Informatica Proiect Mem Int

Liceul Academiei de Științe al Moldovei”Memoria internă a unui calculator”

la informatică

pe tema:

Elaborat de elevul clasei X-C: Petrașco Sandu

Verificat de către profesorul de informatică: Miron Raisa

1Chișinău, 2015 ©Petrașco Sandu

Referat

„Memoria internă a unui calculator”


Cuprins:

1. Introducere...........................................................................................................3

2. Partea teoretică....................................................................................................4

3. Partea practică.....................................................................................................8



Probabil că odată ce ați ales anume aceste pagini să le citiți, vă veți întreba din start: „De ce băiatul ăsta, Petrașco Sandu, a ales anume această temă?”. Ei bine, ca răspuns voi încerca să vă spun de ce... Am ales această temă fiindcă mereu am vrut să înțeleg mai bine prin cercetare anume „chestiuțele”, lucrurile legate de această temă, memoria internă, doar că nu avusesesm ocazia și poate și curajul. Însă avînd de ales între mai multe teme, am ales s-o fac pe asta, astfel avea să îmi cunosc și mult mai bine PC(personal computer)-ul meu și mult mai bine pe mine (:D). Îndată după toată informația citită, după toate „scotocelile” în PC, am înțeles cu adevărat cum stă viața și ce reprezintă toate lucrurile astea frumoase legate de memoria internă a unui calculator. Sper că am fost cât se poate de explicit, de acea să trecem îndată la ... treabă şi să începem cu...


Partea

teoret


Deși trăim într-o lume civilizată, bună pusă la punct și destul de dezvoltată, încă FOARTE mulți din noi nici nu înțeleg despre ce merge vorba la citirea temei de mai sus↑, memoria internă... Hai să vă spun eu cum stă treaba și ce înseamnă(la general) asta: memoria ocupă un loc important reprezentând „depozitul de informații” (date și program) al sistemului de calcul. În general, sistemul de memorie constă din mai multe subsisteme, cu capacități diferite și timpi de acces diferiți. Datele și programele sunt mutate dinamic dintr-o zonă de memorie în alta. Fluxul este controlat de către programator, de sistemul de operare, de hardware sau de către o combinație a tuturor acestor factori. De aceea, există mai multe tipuri de memorie, cu diverse viteze și costuri pe bit. Memoria este ierarhizată cu scopul de a realiza transferuri de date între procesor și memorie cu o viteză cât mai apropiată de cea a procesorului. În general, transferul de date are loc doar între niveluri adiacente ale ierarhiei. Întrucât organizarea memoriei bazată pe localitatea programelor oferă valori bune pentru raportul cost/performanță, ideea este larg folosită în noile microprocesoare. Trebuie remarcat cǎ ierarhia memoriei pentru aceste sisteme are un număr mai mare de nivele decât modelele anterioare.

Memoria poate fi ierarhizată după mai multe criterii:

metoda de accesare a informației (memorii RAM - cu acces aleatoriu) timpul de acces - ca timp de întârziere între comandă și prelucrarea efectivă a

informației.

Timpul maxim de răspuns sau timpul de acces se referă la intervalul de timp care este necesar memoriei interne pentru a citi sau scrie date. Mai exact, intervalul de timp ce se scurge din momentul în care primeşte de la microprocesor comanda de citire şi momentul în care depune pe magistrala de date valoarea citită (similar este şi pentru scriere). Valoarea medie a acestui parametru este de 70 ns. Cu cât această valoare este mai mică, cu atât calculatorul este mai rapid. De asemenea timpul de acces este mai redus către nivelurile superioare și mai mare spre nivelurile inferioare.

Ierarhia memoriei are un numǎr de cel puțin 5 niveluri:

Nivelul 0: Registre Nivelul 1: On-chip-cache Nivelul 2: On-board-cache Nivelul 3: Memoria principală Nivelul 4: Memoria secundară


Partea

teoret


Registrele microprocesorului reprezintă locaţii de memorie speciale aflate direct pe cip; din această cauză reprezintă cel mai rapid tip de memorie. Alt lucru deosebit legat de regiştri este faptul că fiecare dintre aceştia au un scop bine precizat, oferind anumite funcţionalităţi speciale, unice. Există patru mari categorii de regiştri: regiştrii de uz general, registrul indicatorilor de stare (flags), regiştrii de segment şi registrul pointer de instrucţiune.

← În imaginea de alături vedem registrele extinse, auxiliare și altele , precum: UCP-urile, multiplexorul, bus



de date etc.On-Chip Cache este un bloc de memorie folosit pentru stocarea temporară a

datelor ce foarte probabil vor fi utilizate din nou. UCP-ul și hardiscul utilizează în mod frecvent un cache, precum și navigatoarele și serverele de internet. Un cache e constituit dintr-o multitudine de intrări. Fiecărei intrări îi corespunde o părticică de date copie a uneia de pe un suport de stocare de rezervă. Fiecărei intrări îi corespunde de asemenea o etichetă, ce indică spre identitatea bucății de dată de pe suportul de rezervă a cărei copie este cea din dreptul respectivei intrări. Memoria cache este o arie temporară de stocare unde datele utilizate în mod frecvent pot fi depozitate pentru un acces rapid la acestea. Odată ce datele sunt stocate în cache, în viitor vor fi luate de aici și utilizate decât să se încerce readucerea datelor originale sau recalcularea acestora, astfel încât timpul mediu de acces este mai mic.

On-Board Cache reprezintă o multitudine de On-Chip Cache și alcătuiește „cu adevărat ” cache-ul, care se află lîngă microprocesor→



Un prim exemplu de ierarhizare a memoriei îl constituie împărțirea memoriei pe două niveluri: memorie principală (memorie cu care UCP lucrează în mod direct) și memorie secundară (memorie accesibilă prin intermediul unui dispozitiv de control suplimentar).

Apariția celui de al doilea nivel de memorie a fost argumentată de rațiuni economice și practice. Memoria primară este formată din circuite electrice care nu permit stocarea unor mari cantități de informații și care nu permit întotdeauna stocarea informațiilor în absența alimentării cu energie electrică(memoria RAM). În schimb, memoria principală oferă un timp de acces foarte mic. Spre deosebire de aceasta, memoria secundară este formată din dispozitive de stocare magnetice sau magneto-optice, cu un timp de acces mai ridicat dar cu posibilități de stocare de mari dimensiuni și cu facilități de păstrare a datelor și în absența alimentării cu energie electrică(memoria ROM).

Memoriile care nu sunt capabile să rețină date în absența alimentării cu energie electrică se numesc volatile, termenul opus fiind de non-volatile.

Funcționarea unui sistem de calcul cu o arhitectură ierarhizată a sistemului de memorie se bazează pe ideea de păstrare a informațiilor într-un mediu de stocare de mare capacitate (memorie secundară), cu un timp de acces mare dar cu proprietăți non-volatile. În momentul utilizării informațiilor de către UCP acestea sunt aduse în memoria principală pentru o accesare mult mai rapidă. Numai informațiile care sunt utilizate la un moment de timp dat de către UCP sunt prezente în memoria principală, fragmente de program și date. În cazul necesității aducerii unor noi informații în memoria principală există posibilitatea descărcării altor informații care nu mai sunt utilizate pentru a face loc acestora (capacitatea memoriei principală este mult mai mică decât a cea a memoriei secundare).

În continuare vă voi prezenta comparaţiile între tipurile de memorie:

Memorie Facilități



FlashCost scăzut, densitate înaltă, arhitectura permite viteze mari, putere scăzută, fiabilitate

înaltă.

ROMCost scăzut, densitate înaltă, timp de scriere crescut, potrivită pentru producție

pe scară largă cu cod stabil.

SRAM Cost mare generat de densitatea scazută, cea mai mare viteză, putere mare.

EPROM Densitate înaltă, necesită UV pentru ștergere.

EEPROM Cost mai mare, densitatea cea mai scăzută, fiabilitate mai mica. Se șterge electric.

DRAM Cost scăzut, densitate înaltă, viteză mare, putere mare.


Partea pr


În ce privește partea practică, am făcut o prezentare online (www.emaze.com), care am prezentat-o colegilor din clasa X-C... Aceasta arată astfel:


Partea pr

http://www.emaze.com/


Dimensiunea acestei memorii este în strânsă legătură cu microprocesorul folosit (în speţă cu limitările impuse de acesta). O valoare des întâlnită pentru această mărime este de 1 Mbyte. Cu cât aceasta este mai mare, cu atât performanţele calculatorului sunt mai bune.

Despre timpul maxim de răspuns am vorbit la partea teoretică... 10

Chișinău, 2015 ©Petrașco Sandu


În configuraţia unui sistem electronic de calcul în funcţie de modul în care se realizează accesul la memorie, pot fi întâlnite simultan două mari tipuri de memorii: memorii ROM şi memorii RAM.

Memoria ROM (Read Only Memory – memorie care poate fi doar citită) – este un tip de memorie nevolatilă (informaţia conţinută de acest tip de memorie nu se pierde la oprirea calculatorului). Este o memorie de tip special, care prin construcţie nu permite programatorilor decât citirea unor informaţii înscrise aici de constructorul calculatorului prin tehnici speciale.

Memoria ROM permite utilizatorului citirea unor date înscrise în această memorie de constructorul calculatorului. Memoria ROM este scrisă o singură dată, de obicei la fabricarea calculatorului. Acest tip de memorie nu poate fi rescrisă ori ştearsă.

Memoria ROM este în general utilizată pentru a stoca BIOS-ul (Basic Input Output System) unui PC. Odată cu evoluţia PC-urilor acest timp de memorie a suferit o serie de modificări care au ca rezultat rescrierea/arderea „flash” de catre utilizator a BIOS-ului. Scopul, este de a actualiza funcţiile BIOS-ului pentru adaptarea noilor cerinţe şi realizări hardware, ori chiar pentru a repara unele imperfecţiuni de funcţionare.



Memoriile de tip ROM se clasifică la în funcţie de modalitatea de scriere a datelor în PROM şi EPROM.

memorii PROM (Programabile ROM), memorii ROM programabile, care permit o singură rescriere de programe;

memorii EPROM (Programabile Electric PROM), care pot fi şterse şi reprogramate din nou de mai multe ori, utilizând tehnici electronice speciale.

Concluzie(memoria ROM): Programele aflate în ROM sunt livrate odată cu calculatorul şi alcătuiesc aşa numitul firmware. Calculatoarele din familia IBM – PC conţin şi o memorie CMOS (de tip RAM, alimentată în permanenţă de o baterie pentru a nu-şi pierde conţinutul informaţional. În această memorie se stochează informaţii referitoare la configuraţia hardware a sistemului electronic de calcul.



Memoria RAM reprezintă un spaţiu temporar de lucru unde se păstrează datele şi programele pe toată durata execuţiei lor. Programele şi datele se vor pierde din memoria RAM, după ce calculatorul va fi închis, deoarece aceasta este volatilă, păstrând informaţia doar atâta timp cât calculatorul este sub tensiune.

Fizic, memoria RAM este constituită din elemente care prezintă două stări stabile, reprezentate convenţional prin simbolurile 0 şi 1 denumite biţi sau cifre binare. Aceste elemente sunt constituite din milioane de perechi de tranzistori şi condensatori. Rolul condensatorilor este de a reţine sarcină electrică, iar al tranzistorului acela de a încărca cu sarcină electrică condensatorul. Aceste perechi de



condensatori şi tranzistori sunt dispuse sub formă de coloane şi rânduri formând o matrice. Prin construcţie, accesul la memorie se realizează la nivelul unui grup de biţi denumit celulă sau locaţie de memorie. Fiecărei locaţii de memorie îi este asociată o adresă, care identifică în mod unic aceea locaţie. Numărul de biţi care se poate memora într-o locaţie de memorie reprezintă lungimea cuvântului de memorie. Numărul total de locaţii de memorie reprezintă capacitatea memoriei şi se exprimă de regulă în octeţi.

O altă caracteristică a memoriei RAM o reprezintă timpul de acces la informaţie care se defineşte prin intervalul de timp scurs dintre momentul furnizării adresei de către procesor şi momentul obţinerii informaţiei. Timpul de acces la informaţie la memoriile noi este de ordinul nanosecundelor.

În funcţie de circuitele din care sunt implementate memoriile RAM acestea se clasifică în: memorii statice (SRAM) şi memorii dinamice (DRAM).

La rândul său memoriile DRAM se împart în:



memorii FPM (Fast Page Mode) – caracteristica acestui tip de memorie o reprezintă facilitatea de a lucra cu pagini de memorie. O pagină de memorie este o secţiune de memorie, disponibilă prin selectarea unei adrese de rând.

memorii EDO (extended Data Out) – funcţionează la fel ca şi memoriile FPM dar accesul la datele din celulele de memorie este mai rapid cu 10 – 15 % faţă de FPM

memorii SDRAM (Syncronous DRAM) – un astfel de tip de memorie reprezintă un modul DRAM ce lucrează în mod sincron cu procesorul (prin construcţie, la origini memoriile DRAM convenţionale funcţionau în mod asincron)

memoriile VRAM (Video RAM) – este o memorie rapidă folosită în special pentru plăcile video.

memorii SGRAM (Syncronuos Graphics RAM)- este un SDRAM adaptat cerinţelor foarte mari din domeniul graficii 3D.

memorii DDR (Double Data Rate)- prin această tehnologie se pot transfera date de două ori mai rapid faţă de tehnologiile anterioare.

De asemenea am atașat și niște poze din PC-ul meu, unde în cele ce urmează, veți putea bine vedea atât memoria RAM cât și placa mamă, procesorul, coolerul și multe altele...



Vă mulțumesc mult pentru timpul acordat pentru a vă mai împrospăta un pic cunoștințele cu referire la această temă și sper că ați luat și ceva nou precum și ceva util din toate câte vi le-am zis.

Cu stimă și cu multă plăcere, PETRAȘCO SANDU ;) !!!


Informatica Proiect Mem Int

Documents

Transcript of Informatica Proiect Mem Int