Эволюция. Оперативная память (часть 2)

Опубликовано 31.08.2010 Ведущий Филипп Болгов

В ОЗУ различных устройств используются совершенно разные типы памяти, так для промышленного станка в качестве ОЗУ вполне применимы микросхемы флэш-памяти, так как данных он вырабатывает довольно мало, а вот её энергонезависимость окажется очень кстати, так как в случае перебоев в питании легко продолжить работу с последней сохранённой точки.
А в случае с компьютером, быстро обрабатывающим огромные массивы данных решающими параметрами являются объём и быстродействие оперативной памяти.
Давайте посмотрим какие виды оперативной памяти используются в настоящий момент.
На сегодняшний день основным используемым типом ОЗУ являются запоминающее устройство с произвольным доступом (сокращённо ЗУПД или от англ. Random Access Memory) - один из видов памяти, позволяющий временно получить доступ к любой ячейке (всегда за одно и то же время, вне зависимости от расположения) по её адресу на чтение или запись. Это и отличает данный вид памяти от устройств памяти с последовательным доступом, которым для установки на требуемую ячейку (сектор) нужно промотать все ячейки между требуемой и текущей. Различают два их типа:
Это и отличает данный вид памяти от устройств памяти с последовательным доступом, которым для установки на требуемую ячейку (сектор) нужно промотать все ячейки между требуемой и текущей. Различают два их типа:
ОЗУ, собранное на триггерах, называется статической памятью с произвольным доступом или просто статической памятью. Достоинство этого вида памяти - скорость. Поскольку триггеры собраны наполевых транзисторах, а время задержки полевого транзистора очень мало, то и переключение состояния триггера происходит очень быстро.
Данный вид памяти не лишён недостатков. Во-первых, группа транзисторов, входящих в состав триггера, обходится дороже, даже если они вытравляются миллионами на одной кремниевой подложке. Кроме того, группа транзисторов занимает довольно много места, поскольку между транзисторами, которые образуют триггер, должны быть вытравлены линии связи.
В современных компьютерах статическая память используется как кэш второго уровня и имеет сравнительно небольшой объем (обычно 128...1024 Кб). В кэше она используется именно потому, что к нему предъявляются очень серьезные требования в плане надежности и производительности. Основную же память компьютера составляют микросхемы динамической памяти.
В динамической памяти для хранения разряда (бита) используется схема, состоящая из одного конденсатора и одного транзистора (в некоторых вариациях конденсаторов два). Такой вид памяти решает, во-первых, проблему дороговизны (один конденсатор и один транзистор дешевле нескольких транзисторов) и во-вторых, компактности (там, где в SRAM размещается один триггер, то есть один бит, можно уместить восемь конденсаторов и транзисторов).
Есть и свои минусы. Во-первых, память на основе конденсаторов работает медленнее, поскольку для того чтобы установить в единицу один бит памяти на основе конденсатора, этот конденсатор нужно зарядить, а для того чтобы разряд установить в ноль, соответственно, разрядить. А это гораздо более длительные операции (в 10 и более раз), чем переключение триггера, даже если конденсатор имеет весьма небольшие размеры.
Второй существенный минус - со временем конденсаторы разряжаются. Причём разряжаются они тем быстрее, чем меньше их ёмкость. В связи с этим обстоятельством, дабы не потерять содержимое памяти, заряд конденсаторов необходимо регенерировать через определённый интервал времени - для восстановления. Регенерация выполняется путём считывания заряда (через транзистор). Контроллер памяти периодически приостанавливает все операции с памятью для регенерации её содержимого, что значительно снижает производительность данного вида ОЗУ. Память на конденсаторах получила своё название Dynamic RAM (динамическая память) как раз за то, что разряды в ней хранятся не статически, а "стекают" динамически во времени.
Следующим шагом стала так называемая ДДР память.
Начну с того, что полное название памяти DDR - DDR SDRAM (Double Data Rate Synchronous Dynamic Random Access Memory - динамическая синхронизированная память с произвольным порядком выборки и удвоенной передачей данных). Появился этот тип памяти где-то в 1998 году и был сразу взят на вооружение производителями видеокарт. Затем DDR широко распространилась и на материнские платы. На сегодняшний день, этот тип памяти, пожалуй, наиболее применяемый (ежели можно так выразится) в персональных компьютерах.
Ведь DDR сочетает в себе приемлемую скорость и при этом относительную дешевизну. Каким образом это достигается? Принцип работы DDR SDRAM очень схож с обычной SDRAM (отсюда и второе название DDR SDRAM - SDRAM 2). Основное отличие заключается в том, что за один цикл происходит два обращения к данным: по фронту и срезу импульса тактового сигнала системной шины. Говоря простым языком, чтение/запись происходит два раза за один такт.
С увеличением тактовой частоты и пропускной способности шины - ДДР память получила спецификации ДДР2, позднее ДДР3, а применяющиеся в видеокартах варианты уже дошли до спецификации ДДР5.
Одной же из последних разработок является: T-RAM (англ. Thyristor RAM) - тиристорная память с произвольным доступом, новый вид оперативной памяти, сочетающий в себе сильные стороны DRAM и SRAM: высокую скорость работы и большой объём, данная память является хорошо масштабируемой, и уже имеет плотность хранения данных в несколько раз превышающую её у SRAM памяти.
В данный момент идёт разработка следующего поколения T-RAM памяти, которая, как планируется, будет сопоставима по плотности записи с DRAM. Предполагается, что данный тип памяти будет использован в новейших процессорах компании AMD, производимых по нормам 32 и 22.