Memória típusai, jellemzői

Az előadások a következő témára: "Memória típusai, jellemzői"— Előadás másolata:

1 Memória típusai, jellemzői
Készítette: Oravecz István Felkészítő tanár neve: Táncos Zsolt Iskola neve: Szolnoki Műszaki Szakközép-és Szakiskola Jendrassik György Gépipari Tagintézmény

2 A memóriáról: Fontos ismernünk, mert a számítógép elengedhetetlen tároló egysége. Ha nem lenne memória az adatokat a processzor nem tudná feldolgozni. Minél nagyobb memóriánk kapacitása annál gyorsabb számítógépünk.

3 A memória: A memória egy olyan elektronikus adattárolást megvalósító hardvereszköz, amely bájtokba szervezve (azaz a kettes számrendszeren alapulva) tárolja az éppen futó programokat és az ehhez szükséges adatokat, amelyeket a processzor gyorsan elér és feldolgoz. A processzor csak olyan műveletek elvégzésére és csak olyan adatok feldolgozására képes, melyek a memóriában vannak.

4 A memória: A memóriát szokás elsődleges tárolónak hívni (mert a háttértárakat pl. a merevlemezt másodlagos tárolónak hívjuk). A memória fontosabb típusai a RAM, a ROM, a PROM, az EPROM, az EEPROM és a Flash memória. A memória cellákból épül fel, amelyekre címmel hivatkozunk. Egy cella 1 bit információ eltárolására képes, a memória maga pedig bit vagy bájt szervezésű. Napjainkban a memória mérete tipikusan több száz megabájt vagy néhány gigabájt.

5 A memória fejlődésének története (1):
A kezdeti számítógépeknek nem volt saját memóriájuk. A futtatandó programokat, külső tárolóról kellett indítani (pl. lyukkártya, papírszalag) 1952: EDVAC az első olyan számítógép, amely a programot is és az adatokat is a memóriában tárolta Neumann János elve alapján. 50-es - 70-es évek: ferritgyűrűs memória. Ez mágneses elven tárolt adatokat kis fémgyűrűk felmágnesezésével. Ezek kikapcsolás után is megőrizték tartalmukat és állandó hőmérsékletre volt szükség a működésükhöz. Az ekkori gépekben levő memória mérete néhány kilobájt, órajelük 1 MHz körüli volt.

6 A memória fejlődésének története (2):
1969: az Intel gyártotta első 1 kilobájtos DRAM (Dynamic Random Access Memory), egy önálló memória chip. Gyorsan ez lett a legjobban fogyó memória és ez tette lehetővé a későbbiekben hogy a számítógépek az otthonokba is eljuthattak. 1976: 16 kilobájtos modulok kerültek a piacra 1984: az Apple a Macintosh gépeit már 128 kilobájt memóriával felszerelve árulták.

7 A memória fejlődésének története (3):
80-as - 90-es évek: a memóriák fejlődése nem hozott túl nagy újdonságokat. Két fő típus alakult ki: SRAM / Static RAM (drágább, de gyorsabb, flip-flop alapú) DRAM / Dynamic RAM (olcsóbb, de lassabb, tranzisztorokból és kondenzátorokból áll) 2000-es évek: a mostanság használatos DDR chipek egy DRAM-ra épülnek. Az aktuálisan elterjedt DDR3 memóriák órajelei elérhetik a 2 GHz-et is, méretük pedig modulonként a 4 GB-ot.

8 A memória fejlődésének története (4):
Érdekesség: a "Neumann-féle szűk keresztmetszet„ vagy „memória fal”. Lényege, hogy az utóbbi években a processzorok teljesítménye elképesztő ütemben javult (évente 55% teljesítménynövekedés), de a memóriák alig fejlődtek (évi 10% teljesítménynövekedés). Az egyre gyorsuló processzornak nő a memóriaéhsége, de kénytelen várni a nem megfelelő mértékben gyorsuló memóriára, ez pedig visszafogja a teljes rendszer teljesítményét.

9 A következő lépcsőfok? A jövő memóriái még nem tudni, milyen megoldáson fognak alapulni, azonban bizonyos hogy hamarosan éles váltás következik. Lehetséges hogy a nanotechnológia jelent megoldást vagy a memrisztor (vagy inkább mindkettő ötvözete).

10 A memória működése: Amikor a számítógépünk merevlemezéről indítunk egy programot, a háttérben ez a program a memória területére másolódik és ott fut. Ez azért van, mert a merevlemezünk sokkal lassabban működik mint a processzor, onnan helyből futtatni egy programot nagyon lassú lenne. A valóságban nagyon gyorsan megtapasztalhatjuk ugyanezt, ha túl kevés memóriával rendelkező gépen elindítunk egy alkalmazást, és az elkezdi a virtuális memóriát, azaz merevlemezünket használni a memória kiegészítéseként.

11 A memória működése: Az utasítások által használt adatok lesznek a memóriában, maguk az alkalmazásban levő utasítások pedig a processzor regisztereibe töltődnek be (ahogy a kisebb változók szintén, amiken a műveletek végrehajtódnak). Rendkívül intenzív adatmozgás lesz a processzor és a memória között. A processzorban található memóriavezérlő felügyeli a memóriaműveleteket, és a közvetlen memória hozzáférés miatt a hardvereszközök úgy használják a memóriát, hogy nem foglalják le a processzort.

12 A memória csoportosítása (1.):
Az információ tárolási módja alapján: Statikus RAM: Az információt, két stabil állapottal rendelkező áramköri kapcsolás tárolja. Az egyik stabil állapot 0-nak, a másik az 1-nek felel meg. Dinamikus RAM: Az információt egy kondenzátor töltése tárolja. Itt a 2 stabil állapot a feltöltés ill. kisütés.

13 A memória csoportosítása: (2.)
Technológiájuk alapján: Bipoláris technológia: Gyors működésű, de sokat fogyaszt és viszonylag kisebb alkatrészsűrűség érhető el. MOS technológia: PMOS, NMOS, CMOS. A legelterjedtebb technológia. A CMOS a legkedvezőbb. Ga-As technológia: A leggyorsabb tárak készíthetők vele, de sok a gyártási probléma, emiatt ma még alig használják.

14 A memória csoportosítása (3.):
A szervezésük alapján (egyszerre hány bitet olvasunk ki): bit-szervezésű – 1 bitet olvasunk ki, illetve írunk egyszerre. byte-szervezésű – 8 bitet olvasunk, illetve írunk egyszerre.

15 A ROM és a RAM: A félvezetős vagy digitális tárak ma már nagy illetve nagyon nagy bonyolultságú integrált áramkörök (chipek, félvezető morzsák). A digitális információt a memóriacellákban tárolják, s azt, hogy melyik cella tartalmára vagyunk kíváncsiak, a sor illetve oszlopkiválasztó áramkörök segítségével határozzuk meg.

16 A „MOS”- ok: A CMOS egy digitális integrált áramkör építési technológia, neve az angol kifejezésből származik: Complementary Metal-Oxide Semiconductor, jelentése: komplementer fém-oxid félvezető. A PMOS rövidítés jelentése "p-csatornás fém-oxid félvezető„ Az NMOS logika n-típusú fém-oxid-félvezetőből gyártott térvezérlésű tranzisztor.

17 RAM (1.): A RAM (Random Access Memory) véletlen elérésű írható és olvasható memória, más nevén operatív tárnak is nevezzük. A RAM az a memóriaterület, ahol a processzor a számítógéppel végzett munka során dolgozik. Ennek a memóriának a tartalmát tetszőleges sorrendben és időközönként kiolvashatjuk vagy megváltoztathatjuk.

18 RAM (2.): Minden bevitt adat először a RAM-ba íródik, és ott kerül feldolgozásra. Itt helyezkednek el és ezen a területen dolgoznak az aktuálisan működő programok is. A RAM azonban nem alkalmas adataink huzamosabb ideig való tárolására, mert működéséhez folyamatos áramellátásra van szükség. Ha az áramellátás megszakad - például áramszünet vagy a gép kikapcsolása esetén - a RAM azonnal elveszíti tartalmát. A gép bekapcsolásakor a RAM mindig teljesen üres. A RAM-ok a felhasználó által közvetlenül írhatók és olvashatók.

19 RAM fajták: DRAM: (Dynamic RAM) viszonylag lassú, ma már nem használt típus. SRAM: (Static RAM) a DRAM-ot váltotta fel, annál gyorsabb, de drágább EDORAM: (Extended Data Out RAM) a DRAM egy másik elvek alapján továbbfejlesztett, gyorsabb változata. Jellegzetessége, hogy másodlagos memóriákat adnak a DRAM meglévő memóriacelláihoz, mellyel megkönnyítik az adatokhoz való gyors hozzáférést. SDRAM: (Synchronous DRAM) az EDORAM továbbfejlesztett változata, melyet a mai korszerűbb gépekben is megtalálunk. DDR-SDRAM: (Double Data Rate-SDRAM) az SDRAM továbbfejlesztése, ahhoz képest dupla sebességű adatátvitelt biztosít. Kisebb energiafelvétele miatt különösen alkalmas a hordozható számítógépekben való használatra. RDRAM: (Rambus DRAM) napjaink egyik leggyorsabb RAM típusa, mely a fenti típusokhoz képest nagyságrendekkel nagyobb adatátviteli sebességre képes.

20 Egy SD (fent) és egy DDR (lent) RAM modul

21 ROM (1.): A ROM (Read Only Memory) csak olvasható memória, amelynek tartalmát a gyártás során alakítják ki, más szóval beégetik a memóriába. Az elkészült ROM tartalma a továbbiakban nem törölhető és nem módosítható, a hibás ROM-ot egyszerűen el kell dobni. A számítógép kikapcsolásakor nem törlődik, a beégetett adatok a gép bekapcsolása után azonnal hozzáférhetőek

22 ROM (3.) Mivel a számítógép működéséhez valamilyen program elengedhetetlen, a RAM memória viszont a bekapcsoláskor üres, ezért a számítógép „életre keltését” szolgáló indítóprogramot, a BIOS-t (Basic Input Output System) egy ROM memóriában helyezik el. A BIOS-t ezért gyakran ROM BIOS-ként is emlegetik. A tároló elemeket négyzetrács elrendezésben helyezik el (gyorsabb információ elérhetőség, könnyű dekódolhatóság). Az elemi tárolók a sorcím és az oszlopcím segítségével címezhetőek. Tartalmát csak egyszer, általában gyártáskor lehet beírni. A tartalom megváltoztatására később nincs lehetőség.

23 ROM fajták (1.): PROM: (Programmable ROM) programozható, csak olvasható memória, amely gyártás után még nem tartalmaz semmit. Minden felhasználó saját programot és adatokat helyezhet el benne egy beégető készülék segítségével. A PROM-ba írt adat nem törölhető, és nem írható felül. EPROM: (Erasable PROM) tartalmát különleges körülmények között ultraibolya fény segítségével törölhetjük, és akár többször is újraírhatjuk. Előnye a ROM-ok korábbi változataival szemben, hogy tartalma szükség szerint frissíthető.

24 ROM fajták (2.): EEPROM: (Electrically Erasable PROM) az EPROM továbbfejlesztett változata, amelynek tartalma egyszerű elektronikus úton újraírható. Flash memória: az EEPROM egy speciális típusa, melynek törlése és újraprogramozása nem bájtonként, hanem blokkonként történik. Ezt a memóriatípust használják például a modern számítógépek BIOS-ának tárolására, mivel lehetővé teszi a BIOS könnyű frissítését. REPROM: (Reprogramable ROM), újra programozható ROM.

25 Félvezető ROM és RAM memóriák
Fixérték tárolók Írható-olvasható tárolók Át nem programozható memóriák Átprogramozható memóriák SRAM DRAM EPROM EEROM ROM PROM Elektro- mos úton törölhető és átprog- ramozható fixérték- tárak Statikus RAM-ok tartalmu- kat feszült- ség alatt fris- sítés nélkül megőrzik Maszk- programo- zott áram- körök A felhasz- náló ál- tal egy- szer prog- ramozhat- tó eszkö- zök Röntgen vagy ult- raibolya sugárzás- sal töröl- hető és elektro mos úton progra- mozható áramkörök Dinamikus RAM-ok tartalmukat csak néhány ms ideig őrzik meg, frissítésre szorulnak

26 Összefoglaló táblázat:
TÍPUS JELLEMZŐI AZ ADATOK MEGŐRZÉSÉNEK IDEJE JELLEMZŐ KAPACITÁSA RAM írható, olvasható az áramforrás kikapcsolásáig Személyi számítógépekben általában 32, 64, 128, 256 MB Szerverek esetén legalább 256, 512 MB DRAM SRAM EDORAM SDRAM DDR-SDRAM RDRAM ROM olvasható korlátlan ideig A legtöbb számítógépben 512 bájt és 256 KB között van PROM programozható, olvasható EPROM törölhető, programozható, olvasható EEPROM Flash memória

27 Ellenőrző kérdések: Mi a memória fogalma?
Mi a RAM és a ROM közötti fő különbség? Milyen RAM és ROM fajtákat ismersz? Mi az a Neumann-féle szűk keresztmetszet?

28 Forrás:

29 Köszönöm a figyelmet!!