Výrok "Nikdo nebude nikdy potřebovat více než 640KB RAM!" (Bill Gates, Microsoft, 1981) 2.

Prezentace na téma: "Výrok "Nikdo nebude nikdy potřebovat více než 640KB RAM!" (Bill Gates, Microsoft, 1981) 2."— Transkript prezentace:

1 Výrok "Nikdo nebude nikdy potřebovat více než 640KB RAM!" (Bill Gates, Microsoft, 1981) 2

2 Základní pojmy paměť – úložiště informací
složená z paměťových buněk (1 buňka = 1 bit) kapacita paměti – množství informace, které lze uložit do paměti rychlost paměti – 1) vybavovací doba (střední, maximální) 2) doba zápisu 3) frekvence (závislá na desce, FSB) 2

3 Druhy pamětí podle vzdálenosti od procesoru – vnitřní x vnější
vnitřní jsou energeticky závislé, vnější nikoliv podle čtení a zápisu – RAM x ROM RAM – Random Access Memory (s náhodným přístupem) ROM – Read Only Memory (pouze pro čtení) podle technologie – statická x dynamická podle výběru buňky – 1) adresovatelná (přímý výběr) 2) sekvenční 3) LIFO (zásobník) 4) FIFO (fronta) 5) asociativní (cache) 2

4 Požadavky na paměti vysoká kapacita vysoká rychlost nízká cena
stálost a energetická nezávislost jednoduchá skladovatelnost a manipulace mazatelnost a opakované použití vysoká spolehlivost nízká cena 2

5 Paměťové systémy kapacita a rychlost mají rozhodující vliv na užitné vlastnosti výpočetního systému tyto vlastnosti jsou v rozporu, protože : 1) rychlé paměti jsou drahé a nelze je tedy libovolně zvětšovat 2) velkokapacitní jsou relativně levné, avšak vybavovací doba je dlouhá  nehodí se pro spolupráci s procesorem proto se užívá hierarchický systém 2

6 Hierarchický systém Cena za 1 bit paměti klesá směrem od procesoru
Rychlost paměti klesá směrem od procesoru Kapacita paměti roste směrem od procesoru Procesor M1 M2 Mn Paměťový systém 2

7 Hierarchický systém 2

8 Vnitřní paměťi 1) registry - přímo na čipu procesoru
2) vyrovnávací paměť (cache, buffer) 3) hlavní paměť (main memory, operační paměť) 2

9 Hlavní paměť -realizace
RAM = Random Access memory provedení – polovodičové (unipolární tranzistor, kondenzátor) energeticky závislá (vymaže se při vypnutí) paměť DRAM ( Dynamic RAM) informaci nese stav kondenzátoru (nabitý x vybitý) samovolné vybíjení – nutno obnovovat informaci (refresh) výhoda - menší počet tranzistorů na 1 paměť buňku  nižší cena paměť SRAM ( Static RAM) informaci nese bistabilní klopný obvod (několik tranzistorů) výhoda - nemusí se refreshovat  rychlejší 2

10 Hlavní paměť- realizace PC
DIP SIPP SIMM (30-pin) SIMM (72-pin) DIMM (SDRAM) DIMM (DDR) 2

11 SDR => DDR Single Data Rate
využívá synchronní signál s kmitočtem mainboardu Double Data Rate data jsou během jednoho cyklu přenášena dvakrát 2

12 Další vnitřní paměti ROM – Read Only Memory
energeticky nezávislá, pevně daný obsah použití – BIOS – základní programové vybavení PC (Basic Input Output System) druhy – 1) PROM (Programable ROM) – lze 1*zapsat 2) EPROM (Electrically PROM) – lze smazat UV zářením 3) EEPROM (Electrically Erasable PROM) – lze smazat el. impulsy 2

13 EPROM paměť 2

14 EEPROM paměť 2

15 Asociativní paměť - cache
rychlá vyrovnávací paměť blízko procesoru vlastní řízení výrazně nižší kapacita než hlavní paměť strategie přesunu dat do cache – statisticky ověřeno 1) časová lokalita – je velká pravděpodobnost, že aktuálně čtenou informaci budu chtít číst znovu 2) místní lokalita – je veliká pravděpodobnost, že volám-li adresu a, budu brzy volat i a+1 2

16 Asociativní paměť - cache
strategie uvolňování paměťových míst v cache 1) FIFO – „nejstarší“ položka 2) LRU – nejdéle nepoužitá položka (nutnost čítače použití) 3) náhodný výběr – nejjednodušší 4) a další..... 2

17 Vnější paměti magnetický záznam – pevné disky, diskety, atd.
optický záznam (laser) – CD, DVD, WORM, atd. nutnost kódování – bezpečnost 1) NRZI – Non Return Zero Inverted – změna vždy při jedničce 2) FM (frekvenční modulace) – při jedničce impulz navíc – staré nutnost ochrany proti chybám – spolehlivost 1) CRC (Cyclic Redundancy Check) – jen detekce 2) ECC (Error Corecting Code) – i oprava více ve druhém ročníku 2

18 Časování a nastavení pamětí
Dalším podstatným faktorem při výběru pamětí je i jejich časování. To spolu s rychlostí určuje výkon paměťového subsystému. Tedy laicky řečeno, časování pamětí značí jak rychle (respektive s jakým vnitřním zpožděním) budou paměti schopny reagovat na požadavky.

19 Časování a nastavení pamětí
Jedná se o několik nastavení, jež určují, jakých čekacích cyklů při čtení či zápisu se má použít, jaké mají být doby aktivací, vystavení, zotavení a další. Je jasné, že čím jsou tyto „čekací“ doby kratší, tím rychleji bude paměť požadované informace dodávat.

20

21 Zde jeden malý příklad, jak se uvádí časování pamětí: 2-2-2-5 T1
Zde jeden malý příklad, jak se uvádí časování pamětí: T1. Za těmito čísly se skrývá CL-tRAS -tRCD-tRP a command rate. 1. tRP - Čas potřebný ke změně vnitřní buňky. (RAS Precharge) 2. tRCD - Čas potřebný mezi RAS (Row Address Select) a CAS (Column Address Select) přístupy do paměti. 3. tAC - Objem času potřebný k "přípravě" pro další výstup dat při použití Burst mode. 4. tCAC - Column Access Time. 5. CL - známé také jako CL nebo CAS Latency (Column Acces Strobe Latency), tedy odezva - je to počet cyklů, které jsou potřebné k získání dat z paměťové buňky. Možné hodnoty jsou od 1 (v praxi skoro nepoužitelné), přes 2 a 2,5 (nejfrekventovanější nastavení) a konče hodnotou 3 (která se pro svoji „pomalost“ také normálně nepoužívá). 6. tCLK - Délka cyklu. 7. RAS - Row Address Select nebo Row Address Strobe. 8. RCT - Read Cycle Time 9. tRP (Precharge to Active) 10. tRCD (Active to CMD) 11. tRAS (Active to Precharge)

22

23 Vlastnosti SSD disků V této části si povíme něco málo o tom, jak to vypadá uvnitř SSD disku, tedy trocha té teorie je potřeba. Jak již bylo zmíněno, SSD je jakýmsi opakem hlučných a vibrujících disků, které jsou dnes používány. Nejčastěji se setkáme s SSD disky postavenými za využití flash pamětí. Možné jsou i jiné typy pamětí, jako je DDRAM. Zahlédnout můžete i takzvané hybridní SSD disky, které v sobě kombinují 2 druhy NAND pamětí, které se liší podle programovatelných buněk uvnitř na MLC (multi level cell) a SLC (single level cell).

24 Klasické SSD jsou vybudovány na jedné z výše zmíněných technologií
Klasické SSD jsou vybudovány na jedné z výše zmíněných technologií. SLC i MLC mají své výhody i nevýhody. SLC umožňuje pojmout v jedné buňce jeden bit, tedy 2 stavy (0,1). Oproti tomu MLC nabízí místo nejčastěji pro 2 bity, tedy 4 stavy (možné jsou i 3 bity na buňku, tedy 8 stavů). Díky tomuto nabízejí SLC disky vyšší rychlost, ale zároveň menší kapacitu ve srovnání s MLC.

25 Vnější paměti disketa Velikost Nejčastější kapacity 8“ 160kB 512kB
5,25“ 360kB 720kB 1,2MB 3,5“ 1,44MB 2,88MB

26 Vnější paměti záznamová média typu flash USB flash disk paměťové karty

27 Vnější paměti více ve druhém ročníku 2