Физические основы действия современных компьютеров
.
Поэтому необходим весьма чувствительный усилитель считывания.
Сигнал F2 включает усилитель считывания и происходит регенерация
информации во всех элементах памяти выбранной строки.
По сигналу ВМС запускается формирователь F3 и через него F4, которые
коммутируют цеп вывода информации и шины ввода-вывода с разрядной шиной
через транзисторные ключи. Информация считывается. С окончанием тактового
сигнала все узлы микросхемы возвращаются в исходное состояние.
Поскольку динамической памяти необходима регенерация, число циклов
которой будет равно число строк в матрице. Этот цикл идет когда нет
разрешающего сигнала ВМС. Для этого цикла необходимы счетчик, коммутатор,
триггер и генератор регенерации, синхронизированный тактовым сигналом.
Системная память: взгляд в будущее
До 2000 года в мир персональных компьютеров войдет несколько новых
архитектур высокоскоростной памяти. В настоящее время, с конца 1997 года по
начало 1998 основная память PC осуществляет эволюцию от EDO RAM к SDRAM -
синхронную память, которая, как ожидается будет доминировать на рынке с
конца 1997 года. Графические и мультимедийные системы в которых сегодня
применяется RDRAM перейдет к концу года на Concurent (конкурентную) RDRAM.
Итак, в период между 1997 и 2000 годом будут развиваться пять основных
технологий:
SDRAM II (DDR);
SLDRAM (SyncLink);
RAMBus (RDRAM);
Concurent RAMBus;
Direct RAMBus.
График, приведенный ниже, приближенно демонстрирует время появления и
применения будущих технологий памяти.
[pic]
Крайне сложно предсказать, на чем остановится прогресс. Все десять
крупнейших производителей памяти, такие как Samsung, Toshiba и Hitachi,
разрабатывающие Direct RDRAM, также продолжают развивать агрессивную
политику, направленную на развитие альтернативных технологий памяти
следующих поколений, таких как DDR и SLDRAM. В связи с этим образовалось
любопытное объединение конкурентов. Тем не менее, несмотря на некоторую
неизвестность, попытаемся дать общий обзор и объяснение того, что и где
будет применяться в ближайшее время.
В первой части материала описываются причины, которые заставляют
переходить к новым технологиям памяти. Во второй части статьи приводится
описание шести основных технологий, их сходства и различия. Необходимость
увеличения производительности системы памяти.
Быстрое развитие аппаратных средств и программного обеспечения привело к
тому, что вопрос эффективности встает на первое место. Фактически,
несколько лет назад, Гордон Мур, президент корпорации Intel, предсказал,
что мощность центрального процессора в персональном компьютере будет
удваиваться каждые 18 месяцев (Закон Мура). Мур оказался прав. С 1980 года
до настоящего момента тактовая частота процессора Intel, установленного в
персональном компьютере возрасла в 60 раз (с 5 до 300MHz). Однако, за то же
время, частота, на которой работает системная память со страничной
организацией (FPM), возрасла всего в пять раз. Даже применение EDO RAM и
SDRAM увеличило производительность системы памяти всего в десять раз. Таким
образом, между производительностью памяти и процессора образовался разрыв.
В то время как процессоры совершенствовались в архитектуре, производство
памяти претерпевало лишь технологические изменения. Емкость одной
микросхемы DRAM увеличилась с 1Мбит до 64Мбит. Это позволило наращивать
объем применяемой в компьютерах памяти, но изменения технологии в плане
увеличения производительности DRAM не произошло. Короче говоря, скорость
передачи не увеличилась вслед за объемом.
Что касается потребностей, то в следствии применения нового программного
обеспечения и средств мультимедиа, потребность в быстродействующей памяти
нарастала. С увеличением частоты процессора, и дополнительным
использованием средств мультимедиа новым программным обеспечением, не далек
тот день, когда для нормальной работы PC будут необходимы гигабайты памяти.
На этот процесс также должно повлиять внедрение и развитие современных
операционных систем, например Windows NT.
Чтобы преодолеть возникший разрыв, производители аппаратных средств
использовали различные методы. SRAM (Static RAM) применялся в кэше для
увеличения скорости выполнения некоторых программ обработки данных. Однако
для мультимедиа и графики его явно недостаточно. Кроме того, расширилась
шина, по которой осуществляется обмен данными между процессором и DRAM.
Однако теперь эти методы не справляются с нарастающими потребностями в
скорости. Теперь на первое место выходит необходимость синхронизации
процессора с памятью, однако, существующая технология не позволяет
осуществить этот процесс.
Следовательно, возникает необходимость в новых технологиях памяти,
которые смогут преодолеть возникший разрыв. Кроме SDRAM, это DDR, SLDRAM,
RDRAM, Concurrent RDRAM, и Direct RDRAM.
Шесть технологий памяти будущего. Определения
SDRAM
Synchronous (синхронная) DRAM синхронизирована с системным таймером,
управляющим центральным процессором. Часы, управляющие микропроцессором,
также управляют работой SDRAM, уменьшая временные задержки в процессе
циклов ожидания и ускоряя поиск данных. Эта синхронизация позволяет также
контроллеру памяти точно знать время готовности данных. Таким образом,
скорость доступа увеличивается благодаря тому, что данные доступны во время
каждого такта таймера, в то время как у EDO RAM данные бывают доступны один
раз за два такта, а у FPM - один раз за три такта. Технология SDRAM
позволяет использовать множественные банки памяти, функционирующие
одновременно, дополнительно к адресации целыми блоками. SDRAM уже нашла
широкое применение в действующих системах.
SDRAM II (DDR)
Synchronous DRAM II, или DDR (Double Data Rate - удвоенная скорость
передачи данных) - следующее поколение существующей SDRAM. DDR основана на
тех же самых принципах, что и SDRAM, однако включает некоторые
усовершенствования, позволяющие еще увеличить быстродействие. Основные
отличия от стандартного SDRAM: во-первых, используется более "продвинутая"
синхронизация, отсутствующая в SDRAM; а во-вторых, DDR использует DLL
(delay-locked loop - цикл с фиксированной задержкой) для выдачи сигнала
DataStrobe, означающего доступность данных на выходных контактах. Используя
один сигнал DataStrobe на каждые 16 выводов, контроллер может осуществлять
доступ к данным более точно и синхронизировать входящие данные, поступающие
из разных модулей, находящихся в одном банке. DDR фактически увеличивает
скорость доступа вдвое, по сравнению с SDRAM, используя при этом ту же
частоту. В результате, DDR позволяет читать данные по восходящему и
падающему уровню таймера, выполняя два доступа за время одного обращения
стандартной SDRAM. Дополнительно, DDR может работать на большей частоте
благодаря замене сигналов TTL/LVTTL на SSTL3. DDR начала производиться в
1998 году.
SLDRAM (SyncLink)
SLDRAM, продукт DRAM-консорциума, является ближайшим конкурентом Rambus.
Этот консорциум объединяет двенадцать производителей DRAM. SLDRAM
продолжает дальнейшее развитие технологии SDRAM, расширяя четырехбанковую
архитектуру модуля до шестнадцати банков. Кроме того, добавляется новый
интерфейс и управляющая логика, позволяя использовать пакетный протокол для
адресации ячеек памяти. SLDRAM передает данные так же как и RDRAM, по
каждому такту системного таймера. SLDRAM начала производиться в 1999 году.
RDRAM
RDRAM - многофункциональный протокол обмена данными между микросхемами,
позволяющий передачу данных по упрощенной шине, работающей на высокой
частоте. RDRAM представляет собой интегрированную на системном уровне
технологию. Ключевыми элементами RDRAM являются:
модули DRAM, базирующиеся на Rambus;
ячейки Rambus ASIC (RACs);
схема соединения чипов, называемая Rambus Channel.
RamBus, впервые использованный в графических рабочих станциях в 1995
году, использует уникальную технологию RSL (Rambus Signal Logic -
сигнальная логика Rambus), позволяющую использование частот передачи данных
до 600MHz на обычных системах и материнских платах. Существует два вида
Rambus - RDRAM и Concurrent RDRAM. Микросхемы RDRAM уже производятся, а
Concurrent RDRAM будет запущена в производство в конце 1997 года. Третий
вид RDRAM - Direct RDRAM, находится в стадии разработки, а его начало ее
производства планируется в 1999 году.
Rambus использует низковольтовые сигналы и обеспечивает передачу данных
по обоим уровням сигнала системного таймера. RDRAM использует 8-битовый
интерфейс, в то время как EDO RAM и SDRAM используют 4-, 8- и 16-битовый
интерфейс. RAMBUS запатентована 11 крупнейшими производителями DRAM,
обеспечивающими 85% всего рынка памяти. Samsung в настоящее время
проектирует 16/18-Mбитную и 64-Mбитную RDRAM. Toshiba же уже производит
16/18-Mбитную RDRAM и разрабатывает 64-Mбитную RDRAM.
В 1996 году консорциум RDRAM получил поддержку со стороны корпорации
Intel, и новые чипсеты фирмы Intel будут поддерживать технологию RDRAM с
1999 года. В настоящее время игровые видеоприставки Nintendo 64 используют
технологию Rambus для 3D-графики и звука высокого качества. Стандартные PC
производства Gateway и Micron поддерживают карты фирмы Creative Labs c
Rambus на борту.
Concurrent Rambus
Concurrent Rambus использует улучшенный протокол, показывающий хорошее
быстродействие даже на маленьких, случайно расположенных блоках данных.
Con
| |  скачать работу |
Физические основы действия современных компьютеров |
