Uživatel:Zdvihsta

Z HPM wiki
Přejít na: navigace, hledání

Obsah

Stanislav Zdvihal

Semestrální práce: RAM paměť

Osnova:

1. Co je to RAM

2. Historie

3. Jak pracuje?

4. Typy

5. Aplikace na Multimediální 
   techniku

1. Co je to RAM



RAM (random-access memory) je typ elektronické paměti, která umožňuje přístup k libovolné části v konstantním čase bez ohledu na její fyzické umístění. Paměť RAM se používá v počítačích a dalších elektronických přístrojích.

Blokové schéma RAM














2. Historie


Dlouhá dobu co existovala DRAM paměť se pouze urychlovala přístupová rychlost. Ta se postupem času dostala až na hodnoty 50 ns (i níže). Procesorům však přestával poskytovaný datový tok stačit. Proto se na začátku 90. let vyrobila varianta Fast Page DRAM (FP RAM, FPM RAM). Díky dalšímu urychlení vznikly EDO RAM (Extended Data Out) paměti. Tato paměť byla o 20% výkonnější. Díky tomu se rychle přešlo od FP RAM právě k EDO RAM. Je to tedy takový zlomový bod. Do této doby měly všechny paměti asynchronní přístup. Pokud neměly být čtecí časy nebezpečně kritické, muselo být část času nevyužito. Kuli tomuto problémy vznikly synchronní paměti, kde paměti pracovaly přesně podle externího taktu a pročekaný čas se tedy vyloučil, tento druh paměti se tedy označuje SDRAM (Synchronous DRAM). Tento druh paměti se objevil v roce 1996, postupně vytlačil předchozí druh EDO RAM. Původní takt pamětí 66 MHz se časem zvýšil na 133 MHz, Samozřejmě se objevují rychlejší. Díky neutuchající honbě za zvětšení přenosové rychlosti, se objevila další technologie DDR (Double Data Rate), kde můžeme pracovat s oběma hranami taktu (pracujeme s dvojnásobným taktem). Zajímavým typem je paměť RD, kterou vymyslela firma Rambus (odtud tedy to R). Tato paměť má velice vysokou přenosovou rychlost (extrémním zvyšováním taktu).


PC počítače mají RAM paměť na tištěném spoji, tento celek je nazýván paměťovým modulem. Průkopníkem paměťových modulů byl SIPP. Datová šířka byla 8 bitů. Jeho typickým znakem byly klasické vývody, které se vyskytují u integrovaných obvodů. Skoro totožné parametry má SIMM. SIMM modul nemá žádné vývody, má přímý konektor. Je vytvořen přímo z části plošného spoje, na němž jsou vytvořeny kontakty. Díky rozšíření datové šířky procesorů bylo nutné vytvořit další modifikaci. Tohoto úkolu se ujala firma IBM, která vytvořila pro 32 bitové počítače nový 72 pinový SIMM modul. Datová šířka modulu byla zvýšena na čtyřnásobek SIMM (32 bitů). Tento modul se stal prvním modulem kde se vyskytovaly i jiné typy pamětí než DRAM (např. FP RAM). Díky dalšímu rozšíření datové šířky procesorů se objevil nový typy modulu a to sice DIMM (64 bitový modul). Poté vznikl další modifikovaný paměťový modul s názvem DDR DIMM. Vývoj i nadále pokračuje.

moduly RAM


1. DIPP, DILL, SIPP

2. SIMM

3. DIMM

4. SDR

5. DDR

6. DDR2

RAM druhy a rozměry pamětí RAM





































3. Jak pracuje?



Předtím, než počítač udělá cokoliv, musí přesunout z disku do paměti RAM nějaký program. Data obsažená v dokumentech, tabulkách, grafice, databázích nebo v jiném typu souboru musejí být rovněž, uložena do RAM. Teprve poté může software používat procesor na zpracovávání těchto dat (počítači se jeví pouze jako nuly a jedničky). I ty největší počítače nejsou v podstatě nic jiného než soubor vypínačů: rozepnutý 0, sepnutý 1. Z této nejjednodušší podstaty umí počítač konstruovat milióny čísel, libovolného slova a stovky tisíců barev (vzorů). Když ale počítač zapneme, je RAM úplně holá. Postupně se však zaplní daty (nulami a jedničkami), které se přečtou z disku nebo vytvoří při práci počítače. Když se však počítač vypne, vše co bylo v paměti RAM se vymaže.


Zápis dat do RAM

Software ve spolupráci se systémem DOS vysílá elektrické signály na adresové vedení(mikroskopické vodiče elektricky vodivého materiálu vyleptaného do čipu RAM). Signál identifikuje místo, kam se na čip RAM mají data zapsat. V každém paměťovém místě v čipu RAM, kam lze uložit data, elektrický signál sepne (uzavře) tranzistor (v podstatě vypínač který je spojen s datovým vedením). Jakmile jsou tranzistory sepnuty, software vyšle signály po zvoleném datovém vedení. Každý signál představuje bit buď 1 nebo 0 tedy konečnou jednotku informace, s tou počítač pracuje. Jakmile se elektrický signál dostane na adresové vedení, díky sepnutí tranzistorů, puls projde sepnutým tranzistorem a nabije kondenzátor. Pokud se napájení počítače vypne, všechny kondenzátory svoje náboje ztratí. Každý nabitý kondenzátor v paměti představuje 1. Nenabitý kondenzátor představuje 0.

Zápis do RAM


a - doba zapisovacího cyklu

b - šírka zapisovacího impulzu

c - nastavení adres před zápisem

d - nastavení dát před zápisem

e - nastavení chip-selectu před zápisem

f - pridržení adres po zápise

g - pridržení dát po zápise

h - zablokovaní výstupu po chip-selecte











Čtení z RAM

Pokud chceme přečíst data uložená v RAM, software odešle po adresovém vedení jiný signál, který ještě jednou sepne tranzistory k němu připojené. Všechny nabité kondenzátory na tomto vedení se vybijí přes obvod vytvořený sepnutým tranzistorem, tím se po datovém vedení pošlou pulsy. Software pozná, ze kterých datových vedení přišel puls a chápe ho jako 1, z vedení z kterého puls však nepřišel chápe software jako 0. Kombinace jedniček a nul z osmi datových vedení tvoří jeden byte dat.

Čtení z RAM

a - doba čítacího cyklu

b - adresová přístupová doba t 

c - chip select přístupová doba t 

d - doba platného výstupu po adrese

e - doba zablokovaní výstupu po chip-select









4. Typy



Pamětí RAM dělíme na:

1. statické - (označuje se jako SRAM) je nejrychlejším typem paměti. Jeho nevýhodou je velký odběr proudu (ovšem jen při velké pracovní rychlosti) a velká cena. Typicky se používá jako rychlá vyrovnávací paměť (cache) u procesorů.


statická RAM

















2. dynamické - (označuje se jako DRAM) je nejlevnějším typem elektronické paměti. Vlastní data jsou uložena v miniaturních kondenzátorech jako náboj, který je však nutné pravidelně (dynamicky) obnovovat. Odtud dostal tento typ RAM paměti název. Typicky se používá jako hlavní paměť počítačů.


dynamická RAM















Paměti RAM:

DRAM - Pomalá, nahrazena FPM nebo FP RAM


FP RAM - Tuto dnes můžeme najít na základních deskách podporujících procesory 386,486 a starších deskách Pentium. Je rychlejší než DRAM. (60 ns)


EDO RAM - Urychlené FP RAM. Jedná se o dynamickou paměť. Dovoluje delší přidržení dat na výstupu, což umožňuje překrývání čtecích impulsů. Během čtení dat je možné připravit další adresu.


BEDO RAM - Kombinace technologií Burst a EDO RAM. Podporují jen některé základní desky pro procesory pentium a funguje tak, že se místo jedné paměťové adresy načítají najednou čtyři.


SDRAM - Pracuje přesně podle externího taktu na paměťové sběrnici (předešlé ne). Vytlačila předchozí EDO RAM. Původní frekvence byla 66MHz, která byla zvýšena až na 133MHz (jsou i rychlejší moduly). Podporují ji všechny dnešní základní desky a procesory.


DDR RAM - Vyvinuta firmou Samsung, pracuje s oběma hranami taktu sběrnice (má teoreticky dvojnásobnou datovou propustnost). Využívá se hlavně u procesorů firmy AMD. Paměť DDR musí být podporována systémovou sběrnicí a aby se opravdu využil její potenciál.


RDRAM - Vyvinuta firmou RAMBUS. Vysokou rychlost získává díky extrémnímu zvýšení frekvence. Desetinásobná propustnost oproti 66MHz SDRAM, nižší spotřeba, standardizace (Intel vyrábí čipové sady pro PC s podporou RDRAM).

5. Aplikace na Multimediální techniku


Pro použití PC pro výpočet nějakých multimediálních dat, samozřejmě potřebujeme co největší a nejrychlejší RAM paměti. Ideální by bylo, kdybychom měli co největší statickou paměť bohužel je toto řešení velmi nákladné a tak se statická paměť používá většinou jen u procesorů (cache).

Jak si tedy poradit i bez toho? Zvětšením pamětí (toto je však omezené podle systému) avšak již i teď máme DDR2 paměti, které mají 32 GB (pro zajímavost jsme přidal obrázek, zde pod textem) . Kdyby nám ovšem ani toto nestačilo budeme nejspíše pokračovat tím, že "ovládneme" další počítače. Za honbou za větším výkonem je ideální i když paměť vyčistíme, například restartujeme nebo použijeme nějaký software k tomu určených. Máme tedy prázdnou paměť RAM, ale nyní ještě potřebujeme přerušit práci ostatních programů které nám paměť RAM mohou dále zatěžovat. Toto provedeme různými příkazy k přerušení (zapauzování) těchto procesů. Nyní již mohou naše výpočty pracovat o mnoho rychleji.

DDR2 modul 32 GB

















Pokud se zajímáte o paměti RAM doporučuji si projít knihu s názvem:

PC velký průvodce hardwarem, Mark Minasi V této knize se dozvíte mnoho věci nejen o RAM, ale i také v podstatě o všech součástí počítačů.


Zdroje


[1] http://cs.wikipedia.org/wiki/RAM

[2] http://kurz.softex.cz/lexikon/ram.html

[3] http://www.geoinformatics.upol.cz/app/prostredkygis/hardware/HW/pameti_operacni.htm

[4] http://www.hardver.ic.cz/data/operacna_pamat/1.html

[5] http://amapro.cz/public/digi/io_ram.php

Osobní nástroje
Jmenné prostory
Varianty
Akce
Navigace
Nástroje