19. Конвейеризация элементтерi бар жады? VRAM FPM DRAM EDO DRAM SGRAM EDRAM 20. SRAM-ның қол жетімділік уақыты ? 2 нс 4 нс 3 нс 1 нс 5 нс 21. Интеграцияның кіші және орта интегралды сұлбаларында қолданылатын резисторлы-транзисторлы логика транзистрлі-транзисторлы логика интегралды инжекторлы логика эмитерлі байланысқан логика комплементарлы логика 22. РС тиiмдiлiгін жоғарылату үшiн қолданылатын жады түрі? DRAM SGRAM DGRAM RAM SRAM 23. Кез келген ретпен іріктелген синхрондық пакеттi статикалық жады? PipBurst SRAM Async SRAM SyncBurst SRAM DRAM SRAM 24. IBM PC XT (бұрынғы модель) компьютерлерінің жедел жадының 565 кб 640 кб 345 кб 975 кб 546 кб 25. Қосыша жадты пайдалану үшін қандай арнайы программа жасалынады? Винчестер Процессор Драйвер Delphi C++ 26. Компьютердің жедел жадының көлемі өскен сайын- Жиілігі азаяды Жылдамдығы артады Жылдамдығы азаяды Тығыздығы артады Жиілігі көбейеді 27. RAM-ның бiр битi - конденсатор болса, онда мұндай статикалық динамикалық физикалық функционалдық симметриялық 28. Статикалық ОЗУ-дағы ақпаратты сақтау ұзақтығы – шексіз шекті тұрақты тұрақсыз бағдарлы 29. Керi жазу схемасы – Write Through Read Through Read Back Write Back Delayed Write 30. 64-разрядты 168-контактілі модуль? ROM RAM DIMM SIMM DRAM Сұрақтар Оперативті жады дегеніміз не? Оперативті жады қанша түрге бөлінеді? Оперативті жады модульдері? Негізгі жады дегеніміз не? Триггердің атқаратын қызметі? Резисторлы-транзисторлы логика дегеніміз не? Компьютер жұмыс жасап тұрған кезде процессор өзіне қажетті деректерді Қазiргi компьютерлерде кэш неше деңгей бойынша құрылады? Екінші кэш қайда орналасады? Async SRAM дегеніміз не? SyncBurst SRAM дегеніміз не? PipBurst SRAM дегеніміз не? RAM неше бөліктен тұрады? Машина сөзi нені сақтайды? “Драйверлер” не үшін жасалынады? Транзистрлі-транзисторлы логика қайда қолданылады? Пакетті циклді оқудың диаграммасы? Кез келген триггерді қанша логикалық элементтен құруға болады? Динамикалық оперативтік жад қайда қолданылады? DRAM микросхемасындағы жады ұяшықтары? 2 Синхронды Асинхронды Синхронды Асинхронды Статикалық PB SRAM SB SRAM SRAM RDRAM EDRAM DDR SDRAM ESDRAM SLDRAM BEDO DRAM EDO DRAM FPM DRAM SDRAM DRAM Динамикалық Жад