Typy pamięci RAM

Pojęcia szybkości i wydajności pamięci dla niektórych są niejasne, ponieważ szybkość pamięci zazwyczaj jest wyrażana w nanosekundach (ns), natomiast szybkość procesora zawsze była określana przy użyciu megaherców (MHz). Jednak od niedawna, w przypadku niektórych nowszych i szybszych typów pamięci, ich szybkość jest wyrażana w MHz, co dodatkowo wprowadza zamieszanie. Na szczęście możliwe jest wzajemne przeliczanie obu jednostek.

Nanosekunda jest definiowana jako miliardowa część sekundy, czyli naprawdę krótki odcinek czasu. Dla lepszego wyobrażenia można wspomnieć, że prędkość światła w próżni ma wartość 299 792 kilometrów na sekundę. W ciągu jednej miliardowej sekundy promień światła przemierza odcinek o długości zaledwie 29,98 cm, czyli krótszy od długości typowej linijki!

Szybkość procesora i systemu jest wyrażana w megahercach (MHz), które odpowiadają milionom cykli na sekundę. Niektóre aktualnie stosowane komputery dysponują procesorami taktowanymi zegarem o częstotliwości przekraczającej 3000 MHz (3 GHz lub 3 miliardy cykli na sekundę), natomiast pod koniec roku powinny się pojawić procesory pracujące z szybkością 4 GHz.

Zagadnienia związane z taktowaniem pamięci operacyjnej nie sprowadzają się tylko do konwersji nanosekund na megaherce i są trochę bardziej złożone. Najbardziej efektywny sposób organizacji tranzystorów pamięci przechowujących jej poszczególne bity pozwalający na dostęp do nich jest oparty na siatce wykorzystującej układ wierszy i kolumn. Wszystkie operacje dostępu do pamięci polegają na określeniu adresu wiersza, a następnie adresu kolumny i pobraniu danych. Początkowe przygotowanie operacji dostępu do danych pamięci, w której określa się adres wiersza i kolumny, jest wymaganym etapem określanym mianem opóźnienia (ang. latency). Czas dostępu do pamięci jest sumą czasu cyklu i opóźnienia związanego z wybraniem adresów wierszy i kolumn. Przykładowo, pamięć SDRAM taktowana zegarem 133 MHz (7,5 ns) zazwyczaj na przygotowanie i zakończenie pierwszej operacji pobrania danych potrzebuje pięciu cykli (5 x 7,5 ns = 37,5 ns), po czym przeprowadza jeszcze trzy dodatkowe operacje odbywające się bez etapu początkowego. Wynika z tego, że w celu wykonania czterech operacji odczytu danych wymagane jest wykonanie ośmiu cykli lub średnio dwóch cykli na operację.

Dostęp do standardowej pamięci DRAM odbywa się przy wykorzystaniu techniki określanej mianem stronicowania (ang. paging). Typowa operacja dostępu do pamięci wymaga określenia adresu wiersza i kolumny, a to zajmuje czas. Dzięki zastosowaniu stronicowania uzyskuje się szybszy dostęp do wszystkich danych zawartych w określonym wierszu pamięci. Jest to możliwe poprzez utrzymywanie jednakowego adresu wiersza i zmianę adresu kolumn. Pamięć wykorzystująca stronicowanie określana jest jako pamięć PM (ang. Page Mode) lub FPM (ang. Fast Page Mode). Istnieją również inne odmiany pamięci PM SC (ang. Static Column) lub NM (ang. Nibble Mode). Stronicowanie jest prostą metodą zwiększenia wydajności pamięci. Polega na podzieleniu pamięci na strony o rozmiarze od 512 bajtów do kilku kilobajtów. Dzięki zastosowaniu mechanizmu stronicowania dostęp do komórek strony pamięci realizowany jest przy mniejszej ilości cykli oczekiwania. Jeśli żądana komórka pamięci znajduje się poza aktualną stroną, wtedy w celu umożliwienia systemowi wybrania nowej strony konieczne jest dodanie jednego lub kilku stanów oczekiwania.

Polecam książki