10. Режим прямого доступа к памяти. Временные диаграммы пдп.

11. Основные понятия. Основная и оперативная память. Энергонезависимая и энергозависимая.

12. Основные понятия. Dram, sram, flash. Временные диаграммы чтения и записи.

Типов памяти существует далеко не один, и все они были созданы для конкретной задачи: SRAM (статическая память с произвольным доступом) для кеша, DRAM (динамическая память с произвольным доступом) для активной памяти, флеш-память для хранения данных и т.д. Однако, что вполне ожидаемо, у каждого из вышеперечисленных типов памяти есть свои персональные недостатки.

Например, флеш-память, представляющая собой совокупность МОП-транзисторов (металл-оксид-полупроводник) с плавающим затвором (FG) для хранения заряда. Данные представлены в таком варианте как количество заряда, удерживаемого в FG, который изолирован оксидными слоями. Недостаток, по словам ученых, заключается в том, что для записи и стирания требуется достаточно большое напряжение для контроля управляющим затвором (CG), как правило, около ± 20 В2. Процесс этот медленный, а механизм отказа, индуцированный скачком напряжения, приводит к сокращению срока службы устройства. Несмотря на этот минус, есть достаточно внушительный плюс — считывание данных происходит посредством проверки проводимости канала, для чего нужно совсем небольшое напряжение. Благодаря этому данные остаются нетронутыми, что называют неразрушающим считыванием.

DRAM, в свою очередь, значительно быстрее флеш-памяти, потому и используется для активных вычислительных процессов, так сказать. Недостаток DRAM в том, что данные теряются из ячеек при считывании. Помимо этого возникают утечки заряда из конденсаторов, используемых для хранения данных.

SRAM также достаточно быстрый тип памяти и данные не так теряются, как в DRAM. Однако, как правило, используется по 6 транзисторов на ячейку, то есть нужно много площади на чипе.

Представив вышеописанные недостатки классических типов памяти, ученые подчеркивают важность поиска альтернативного или гибридного варианта, который будет лишен подобных проблем, при этом совместит в себе все преимущества своих предшественников.

13. Кэш-память и его уровни.

Кэш-память — хранилище для часто используемой информации, доступ к которому осуществляется намного быстрее по сравнению с оперативной памятью или жестким диском компьютера.

Кэш-память – это сверхбыстрая память используемая процессором, для временного хранения данных, которые наиболее часто используются.

Кэш-памятью оборудованы главные элементы компьютера — жесткие диски, видеокарты, процессоры.

Современные процессоры, оснащены кэшем, который состоит, зачастую из 2–ух или 3-ёх уровней. Конечно же, бывают и исключения, но зачастую это именно так.

В общем, могут быть такие уровни: L1 (первый уровень), L2 (второй уровень), L3 (третий уровень). Теперь немного подробнее по каждому из них:

Кэш первого уровня (L1) – наиболее быстрый уровень кэш-памяти, который работает напрямую с ядром процессора, благодаря этому плотному взаимодействию, данный уровень обладает наименьшим временем доступа и работает на частотах близких процессору. Является буфером между процессором и кэш-памятью второго уровня.

Мы будем рассматривать объёмы на процессоре высокого уровня производительности Intel Core i7-3770K. Данный процессор оснащен 4х32 Кб кэш-памяти первого уровня 4 x 32 КБ = 128 Кб. (на каждое ядро по 32 КБ)

Кэш второго уровня (L2) – второй уровень более масштабный, нежели первый, но в результате, обладает меньшими «скоростными характеристиками». Соответственно, служит буфером между уровнем L1 и L3. Если обратиться снова к нашему примеру Core i7-3770 K, то здесь объём кэш-памяти L2 составляет 4х256 Кб = 1 Мб.

Кэш третьего уровня (L3) – третий уровень, опять же, более медленный, нежели два предыдущих. Но всё равно он гораздо быстрее, нежели оперативная память. Объём кэша L3 в i7-3770K составляет 8 Мбайт. Если два предыдущих уровня разделяются на каждое ядро, то данный уровень является общим для всего процессора. Показатель довольно солидный, но не заоблачный. Так как, к примеру, у процессоров Extreme-серии по типу i7-3960X, он равен 15Мб, а у некоторых новых процессоров Xeon, более 20.