TEMA: Računarska memorija
SADRŽAJ strana
1. 3.1. Statički RAM.......................................................................................................................7 3.2. Dinamički RAM...................................................................................................................7
1. UVOD Osnovna definicija memorije gdje se kaže da je to sposobnost nekog organizma da sačuva, zadrži te kasnije pozove informaciju se može koristiti i kada govorimo o računarskoj memoriji. Memorija se kod čovjeka čuva u memorijskim ćelijama mozga koji je sposoban informaciju pohraniti i kasnije je pozvati. Koliko dugo informacija ostaje zadržana u našem mozgu zavisi u kojem dijelu memorije mozga je sačuvana i kako je sačuvana. U dugotrajnom pamćenju nam ostaju recimo imena članova porodice, pojmovi i informacije koje često koristimo. Računarska memorija se najviše razlikuje od memorije mozga jer su informacije ili podaci sačuvani mehaničkim, optičkim, ili drugim 2
principima u hardver uređajima a način čuvanja i vrijeme trajanja zavisi od tipa korištene memorije. Postoji više vrsta memorija računara odnosno memorija koje računar može da koristi.
2. ROM memorija ROM (Read-only memory) - memorija iz koje se podaci mogu samo čitati). Koristi se kao medij za pohranu podataka u računarima. Zbog toga što se na ovakav medij podaci ne mogu (na jednostavan način) zapisivati, njegova upotreba je najčešća kod distribucije firmvera (vrste softvera što je u uskoj vezi sa računarskim hardverom, gdje nema potrebe za čestim ažuriranjem). Današnji poluprovodnički ROM ima tipičan oblik integralnog kola, ono što obično zovemo "čip", a razlikujemo ga od ostalih "čipova" često samo po upisanim oznakama.. ROM memorija je takva da kada se podaci jednom u nju upišu, oni se ne mogu menjati (brisati stari i upisivati novi), već se mogu iz nje samo očitavati. 3
Vrlo važna osobina ROM memorije je ta da kada se isključi napajanje računara, ona zadržava podatke upisane u njoj, bez obzira koliko dugo nema napona za napajanje. Zahvaljujući ovoj osobini ROM memorije moguće je i startovanje računara po uključenju napajanja. Naime, proizvođač matične ploče uvek smešta na nju jedan čip sa ROM memorijom u kojoj se pored ostalog nalazi i startni program, na čiji početak se po uključenju napajanja upučuje mikroprocesor. Startni program se ne može smestiti u RAM memoriju, pošto je po uključenju napajanja ona prazna. Zato mikroprocesor uvek kreće od memorijske adrese u ROM memoriji na kojoj je smeštan početak startnog programa, počne njegovo izvršavanje, pa onda već prema upisanom programu poziva i ostale programe koji omogućavaju testiranje ispravnosti pojedinih komponenti računara (POST – Power On Self Test), zatim podešavanje i definisanje tipova priključenih elemenata računara (Setup) i na kraju poziva but (Boot) instrukcije koje započinju učitavanje operativnog sistema instaliranog na računaru. Pored ovih programa u ROM memoriji se nalaze i BIOS (Basic Input Output System) programi koji upravljaju raznim hardverskim komponentama u PC računaru, tako što prestavljaju vezu između tih komponenata i operativnog sistema.
Slika 1: Tipičan primjer ROM čipa
4
2.1. Primjena ROM memorije Mnogi mikrokontroleri objedinjuju na jednom čipu ROM program, jezgro procesora, neke intergrirane periferne jedinice i RAM. Praktično svi mikroprogramirani procesori imaju na istom čipu neku vrstu ROM-a koji sadrži kontrole. U ranim osamdesetim godinama XX vijeka, kućni računari su imali kompletan operativni sistem na ROM-u. Potreba za nadogradnjom tada je iziskivala zamjenu starog čipa novim korištenjem lemila i sl. alata. Konzole za igranje od 70-ih do sredine 90-ih godina XX vijeka su kao primarni način distribuiranja softvera koristile ROM upakovan u plastična kućišta - kertridž. Ovaj način bio je u primjeni i kod nekih kućnih računara. Od 2000. godine, samo ručne konzole za igranje koriste ovakve kertridže. Trenutno postoji tendencija smještanja softvera na diskove umjesto na ROM. Ovo omogućava lakše izmjene a ni operativni sistemi se više gotovo uopšte ne smještaju na ROM. Ipak, ROM je zadržao svoju primjenu kod računara, npr. za smještaj BIOSa, ali i tu u svojoj modifikovanoj verziji - flash-ROM. Mobilni telefoni i neki drugi ručni elektronski uređaji koji barataju podacima također koriste ROM ili flash memoriju. Jedan od razloga zbog kojih je ROM još uvijek u upotrebi je brzina - magnetni diskovi su mnogo sporiji. Drugi je činjenica da se upravljački program potreban za rad diska ne može nalaziti na samom disku. Zato je BIOS još uvijek na ROM-u. Uz ovo, mrežne i grafičke karte neke svoje osnovne funkcije implementiraju preko softvera pohranjenog na ROM-u. Dalje, u posebno teškim uslovima rada (vibracije, veliko ubrzanje), gdje su diskovi neprimjenljivi zbog svoje osjetljivosti, ROM je nezamjenljiv. 2.2. Vrste ROM memorije Kod klasičnih ROM čipova, podaci se na njih upisuju tokom samog procesa proizvodnje i kasnije se ne mogu mijenjati. Ali, ima i drugih vrsta ROM-a kod kojih je to moguće: * PROM (Programmable Read-Only Memory) koji se mogu programirati upotrebom posebnog uređaja - PROM programera. Često se prilikom upisivanja podataka na ovaj način kidaju unutrašnje veze, te se zbog toga PROM može samo jednom programirati.
5
* EPROM (Erasable Programmable Read-Only Memory) Njihov sadržaj se može brisati izlaganjem ultraljubičastom (UV) svjetlu a zatim upisati drugi putem EPROM programera. Broj izlaganja UV zrakama nije neograničen. * EAROM (Electrically Alterable Read-Only Memory) Može mu se mijenjati sadržaj, dio po dio, ali nije dizajniran za česte izmjene te uglavnom figurira kao ROM. Koristi se kao oblik sigurne pohrane sistemskih postavki. Zamijenio ga je CMOS RAM podržan napajanjem iz litijumske baterije * EEPROM (Electrically Erasable Read-Only Memory) u formi flash memorije; može im se cijeli sadržaj, ili samo dio, izbrisati električnim putem, zatim novi podaci upisati bez potrebe za vađenjem čipa van računara (digitalnih kamera, MP3 uređaja i sl.). Ovaj proces je ipak sporiji od upisivanja podataka u RAM ili čitanja iz bilo kojeg ROM-a. Primjenom blokade upisivanja podataka, memorija iz koje se mogu i čitati i u nju upisivati podaci, se privremeno može pretvoriti u memoriju iz koje se podaci mogu samo čitati. * CD-ROM nije oblik elektronskog ROM-a, već je to vrsta kompakt diska. Sa CDROM-a se može samo čitati, odatle i naziv. Kod CD-R može se pisati samo jednom, nakon toga samo čitati (slično kod PROM) i CD-RW, u koga se može više puta upisivati i čitati (kao EEPROM).
3. RAM memorija RAM memorija vrlo je važna komponenta svakog računara. Već i najmanje upućeni korisnici raspituju se koliko to rama ima?. Ipak, oni malo više iskusni, pitaće i za kvalitetu memorije. Dakle, u ovom slučaju nije važna samo kvantiteta već i kvaliteta. Random Access Memory (RAM) uz npr. HDD (Hard Disk Drive) spada u kategoriju uređaja za pohranu podataka. Računar, sadržaju takve memorije može pristupiti bilo kojim redoslijedom i velikim brzinama. Ovakva memorija suprotnost je sekvencijalnim uređajima (kao npr. davne magnetske vrpce) koje su zbog izveđenja zapisa primorane čitati podatke točno određenim redoslijedom. U RAM računar može i čitati i pisati podatke i to samo privremeno, što znači da nakon gašenja računara svi podaci sa 6
ovakve memorije nestaju. U razvoju su memorije kod kojih se to neće događati. Zanimljivo je i dijeljenje RAM-a na particije, kao što se obično dijele tvrdi diskovi, samo što u je slučaju RAM-a, particija kreirana na njemu mnogo brža od one na tvrdom disku. Često se naziva i ramdisk. Prema načinu izrade RAM memorija se deli na dve osnovne vrste: * statički RAM (SRAM) i * dinamički RAM (DRAM).
Slika 1: Razne vrste RAM modula
3.1. Statički RAM Memorijski elementi kod statičkog RAM-a su napravljeni korišćenjem flipflopova, pa zahvaljujući tome, kada se neki podatak upiše u njih, on ostaje nepromenjen sve do sledećeg upisa u istu lokaciju ili do isključenja napona napajanja. 3.2. Dinamički RAM Za razliku od SRAM-a, memorijski elementi kod dinamičkog RAM-a su napravljeni od minijaturnih kondenzatora, koji vremenom gube svoje naelektrisanje, pa je neophodno povremeno obnavljanje upisanih podatka. To obnavljanje se obavlja svakih nekoliko milisekundi, a taj proces se naziva osvežavanjem.
7
Kao posledica različitih tehnologija proizvodnje SRAM i DRAM memorije imaju i različite karakteristike. SRAM memorija je skuplja za proizvodnju, na određenu površinu se može postaviti ograničena količina memorije, ali je zato veoma brza, to jest proces upisivanja u nju i učitavanja iz nje se brzo obavlja. DRAM memorija je jeftinija, na određenu površinu se može smestiti mnogo veća količina memorije, ali je zato i desetak puta sporija od SRAM memorije. U PC računarima se koriste i statička i dinamička RAM memorija. Dinamička memorija se koristi kao glavna radna memorija. U nju se učitavaju programi koje računar treba da izvršava, kao i podaci koji se tim programima obrađuju. Kako je vreme pristupa memorijskim lokcijama u dinamičkoj memoriji znato duže od brzine kojom mikroprocesor može da obradi dobijene podatke iz memorije, zaključuje se da će mikroprocesor gubiti mnogo vremena čekajući da dobije potrebne podatke iz memorije, što bi dovelo do velikog usporenja rada računara. Da bi se to sprečilo, između glavne radne memorije koja je realizovana kao dinamički RAM i mikroprocesora se postavlja manja količina znatno brže statičke RAM memorije. Ova memorija se naziva keš memorijom.
Uobičajene vrste RAM-a su: * SRAM, skraćeno od en. Static RAM * NV-RAM od en. Non-Volatile RAM * DRAM en. Dynamic RAM o Fast Page Mode DRAM o EDO RAM en. Extended Data Out DRAM o SDRAM en. Synchronous DRAM + DDR SDRAM en. Double Data Rate Synchronous DRAM + RDRAM ili Rambus DRAM + DDR2RAM
8
3.3. Keš memorija Naziv keš memorije potiče od reči cache memory, što u prevodu znači skrivena memorija. Skrivena u smislu da je realizovana hardverski, da je skrivena od programera, tj. programer ne može da utiče na keš memoriju. Razlog uvođenja keš memorije je relativno veliko vreme pristupa radnoj memoriji. Keš memorija se koristi za ubrzavanje pristupa radnoj memoriji, a samim tim i za ubrzavanje rada računara. Kapacitet keš memorije je znatno manji od kapaciteta radne memorije. Vreme pristupa keš memoriji je za red veličine manji od vremena pristupa radnoj memoriji.
U keš memoriji se nalaze oni sadržaji iz radne memorije kojima se najčešće pristupa. Pri čitanju ili upisu najpre se proverava da li je traženi sadržaj u keš memoriji. Ako jeste, pristupa se keš memoriji, a ako nije, pristupa se radnoj memoriji.
Karakteristike keš memorije Osnovne karakteristike keš memorije su: Vreme pristupa Kapacitet keš memorije Dimenzija bloka keš memorije Tehnika preslikavanja Algoritam zamene Način ažuriranja radne memorije
9
Keš memorija radi na nivou blokova. Ako blok koji se traži nije u keš memoriji, mora da se dovuče iz radne memorije. Kada procesor traži neki podatak i ako traži jedan ili dva bajta, nikad se neće oni sami prenositi do keš memorije nego ceo blok u kome se nalaze.
4. Literatura -
http://wikipedia.or
-
http://www.bug.hr
-
http://forum.krstarica.com
-
http://www.informatika.buzdo.com
-
http://itc.wikidot.com/memorija
-
http://www.link-elearning.com
10
11
