Физическая структура основной памяти

Обычно ПК оснащены оперативной памятью, выполненной на микросхемах динамического типа. Ячейки динамической памяти обычно собираются в матрицу.

Внутренняя память может составляться из микросхем динамического (Dynamic Random Access Memory - DRAM) или статического (Static Random Access Memory - SRAM) типа. В статической памяти элементы (ячейки) построены на триггерах – схемы с двумя устойчивыми состояниями (включен/выключен). После записи бита в такую ячейку она может пребывать в этом состоянии сколь угодно долго – необходимо только наличие питания. Имеют низкую удельную емкость (единицы мегабит на корпус) и высоким энергопотреблением. Технологически сложнее и дороже. В основном, используется в качестве микропроцессорной памяти и кэш-памяти.

В динамической памяти ячейки построены на конденсаторах (полупроводниковые области с накоплением зарядов), занимающих гораздо меньшую площадь, нежели триггеры, и практически не потребляющих энергию при хранении. Конденсаторы расположены на пересечении горизонтальных и вертикальных шин матрицы. Поскольку конденсаторы постепенно разряжаются (заряд сохраняется в ячейке в течение нескольких миллисекунд), во избежание потери хранимой информации заряд в них необходимо постоянно регенерировать, отсюда и название памяти – динамическая. По сравнению со статической памятью, динамическая память имеет большее время срабатывания (десятки наносекунд), но меньшую удельную плотность (десятки мегабит на корпус). Динамическая память используется для построения оперативной памяти.

Основу ОЗУ составляют микросхемы динамической памяти DRAM. Это БИС, содержащие матрицы полупроводниковых запоминающих элементов – полупроводниковых конденсаторов. Наличие заряда в конденсаторе означает «1», отсутствие – «0». Конструктивно ОП изготавливается в виде модулей памяти – небольших плат с напаянными на них несколькими микросхемами (БИС). Эти модули вставляются в разъемы-слоты на системной (материнской) плате. Такая конструкция облегчает процесс наращивания или замены памяти.

Модули памяти характеризуются такими параметрами как: конструктив (тип), емкость (объемы 16, 32, 64, 128, 256 или 512 Мбайт, 1 Гбайт, 2 Гбайт и более), эффективная частота (маркировка PC100 или PC133 МГц), время доступа к данным (70, 60, 10, 7, 6 или 5 наносекунд), число контактов (72, 168 или 184) и надежность работы.

Существуют следующие типы модулей памяти:

1. SIMM - отличаются низким быстродействием: время доступа 60-70нс., емкостью не более 64 Мбайт. Число контактов 30 или 72. Модули SIMM встречаются только в устаревших компьютерах;

2. DIMM – более современные модули. Число контактов 168, емкость до 512 Мбайт, время обращения 6-10 наносекунд;

3. RIMM – новейший тип оперативной памяти. Отличаются высоким быстродействием: время доступа – 5 нс. и ниже. Внешне модули RIMM закрыты специальными металлическими экранами, для их защиты от внешних электромагнитных излучений. На плате модуля может быть до 16 микросхем памяти Direct RDRAM, установленных по 8 на каждой стороне.

Различают следующие типы ОП: SDRAM, DDR SDRAM (DDR2), DRD RAM.

В персональных компьютерах объем адресуемой памяти и величина фактически установленной оперативной памяти практически всегда различаются. Хотя объем адресуемой памяти может достигать 64 Гбайт, величина фактически установленной оперативной памяти может быть значительно меньше, например, 64 Мбайт.

Важнейшей характеристикой памяти является объем и быстродействие. Объем памяти равен количеству байтов, из которых она состоит, и, следовательно, объем памяти измеряется в байтах. Объем ОЗУ обычно составляет 128, 256, 512 Мбайт, 1 Гбайт, 2 Гбайт, 4Гбайт и более. Быстродействие – это скорость доступа к ячейкам памяти и у современных компьютерах равна 4-10 нс (1нс=10^-9с).