Memóriák kategóriák ROM.

Az előadások a következő témára: "Memóriák kategóriák ROM."— Előadás másolata:

1 Memóriák kategóriák ROM

2 ROM (Read Only Memory)‏
A ROM (csak olvasható memória)‏ A számítógép indulásakor van fő szerepe. Ilyen memóriába programozzák be az induláshoz szükséges programokat. Mint ahogy a neve is mutatja: csak olvasni lehet

3 Rom fajták Maszk-programozott ROM
PROM (Programable ROM - programozható memória) EPROM (Erasable PROM - törölhető programozható ROM)‏ EEPROM: Elektromosan törölhető ROM Flash-PROM (Flash Programmable ROM)‏ Ha a ROM programozása gyártás során történik, akkor maszk-programozott ROM-ról beszélünk.

4 Maszk-programozott ROM
ROM felépítésének egyszerű vázlata Alaphelyzetben a vízszintes és a függőleges dróthálók minden keresztezési pontja össze van kötve. Programozásnál ezeket kötik össze, vagy nem 3 címvezeték > 2^3=8 helyet lehet megcímezni (8 vízszintes vezeték van)‏ Kiválasztása:logikai 1-et (+5V) kapcsolunk az adott vezetékre A függőleges vezetékeken olvashatjuk le a memória tartalmát. Ha össze volt kötve az adott kereszteződési pont akkor logikai 1-et olvashatunk, ha nem, akkor logikai 0-t Ha a 2. memória címen tárolt biteket akarjuk leolvasni (a számozás 0-tól indul), akkor meg kell címezni. Címzés után a függőleges vezetékeken leolvasható, hogy hol mit tároltunk. Most az első négy bit sorrendben :

5 PROM (Programable ROM - programozható memória)‏
A PROM típusú memóriaelemeket már nem a félvezető gyártója, hanem maga a felhasználó programozza be, ami azt jelenti, hogy a kívánt tárcella csatolóelemét (pl.: egy diódát) átégeti, ezeken a helyeken lesz a logikai “1”. A PROM programozásához külön programozó-berendezés szükséges, amit a megfelelő égetési utasítás szerint kell beállítani. A programozás viszonylag időigényes, de a berendezés általában egyszerű és olcsó.

6 Ha a ROM-okat gyártás során programozzák, akkor nem nyílik lehetőség arra, hogy változtassunk a tárolt adatokon, programokon. A memória utólag nem módosítható, ezért a felhasználási kör erősen korlátozott

7 ROM-ok írás Az eddigi ROM-ok tartalma nem volt törölhetõ, ezért fejlesztették ki a törölhetõ és újra-programozható tárolókat. Egyik csoport az UV sugárral törölhetõ (EPROM vagy REPROM), a másik pedig elektromos úton törölhetõ (EEPROM vagy EAROM). Az EPROM-ok az IC tetején lévõ kvarcablakon keresztül kb perc alatt törlõdnek, ha UV sugár éri õket. Gyakran a fénysugárzásnak kitett EPROM is törlõdhet, ezért célszerû azt letakarni. Törléskor a jó szigetelésû anyag ionizálódik, és gyengén vezetõvé válik, majd a kaputöltése lassan megszûnik.

8 EPROM (Erasable PROM - törölhető programozható ROM)‏
Az EPROM tetszőlegesen programozható és UV-fénnyel törölhető memória. A törlést és programozást akárhányszor elvégezhetjük. Az EPROM memóriák programozását általában egy külön kiegészítő egység, egy univerzális programozó készülék végzi el. Ezek többsége az EPROM-programozáson kívül más programozható logikai áramkörök kezelésére is alkalmas. A korszerű EPROM programozó készülék a behelyezett EPROM azonosító kódját automatikusan beolvassa. Az EPROM-ok programozásakor fontos, hogy a frissen beírt adatokat visszaolvasva azok helyessége ellenőrizhető legyen. Ezt az ellenőrzés az ún. verifikálás. Az újabb EPROM-ok programozási ideje néhány ms.

9 EEPROM (Electrically EROM Elektromosan törölhető ROM) EAROM (Electrically Alterbale ROM)‏
Az EEPROM-ok elektromos impulzussal törölhetõek, ami a tár egész területe hat. Ezen művelethez már nem kell a memóriát kiépíteni. Az írási és olvasási ciklusai viszonylag lassúak, az egyéb memóriákhoz képest. Az EAROM-ok tetszőlegesen kiválasztható a törölni kívánt tárolócella. Ez utóbbi típusok már megközelítik a RAM tárolókat, de még mindig a programozás és törlés körülményesebb és sokkal tovább tart.

10 Érdekesség Mivel a RAM sokkal gyorsabban olvasható, mint a ROM, ezért a számítógépek gyorsítása érdekében szokás, hogy a ROM tartalmat átmásolják egy RAM területre, és azt használják. Ezt a területet nevezik árnyékmemóriának (shadow memory).

11 RAM vagy RWM RWM (Read Write Memory) írható olvasható memória. Az RWM típust a köztudatban RAM (Random Access Memory) véletlen elérésű memória elnevezéssel terjedt el. A “véletlen elérésű” elnevezés abból ered, hogy tetszőleges tárolt adat megcímzése és elérése azonos ideig tart.

12 Régebbi RAM fajták FPM RAM (Fast Page Mode RAM)‏
EDO RAM (Extended Data Output RAM)‏ BEDO RAM (BURST Extended Data Output RAM)‏ RD RAM (Direct Rambus DRAM)?

13 FPM RAM (Fast Page Mode)‏
A legrégibb megoldás. A legújabbak 70 és 60 nanoszekundumos elérési idővel készülnek. Ma már csak az utóbbiakat használjuk. A memória sorokra és oszlopokra van bontva. A memória hozzáférésnél meg kell adni a sor és oszlopcímet. Specialitása az, hogy az azonos sorban lévő elemekhez az átlagosnál gyorsabban képes hozzáférni. Ezt úgy éri el, hogy amikor megkapja a sor címét, azt mindaddig megtartja, amíg nem kap újat, így csak egy-egy oszlopcímet kell fogadni és kezelni.

14 EDO RAM (Extended Data Output)‏
Az 50, 60, 70 nanoszekundumos elérési idejű változat kapható. Az EDO RAM annyival tud többet az FPM memóriától, hogy a kimenő adat tovább marad olvasható. Az FPM memóriában a kiolvasott adat a címváltás alatt (például amíg az oszlopcímet átállítja) nem hozzáférhető, utána pedig már az új adat jelenik meg. Az EDO RAM esetében az adat még ekkor is olvasható marad, ily módon a címek gyorsabban követhetik egymást.

15 BEDO RAM (BURST Extended Data Output RAM)‏
Az EDO RAM-hoz hasonlóan működik, azzal a különbséggel, hogy az oszlopcím megadása után a következő három memória cella tartalmát adja vissza. Hiába gyors azonban ez a memória: a 66 megahertznél nagyobb sínsebességet használó alaplapokban már nem használható.

16 RD RAM (Direct Rambus DRAM)‏
1997-ben az Intel felfigyelt az egyre dinamikusabban fejlődő Rambus technológiát alkalmazó memóriára, az RDRAM-ra (Rambus DRAM). Annak ellenére, hogy rivális számítógépgyártók már dolgoztak egy másik technológián (az SLDRAM, vagy SyncLink DRAM-on), az Intel rengeteg pénzt fektetett abba, hogy a PC-kben is elfogadott szabvánnyá tegye az RDRAM-ot. Ez azonban csak részben sikerült. A Pentium III, ill. Pentium 4 Xeon processzorral szerelt kiszolgálóikban, és 3 dimenziós animáció renderelésére kihegyezett videokártyákban is bevezetésre került ugyan ez a szabvány, de az otthoni PC-kbe túl drágának bizonyult. Mindenesetre az Intel karöltve a Rambus-szal dolgozik az új Rambus technológián amely már képes lesz az elődje 800, és 1066 MHz-es működési frekvenciáját feltornászni 1600 MHz-re.

17 A mai RAM fajták Két főbb típusa Statikus
Statikus RAM, SRAM (Static RAM). Minden memóriacellát egy kétállapotú tároló alkot, amelyet több tranzisztor alkot, ezért bonyolultabb, és drágább kivitelű. Előnye viszont hogy nagyobb a sebessége, ezért főleg gyorsítótárakban (Cache) alkalmazzák. A mai RAM fajták Két főbb típusa Statikus Kis sűrűség ("1 bit ← 4-6 tranzisztor) , nagy fogyasztás, drága Statikus, mert az adat megmarad, nem igényel frissítést Gyors elérési idő, a DRAM-hoz képest 2-10-szeres Nagy sebességű elérést igénylő alkalmazásoknál használják

18 A mai RAM fajták Két főbb típusa Dinamikus
DRAM (ang. Dynamic Random Access Memory). Egy memória cellát egy kondenzátor, és egy tranzisztor épít fel. Az információt addig tárolja, amíg a kondenzátor ki nem sül. Az információ elvesztését kiküszöböli a memória frissítése. előnye az olcsósága, kis mérete, hátránya a frissítés szükségessége, valamint kisebb sebessége. Nagy sűrűség ("1 bit ←1 kondenzátor + 1 tranzisztor) , kis fogyasztás, olcsó, de lassú Dinamikus, mert az adatot rendszeresen frissíteni kell ("lyukas vödör")‏ A tárolt információ elvész, ha a tápfeszültséget kikapcsoljuk

19 Tegnap - SDRAM Nemrég még a DRAM, és az SDRAM (szinkron DRAM, Synchronous Dynamic RAM) az uralkodó. Ez működését tekintve merőben különbözik az EDO és FPM RAM-októl, sebességéről nem is beszélve. Elődjeitől eltérően szinkron módban üzemel: >jobb teljesítmény; >nem kellenek várakozási ciklusok Példaként: ha a rendszerbusz (FSB) órajele 133 MHz, akkor a memória időzítése a következő képpen alakul: 1000 ms / 133 MHz = 7.5ns. Mára szinte teljesen kiszorult a felhasználásból.

20 Ma - DDR Manapság a DDR SDRAM (Double Data Rate SDRAM) vette át. Külsőre szinte teljesen azonos a hagyományos SDRAM-mal, kivéve, hogy az érintkezősor csak egy helyen tartalmaz „key”-t. Működést tekintve nem sokban különbözik az SDRAM-tól, mindössze arról van szó, hogy ez a típus az órajel felemelkedő, és eső ágában is képes adatot szolgáltatni/fogadni, így kétszeres adatáram érhető el.

21 Frekvencia Jelölés Teljesítmény (GB/s)‏
Ma - DDR Működési frekvenciájuk a hagyományos SDRAM-okénál természetesen kétszer akkora, jelölésük is eltérő: a hagyományos típusnál a jelölés a következő képpen néz ki: PCxxx, ahol „xxx” a működési frekvencia (66, 100, 133 MHz), míg a DDR változatokat az általuk szolgáltatott sávszélesség (GB/s) alapján osztályozzák: Frekvencia Jelölés Teljesítmény (GB/s)‏ 200 MHz PC GB/s 266 MHz PC GB/s 300 MHz PC GB/s 333 MHz PC GB/s 400 MHz PC GB/s A mai otthoni PC-kben ezt a típust alkalmazzák operatív tárnak, videokártyák memóriájának, stb. A hagyományos SDRAM fellelhető még nyomtatókban, illetve a merevlemezek, optikai meghajtók pufferjaként (átmeneti tárjaként).

22 A DDR-es memóriákat alkalmazzák videokártyák memóriájaként is.
A PCI-Express, és az AMD AM2-es tokozású processzorainak terjedésével újfajta memóriamodul lett egyre népszerűbb. Ez nem más, mint a DDR2 memória. A DDR és DDR2 memóriák legfőképpen egy fontos tulajdonságban különböznek: a DDR 2 órajelenként négy adatbitet képes a be/kimeneti tárolóba küldeni, míg a DDR csak kettőt. A legelső DDR2-es modulok 533 Mhz-en működtek, majd a 667 és a 800 Mhes példányok is megjelentek; de van a 1066MHz-es. A DDR2 más tokozása már 1,8V-on működik, míg elődje 2,5V. A DDR-es memóriákat alkalmazzák videokártyák memóriájaként is.

23 Dual Channel A DDR és DDR2 memóriák esetében beszélhetünk a Dual Channel technológiáról is. Ez nem más, mint egy olyan rendszer, aminek segítségével kettő teljesen ugyanolyan (!) modult használva meg lehet duplázni a sávszélességet. A technológiát az alaplapnak támogatnia kell.

24 Dual Channel A Dual channel lényege, hogy a vezérlő a fizikai memóriát 2 csatornára osztva kezeli, akár egy időben is. Ez azt jelenti, hogy a sávszélesség 128 bit-re emelkedik, aminek egyenes következménye, hogy a CPU és a RAM közt a sávszélesség kibővül akár 6.4Gbit/s-ra. Ez viszont NEM jelenti azt, hogy a Dual Channeles működés kétszer olyan gyors rendszert eredményez, hiszen ez a sávszélesség csupán elméleti, 100%os hatásfokkal dolgozó rendszer pedig nem létezik.

25 DDR2 E mellett fejlesztik a DDR3-as memóriamodulokat is, amelyeket már alkalmaznak videokártyákon (GDDR3: Graphics DDR3), sebességük 1Ghz feletti, azonban rendszermemóriaként való megjelenésük még a jövő zenéje.

26 Sebesség táblázat SDRAM Típus Bit Byte
PC66 SDRAM Mbit/s MB/s PC100 SDRAM Mbit/s MB/s PC133 SDRAM Mbit/s MB/s PC1600 DDR-SDRAM Gbit/s GB/s PC2100 DDR-SDRAM Gbit/s GB/s PC2700 DDR-SDRAM Gbit/s GB/s PC3200 DDR-SDRAM Gbit/s GB/s

27 Sebesség táblázat RDRAM Típus Bit Byte
PC800 RDRAM (egycsatornás) 12.8Gbit/s 1.6GB/s PC800 RDRAM (kétcsatornás) Gbit/s 3.2GB/s PC1066 RDRAM (egycsatornás) Gbit/s 2.1GB/s PC1066 RDRAM (kétcsatornás) Gbit/s 4.2GB/s PC1200 RDRAM (egycsatornás) Gbit/s 2.4GB/s PC1200 RDRAM (kétcsatornás) Gbit/s 4.8GB/s

28 Sebesség táblázat DDR2 Típus Bit Byte
PC DDR2-SDRAM 25.6Gbit/s GB/s PC DDR2-SDRAM Gbit/s GB/s PC DDR2-SDRAM Gbit/s GB/s PC DDR2-SDRAM 51.2Gbit/s 6.4GB/s PC DDR2-SDRAM Gbit/s GB/s É07H02 Prot DDR3 ~68.224Gbit/s ~8.528GB/s