Typy pamětí - Gymnázium Vysoké Mýto

Gymnázium Vysoké Mýto
nám. Vaňorného 163, 566 01 Vysoké Mýto
Registrační číslo projektu
CZ.1.07/1.5.00/34.0951
Šablona
III/2 INOVACE A ZKVALITNĚNÍ VÝUKY
PROSTŘEDNICTVÍM ICT
Autor
Mgr. Petr Štorek
Název materiálu
10. Typy pamětí
Ověřeno ve výuce dne
21. 11. 2012
Předmět
Informatika
Ročník
Kvinta
Klíčová slova
operační paměť, paměťové moduly, ROM, cache
Anotace
Prezentace popisuje základní rozdělení pamětí podle
kritéria volatilnosti. Popis jednotlivých typů operačních
pamětí a pamětí typu ROM je pak doplněn o popis
vývojových typů paměťových modulů. Materiál se též
zabývá vývojem v oblasti vyrovnávacích a virtuálních
pamětí.
Metodický pokyn
prezentace je určena jako výklad do hodiny i jako
materiál určený k samostudiu
Počet stran
24
Pokud není uvedeno jinak, použitý materiál je z vlastních zdrojů autora.
Základní členění pamětí
Primární
- Paměti, s nimiž CPU bezprostředně pracuje.
- Příkladem je RAM (operační paměť).
Sekundární
- Používá se také označení odkládací paměti, protože se do nich ukládají aplikace, s nimiž v aktuálním čase CPU nepracuje.
- Příkladem sekundární paměti je HDD (pevný
disk).
Opakování o RAM
- jedná se o hlavní paměť počítačového systému;
- je typem volatilní paměti, tzn. je proudově
závislá, po vypnutí napájení se vymaže;
- lze ji použít jak pro čtení, tak pro zápis;
- tato polovodičová paměť se vyrábí v několika
variantách, např. DRAM, SRAM, VRAM, WRAM.
Varianty RAM
DRAM = Dynamic Random Access Memory –
elektrický náboj se ukládá v kondezátoru, který
časem slábne a musí se každou tisícinu sekundy
obnovovat.
EDO RAM = Extended Data Out Random Access
Memory – může odesílat data, i když přijímá
instrukce týkající se dat, ke kterým má být přístup
příště.
Varianty RAM 2
SRAM = Static Random Access Memory – operační paměť, která nepotřebuje neustálé obnovování
elektrických nábojů. Je rychlejší než varianta
DRAM.
Paměťové moduly
- Paměti RAM jsou vyráběny v několika typech
tzv. paměťových modulů.
- Paměťový modul je plochá destička s plošnými
spoji, která na svém povrchu nese čipy s již
konkrétním paměťovým obvodem.
- Paměťové moduly se vkládají přímo na základní
desku do speciálních konektorů, tzv. paměťových bank.
- Celková kapacita paměti RAM se odvíjí od počtu
vložených modulů a jejich kapacity.
DIMM
- typ dvouřadého 168pinového modulu;
- paměťové čipy jsou po stranách modulu;
- používají se u typů pamětí SDRAM a DD
SDRAM.
DIMM [5]
RIMM
- 184pinový paměťový modul, který se používá
u pamětí typu RDRAM;
- je rychlejší a dražší než SDRAM.
RIMM [3]
DDR SDRAM
= double-data-rate synchronous dynamic random
access memory.
- Typ pamětí, u něhož se vyššího výkonu dosahuje tím, že přenáší data na obou koncích (nástupná, sestupná hrana) hodinového signálu.
- Konstrukce DDR paměti zvyšuje efektivní výkon
téměř dvakrát bez nutnosti zvyšování frekvence
sběrnice.
- DDR paměti na 150 MHz jsou tedy přibližně
stejně rychlé jako SDR paměti na 300 MHz.
DDR SDRAM [4]
Opakování o ROM
= Read Only Memory
- ROM je typ elektronické pamětí, jejíž obsah je
určen pouze pro čtení, např. CD-ROM, EPROM,
EEPROM.
- Hlavním úkolem paměti typu ROM je pamatování si dat v době kdy je počítač vypnutý.
- Paměti ROM se nacházejí také na přídavných
kartách (grafická karta, síťová karta apod) a
dalších zařízeních.
BIOS a shadowing
- Paměti typů ROM slouží například k uchování
dat BIOSů.
- Paměti ROM jsou pomalejší než RAM, ale protože BIOS slouží vyšším vrstvám ke komunikaci
s hardwarem, je možné BIOS načíst do rychlejší
paměti RAM (tzv.shadowing = stínování).
Typy paměti ROM
EPROM = Erasable Programmable Read Only
Memory.
Představuje typ elektronické paměti, z níž mohou
být mazána data UV světlem a poté znovu popisována;
EEPROM = Electrically Erasable Programmable
Read Only Memory.
Jedná se o elektronickou paměť, kterou lze smazat pomocí běžného počítače (využití u adaptérů
SCSI a HDD).
FLASH
= speciální druh plně elektrické paměti, která
umožňuje trvalé ukládání dat.
- Paměť typu flash umožňuje elektrický zápis
i čtení.
- Vnitřně je paměť flash organizována po blocích
a každý z nich lze programovat samostatně,
přičemž obsah ostatních bloků je zachován
(x u EEPROM se přepisovaly všechny části).
- Paměť flash má využití jako paměť ROM k uložení firmware.
Virtuální paměť
- Představuje metodu, která rozšiřuje kapacitu
operační paměti, neboť části dat se při jejím
aplikování ukládají na pevný disk.
- Swapping - pokud je operační paměť plná, zapisuje operační systém nepotřebné části programu do odkládacího souboru a při jejích potřebě
je opět přenáší zpět do operační paměti.
- Díky virtuální paměti můžeme používat aplikace,
které potřebují více paměti, než máme reálně
k dispozici.
Opakování o paměti cache
- Paměť cache je zařazena mezi dva subsystémy
s různou rychlostí.
- Úkolem paměti cache je vyrovnat rychlost přístupu k často používaným datům na pomalejších
médiích jejich překopírováním na media rychlá.
- Příklady použití paměti cache:
1) pevný disk (pomalý) – paměťový modul
(rychlý),
2) obsah získávaný ze sítě (pomalý) – pevný
disk (rychlý).
Typy vyrovnávací paměti
L1 Cache = cache první úrovně
• Je umístěna v CPU.
• Její velikost se pohybuje v desítkách kB.
• Slouží ke čtení cyklů procesoru.
L2 Cache = cache druhé úrovně
• Je umístěna mezi CPU a RAM.
• Její velikost se pohybuje v MB.
• L2 je 2x – 10x pomalejší než L1;
• V L2 jsou uložena všechna data, která načítá
CPU.
• Díky užití L2 - nemusí CPU požadovaná data
získávát z „pomalé“ RAM.
Last Level Cache
L3 - Cache = cache třetí úrovně
• Využívá se u vícejádrových procesorů
nebo u serverů se čtyřmi a více procesory.
• Může do ní zapisovat pouze jeden procesor, ale číst z ní mohou všechny (jeden
velký sklad při všechny).
• Některé servery IBM mají L1, L2, L3 přímo
na čipu a L4 na základní desce.
Úkoly
1. Vysvětli proč jsou moduly typu DDR účinnější
než jejich předchůdci, např. RIMM?
2. Popiš, jak funguje swapping.
3. S kterým typem paměti spojujeme shadowing?
4. Jak shadowing ovlivňuje fungování počítače?
5. Které paměti odlišujeme za základě kritéria
volatility?
6. Odliš na základě funkčního využití vyrovnávací
paměti první a druhé úrovně.
7. Vyhledej na internetu, čím se od sebe odlišují
typy pamětí označované jako VRAM, WRAM.
Úkoly 2
7. V kterých parametrech se odlišují elektrické
paměti EPROM, EEPROM a FLASH?
8. Které funkce plní vyrovnávací paměť třetí úrovně?
Použité zdroje
[1] CLARK, Scott H. Osobní počítač. Brno: Computer Press, 2004, 235
s. ISBN 80-251-0145-2.
[2] MINASI, Mark. Velký průvodce hardwarem. Praha: Grada, 2002,
763 s. ISBN 80-247-0273-8.
[3] PETŘÍČEK, Lukáš. Vývoj modulů DRAM a operační paměti. In: Svět
hardware [online]. 2006 [cit. 2012-11-13]. Dostupné z:
http://www.svethardware.cz/art_doc-A6F55FA383F23A0EC
1257206006DD3D3.html
[4] PETŘÍČEK, Lukáš. Test DDR2 modulů - část 1. In: Svět hardware
[online]. 2007 [cit. 2012-11-13]. Dostupné z:
http://www.svethardware.cz/art_docCBCE99B78C65881DC12573700001DBC8.html
[5] STOKER, Jon. MetaRAM quadruples DDR2 DIMM capacities, launches 8GB DIMMs. In: Arstechnica [online]. 2008 [cit. 2012-11-13].
Dostupné z: http: //arstechnica.com/gadgets/2008/02/metaramquadruples-ddr2-dimm-capacities-launches-8gb-dimms/