vrste ram memorija
DESCRIPTION
Vrste Ram MemorijaTRANSCRIPT
VISOKA POSLOVNA ŠKOLA STRUKOVNIH STUDIJA VALJEVOSPECIJALISTIČKE STRUKOVNE STUDIJE
POSLOVNA INFORMATIKA
PREDMET:ARHITEKTURA I ORGANIZACIJA RAČUNARA
SEMINARSKI RAD:VRSTE RAM MEMORIJA I PRINCIP RADA
Mentor: Student:Dr Slobodan Obradović Miloš Tufegdžić 4032/14
Valjevo, Septembar 2015. godine.
SADRŽAJ
UVOD – RANDOM ACCESS MEMORY (RAM MEMORIJA)............................1
1.ISTORIJA...............................................................................................................3
2.TIPOVI RAM MEMORIJE...................................................................................5
3. HIJERARHIJA MEMORIJE.................................................................................7
4. DRUGE UPOTREBE RAM-A.............................................................................8
4.1.Virtualna memorija..........................................................................................8
4.2. RAM Disk.......................................................................................................8
4.3. RAM iz senke (Shadow RAM).......................................................................8
5. NAJNOVIJA DOSTIGNUĆA............................................................................10
6. MEMORISKI ZID...............................................................................................11
7. BUDUĆE RAM TEHNOLOGIJE......................................................................12
ZAKLJUČAK..........................................................................................................13
LITERATURA........................................................................................................14
1
Vrste RAM memorija i princip rada Miloš Tufegdžić
UVOD – RANDOM ACCESS MEMORY (RAM MEMORIJA)
RAM memorija je vid kompjuterskog skladišta podataka (computer data storage). Uređaj
Ram memorija omogućava pristup podacima (čitanje i pisanje) za skoro isti period vremena bez
obzira na fizičku lokaciju tih podataka unutar memorije. Nasuprot tome, kod drugih medija
skladištenja podataka sa direktnim pristupom kao što su Hard Diskovi, CD-RWovi, DVD-
RWovi i starije drum memorije, vreme potrebno za čitanje i pisanje podataka znatno varira u
zavisnosti od fizičke lokacije na mediju, a zbog mehaničkih ograničenja kao što su brzina
rotacije medija i kašnjenja pokreta ruke (arm movement delays).
Slika 1: Primer pisljive nestalne Ram memorije: Sinhroni Dinamički Ram moduli (Synchronous Dynamic RAM modules), primarno korišćeni kao glavne memorije personalnih kompjutera, radnih stanica i servera.1
Danas, RAM memorija ima oblik integrisanih kola (integrated circuits). RAM se obično
povezuje sa nestalnim (volatile) tipovima memorije (kao što su DRAM moduli memorije), kod
kojih se podaci gube u slučaju gubljenja struje, iako su veliki napori ulagani da se razvije ne-
nestalni (non-volatile) ram čipovi. Postoje drugi tipovi ne-nestalnih memorija koje omogućavaju
pristup operaciji čitanja, ali ili ne dozvoljavaju operaciju pisanja ili imaju ograničenja na istoj. U
ovu grupu spadaju vićina tipova ROM memorije i tip Flash memorije koji se zove NOR-Flash.1 Slika dostupna na adresi: https://en.wikipedia.org/wiki/Random-access_memory#/media/File:Memory_module_DDRAM_20-03-2006.jpg
2
Vrste RAM memorija i princip rada Miloš Tufegdžić
Integrisano kolo RAM čipovi (Integrated-circuit RAM chips) su se pojavili na tržištu
kasnih 1960ih, sa prvim komercijalno dostupnim DRAM čipom, Intel 1103, predstavljenim u
Oktobru 1970.
3
Vrste RAM memorija i princip rada Miloš Tufegdžić
1.ISTORIJA
Rani kompjuteri su koristili releje, mehaničke brojače ili linije za odlaganje (delay lines)
za glavnue memorijske funkcije. Ultrasonične linije za odlaganje (Ultrasonic delay lines) su
mogli da reprodukuju podatke onim redosledom kojim su pisane.
Drum memorija je mogla biti proširena o relativno niskom trošku ali efikasno
preuzimanje podataka memorije zahtevalo je znanje fizičkog izgleda druma da bi se
optimalizovala brzina.
Reze napravljene od trioda vakum cevi (vacum tube triodes), a kasnije od diskretnih tranzistora,
bile su korišćene za manje i brže memorije kao što su tranzistori. Takvi registri su bili relativno
veliki i skupi da se koriste za velike količine podataka; u suštini samo nekoliko desetina ili
stotina bitova takve memorije je moglo biti obezbeđeno.
Prva praktična forma RAM memorije bila je “Vilijamsova cev” (Williams tube)
početkom 1947. Skladištilo je podatke kao naelektrisane mrlje (spots) na površini katodne cevi.
Pošto elektronski snop CRTa može da čita i piše mrlje na cevi bilo kojim redosledom, memorije
je bila sa slučajnim pristupom (random access). Kapacitet Vilijamsove cevi bila je od nekoliko
stotina do oko hiljadu bitova, ali bila je dosta manja, brža i energetski efikasnija od korišćenja
individualnih reza vakum cevi.
Razvijena na Mančesterskom Unirvezitetu u Engleskoj, Vilijamsova cev je obezbedila
medij na kojem je prvi program elektronskog skladištenja memorije implementiran na SSEM
kompjuteru (Manchester Small-Scale Experimental Machine), koji je prvi put uspešno pokrenuo
program 21og Juna 1948. Zapravo, umesto da je memorija Vilijamsova cev bila dizajnirana za
SSEM, SSEM je bio tester da se demonstrira pouzdanost memorije.
Memorija sa magnetnim jezgrom (Magnetic-core memory) je izmišljena 1947. i razvijana
do sredine 1970ih. Postala je rasprostranjena forma RAM memorije, oslanjajući se na niz
namagnetisanih prstenova. Menjajući intezitet magnetizma svakog prstena, podaci su se
skladištili sa jednim bitom po prstenu. Pošto je svaki prsten imao kombinaciju adresa žica da
4
Vrste RAM memorija i princip rada Miloš Tufegdžić
selektuje i čita je i piše, pristup bilo kojoj memoriskoj lokaciji u bilo kojoj sekvenci je bio
moguć.
Memorija sa magnetnim jezgrom (Magnetic-core memory) bila je standardna forma
memoriskog sistema dok nije zamenjena sa memorijom čvrstom stanja u integrisanim kolima,
počevši od ranih 1970ih.
Robert H. Dennard je izmislio dinamičku RAM memoriju – DRAM (dynamic random-
access memory) 1968; ovo je omogućilo zamenu 4 ili 6 kola sa tranzistorskim rezama sa jednim
tranzistorom za svaki memoriski bit, znatno povećavajući gustinu memorije po ceni nestalnosti.
Podaci su bili skladišteni u malene kapacitete svakog tranzistora, i morali su da budu periodično
osvežavani svakih par milisekundi pre nego što bi punjenje iscurelo.
Pre razvoja integrisanih ROM memorijskih (read-only memory) kola, permanentna (ili
samo za čitanje) ROM memorija je često bila konstruisana koristeći matrice dioda vođene
dekoderima adrese, ili posebno namotanim feritnim memoriskim ravnima.
5
Vrste RAM memorija i princip rada Miloš Tufegdžić
2.TIPOVI RAM MEMORIJE
Dve glavne forme moderne RAM memorije su statički RAM (staticRAM) – SRAM i
dinamički RAM (dyinamicRam) – DRAM.
Kod statičkog RAMa bit podataka se skladišti koristeći stanje od šest tranzistor
memoriskih ćelija. Ovaj vid RAMa je skuplji da se proizvede, ali je generalno brži i zahteva
manje struje od dinamičkog RAMa i, u modernim kompjuterima, često je korišćen kao keš
memorija za CPU.
Dinamiški RAM skladišti bit podataka koristeći par tranzistora i kondenzatora, koji
zajedno čine DRAM memorisku ćeliju. Kondenzator drži visoko ili nisko punjenje (1 ili 0, tim
redom), a tranzistor radi kao prekidač koji pušta kontrolna kola na čip, čita stanje kondenzatora
ili ga menja. Kako je ova forma memorije jeftinija za proizvodnju od statičke RAM memorije,
tako je i dominantnija kompjuterska memorija korišćena u modernim kompjuterima.
Slika 2: 1 Megabit čip – jedan od poslednjih modela razvijen od strane VEB Carl Zeiss Jena 1989e godine2
2 Slika dostupna na adresi: https://en.wikipedia.org/wiki/Random-access_memory#/media/File:Bundesarchiv_Bild_183-1989-0406-
6
Vrste RAM memorija i princip rada Miloš Tufegdžić
Obe memorije, i statički i dinamički RAM se smatraju nestalnim (volatile), kako se
njihovo stanje gubi ili resetuje kad se iz sistema isključi struja. Nasuprot tome samo čitljiva
memorija (read-only) ROM skladišti podatke tako što trajno omogući ili onemogući selektovane
tranzistore, tako da memorija ne može da se promeni. Pisljive varijante ROM memorije (kao što
su EEPROM i flash memorija) dele osobine od obe, i ROM memorije i RAM memorije,
omogućavajući podacima da opstanu bez struje i da budu abdejtovan bez zahtevanja posebne
opreme. Ove trajne forme poluprovodničkog ROMa uključuju i USB falsh drajvove, memoriske
kartice za aparate i portabilne uređaje, itd. ECC memorija (koja može biti ili SRAM ili DRAM)
uključuje posebna kola za detektovanje i/ili ispravljanje nasumičnih smetnji (memoriskih
grešaka) u skladištenim podacima, koristeći paritet bitova (parity bits) ili kod za ispravljanje
grešaka.
Generalno, termin RAM se odnosi isključivo na memoriske uređaje u čvrstom stanju (ili
DRAM ili SRAM), još preciznije na glavnu memoriju većine kompjutera. U optičkom
skladištenju termin DVD-RAM je pogrešno imenovan jer, za razliku od CD-RW ili DVD-RW,
njemu nije potrebno da bude izbrisan pre ponovne upotrebe. Međutim, DVD-RAM se ponaša
više kao hard disk drajv čak šta više i sporiji je.
022,_VEB_Carl_Zeiss_Jena,_1-Megabit-Chip.jpg
7
Vrste RAM memorija i princip rada Miloš Tufegdžić
3. HIJERARHIJA MEMORIJE
U RAM memoriji podaci se čitaju i prepisuju. Mnogo kompjuterskih sistema imaju
hijerarhiju memorije koja se sadrži od registra procesora, „on-die“ SRAM kešova, eksternih
kešova, DRAMa, pejdžing sistemai virtuelnih memorija ili svap prostora na hard disku. Ovaj ceo
skup memorija može se nazivati RAM od strane mnogih proizvođača, iako razni podsistemi
mogu da veoma različita pristupna vremena, i time kršeći originalan koncept memorije slučajnog
pristuma termina RAM.
Čak i sa nivoom hijerarhije kao što je DRAM odrađeni red, kolona, banka, čin, kanal, ili
umetnuta organizacja komponenti čine pristupno vreme promenljivim, ali ne do te mere da se su
rotacioni skladišni medij ili traka promenljivi. Krajnji cilj korišćenja hijerarhije memorije je da
se stekne što veća moguća prosečna pristupna performansa dok se minimalizuju ukupni troškovi
čitavog memoriskog sistema (obično hijerarhija memorije prati pristupno vreme sa brzim CPU
registrima na vrhu i sporim hard drajvovom na dnu).
Kod mnogih personalnih kompjutera, RAM se javlja u lako dogradljivoj formi modula
koji se zove „moduli memorije“ (memory modules) ili DRAM moduli, od prilike veličine
nekoliko pakovanja žvakaćih guma. Ovi mogu brzo biti zamenjeni ukoliko bi se oštetili ili
ukoliko se javi potreba za većim skladišnim kapacitetom. Kao što je predhodno navedeno, manje
količine RAMa (uglavnom SRAMa) su takođe integrisani u CPU i druga integrisana kola na
matičnoj ploči, kao i u hard drajvovima, CD-ROMovima, i nekoliko drugih delova
kompjuterskog sistema.
8
Vrste RAM memorija i princip rada Miloš Tufegdžić
4. DRUGE UPOTREBE RAM-A
Pored korišćenja kao privremeno skladište i radni prostor operativnog sistema i
aplikacija, RAM se koristi i za niz drugih različitih stvari.
4.1.Virtualna memorija
Većina modernih operativnih sistema upošljava metod proširivanja kapaciteta RAMa,
poznatim kao “Virtualna memorija”. Deo hard drajva kompjutera je odvojen za datoteku
stranične memorije (paging file) ili izgrebanu particiju (ascratch partition), i kombinacija
fizičkog RAMa i datoteke stranične memorije formiraju ukupnu memoriju sistema.
Npr.
Ako kompjuter ima 2 GB RAMa i 1 GB datoteka stranične memorije, operativni sistem
ima 3 GB ukupne slobodne memorije.
Kada je sistem pri kraju sa količinom preostale fizičke memorije, može da “trampi”
porcije RAMa sa datotekom stranične memorije da napravi prostora za nove podatke, i takođe da
učita predhodno trampljene informacije ponovo u RAM. Preterana upotreba mehanizma izaziva
prpopašćenje i generalno kočenje ukupnis sistemskih performansi, uglavnom zato što hard
drajvovi su daleko sporiji od RAMa.
4.2. RAM Disk
Softver može da podeli deo kompjuterskog RAMa, i tako omogućiti da radi kao mnogo
brži hard drajv koji se naziva “RAM Disk”. RAM Disk gubi skladištene podatke kada se
kompjuter isključi, osim ako memorije nije podešena da ima bateriski izvor na standby-u.
9
Vrste RAM memorija i princip rada Miloš Tufegdžić
4.3. RAM iz senke (Shadow RAM)
Ponekad sadržaj relativno sporog ROM čipa je kopiran na čitanje/pisanje memoriju da bi
se obezbedilokraće pristupno vreme. ROM čip je tad onemogućen dok su inicijalizovane lokacije
memorije uključene u isti blok adresa (često zaštićene od pisanja - write-protected). Ovaj proces,
nekad nazvan senčenje, je prilično uobičajan i kod kompjutera i kod ugrađenih sistema.
Kao što je čest primer, BIOS na uobičajnim personalnim kompjuterima često ima opciju
zvanu “koristi BIOS iz senke ” (use shadow BIOS) ili slično. Kada omogućen, funkcije koje se
oslanjaju na podatke iz BIOSovog ROMa će umesto toga da koriste DRAM lokacije (većina
može takođe i da isključi senčenje video karte ROMa ili drugih ROM sekcija). U zavisnosti od
sistema ovo ne mora da rezultuje poboljšanjem performansi, i može izazvati nekompatibilnosti.
Na primer, neki hardver može biti nepristupačan operativnom sistemu ukoliko je korišćen RAM
iz senke. Na nekim sistemima benefit može biti samo hipotetičan zato što BIOS nije korišćen
posle podizanja sistema u korist direktnog pristupa hardveru. Besplatna memorija je smanjena za
veličinu osenčenog ROMa.
10
Vrste RAM memorija i princip rada Miloš Tufegdžić
5. NAJNOVIJA DOSTIGNUĆA
Nekoliko novih tipova ne-nestalnog RAMa (non-volatile RAM), koji bi čuvali podatke
dok su bez struje, su u razvoju. Tehnologije korišćene uključuju ugljenične nanocevi i pristupa
iskorišćavanu tunela magnetne otpornosti. Među prvim generacijama MRAMa, 128 KiB (128 ×
210 bytes) čip je proizveden sa 0.18 µm tehnologijom na leto 2003. U junu 2004e, “Infineon
Technologies” otkriva 16 MiB (16 × 220 bytes) prototip, ponovo baziran na 0.18 µm tehnologiji.
Postoje dve tehnike druge generacije koje su trenutno u razvoju: termo asistirani svičevi
(thermal-assisted switching) – TAS koji je razvijan od strane “Crocus Technology”, i
centrifugalni prenos obrtnog momenta (spin-transfer torque) – STT na kome “Crocus” ,
11
Vrste RAM memorija i princip rada Miloš Tufegdžić
“Hynix” ,” IBM” i nekoliko drugih kompanijarade. “Nantero” je napravio funkcionalan prototip
memorije ugljenične nanocevi, reda 10 GiB (10 × 230 bytes) u 2004oj. Da li će neke od ovih
tehnologija biti u stanju da eventualno zauzme značajnu poziciju na tržištu pored DRAMa,
SRAMa, flash memorija, to tek ostaje da bude viđeno.
Još od 2006e “drajvovi u čvrstom stanju” (bazirani na flesh memoriji) sa kapacitetima
preko 256 gigabajta i performansama koje daleko prevazilaze tradicionalne diskove, su postali
dostupni. Ovaj razvoj je počeo da izbleđuje definiciju između tradicionalne RAM memorije i
diskova, dramatično smanjujući razliku u performansama.
Neke vrste RAM memorija, kao što su EcoRAM su posebno dizajnirane za farme
servera, gde je niska potrošnja struje preča od brzine.
6. MEMORISKI ZID
“Memoriski zid” je rastući disparitet brzina između CPUa i memorije van CPU čipa.
Važan razlog za ovaj disparitet je ograničen komunikacioni protok izvan granica čipa. Od 1986
do 2000. , brzina CPUa se poboljšala na godišnjem nivou od 55% dok se brzina memorije
poboljšala samo 10%. Imajući u vidu ove trendove bilo je očekivano da latentnost memorije
postane ogromno usko grlo u kompjuterskim performansama.
12
Vrste RAM memorija i princip rada Miloš Tufegdžić
Poboljšanje brzine CPUa se usporilo značajno delom zbog velikih fizičkih barijera, a
delom zato što je trenutni dizajn CPUa već udario u memoriski zid u nekom smislu. “Intel” je
sumirao ove ciljeve u dokumentu iz 2005.
7. BUDUĆE RAM TEHNOLOGIJE
Poboljšanja u performansama memoriskog interfejsa zahtevaju napredke u tehnologiji
poluprovodnika i tehnikama korišćenim za održavanje integriteta signala i tajminga kroz
interfejs.
Postoje izazovi na strani komponenata da se obezbedi povećanje kapaciteta i brzine po
tempu Moor-ovog zakona; teško je napraviti komponente većim i bržim u isto vreme.
13
Vrste RAM memorija i princip rada Miloš Tufegdžić
Održanje troškova, smanjenje veličine, kontrolisanje emisije i održanje pouzdanosti
interfejsa sistemske memorije postaje sve teže kako se performanse povećavaju. Buduće
tranzicije interfejsa moraju se pozabaviti svim ovim stavkama.
ZAKLJUČAK
U današnjem svetu rastućih potreba za bržim i sofisticionarnijim kompjuterima, potreba
za bržom i boljom tehnologijom memorija je neprestalna.
14
Vrste RAM memorija i princip rada Miloš Tufegdžić
Imajući u vidu činjenicu da je kompjuterska industrija toliko napredovala, od FTPa do
RDRAMa, može se sada reći da će doći dan kada će svaki korisnik biti u mogućnosti da upali
svoj računar kao sijalicu, bez ikakvog kašnjenja (bez vremena potrebnog za dizanje sistema).
LITERATURA
[1] “Fundamentals of SD RAM Memory” , dostupno na: http://www.iuma.ulpgc.es/~nunez/clases-microcontrollers/Embedded-Memory-Design-SDRAM-DDR2-3-Tek.pdf
15
Vrste RAM memorija i princip rada Miloš Tufegdžić
[2] Mark Balch (2003) “Complete Digital Design: A Comprehensive Guide to DigitalElectronics and Computer System Architecture” , McGraw Hill, New York
[3] “Random-access memory” , dostupno na: https://en.wikipedia.org/wiki/Random-access_memory