Prezentace se nahrává, počkejte prosím

Prezentace se nahrává, počkejte prosím

X13UIT Paměti, sběrnice Lecture 4 Ing. Martin Molhanec, CSc.

Podobné prezentace


Prezentace na téma: "X13UIT Paměti, sběrnice Lecture 4 Ing. Martin Molhanec, CSc."— Transkript prezentace:

1 X13UIT Paměti, sběrnice Lecture 4 Ing. Martin Molhanec, CSc.

2

3 Paměti  Slouží k uložení programů a dat.  Parametry –Kapacita –Rychlost –Možnost uchovávat data i při vypnutí počítače Operační paměť Hromadná paměť Velká rychlost Volatilní (dočasná) Velká kapacita Nonvolatilní (trvalá) Většinou je polovodičová Většinou je magnetická

4 Polovodičové paměti  ROM – Read Only Memory Nelze do nich zapisovat. Slouží pro trvalé uložení dat či programů.  RWM – Read-Write Memory Může se do nich zapisovat. Slouží zejména jako operační paměť počítače. ??? RAM ???

5 Polovodičové paměti  ROM – Read Only Memory Nelze do nich zapisovat. Slouží pro trvalé uložení dat či programů.  RWM – Read-Write Memory Může se do nich zapisovat. Slouží zejména jako operační paměť počítače.  RAM – Random Access Memory Nesprávně se vžilo jako označení pamětí RWM !!! Důvod je historický, první RAM paměti byly RWM paměti.

6 ROM  ROM – programují se maskou při výrobě, výhodné při velkých seriích, uplatnění např. BIOS u starších počítačů. Realizace buňky paměti ROM pomocí polovodičové diody

7 PROM  PROM – Programmable ROM – programují se přepálení pojistky diody na chipu, výhodné při menších seriích, uplatnění např. BIOS u starších počítačů. Realizace paměťové buňky PROM pomocí diody

8 EPROM, EEPROM, FLASH  EPROM – Erasable PROM – programují se nabytím kapacity, dají se mazat UV světlem, výhodné tam, kde se počítá se změnou dat.  EEPROM (E 2 PROM)– Electrically EPROM – programují se i mažou elektricky, první verse nebyly vhodné pro použití přímo v počítačích – pomalé, vyšší napětí, výhodné tam, kde se počítá se směnou dat.  FLASH – jedná se o novou generaci EEPROM, které je dovolují bez problémů integrovat v počítači i jeho periferiích (LAN, CDROM, …). Snadná změna dat, výhodné pro opravy a upgrade. Realizace buňky paměti EEPROM pomocí tranzistoru MNOS

9 NVRAM  NV RAM – Non Volatile RAM Paměť podobná RAM, která si udrží data i po výpadku napětí, existují různé principy: –Feritová paměť (nejstarší, IBM), u prvních počítačů základ operační paměti –(INTEL) speciální paměť, paralelně spojená paměť RAM a EEPROM, při výpadku napájení se obsah RAM přepíše do EEPROM, výhoda – velice rychlá paměť –Dnes nejčastěji jako paměť FLASH, nevýhoda - pomalejší nežli pravá SRAM –Další principy: MRAM (nagnetic RAM), Ovonic Unified Memory, FeRAM

10 Paměti RAM  SRAM – Static RAM – Rychlá, ale drahá paměť na principu klopných obvodů. Proto se používá jako interní paměť v CPU a L1, L2, L3 cache, atp.

11 SRAM – static RAM Realizace jedné buňky paměti SRAM v technologii TTL  Jako samostatné obvody jsou v PC nejčastěji využity jako L2 a L3 cache.

12 SRAM  Asynchronní SRAM –Není synchronní se systémovou sběrnicí, CPU musí čekat –20, 15, 12 ns, <66Mhz  Synchronní SRAM –Je synchronní se systémovou sběrnicí, max. 66MHz –12, 8.5 ns, 66MHz, časování  PB SRAM (Pipelined Burst SRAM) –Zřetězená dávková –8.5 ns, až 133MHz, časování  Pouzdra DIL (Dual In Line) nebo jako malá speciální karta.  TAG RAM – je součást cache, obsahuje další bity informace, která je důležitá pro řízení cache.

13 Paměti RAM  SRAM – Static RAM – Rychlá, ale drahá paměť na principu klopných obvodů. Proto se používá jako interní paměť v CPU a L1, L2, L3 cache, atp.  CMOS RAM – je statická paměť vyrobená technologií CMOS, která má nízký příkon. Proto ji po několik let stačí napájet z baterie. Proto se používá jako RWM (trvalá paměť), například pro uložení nastavení BIOS a RTC (Real Time Clock).

14 Paměti RAM  SRAM – Static RAM – Rychlá, ale drahá paměť na principu klopných obvodů. Proto se používá jako interní paměť v CPU a L1, L2, L3 cache, atp.  CMOS RAM – je statická paměť vyrobená technologií CMOS, která má nízký příkon. Proto ji po několik let stačí napájet z baterie. Proto se používá jako RWM trvalá paměť, například pro uložení nastavení BIOS a RTC (Real Time Clock).  DRAM – Dynamic RAM – Pomalejší, ale jednodušší (levná, větší kapacita) paměť na principu kapacit. Je nutné tzv. refresh (obnova) dat v paměti. Proto se používá jako hlavní operační paměť a paměť videokarty.

15 DRAM  Jsou v PC využity jako operační paměť nebo na video kartě. Realizace jedné buňky paměti DRAM v technologii TTL

16 DRAM  Jsou v PC využity jako operační paměť nebo na video kartě.  Asynchronní (se sběrnicí CPU) –PM – Page Mode – 80 ns, nejstarší typ, časování  Adresa se zadává na 2x, nejprve ROW a pak CAS –FPM – Fast PM – 70, 60 ns, 66Mhz, časování  Na stejné stránce se nezadává znovu RAW –EDO – Extended Data Output – 70, 60, 50 ns, 66Mhz, časování  Data jsou déle na výstupu, překrývání operací –BEDO – Burst EDO – časování , >66Mhz, Intel nepodporuje  Čte se vždy po 4 bytech, poslední 2 bity CAS se generují interně  Pouzdra –DIL – u nejstarších PC –SIP - u nejstarších PC –Krátké SIMM, 8bit, 8088 až –Dlouhé SIMM, 32bit, až Pentia

17 DRAM  Synchronní (se sběrnicí CPU) čte se vždy několik dat za sebou překrývání operací –SDRAM – Synchronní DRAM – >100MHz, PC100, PC133, časování –RDRAM – Rambus DRAM – speciální technologie (sériová), kterou koupil INTEL, ale nepovedlo se mu ji prosadit, jedná se drahé a rychlé paměti. Mezi jejich nevýhody patří také – zpoždění, teplota, technologická náročnost –DDR SDRAM – Double Date Rate SDRAM – paměti, které přijala konkurence fy INTEL, která je později také začala podporovat, přenášejí data při vzestupné i sestupné hraně hodin sběrnice, tím se 2x zvětšil jejich výkon. -> DDR200 až DDR400  Jak se to počítá? –FSB100 → DDR200 → 2*8*100 → PC1600 –FSB133 → DDR266 → 2*8*133 → PC2100 –FSB166 → DDR333 → 2*8*166 → PC2700  Pouzdra –DIMM, 64bit, Pentia –RIMM, pro RDRAM

18 DIL (Dual In Line) SIP (Single Inline Package) Krátký SIMM (Single Inline Module) 30pin, 8bit Dlouhý SIMM (Single Inline Module) 72pin, 32bit DIMM (DUal Inline Module) 168pin, 64bit

19 Porovnání ve skutečné velikosti. DIP SIP Krátký SIMM DIMM

20 Porovnání ve skutečné velikosti. DIMM Dlouhý SIMM (EDO)

21 paměti  BANK – udává počet pouzder, které jsou potřeba osadit pro danou šířku sběrnice 8bit bit SX 32bit bit Pentium Krátký SIMM (8bit) (1)24 Dlouhý SIMM (32bit) 12 DIMM (64bit) 1

22 DDR SDRAM (Double Data Rate SDRAM)  Reakce na snahu fy INTEL o monopol nad pamětmi RDRAM  Navazují na paměti SDRAM, ale dovolují přístup do paměti při vzestupné i sestupné hraně hodin.  Další rozvoj jsou paměti DDR2 SDRAM.

23 DDR

24 DDR

25 DDR2

26 DDR2

27 SDR, DDR, DDR2

28 Speciální paměti  Paměti pro video karty –VRAM – Video RAM – označuje speciální dvouportovou paměť, která umožňuje současný přístup do paměti, jak pro CPU, tak pro grafický řadič (procesor). –SGRAM – Synchronní Graphic RAM – označení pro paměti SDRAM, které se používali jako paměť videokarty. Speciální funkce: bit masking, fill write.  Současné video karty mají video paměť s grafickým procesorem propojeny obvykle speciální širokou sběrnicí (až 256bitů).

29

30 Sběrnice  Sběrnice propojuje jednotlivé části PC.  Systémová – umožňuje připojovat k základní desce (MB – Mother Board) periferní karty.  Speciální sběrnice –Pro paměť, video (AGP), … –FSB (Front Side Bus) pro CPU –BSB (Back Side Bus) pro cache  Dle šířky dat –Paralelní – více bitová –Sériová - jednobitová

31 sběrnice  (XT) –IBM, pro 8088, IBM PC XT –8bit, 8.3Mhz, 8MB výkon –3x DMA, 6x IRQ –Má rychlost CPU  ISA (AT) –1984, IBM, pro 80268, IBM PC AT –16bit, 8.3MHz, 16MB výkon –Je zpětně kompatibilní s XT, jedná se vlastně o rozšířený konektor XT. –Má rychlost CPU, později fa COMPAQ oddělila rychlost CPU a sběrnice. –6x DMA, 11x IRQ –V roce 1988 standardizována jako sběrnice ISA (Industrial Standard Architecture)

32 XT Bus 8bit data 20 bit adresa IRQ, DMA +5V, +12V, -12V

33 XT Bus 8bit data 20 bit adresa IRQ, DMA +5V, +12V, -12V

34 XT bus

35 sběrnice  (XT) –IBM, pro 8088, IBM PC XT –8bit, 8.3Mhz, 8MB výkon –3x DMA, 6x IRQ –Má rychlost CPU  ISA (AT) –1984, IBM, pro 80268, IBM PC AT –16bit, 8.3MHz, 16MB výkon –Je zpětně kompatibilní s XT, jedná se vlastně o rozšířený konektor XT. –Má rychlost CPU, později fa COMPAQ oddělila rychlost CPU a sběrnice. –6x DMA, 11x IRQ –V roce 1988 standardizována jako sběrnice ISA (Industrial Standard Architecture)

36 ISA (AT bus) 16bit data 24 bit adresa IRQ, DMA +5V +12V, -12V

37 ISA (AT bus) 16bit data 24 bit adresa IRQ, DMA +5V +12V, -12V

38 ISA (AT bus) 16bit data 24 bit adresa IRQ, DMA +5V +12V, -12V

39 ISA (AT bus) 16bit data 24 bit adresa IRQ, DMA +5V +12V, -12V

40 ISA (AT) bus

41 sběrnice  MCA (Micro Channel Architecture) –1987, IBM, pro IBM PC PS/2, pro –32bit, 10MHz, 40MB –Fa IBM se snažila ovlivnit další vývoj PC tím, že se snažila prosadit svojí novou sběrnici, která byla ochráněna patenty (5%). Proto byla drahá! –Používala se pouze u počítačů IBM, pro servery a výkonné stanice. –Není kompatibilní s ISA, jiný konektor. –Bus Mastering, sdílení IRQ, PnP. –Ostatní výrobci tuto sběrnici nepřijali a navrhli svoje vlastní řešení.

42 MCA bus 32bit data 32 bit adresa IRQ, DMA +5V +12V, -12V

43 sběrnice  EISA (Extended ISA) –1989, COMPAQ a další výrobci, pro –32bit, 8.3Mhz, 32MB výkon –Je odpovědí společenství výrobců na MCA od fy IBM. –Vzhledem ke své výkonnosti se používala pro servery a výkonné stanice. –Je zpětně kompatibilní s ISA, díky svému dvoupatrovému konektoru. –Bus Mastering, sdílení IRQ, PnP.

44 EISA bus 32bit data 32 bit adresa IRQ, DMA +5V +12V, -12V

45 EISA bus 32bit data 32 bit adresa IRQ, DMA +5V +12V, -12V

46 EISA bus – detail konektoru

47 sběrnice  VESA (VLB – VESA Local Bus) –1992, organizace VESA, pro grafické karty, později i HD –32bit, 33MHz (25 až 50), 127MB výkon –Tuto sběrnici vytvořila organizace VESA za účelem urychlení grafiky a později i připojení HD. –Byla levná a jednoduchá, šlo vlastně o prodloužení sběrnice CPU 80486, měla jeho rychlost. –Byla kompatibilní s ISA, šlo vlastně o její prodloužení. –Při větší zátěži (více karet) klesá její frekvence.

48 VESA bus 32bit data 32 bit adresa IRQ, DMA +5V +12V, -12V

49 VESA bus 32bit data 32 bit adresa IRQ, DMA +5V +12V, -12V

50 VESA bus 32bit data 32 bit adresa IRQ, DMA +5V +12V, -12V

51 VESA bus

52 sběrnice  PCI –1993, INTEL, pro Pentium –32bit, 33MHz, 127MB (V 1.0) –PCI je úplně nová a výkonná sběrnice. Svoji konkurentku VESA brzy porazila. –Není kompatibilní s ISA, úplně jiný konektor. –Určená nejen pro PC, ale i pro Mac, Power, Alpha CPU. –Bus Mastering, sdílení IRQ, PnP. –Burst Mode – přenášení paketů dat. –Synchronní i asynchronní režim. –Mezi CPU a PCI je tzv. bridge, který je odděluje. Ten je tvořen tzv. chipsetem, který plní i další funkce – např. připojení IDE HD. –Verze 2.2 rozšiřuje standard PCI o další specifikace: 64bit a 66MHz  508MB. Využívá se v serverech nebo řídících systémech.

53 PCI bus bit data bit adresa IRQ, DMA +5V +3.3V

54 PCI bus bit data bit adresa IRQ, DMA +5V +3.3V

55 PCI bus bit data bit adresa IRQ, DMA +5V +3.3V

56 PCI bus

57 PCI

58

59 PCI universal adapter PCI universal adapter

60 rokDataRychlostVýkonpoznámka XT848 IBM pro první PC AT (ISA) 1984 (1988) IBM pro AT Různé pokusy o tzv. lokální bus (COMPAQ, INTEL,..) MCA IBM pro PS/2 EISA Výrobci klonů pro VESA (VLB) Org. VESA pro grafku a HD PCI INTEL pro Pentium PCI

61 Slepá ulička PCI  PCI-X –Pokračuje v tradici PCI, dnes v 2.0 –64bit, 133Mhz  1GB výkon –Zpětně kompatibilní s PCI (64bit/66MHz) –Vylepšené protokoly pro větší výkon –Určená pro servery –Dočasné řešení

62 PCI-X

63 PCI-X

64 Budoucnost PCI  PCI Express (starší název 3GIO – Third Generation Input Output) –Sériová sběrnice 2.5 až 10 Gb/s  200MB až 800MB výkon (musí se dělit 12!) –Lze složit 1 až 32 kanálů  6.6GB až 26GB výkon –Vrstevný protokol, nejvyšší vrstva je kompatibilní s PCI včetně PnP –Nahradí i rozhraní AGP pro grafické karty!

65

66

67

68 PCI Express

69

70

71

72

73 Další sběrnice  AGP –Není vlastně sběrnice, jedná se spíše o port, je určená pro grafiku.  IDE, ATA, SATA, SCSI, atp. –Sběrnice pro připojení disků budeme brát na jiné přednášce.

74 Sériová sběrnice  Už pro první IBM PC  Standard RS 232, V.24  25 nebo 9 pin konektory CANON  UART 8250 (komp. 8251)  Později UART (2x 16bit buffer, rychlost až 115kb/s)  Standardní PC mělo dvě sériová rozhraní COM1 a COM2, v MS DOS podpora až 4 portů.  Hlavní účel –Připojení myši –Propojování počítačů mezi sebou (pro přenos souborů) –Připojení externího modemu –Připojení sériové tiskárny (málo obvyklé)

75 Paralelní sběrnice  Už první IBM PC  Standard CENTRONIX, 1976  Osazení jedním konektorem CENTRONIXCANON  V MS DOS podpora 2 tiskáren LPT1 a LPT2.  Hlavní využití –Připojení tiskárny –Přenos souborů (Laplink) –Připojení ZIP, atp.  Postupné vylepšování, protože původní řešení umožňovalo pouze jednosměrný tok dat (z PC do tiskárny) a nízkou rychlostí.

76 Paralelní sběrnice  SPP – Standard Parallel Port –Centronix mode (Compatibility, Normal, Standard), 8 bit data out, 100 až 200kB –Nibble mode, 8 bit data out, 4 in (control), 100 až 200kB out, 50kB in, umí využít Laplink –Byte mode (Bi-Directial), 8 in, 8 out, 80 až 300kB, umí jen IBM PS/2 s MCA  EPP – Enhanced Parallel Port –1991, INTEL, Xircom, Zenith –Obousměrný, 500kB až 2MB –Pro LAN, CD-ROM, …  ECP – Extended Capabilities Port –1994, HP, Microsoft, pro laserové tiskárny, ZIP, atp. –Obousměrný, >2MB, umí využít DMA –Přijat jako standard IEEE 1284

77 Sériové a paralelní konektory Sériový 25 a 9 konektor. Paralelní a game port.

78 CENTRONICS

79 LAPLINK

80 PCMCIA (Personal Computer Memory Card International Association, 1989)  Standard původně určený pro rozšíření paměťové kapacity kapesních počítačů.  Umožňuje připojování periferií za chodu.  Definuje fyzické i logické připojení.  Speciální konektor 68 pin.  Verze –1.0, 1990, jen paměťové karty –  různé periferie (paměť, Fax, LAN, HDD. Modem, …)  XIP (eXecute In Place)  16 bit, 3.3V  Několik typů karet I. až III.

81 PCMCIA (Personal Computer Memory Card International Association, 1989)  Typy karet –TYP I3.3mm (RAM,…) –TYP II5.0 mm (Fax, LAN, …) –TYP III10.5 mm (HDD, …) 1992  PC CARD Standard 95 (1995) –32 bit/33MHz, ~ PCI –Bus Mastering, PnP, multifunkční karty –Vrstevný protokol  Card Services – nižší vrstva  Socket Services – vyšší vrstva –PCMCIA ATA – rozhraní připojení HDD

82 PCMCIA

83 PCMCIA

84 PCMCIA

85 PCMCIA

86 PCMCIA  Dnes částečně zaniká nahrazována –USB –Sloty pro paměťové karty  Návrh nového standardu: ExpressCard –Kompatibilní s PCI Express –Kompatibilní s USB2 –Řídící sběrnice SMBus –Není zpětně kompatibilní –Schválen 2003, první výrobky konec 2004!?

87

88 USB (Universal Serial Bus)  1996, Microsoft, Intel  Účelem bylo nahradit různorodé připojení vnějších periferií – klávesnice, monitor, myš, sériové a paralelní rozhraní.  Jedná se o sériové rozhraní, umožňuje připojit až 127 periferií, větvení pomocí HUB.  Připojování za chodu, PnP, obsahuje i napájecí vodiče, power management.  Verze –1.1Rychlost 1.5 a 12 Mb/s, monitor, klávesnice, myš, zvukové karty –2.0Rychlost až 480 Mb/s, tiskárny, scannery, HDD, zvukové karty, video  Po počátečních rozpacích rychlá expanze. Zejména od verze 2.0!!!  Windows 2000, XP – výborná podpora

89 USB

90 USB

91 USB konektory

92 USB kabel

93 USB prodlužka

94 USB karta

95 USB zvukovka

96 USB hub

97 USB flash disk

98 USB to serial

99 USB to parallel

100 USB Laplink

101 Firewire  Rozhraní určené speciálně pro připojení multimedií – digitální video, digitální foto  Fy Apple, Philips, Sony (iLink)  Připojování za chodu, PnP  Sériové rozhraní, 63 periferií  Verze –IEEE 1394, v roce 1995  50 až 400MB/s –IEEE 1394b, v roce 2001  800 až 1600MB/s

102 Firewire - konektory

103


Stáhnout ppt "X13UIT Paměti, sběrnice Lecture 4 Ing. Martin Molhanec, CSc."

Podobné prezentace


Reklamy Google