25342302 Memorii Tipuri Parametrii Formate Fizice Si Logice Atestat

8/2/2019 25342302 Memorii Tipuri Parametrii Formate Fizice Si Logice Atestat

1/26

Grupul Scolar de Transporturi Auto

Tema Proiect:

Memorii. Tipuri. Parametrii. Formate fizice si logice

An scolar 2007-2008

1


2/26

Curpins

Tema Proiect .. 1

Cuprins 2

Capitolul I

Notiuni Introductive.. 3

Capitolul II

Memoria RAM 7

Capitolul III

Memoria ROM... 14

Concluzie 21

Argument ........ 23

Anexe 24

Bibliografie.. 26

2


3/26

Memoria - notiuni introductive

Acest proiect prezinta memoria calculatorului dumneavoastra atat din punct devedere logic, cat si din punct de vedere fizic. Proiectul contine o multime de informatiiutile care ridica valul de pe misterele memoriei si va permit sa obtineti de le sistemuldumneavoastra performante cat mai bune.

Putem defini functia de memorare ca fiind posibilitatea de regasire a unorinformatii reprezentata sub forma binara care au fost anterior stocate. Un circuit dememorare este un circuit electronic care implementeaza functia de memorare . Mentionamca implementarea acestei functii se poate realiza in mai multe moduri ,depinzand desuportul fizic folosit pentru stocarea datelor . Putem avea spre exemplu memorii

magnetice, memorii optice, memorii semiconductoare. In continuare avem in vederenumai circuite de memorie realizate cu dispozitive semiconductoare. Din punct de vedereal memorarii ,memorarea unor informatii sub forma numerica mai precis a unor numerereprezentate sub forma binara, aceste numere nu au nici o importanta.

Cel care doreste sa cunoasca sistemele PC trebuie sa se familiarizeze cu tipurilede memorie instalate pe un calculator personal - zone mici sau mari de memorie de diferitetipuri, unele putand fi accesate de programele de aplicatie, altele nu,o scema simpla a unui

bloc de memorie este prezentat in Anexa nr. 1.

In majoritatea sistemelor de calcul se utilizeaza urmatoarele tipuri de memorii :- memoria conventionala (de baza)

- zona de memorie superioara (UMA)

- zona de memorie inalta (HMA)

- memoria extinsa

- memoria expandata (actualmente depasita)

- memoria RAM video

- memoria ROM pentru adaptoare si memoria RAM cu destinatie speciala

- componenta ROM BIOS de pe placa de baza

3


4/26

Dar exista mai multe clasificari ale acestora:

Memorii interne

- Caracterizate prin capacitate mica si viteza mare de operare ;

Memorii externe

- De capacitate foarte mare si viteza redusa de operare (sau acces) ;

Memorii tampon

- De capacitate medie si viteza de operare comparabila cu a memoriilor

interne.

De asemenea, memoriile se mai pot clasifica in :

Memorii distructive

- La care informatia este distrusa in urma citirii ;

Memorii nedistructive

- La care informatia nu este alterata la citire.

Dupa modul de functionare, memoriile pot fi :

Statice

- Retin informatia cat timp memoria este alimentata ;

Dinamice

- Chiar si atunci cand sunt alimentate, stocheaza informatia un timpscurt

(1-2 ms) ; continutul memoriei trebuie improspatat din timp in timp ;

Din punct de vedere al modificarii continutului memoriei, memoriile pot fi :

Memorii numai citeste (ROM = READ ONLY MEMORY)- Continutul se inscrie la fabricarea circuitului integrat.

Memorii citeste-scrie (RWM = READ WRITE MEMORY sau RAM =RANDOM ACCES MEMORY memorie cu acces aleatoriu).

- Continutul poate fi citit si scris in timpul folosirii acesteia;

Memorii semipermanente

- Reprogramabile ( READ MOSTLY MEMORY).

4


5/26

Arhitectura unitatii centrale de prelucrare si a placii de baza determina capacitateamemoriei fizice a sistemului.

Industria memoriilor este una dintre cele mai dinamice aplicatii ale electroniciidin zilele noastre. In ultimii ani chip-urile de memorie au avansat intr-un ritm alert, ceeace a dus la o scadere dramatica a pretului/MB. Factorul principal care a dus la cresterea

productiei fiind cererea de memorie, care a crescut datorita programelor ce utiulizeaza totmai multa memorie dar si datorita avantajului (din punctul de vedere al performantelor) pecare memoria RAM il ofera in comparatie cu alte tehnologii de stocare a informatiei. Inacelasi timp performantele noilor module au fost imbunatatite, au scazut timpii de accesiar viteza bus-ului a crescut.

Toate aceste caracteristici au fost implementate din cauza mai multor factori de

ordin tehnic, unul dintre acestia ar fi evolutia procesoarelor, care prin cresterea frecventeiintroduc necesitatea cresterii performantelor pentru memorii. In lungul timpului memoriileau fost construite prin prisma mai multor tehnologii, dintre acestea doar o parte au reusitsa se impuna pe piata. Principalul motiv fiind, dupa cum multi dintre noi cunosc, raportul

pret/performanta.

Prin acest proiect mi-am propus o scurta descriere a modului de functionarepentru cele mai raspandite memorii existente pe piata cat si avantajele/dezavantajeletehnologiilor existente.

Cu toate ca exista mai multe gategorii de memorii cele mai cunoscute si cele cucare ne intalnim mai mult sunt

- ROM (Read Only Memory) acest tip de memorie nu poate fi rescrisa

ori stearsa. Avantajul principal pe care aceasta memorie il aduce este insensibilitatea fatade curentul electric. Continutul memoriei se pastreaza chiar si atunci cand nu estealimentata cu energie.

- RAM (Random Access Memory), este memoria care poate fi citita ori

scrisa in mod aleator, in acest mod se poate accesa o singura celula a memoriei fara caacest lucru sa implice utilizarea altor celule. In practica este memoria de lucru a PC-ului,aceasta este utila pentru prelucrarea temporara a datelor, dupa care este necesar ca acesteasa fie stocate (salvate) pe un suport ce nu depinde direct de alimentarea cu energie pentru amentine informatia.

5


6/26

Cateva modele de memorie mai des intalnite in prezent

6


7/26

Memoria RAM (RANDOM ACCES MEMORY)

Circuitele de stocare din memoria principal a calculatorului sunt organizate nuniti denumite celule (sau cuvinte), dimensiunea uzual a unei celule fiind de opt bii.De fapt,irul de bii de lungime opt a devenit att de popular nct pe de o parte a dus laapariia termenului octet, iar pe de alt a impus pentru cuvntul byte sensul de ir de biide aceast lungime.

Calculatoarele simple utilizate n cadrul aparatelor casnice, cum este cuptorul cumicrounde,au de obicei memorii ale cror dimensiuni sunt de sute de celule sau chiar mai

puin, n timp ce calculatoarele complexe, utilizate pentru stocarea i prelucrareaansamblurilor de date de dimensiuni mari pot avea memoria principal alctuit dinmiliarde de celule. Dimensiunea memoriei este msurat n multipli de 1.048.576 celule.(Numrul 1.048.576 este o putere a lui 2, mai precis 220 i de aceea este mult mai naturals fie utilizat ca unitate de msur n cadrul calculatoarelor dect 1.000.000, care este o

putere a lui 10). Pentru a desemna aceast unitate de msur se folosete termenul mega.Adesea, pentru termenul megabyte se folosete abrevierea MB. Astfel o memorie de 4 MBconine 4.192.304 celule, fiecare dintre ele avnd un octet. Alte uniti de msur adimensiunii memoriei sunt kilooctetul (kilobyte prescurtat KB), care este egal cu 1024octei (210 octei) i gigaoctetul (gigabyte - prescurtat GB) care este egal cu 1024 MB,respectiv 230 octei.

Pentru identificarea celulelor individuale din memoria principal a unui calculator,fiecare are atribuit un nume unic, denumit adres. Sistemul este analog cu tehnica deidentificare dup adres - a caselor unui ora i utilizeaz aceiai terminologie. ns, ncazul celulelor de memorie, adresele utilizate sunt n ntregime numerice. Pentru a fi mai

precii, celulele se consider plasate toate pe un singur rnd i numerotate n ordinepornind de la valoarea 0.

Celulele dintr-un calculator cu 4MB de memorie vor avea astfel de adrese ca 0, 1,2, ... ,4192303. De observat c un astfel de sistem de adrese nu numai c ne ofer o cale dea identifica unic fiecare celul, ci asociaz n plus i o relaie de ordonare ntre celule,

permindu-ne s facem referiri de tipul celula precedent sau urmtoarea celul.

Pentru a completa structura memoriei principale a unui calculator, circuitele carestocheazbiii sunt combinate cu circuitele necesare pentru a permite altor circuite s

stocheze i s recupereze datele din celulele de memorie. Astfel, alte circuite pot preluadate din memorie solicitnd informaii despre coninutul unei anumite adrese (operaie ce

7


8/26

se numete citire) sau pot nregistra informaii n memorie solicitnd ca un anumit ir debii s fie plasat n celula aflat la o anumit adres (operaie ce poart nimele de scriere).

O consecin important a modului de organizare a memoriei principale acalculatorului n celule de dimensiuni mici cu adres este aceea c fiecare celul poate fi

apelat, cercetat i modificat individual. O celul de memorie cu o adres mic este lafel de accesabil ca una cu o adres mare. n consecin, datele stocate n memoria

principal aunui calculator pot fi prelucrate n orice ordine. De aceea memoria principal aunui calculator este adesea denumit memorie cu acces aleator (random acces memory- RAM). Acest acces aleator la mici uniti de date se deosebete radical de sistemele destocare de mas n cazul crora iruri lungi de bii trebuie manipulate ca blocuri.

Memoria RAM(Ramdom Acces Memory)este folosita de catre procesor atuncicand foloseste infornatii.Circuitele folosite pentru a construi memoria RAM pot ficlasificate fie ca dynamic RAM(DRAM) sau static RAM (SRAM).

Calculatorul poate accesa date prin SRAM mai rapid decat DRAM,dar SRAMconsuma mai multe resurse.Circuitul SRAM este mai mare si de asemenea un circuitSRAM are mai putini biti decat unul DRAM cu acealasi dimensiuni.Din acest motivSRAM este mai utilizat cand este necesara o accesare rapida a memoriei si capacitateamemoriei si consumul de resurse nu conteaza.

n realitate, memoria de tip SRAM este folosit cel mai adesea ca memorie cachepe cnd DRAM-ul este uzual n PC-urile moderne, fiind prezent n primul rnd camemorie principal a oricrui sistem. De acest din urm tip ne vom ocupa n continuare,enumernd tipurile uzuale de DRAM prezente de-a lungul istoriei, toate concepute n

scopul cresterii performantelor DRAM-ului standard: FPM DRAM (Fast Page ModeDRAM), EDO DRAM (Extended Data Out DRAM), BEDO RAM (Burst EDO DRAM),RDRAM (Rambus DRAM), n prezent impunndu-se SDRAM (Synchronous DRAM), cuvariantele DDR SDRAM (Double Data Rate SDRAM) si DDR2 SDRAM.

De asemenea, pentru plcile grafice au fost concepute mai multe tipuri dememorie, printre care VRAM (Video RAM), WRAM (Windows RAM), SGRAM(Synchronous Graphics RAM) si GDDR3, ele fiind variante de DRAM (primele dou),SDRAM si respectiv DDR2 SDRAM, optimizate pentru a fi folosite ca memorie video.

Dup perioada de nceput, cnd chip-urile de memorie se nfigeau pur si simplu nplaca de baz, primul model uzual a fost SIMM-ul pe 30 de pini, urmat de cel pe 72 depini. SIMM (Single Inline Memory Module), modulul prezentnd o ltime de band de 8biti pentru prima versiune si de 32 pentru cea de-a doua; dimensiunea fizic a SIMM-uluipe 30 de pini este de dou ori mai mic dect n cazul celeilalte variante.

Diferentele de vitez dintre ele corespund perfect perioadei de glorie: dac primaversiune era uzual pe timpul sistemelor 286 si 386, SIMM-ul pe 72 de pini a stat la bazageneratiei 486, Pentium si Pentium Pro. Chip-urile folosite au fost de tip DRAM, FPM si,mai trziu, EDO DRAM.

8


9/26

Urmasul lui SIMM s-a chemat DIMM (Dual Inline Memory Module). Dup cum ispune si numele, el ofer o ltime de band de 64 de biti, dubl fat de SIMM-urile pe 72de pini, avnd la baz un fel de dual-channel intern, dac ni se permite comparatia.

Numrul de pini a fost de 168 sau de 184 de pini, n functie de tip: SDRAM sauDDR SDRAM. A existat si un numr limitat de modele de DIMM bazate pe EDO DRAMdar ele nu au avut succes pentru c trecerea de la SIMM la DIMM a coincis cu cea de laEDO la SDRAM.

RIMM (Rambus Inline Memory Module) este modelul constructiv al memoriilorRDRAM. Numrul de pini este de 184 (ca si la DDR SDRAM) dar asemnrile se oprescaici, configuratia pinilor si modul de lucru fiind total diferit. Mai sunt de amintit moduleleSO-DIMM, destinate calculatoarelor portabile, care detin un numr diferit de pini: 184

pentru SDRAM si 200 pentru DDR SDRAM.

Practic vorbind, montarea modulelor SIMM era o operatie greoaie si necesitaexperient si ndemnare. Odat cu modulele DIMM (si RIMM, care au acelasi sistem de

prindere) chinul a fost dat uitrii, oricine putnd monta o memorie, fiind necesar doarputin atentie. Montarea invers a unui DIMM (care necesit, totusi, destul fort)

Timpul necesar care ii trebuie procesorului pentru a scrie un bit de memorie estefoarte important pentru calculator.Acest interval este numit timp de acces.

Memoriile DRAM actuale au timpii de acces intre 61 si 80 nanosecunde.MemoriaSRAM are timpul de acces de patru ori mai rapid decat DRAM.

Memoria interna este impartita in locatii care au anumite adrese care se refera laun singur bit sau adrese care sunt specificate la un grup de biti.

Cand calculatorul executa o comanda de citire,o parte a instructiunii specifica careparte a memoriei trebuie accesata.Adresa este trimisa de processor catre memorie printr-un address bus. Cicuitele de control folosesc adresele pentru a selecta bitii la locatia la dinRAM.

Continutul acestora sunt trimise inapoi catre procesor printr-un cicuit numit datapath.La unele procesoare cale de date poate face direct operatii aritmetice pe date din

memorie,pe cand la altele,datele trebuie mai intai sa treaca prin registre.

Memoriile RAM se realizeaza ata in tehnologie bipolara,cat si in tehnologie MOS.Celulelede memorie bipolare sunt de tip static(retin informatia atata timp cat celula estealimentata la o sursa de tensiune).Circuitele de memorie pot tip MOS pot fi statice,fiedinamice,

9


10/26

Memoriile MOS dinamice au urmatoarele avantaje fata de cele statice :

- Puterea consumata in repaus este mult mai mica ;

- Numarul de tranzistoare pe celula de memorie este mult mai mic.Se rot realeza

memorii de capacitate mai mare pe cip,la un prt de cost mai mic.

Memoriile RAM in tehnologia MOS au capatat o mare raspandire datorita faptuluica sunt mai ieftine, tehnologic sunt mai usoare de realizat,ocupa un volum de 5-6 ori maimic decat al memoriilor cu tranzistori bipolari.Viteza lor de lucru si timpul de acces suntintrucatva inferioare memoriilor cu tranzistoare bipolare,in schimb consumul lor este multmai mic.Memoriile RAM in tehnologiea TTL utilizeaza de regula tranzistoaremultiemitator.

Memoria RAM se clasifica in SRAM (Static) si DRAM (Dynamic).

SRAM, acest tip de memorie utilizeaza in structura celulei de memorie 4tranzistori si 2 rezistente. Schimbarea starii intre 0 si 1 se realizeaza prin comutarea stariitranzistorilor. La citirea unei celule de memorie informatia nu se pierde. Datorita utilizarimatricei de tranzistori, comutarea intre cele doua stari este foarte rapida.

DRAM are ca principiu constructiv celula de memorie formata dintr-un tranzistor

si un condensator de capacitate mica. Schimbarea starii se face prin incarcarea/descarcareacondensatorului. La fiecare citire a celulei, condensatorul se descarca. Aceasta metoda decitire a memoriei este denumita "citire distructiva". Din aceasta cauza celula de memorie

trebuie sa fie reincarcata dupa fiecare citire. O alta problema, care micsoreazaperformantele in ansamblu, este timpul de reimprospatare al memoriei, care este oprocedura obligatorie si are loc la fiecare 64 ms. Reimprospatarea memoriei este oconsecinta a principiului de functionare al condensatoriilor. Acestia colecteaza electronicare se afla in miscare la aplicarea unei tensiuni electrice, insa dupa o anumita perioada detimp energia inmagazinata scade in intensitate datorita pierderilor din dielectric. Aceste

probleme de ordin tehnic conduc la cresterea timpul de asteptare (latency) pentru folosireamemoriei.

Datorita raspindiri vaste a memoriei de tip DRAM, am sa exemplific modul de

functionare a celulei de memorie in baza acestei tehnologii.Celula de memorie, este cea mai mica unitate fizica a memoriei. Este compusa

din componente electronice discrete. Principiul de functionare este in fapt modificareastarii logice intre 0 si 1 care la nivel fizic, in functie de tehnologia utilizata, corespunde cuinmagazinarea energiei electrice prin intermediul unui condensator (pentru DRAM), ori cureconfigurarea matricei de tranzistori (in cazul SRAM). Celula de memorie din punct devedere logic este tratat ca fiind un bit. Cea mai mica unitate logica adresabila a memorieieste formata din opt biti si ia denumirea byte.

10


11/26

Acesta ofera posibilitatea obtineri a 256 combinatii (caractere). Prin gruparea a optbytes se obtine un cuvint (word). Constructiv, din motive ce tin de design, celulele dememorie sint organizate sub forma unor matrici.

Pentru identificarea si accesarea celulelor de memorie, acestea dispun de o adresaunica pentru fiecare celula in parte. Identificarea celulei de memorie se face printransmiterea adresei acesteia prin BUS-ul de adrese catre decodorul de adrese (format dindecodoare pentru linie si coloana), acesta identifica celula de memorie care corespundeadresei primite si transmite continutul acesteia catre interfata de date iar aceasta maideparte, catre BUS-ul de date.

Magistrala pentru adrese (BUS adrese) este conexiunea intre chipset-ul placii debaza si memorie, aceasta este puntea de legatura prin care adresele sunt transmise catredecodor.

Decodorul de adrese este format din decodorul de linie si cel de coloana, acestareceptioneaza adresa celulei de memorie pe care o imparte in doua, prima parte fiindtransmisa catre decodorul de linie iar a doua catre cel de coloana, astfel se identifica celulade memorie corespunzatoare.

Matricea de memorie este structura prin care celulele de memorie sunt ordonatepe linii si coloane.

Interfata pentru date contine un amplificator de semnal, acesta receptioneazainformatiile stocate in celulele de memorie, amplifica semnalul, reincarca memoria si

transmite informatia prin BUS-ul de date catre chipset (in cazul in care informatia estecitita din memorie). Pentru scriere procedeul se inverseaza.

Magistrala pentru date (BUS date) este conexiunea intre chipset-ul placi de bazasi memorie, aceasta ofera posibilitatea transmiterii informatiilor ce trebuiesc prelucrate decatre procesor ori stocate in memorie.

In general celulele de memorie nu pot fi accesate individual, din acest motiv,constructiv matricea de memorie este incapsulata intr-un chip. Chip-urile de memorie suntasamblate pe un modul de memorie (circuit imprimat) in numar de opt. Acestea sintconectate la magistrala de adrese si la cea pentru date. Astfel se obtine o celula dememorie virtuala, formata din 8 biti (1 byte). Modulele de memorie la randul lor sintorganizate in bancuri de memorie, acestea sunt conectate intre ele in acelasi mod ca sichip-urile.

Daca luam ca exemplu un procesor ce lucreaza pe 16 biti si vechile module dememorie de tip SIMM care functionau numai in perechi. Ne punem intrebare, de ce citedoua?

Acest lucru se intimpla datorita procesorului, care are nevoie de 16 biti pentru aumple magistrala de date, avind in vedere ca un modul de memorie detine numai 8 biti,

doua astfel de module au fost conectate intre ele, in acest mod sa obtinut o magistralapentru date cu latimea de 16 biti.

11


12/26

Timpul de asteptare, pentru efectuarea tuturor operatiilor ce aduc informatia ininterfata pentru date este necesar un anumit timp, care este identificat sub numele"latency". Astfel ca, pentru transmiterea adreselor intre procesor, chipset si memorie seutilizeaza 2 cicluri de tact. Pentru identificarea celulei de memorie se parcurg doua

operatii. Identificarea liniei din matrice, pentru care avem nevoie de 2/3 cicluri (in functiede calitatea memoriei utilizata), aceasta perioada se numeste RAS (Row Address Strobe)to CAS (Column Address Strobe) delay si identificarea coloanei (CAS latency) pentrucare se consuma aproximativ acelasi timp ca si pentru prima operatie (2/3 cicluri). Pentrutransmiterea informatiei catre interfata de date se consuma 1 ciclu iar pentru ultimaoperatie, transmiterea datelor catre chipset si apoi catre procesor, inca 2 cicluri.

Dupa transmiterea informatiilor, in cazul in care cererea emisa de procesor estemai mai mare decit latimea magistralei pentru date, urmatoarele cuvinte sint transmisecatre procesor in modul rafala "burst mode" la fiecare ciclu de tact, acest lucru este posibil

datorita unui numarator intern care identifica urmatoarea coloana si transmite catreamplificator continutul.

Formate logice ale memoriei RAM

Pentru a mri performanele memoriei, proiectanii au dezvoltat o serie detehnologii care s depeasc aceste limite, orientndu-se asupra modului n care sunt

procesate datele intern moduri ce constitue formatele logice ale memoriilor interne.

Cipurile SDRAM au un timp de acces de 10 ns, fiind utilizabile pentru magistralede memorie de 100 Mhz. Cipurile actuale au anumite limite care reduc frecvena laaproape 66 Mhz; SDRAM-urile nu vor opera la frecvene mai mari de 100 Mhz deoarecesloturile SIMM-urilor devin nesigure la frecvene mai nalte.

Memoriile DDR(Double Data Rate) sunt realizate ntr-o tehnologie SDRAM cu

posibilitatea dublrii frecvenei de la 100 la 200 Mhz.Memoriile EDRAM (Enhanced DRAM) fac DRAM-urile companiei Ramtron mai

rapide prin adugarea unor blocuri mici de memorie cache static pe fiecare cip. Cache-ulopereaz la vitez nalt (n mod obinuit 15 ns), astfel nct poate s acopere cererile dedate ale microprocesorului fr a aduga stri de ateptare generate de operaia deremprosptare.

Memoria CDRAM (Cached DRAM) realizat de Mitsubishi adaug o memoriecache pe fiecare cip utiliznd un model de tip asociativ pe set; cipul iniial de 4 MB aveancorporat o memorie cache de 2 K i folosea dou buffere de cte un cuvnt (16 bii)

pentru transferul dintre cache i circuitele externe. Spre deosebire de EDRAM, CDRAM

12


13/26

permite att cache-ului ct i DRAM-ului principal s opereze independent una decealalt. Cache-ul este suficient de rapid pentru a transfera date n mod burstla o frecvende 100 Mhz.

Modelul RDRAM (Rambus DRAM) al firmei cu acelai nume folosete un cacheRAM static de 2048 K cuplat la DRAM printr-o magistral foarte larg, ce permitetransferul unei pagini de memorie n cache ntr-un singur ciclu. Cache-ul este destul derapid, furniznd datele la un timp de acces de 10 ns. Rata de transfer poate ajunge la 800Mb/sec dublu fa de SDRAM. Modelul Rambus cere o modificare radical a plcii de

baz pe care se instaleaz, soclurile purtnd denumirea de RIMM (Rambus In lineMemory Module). Deocamdat sunt utile pentru sisteme care includ integrare video.

Capacitile disponibile actual sunt de 64 MB, 128 MB i 256 MB/modul, darexist potenial pentru crearea modulelor de 1 G i 2 G care s funcioneze pe magistrale

ale sistemului de 200 Mhz.n locul unui bloc de memorie n care fiecare celul este adresat de numrul liniei

i coloanei, memoria MDRAM (Multibank DRAM)produs deMoSys Incorporateddesparte informaia stocat ntr-un numr de bank-uri de memorie separate.

Deosebiri SRAM/DRAM

Principalul avantaj al memoriei dinamice (DRAM) este pretul foarte redus pentruobtinerea unei celule. De altfel, acesta este si singurul plus pe care aceasta memorie il arein comparatie cu SRAM. In schimb performantele sint cu mult in urma memoriei statice(SRAM). Datorita modului prin care se comuta intre starile 0 si 1 si a modului in care seexecuta citirea celulei de memorie, SRAM nu are nevoie de rescriere a datelor dupa ceacestea au fost citite si nici de reimprospatarea celulei de memorie. Atfel ca timpii deacces sint mult mai mici iar viteza la care acest tip de memorie lucreaza depaste cu mult

performantele memoriei dinamice. Datorita pretului de cost mare pentru obtinerea uneicelule SRAM, acest tip de memorie este utilizat numai pentru fabricarea memoriei cachece se implementeaza in placile de baza sub denumirea de cache level 2 (L2) ori pentrumemoria cache level 1 (L1) ce este integrata in structura procesoarelor. Memoria cache L1

functioneaza la aceasi frecventa cu cea a procesorului in timp ce pentru memoria cache L2frecventa de lucru este jumatate fata de frecventa procesorului. Memoria cache a fostintrodusa ca un artificiu tehnologic, care trebuie sa suplineasca diferenta de frecventadintre procesor si memorie.

13


14/26

Memoria ROM (READ ONLY MEMORY)

Memoria ROM este in general utilizata pentru a stoca BIOS-ul (Basic InputOutput System) unui PC. In practica, o data cu evolutia PC-urilor acest timp de memorie asuferit o serie de modificari care au ca rezultat rescrierea/arderea "flash" de catre utilizatora BIOS-ului. Scopul, evident, este de a actualiza functiile BIOS-ului pentru adaptareanoilor cerinte si realizari hardware ,ori chiar pentru a repara unele imperfectiuni defunctionare.

Astfel ca in zilele noastre exista o multitudine de astfel de memorii ROMprogramabile (PROM-Progamable Read Only Memory-, EPROM-Electricaly EraseableProgrammable Read Only Memory-, etc) prin diverse tehnici, mai mult sau mai putinavantajoase in functie de gradul de complexitate al operarii acestora.

Componenta ROM-BIOS este livrata de catre firma producatoare a calculatoruluiin memoria ROM a sistemului de calcul. Imediat ce se porneste sistemul intra in lucru orutina a acestei componente.Ca regula generala ROM-BIOS egalizeaza toate diferenteleconstructive ale sistemului de calcul fata de conventiile DOS.

14


15/26

Aceste memorii se realizeaza sub forma unor matrici de diode, tranzistori bipolarisau tranzistori MOS, la care unele elementedin celule nu sunt conectate sau lipsesc dinschema, acest lucru exprimand una din starile logice "0" sau "1".

Asa cum exista mai multe variante de memorii RAM, si memoriile ROM sunt demai multe feluri. Putem clasifica memoriile ROM astfel:

Memoria ROM ;

Memoria PROM ;

Memoria EPROM ;

Memoria EEPROM ;

Memoria FLASH .

Memoria ROM este in general utilizata pentru a stoca BIOS-ul (Basic InputOutput System) unui PC. BIOS-ul este un program de marime mica (


16/26

Generarea acestor impulsuri este realizata cu ajutorul unui aparat special numitprogramator, arderea elementelor fuzibile realizandu-se pe rand, unul cate unul, conformcerintelor produsului software care trebuie codificat in memoria PROM. Un elementfuzibil o data ars, nu poate fi refacut, aceasta ducand la ireversibilitatea programarii (in cel

mai bun caz se mai pot arde o parte din elmentele care au ramas intregi in urma primeiprogramari).

Memoria EPROM (Eraseable Programmable ROM) elimina deazavantajulPROM-urilor de a fi utilizate (programate) numai o singura data. Ea este realizata cumatrici de tranzistori MOS si se programeaza prin aplicarea unei tensiuni (circa 5V), intresursa si drena tranzistorului, producandu-i astfel modificari, dar care, din fericire, suntreversibile. Refacerea starii initiale a memoriei (stergerea) se realizeaza prin iluminarea eicu raze ultraviolete. In acest scop, cipul de memorie este prevazut cu o fereastra care

permite iluminarea pastilei de siliciu. Aceasta fereastra, pe timpul utilizarii memoriei, se

acopera cu o eticheta pentru a o proteja impotriva stergerii involuntare. Eticheta se scoatedoar cand se doreste stergerea si reprogramarea memoriei.

Memoria EEPROM (Electrically Eraseable Programmable ROM) seaseamana cu memoria EPROM, cu diferenta ca stergerea se realizeaza electric, prinaplicarea unei tensiuni mai mari decat cea normala. Acest lucru permite stergerea sireprogramarea, fara a fi necesara scoaterea din montajul in care a fost amplasata, precumsi stergerea si modificarea unui singur octet, in timp ce memoria EPROM se sterge intotalitate. Memoriile EPROM se pot reprograma de un numar finit de ori (in general, dezeci sau sute de mii de ori), lucru care nu permite folosirea ei pe post de memorie utilizata

in cadrul calculatoarelor (intr-un PC memoria se poate modifica de mii de ori pe secunda).

Memoria FLASH numita si FLASH ROM este o versiune mai noua amemoriilor EEPROM. Spre deosebire de acestea, stergerea si programarea memoriei flashse realizeaza folosind tensiunile de alimentare dintr-un calculator si nu o tensiune speciala.Astfel, citirea si scrierea (programarea) se realizeaza la tensiunea de +5V, iar stergereafoloseste tensiunea de +12V, in general.

Memoria flash este, in general, impartita in blocuri. Pentru a modifica datele unuibloc este suficient a se sterge blocul respectiv, celelalte blocuri ramanand neschimbate.

Stergerea blocului preuspune ca valoarea zero logic sa se ragaseasca in toate celuleleblocului. La scriere, o celula isi poate schimba continutul din zero in unu, dar revenirea inzero se poate face numai prin stergerea blocului. Scrierea, ca si citirile se pot face, ingeneral, in mod aleator.

16


17/26

Pe langa memoriile RAM si ROM, in special in primele generatii de calculatoare,se poate intalni un alt tip de memorie: "memoria virtuala". Aceasta a aparut din dorinta dea obtine o capacitate de memorie mai mare in conditiile in care circuitele de memorii

aveau preturi foarte mari. Acest tip de memorie foloseste spatiul existent in sistemele destocare masiva a datelor (hard-disk-uri, unitati de banda). Memoria virtuala este folosita

pe o scara destul de larga, desi performantele de viteza ale ei sunt foarte reduse.

Memoriile Rom sunt circuite de memorie ale caror continut este programat lafabricare si nu poate fi schimbat de utilizator. Un exemplu de celula de baza pentru unastfel de memorie este dat in figura de mai jos:

Ea este constituita dintr-un tranzistor cu efect de camp a carui tensiune de pragdifera in functie de continutul informational al locatiei respective .

Daca la aplicarea unui impuls pozitiv pe grila tranzistorul conduce atunci el secomporta ca un scurtcircuit drena sursa , informatia inscrisa fiind 0 logic; daca ramaneblocat atunci avem 1 logic .Obtinerea unor tranzisotare cu tensiuni de prag diferite se faceprintr-un strat de oxid de grosime corespunzatoare intre grila tranzistorului si substrat

Exista si memorii ROM-PROGRAMABILE (PROM si EPROM). MemoriilePROM sunt circuite de memorie al caror continut este programat o singura data deutilizator.Dupa inscriere informatia nu mai poate fi stearsa. Celula de memorie a unorastfel de circuite au la baza un fuzibil din polisiliciu care este ars la programare .Celula de

baza a unei memorii PROM este realizata cu tranzistoare bipolare.Initial toate fuzibilelememoriei sunt scurtcircuitate .

Programarea unei celule inseamna arderea fuzibilului din nodul respectiv . Pentruprogramare se aplica impuls pozitiv pe baza ,iar linia de bit DL se mentine la potentialcoborat .Curentul de emitor al tranzistorului , suficient de mare , produce ardereafuzibilului F . Programarea se face succesiv pe fiecare celula ,selectia unei celule facandu-se prin liniile WL si DL.Memoriile EPROM se folosesc pentru realizarea celulei dememorie un tranzistor cu efect de camp cu dubla poarta (grila) ,una comanda si unaizolata.

Daca pe poarta izolata este acumulata sarcina electrica negativa atunci aplicareaunor tensiuni pozitive pe grila a doua(Vc) nu poate aduce in stare de conductietranzistorul. Daca pe poarta izolata nu este acumulata o sarcina atunci aplicarea tensiunii

pozitive pe Vc creaza un camp care duce la formarea canalului n si la conductiatranzistorului . Nivelul logic pe linia de bit este 1 cand tranzistorul este blocat si 0 cand

17


18/26

acesta conduce. Injectarea de sarcini negative pe grila izolata se face prin aplicarea uneitensiuni drena , si o tensiune pozitiva pe grila . Tensiunea Vds mare , duce la campulelectric intern intens , trec prin stratul de oxid foarte subtire si se acumuleaza in grilaizolata .Pentru stergereainformatiei din celula si revenirea in stare neprogramata(tranzistor blocat)se expune circuitul la actiunea radiatiei ultraviolete . Electronii din grila

preiau energie de la radiatie si trec inapoi in substrat prin stratul izolator.

Memoriile EEPROM folosesc un principiu asemanator , numai ca pentru trecereaelectronilor stratul izolator utilizeaza efectul tunel[1s] . Structura tranzistorului dememorare si a unei celule de memorie este data in figura de mai jos : Celula de memorie

pentru acest tip de circuit este formata din doua tranzistoare TEC obisnuit (T2) sitranzistorul prezentat mai sus (T1) care este un TEC-MOS.Intr-o celula de memoriestearsa , grila izolata este incarcata cu sarcina negativa si tranzistorul T1 este blocat.

Stergerea informatiei din celula se face astfel : se aplica tensiunea pozitiva(+20 V)pe linia de selectie cuvant punand in conductie tranzistorul T. Drena acestuia se

conecteaza la potential zero si se aplica +20V pe linia de programare .Datorita campuluielectric intern mare . electronii care trec din substrat prin efect tunel si se acumuleaza ingrila izolata ,formand o sarcina negativa .

Inscrierea informatiei in celula se face aplicand +20V pe linia selectie cuvant(WL)si +18V in drena tranzistorului T2 in timp ce linia de programare este la potential zero.Campul electric format intre grila si substrat (= substrat ,- grila ) smulge electroni dingrila a doua , aceasta acumuleaza sarcina pozitiva si tranzistorul T1 intra in conductie prinformarea canalului n intre drena si sursa.

Programele aflate n ROM sunt livrate odat cu calculatorul i alctuiesc aanumitul firmware. Calculatoarele din familia IBM PC conin i o memorie CMOS (de tipRAM, alimentat n permanen de o baterie pentru a nu-i pierde coninutulinformaional. n aceast memorie se stocheaz informaii referitoare la configuraiahardware a sistemului electronic de calcul.Dac accesul la memorie este permis att pentrucitire ct i pentru scriere memoria se numete RAM (Random Access Memory - memoriecu acces aleator).

Structura intern a unui cip de memorie ROM organizat pe 1024 cuvinte de cte 8bii, adic 1K8, este prezentat n figura urmatoare. Matricea de memorie se construietesub o form ct mai apropiat de cea a unui ptrat. Liniile matricei sunt selectate cuajutorul decodificatorului cu 7 intrri de selecie, iar coloanele cu ajutorul celor 8multiplexoare cu cte 3 intrri de selecie. Intrarea suplimentar CS(Chip Select), activ

pe 0 logic, pregtete cipul de memorie n vederea unei operaii de citire a datelor. Prindezactivare, acioneaz asupra circuitelor din structur n scopul reducerii consumului.

18


19/26

Desenul mai conine i aspectul unui element din matricea de memorie, dac

aceasta este realizat n tehnologie MOS. Exist mai multe tipuri constructive de memorieROM. Memoriile ROM programabile prin masc, sau mask ROM, sunt circuite la careharta memoriei se introduce n procesul de fabricaie al circuitului integrat. Ele serealizeaz la comand, n serie mare, pentru c realizarea unei mti la cerere costcteva mii de dolari. Memoriile PROM (Programmable ROM) se fabric cu toi biii

poziionai pe un anumit nivel logic.

Exist ns posibilitatea ca utilizatorul s-i nscrie singur, acolo unde dorete,valorile logice complementare. Acest lucru se face prin arderea unui fuzibil, o peliculsubire de CrNi, care se vaporizeaz la trecerea unui curent suficient de mare prin el.Programarea memoriei const n selecia adresei i a liniei de date i aplicarea unui impuls

de tensiune (10-30V) pe un pin special de programare.Evident c programarea nu se poate face dect o singur dat. Memoriile EPROM

(Erasable PROM) sunt programabile ca i PROM-urile, dar de mai multe ori, pentru cele pot fi terse prin expunere la radiaii ultraviolete cu o lungime de und specific.Matricea de memorie conine tranzistoare FAMOS (Floating Avalanche Injection MOS)adic tranzistoare care conin o poart metalic flotant, izolat de substrat prin 107 m de2 SiO . Prin aplicarea unui impuls negativ de amplitudine mare pe dren, jonciuneapnconstituit de dren i substrat este strpuns prin avalan i, prin efect tunel, electroniisunt injectai n poarta flotant. Numrul lor depinde de amplitudinea i durata impulsului.Aceast sarcin electric stocat n poart determin crearea unui canalp n substrat i

tranzistorul conduce. Radiaia ultraviolet creaz perechi electronigoluri i permitedescrcarea porii ([Valachi, 1986]). ns izolaia nu este perfect i n timp se pierdelectroni, dar se pare c circa 70% din sarcin este regsit i dup 10 ani.

Fara sa ne dam seama memoria ROM este cea mai prezenta in viata de zi cu zi; eainsemna defapt cipurile din diversele aparate electronice si electrotehnice pe care lefolosim (de ex. Telefoane mobile/fixe, masina,aparat radio-tv, etc), in ea fiind scriseisntructiunile necesare pt o functionare corecta a acestora, mai jos este o poza cu acestea,iar in Anexa 2 este o schema a acestora.

19


20/26

Memoria ROM, cel mai des intalnit tip de memorie

20


21/26

Concluzie

Dupa toate cele prezentate mai sus putem sa tragem urmatoarele concluzii:

- Termenul in sine defineste suficient de bine rolul acestei componente intr-unsistem. Trebuie precizat ca, in acest context, ne referim la memoria "rapida", de lucru asistemului, asa-zisa RAM (Random Access Memory). Aici sunt pastrate (memorate)datele imediat necesare aplicatiilor care ruleaza pe un sistem oarecare. Performanta RAMare un impact major asupra performantei sistemului si este definita de doi parametri:viteza de acces si transfer (a datelor in si din memorie) si capacitatea. Cu cat o memorieeste mai rapida si cu cat mai mult RAM este prezenta intr-un sistem, cu atat mai bine.Adesea, performantele globale ale unui sistem sunt mult mai semnificativ ameliorate deinstalarea de memorie in plus, decat de inlocuirea procesorului cu unul mai performant.Cele doua tipuri de memorie utilizate in prezent sunt DDRsi DDR2.

- Principalele caracteristici ale memorieie:1.Timpul de acces (de adresare) - reprezinta durata intre solicitarea unei celule

(locatii) in memorie si momentul cand continutul locatiei respective poate fi citit (30-60 nsla memoriile TTL; 100-500 ns la memoriile MOS).

2. Modul de acces, deosebindu-se doua moduri de organizare a unei retele decelule de memorie:

- serie in care timpul de localizare a unei adrese depinde de pozitia ei in retea;- aleator (RANDOM ACCESS) ce nu depinde de pozitia adresei in retea.3. Capacitatea de inmaganizare - numarul de celule continute de o memorie este

totdeauna o putere a lui 2. Capacitatea reprezinta produsul intre numarul de cuvinte dinmemorie si numarul de celule cuprinsein fiecare cuvant.

4. Puterea electrica consumata de o memorie se raporteaza la un bit si semasoara in mw/bit. Memorii TTL - 1 mw/bit;

Memorii MOS - 0,1 mw/bit;

Memorii CMOS - 0,01 mw/bit.

- Pentru a modela si manevra informatiile, calculatorului lucreaza cu date.

Date reprezentarea informatiilor in memoria interna(M.I.).Se foloseste sistemul binar cucifrele 0 si 1.- Cantitatea de informatie elementara e numeste BIT { 0,1}. Bitii sunt grupati in

- Byte(octet) = 8 biti- Kilobyte(KB) = 2 la a 10 a = 1024 B- Megabite(MB) = 2 la puterea 10 KB = 2 la puterea 20 a B- Gigabite(GB) = 2 la puterea 10 MB= 20 la puterea 20 KB = 2 la puterea 30 B

- BIT-ul este atomul informatiei iar zona de memorie adresabila este octetul.Modelarea fizica a sistemului binar este comutatorul.

21


22/26

Memoria intern este zona de stocare temporar a datelor ntr-un calculator.Datele supuse prelucrrii sunt transformate n iruri de cifre 0 i 1. Tipuri de memorie: -ROM (Read Only Memory) - nu i pierde coninutul la oprirea calculatorului, nu poatefi \"scris\" de ctre utilizator, este de capacitate redus i este folosit pentru stocarea

informaiilor despre hardware, mici programe ce configureaz diverse dispozitive - RAM(Random Access Memory) - este o memorie volatil (se pierde la oprirea calculatorului),

poate fi att citit ct i modificat i este folosit pentru stocarea programelor i datelor,fiind considerat principala memorie de lucru a calculatorului.

Aceast memorie (ROM) este folosit pentru stocarea permanent a unor date. naceast categorie ns exist i cteva excepii, care pot fi modificate, cum ar fi PROM(Programmable Read Only Memory= Memorie pentru citire care se poate reprograma),EPROM (Eraseable Programmable Read Only Memory= Memorie pentru citire care se

poate terge i reprograma).

Industria memoriilor este intr-o continua dezvoltare data fiind cererea foarte marede memorie care ste pe piata,in special de memorie RAM.

Memoria nu este numai interna ea fiind si externa, aceasta fiind folosita pentrustocare datelor pentru o perioada mai lunga decat o sesiune de lucru.Memoria externreutilizabil prin prelucrri automate cu calculatorul poate fi pe suport sensibil la cmpulmagnetic (hard disk i floppz disk) pe suport sensibil la lumin, ce lucreaz n mod opticcu raze laser (CD-ROM, CD-R, CD-RW i DVD-ROM, DVD-RAM) i pe suportmagneto-optic

22


23/26

Argument

Epoca in care traim nu mai este posibila fara utilizarea calculatoarelor. Acestea audevenit instrumente absolut necesare aproape in orice domeniu de activitate. Ele ne ajutasa ne organizam mai eficient activitatea, sa indeplinim mai bine o serie de sarcini dificilesau de rutina, sa ne informam, sa comunicam, sa ne instruim si, de ce nu, chiar sa nedistram.

Specialistii considera ca in viitor calculatoarele vor prelua toate activitatile derutina pe care le realizeaza in momentul de fata oamenii, acestora ramandu-le mai mult

timp sa se instruiasca, sa se ocupe de activitati pentru care si inteligenta si intuitia umananu pot fi inca inlocuite de masini, sa calatoreasca, sa petreaca mai mult timp cu familia sicu prietenii.

Azi nu am mai putea concepe viata fara existenta calculatoarelor. Ele contribuie inmod substantial la desfasurarea activitatilor din majoritatea domeniilor de activitate.

Calculatorul este folosit, ca si pentru distractie, in domeniul medical sau in celartistic, in cercetare sau in industrie,in domeniul bancar sau cel turistic. Fara existentacalculatoarelor omul nu ar mai fi putut ajunge pe Luna, nu ar fi putut comunica asa cum oface azi pin Internet, nu ar fi putut proiecta si realiza cu precizia si rapiditatea pe care leasigura calculatorul masini, cladiri, echipamente.

Asa cum am mai precizat memoria este prezenta in viata noastra fara sa ne damseama, pe mine personal fascinandu-ma aceasta posibilitate uriase de stocare a informatie.De exemplu putem avea o colectie de carti care in realitate ar ocupa o intreaga incapare peun simplu Cd,sau ganditiva ca trebuie sa plecati in vacanta intr-o tara in care nu ati maifost,puteti foarte simplu sa ajungeti la destinatie cu ajutorul GPS-urilor care folosesc deasemnea memoria(FLASH) pentru a stoca hartile; posibilitatile oferite de memorie suntfoarte mari,insa totusi limitate de probleme de ordin tehnologic, insa se fac si in acestdomeniu progrese foarte mari.

Aceste posibilitati oferite de memorie fiind si motivul pentru care am ales ca temapentru acest atestat MEMORIA unui calculator.

23


24/26

Anexa 1

SCHEMA BLOC A UNUI SISTEM DE MEMORIE

COMANDA COMANDA

DE SCRIERE A DATELOR DE CITIRE A

DATELOR

INTRODUCEREA SI EXTRAGEREA

A DATELOR

INTRODUCEREAADRESELOR

24


25/26

Anexa 2

Tipuri reprezentative de memorii integrate

7481 memorie citeste scrie (RAM) de 16 biti.14 13 12 11 10 9 8

3JH 333333333 3 33

1 2 3 4 5 6 7

W0,W1- scrie ,,0, scrie ,,1

S0,S1- citeste,,0,citeste,,1

25

4X W1 S1 S0 GND W0 4Y

7481


26/26

BIBLIOGRAFIE

1. Diverse site-uri de internet;2. Cursuri Facultatea de Automatica si Calculatoare din Craiova;

3. Notite de Curs.

25342302 Memorii Tipuri Parametrii Formate Fizice Si Logice Atestat

Documents

Transcript of 25342302 Memorii Tipuri Parametrii Formate Fizice Si Logice Atestat