Вычислительная техника
лючении,
разрешение парольной защиты и т.д. Как правило, расширенные установки
допускают определение областей «теневой» (shadow) памяти для системной ROM
BIOS, а также ROM BIOS видеоадаптеров, контроллеров накопителей и
дополнительных адаптеров. Кроме этого, возможна установка тактовой частоты
системной шины, а также числа тактов ожидания (или временной задержки) для
микропроцессора при обращении к устройствам ввода-вывода, оперативной
и/или кэш-памяти.
Заметим, что в случае повреждения микросхемы CMOS RAM (а также при
разряде батареи или аккумулятора) программа Setup имеет возможность
воспользоваться некой информацией по умолчанию (BIOS Setup Default Values),
которая хранится в таблице соответствующей микросхемы ROM BIOS.
НОВЫЕ ВИДЫ ПАМЯТИ
Резкое повышение быстродействия процессоров и переход на 32-разрядные
многозадачные операционные системы существенно поднимают требования и к
другим компонентам компьютера. Важнейшим из них является оперативная
память. Возрастание внешних тактовых частот процессоров с 33-40 МГц,
характерных для семейства 486 (486DX2-66/80 и 486DX4-100/120), до 50-66 МГц
для Pentium (Pentium 75/90/100/120/133), требует прежде всего адекватного
увеличения быстродействия подсистемы памяти. Поскольку в качестве
оперативной используется относительно медленная динамическая память DRAM
(Dynamic Random Access Memory), главный способ увеличения пропускной
способности основан на применении кэш-памяти. Кроме встроенной в процессор
кэш-памяти первого уровня применяется и кэш-память второго уровня
(внешняя), построенная на более быстродействующих, чем DRAM, микросхемах
статической памяти SRAM (Static RAM). Для высоких тактовых частот нужно
увеличивать быстродействие SRAM. Кроме того, в многозадачном режиме
эффективность работы кэш-памяти также может снижаться. Поэтому актуальной
становится задача не только увеличения быстродействия кэш-памяти, но и
ускорения непосредственного доступа к динамической памяти. Для решения этих
проблем начинают использоваться новые типы статической и динамической
памяти.
Требования к объемам памяти диктуются программным обеспечением. При
использовании Windows оценить необходимое количество памяти можно на основе
тестов Winstone, использующих наиболее популярные приложения Windows.
Соответствующие данные представлены на рисунке 1.
[pic]
Статическая память
В качестве кэш-памяти второго уровня практически всегда применялась (и
до сих пор продолжает широко применяться) стандартная асинхронная память
SRAM. При внешних тактовых частотах порядка 33 МГц хорошие результаты
давала статическая память со временем выборки 15-20 ns. Для эффективной
работы на частотах выше 50 МГц такого быстродействия уже недостаточно.
Прямое уменьшение времени выборки до нужных величин (12-8 ns) обходится
дорого, так как требует зачастую применения дорогой технологии Bi-CMOS
вместо CMOS, что неприемлемо для массового рынка. Поэтому предлагаемое
решение заключается в применении новых типов памяти с усовершенствованной
архитектурой, которые первоначально были разработаны для мощных рабочих
станций. Наиболее перспективна синхронная SRAM. В отличие от обычной
асинхронной, она может использовать те же тактовые сигналы, что и остальная
система, поэтому и называется синхронной. Она снабжена дополнительными
регистрами для хранения информации, что освобождает остальные элементы для
подготовки к следующему циклу еще до того, как завершился предыдущий.
Быстродействие памяти при этом увеличивается примерно на 20%. Эффективную
работу на самых высоких частотах может обеспечить особая разновидность
синхронной SRAM — с конвейерной организацией (pipelined burst). При ее
применении уменьшается число циклов, требующихся для обращения к памяти в
групповом режиме. Пример для тактовой частоты 66 МГц (Pentium 100 и Pentium
133) приведен в таблице1. В случае группового режима чтения-записи для
первого обращения нужно 3 цикла, для каждого следующего — только 1.
|Тип цикла |Асинхронная SRAM |Конвейерная SRAM |
|Single Read |3 |3 |
|Single Write |4 |3 |
|Burst Read |3-2-2-2 |3-1-1-1 |
|Burst Write |4-3-3-3 |3-1-1-1 |
Динамическая память
Так же, как и для статической памяти, прямое сокращение времени
выборки для динамической памяти достаточно трудно технически осуществимо и
приводит к резкому росту стоимости. Поэтому ориентация в новых системах
идет на микросхемы со временем выборки 60-70 ns. Стандартные микросхемы
DRAM имеют страничную организацию памяти — Fast Page Mode (FPM), которая
позволяет значительно ускорить доступ к последовательно расположенным (в
пределах страницы) данным по сравнению со случаем произвольной выборки.
Поскольку обращения к последовательно расположенным данным в реальных
задачах встречаются очень часто, применение FPM DRAM заметно повышает
производительность. FPM DRAM со временем выборки 60-70 ns обеспечивает
необходимые характеристики для тактовых частот 33-40 МГц. При повышении
тактовой частоты обеспечить надежное и быстрое считывание данных в
страничном режиме уже не удается. Эту проблему в значительной степени
решает применение памяти нового типа - EDO DRAM (Extended Data Output
DRAM). От обычной памяти со страничной организацией она отличается наличием
дополнительных регистров для хранения выходных данных. Увеличивается время,
в течение которого данные хранятся на выходе микросхемы, что делает
выходную информацию доступной для надежного считывания процессором даже при
высоких тактовых частотах (фактически время между обращениями в страничном
режиме можно уменьшить до 30 ns по сравнению с 45 ns для FPM).
Радикальный, но не общепризнанный подход к повышению быстродействия
динамической памяти заключается во встраивании в микросхемы DRAM
собственной кэш-памяти. Это Cached DRAM (CDRAM) и Enhanced DRAM (EDRAM).
Память CDRAM выпускается фирмой Mitsubishi и имеет 16 KB кэш-памяти как на
4, так и на 16 Mbit кристалле, обмен между динамической и встроенной кэш-
памятью осуществляется словами шириной 128 разрядов.
Вообще говоря, применение новых типов динамической памяти позволяет
получать высокую производительность даже и без применения кэш-памяти
второго уровня (если кэш-память первого уровня — типа write back), особенно
в случае CDRAM и Enhanced DRAM, которые именно так и используются. Однако
подавляющее большинство систем для достижения максимальной
производительности строится все-таки с использованием кэш-памяти второго
уровня. Для них наиболее подходит память типа EDO DRAM. К тому же она стала
уже промышленным стандартом, и ее доля будет преобладать в микросхемах
памяти емкостью 16 Mbit и более. Фактически эта память приходит на смену
стандартной FPM DRAM и ее можно применять в любых системах вместо
стандартной.
КОНСТРУКТИВ
Несмотря на то, что наиболее популярным конструктивом для динамической
памяти по-прежнему остается SIMM (Single In-line Memory Module), начинают
применяться и другие стандарты. Возникновение новых стандартов вызвано
необходимостью решения двух основных проблем. Первая связана с увеличением
плотности упаковки элементов памяти, особенно актуальной для рабочих
станций, использующих память очень большого объема, и мобильных систем.
Вторая — с обеспечением устойчивой работы при высоких частотах, которая
зависит от размеров, емкости и индуктивности соединителя. Большую по
сравнению с SIMM плотность упаковки и, соответственно, объем памяти могут
обеспечить модули типа DIMM (Dual In-line Memory Module), у которых, в
отличие от SIMM, контакты на обеих сторонах модуля не объединены, а могут
использоваться независимо.
Микросхемы стандартной статической памяти в основном выпускаются в
корпусах типа DIP и SOJ. Память типа pipelined burst либо запаивается на
системную плату сразу в процессе ее изготовления, либо поставляется в виде
модулей.
ЖЕСТКИЕ ДИСКИ
Большая часть жестких дисков, представленных на мировом рынке,
выпускается специализированными фирмами — Quantum, Seagate, Conner, Western
Digital, Maxtor и некоторыми другими.
Жесткие диски с интерфейсом IDE
Жесткая конкуренция и особая важность в этих условиях ценового фактора
требуют от производителей массовой продукции использования самых
современных технологических достижений. За счет применения записи с высокой
плотностью (400 Mbit на квадратный дюйм) стандартное значение емкости,
приходящейся на один диск (носитель), достигло 540 MB. Это позволяет
уменьшить не только количество дисков, но и магнитных головок и других
элементов, а значит снизить цену и повысить надежность. При применении
таких дисков линейка выпускаемых моделей по емкости выглядит следующим
образом: 540 MB, 1.0, 1.6, 2.2 GB и т. д. Практически все ведущие
производители переходят на выпуск моделей с такой плотностью записи,
которая уже находится на пределе возможностей стандартной технологии,
основанной на применении тон-копленочных магнитных головок. Рад
| |  скачать работу |
Вычислительная техника |
