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

Počet stran

prezentace je určena jako výklad do hodiny i jako

materiál určený k samostudiu

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, pro-tože se do nich ukládají aplikace, s nimiž v ak-tuálním 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 – operač-

ní 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. paměťo-vých 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 dosahu-je tím, že přenáší data na obou koncích (nástup-ná, 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 pamatová-

ní 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 pro-

tože 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 popi-

sována;

EEPROM = Electrically Erasable Programmable

Read Only Memory.

Jedná se o elektronickou paměť, kterou lze sma-

zat 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 ulo-žení 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, zapi-suje operační systém nepotřebné části progra-mu 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 přístu-pu 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 proce-

sor, 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 úrov-

ně?

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_doc-CBCE99B78C65881DC12573700001DBC8.html

[5] STOKER, Jon. MetaRAM quadruples DDR2 DIMM capacities, laun-

ches 8GB DIMMs. In: Arstechnica [online]. 2008 [cit. 2012-11-13].

Dostupné z: http: //arstechnica.com/gadgets/2008/02/metaram-

quadruples-ddr2-dimm-capacities-launches-8gb-dimms/