Gymnázium Vysoké Mýto nám. Vaňorného 163, 566 01 Vysoké Mýto
Registrační číslo projektu Šablona Autor Název materiálu CZ.1.07/1.5.00/34.0951 III/2 INOVACE A ZKVALITNĚNÍ VÝUKY PROSTŘEDNICTVÍM ICT Mgr. Petr Štorek 10. Typy pamětí Ověřeno ve výuce dne 21. 11. 2012 Předmět Ročník Klíčová slova Anotace Metodický pokyn Počet stran Informatika Kvinta operační paměť, paměťové moduly, ROM, cache 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. 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, protože se do nich ukládají aplikace, s nimiž v aktuálním 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 operační 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. paměťových 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 dosahuje tím, že přenáší data na obou koncích (nástupná, 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 pamatování 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 protože 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 popisována; EEPROM = Electrically Erasable Programmable Read Only Memory. Jedná se o elektronickou paměť, kterou lze smazat 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 uložení 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, zapisuje operační systém nepotřebné části programu 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 přístupu 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 procesor, 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 úrovně?
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, launches 8GB DIMMs. In: Arstechnica [online]. 2008 [cit. 2012-11-13]. Dostupné z: http: //arstechnica.com/gadgets/2008/02/metaramquadruples-ddr2-dimm-capacities-launches-8gb-dimms/