RAM atmintis – kompiuterio darbinė atmintis, laisvai skaitoma iš bet kurios vietos.Cache – tarpinę, arba buferinę, atmintisL1 atmintis – pirmine tarpine atmintimisSRAM – statinė atmintis. Kaip ir seka iš jos pavadinimo, gali saugoti informaciją statiniame režime – t.y. kiek norima ilgai kai nėra kreipimosi (bet esant maitinančiai įtampai).DRAM – dinaminė atmintis, kurioje duomenys saudojami tik trumpą laikąmir nuolat turi būti atnaujinamiPipelined Burst RAM – patobulinta sinchroninė atmintisSIMM – atminties modulis su vienpusiu išvedimo aikštelių rinkiniuDIMM – atminties modulis su dvipusiu išvedimo aikštelių rinkiniuŠiaip jau tikriausiai visi žinome, kas yra kompiuterio darbinė atmintis (angliškai RAM, t.y. “Random Access Memory” – laisvai, iš bet kurios vietos skaitoma atmintis). Ji yra būtina kiekvienam kompiuteriui vien dėl to, kad procesorių ir duomenų saugyklų sparta labai skiriasi. Visais laikais procesoriai gebėjo apdoroti informaciją daug sparčiau, nei buvo galima ją siųsti iš kietojo disko, kompaktinio disko ar kitų pastoviosios atminties įrenginių. Vadinasi, tapo reikalinga tarpinė atmintis (TA), kuri būtų gerokai spartesnė už kietuosius diskus. Iš tikrųjų tų tarpinių atminčių yra keletas. Mat net darbinė atmintis nėra pakankamai sparti procesoriui. Todėl dauguma procesorių patys turi vadinamąją tarpinę, arba buferinę, atmintį (angl. “cache”, tariama “keš”). Ji esti kelių lygmenų. Pati sparčiausia yra L1 tarpinė atmintis, kuri beveik visada būna kartu su procesoriumi tame pačiame bloke. Tokią atmintį sudėtinga pagaminti, todėl ji yra labai brangi ir jos dedama labai nedaug – 16, 32 arba 64 KB. L1 atmintis(kartais dar vadinama “Primary cache” (pirminis kešas) – pirmine tarpine atmintimi) veikia tokia pat sparta, kaip ir procesorius. Joje saugomos dažniausiai naudojamos ir pasikartojančios instrukcijos procesoriui. Tarpinė atmintis paprastai yra SRAM (statinės darbinės atminties) tipo. Skirtingai nuo įprastinės dinaminės darbinės atminties, SRAM nereikia nuolat atnaujinti saugomų duomenų – kartą įrašyti jie saugomi tol, kol ištrinami arba kol nutrūksta energijos tiekimas. SRAM naudoja du tranzistorius vienam bitui ir yra gerokai brangesnė už įprastinę DRAM darbinę atmintį.
Tarpinė atmintis taip pat gali būti lygiagretaus rašymo (write through), nuoseklaus rašymo (write back) arba lygiagretaus rašymo su laikinąja saugykla (write through with buffer). Kompiuteriuose su lygiagretaus rašymo TA duomenys iš procesoriaus keliauja tuo pat metu ir į tarpinę, ir į darbinę atmintį. Naudojant nuoseklaus rašymo TA, duomenys rašomi į tarpinę atmintį, o iš jos – į darbinę. Tokia sistema yra apytikriai 10% spartesnė. Dauguma kompiuterių turi ir L2, arba antrinę (secondary cache), tarpinę atmintį. Ji yra reikalinga dėl to, kad pirminė TA nepanaikina atotrūkio tarp procesoriaus ir pagrindinės darbinės atminties. Pirminė tarpinė atmintis gali būti apie 50 kartų spartesnė už darbinę atmintį. Todėl į kompiuterius dedama ir antrinė tarpinė atmintis. Ši paprastai būna 256 arba 512 KB talpos ir taip pat naudoja SRAM technologiją. Pagrindinis sistemų kūrėjų tikslas – pasiekti, kad procesorius duomenis iš antrinės TA pasiimtų kaip galima sparčiau, nesugaišdamas papildomų procesoriaus ciklų. Kadangi informacija paprastai imama per vieną vadinamąjį srauto (burst) ciklą keturių perdavimų (transfers) seka, tai neretai L2 TA sparta vertinama pagal tai, kiek procesoriaus ciklų prireikia atlikti vieną duomenų srauto skaitymą. Dar visai neseniai asmeniniuose kompiuteriuose su 66 MHz duomenų magistralėmis populiariausia buvo sinchroninio srauto SRAM (Synchronous Burst SRAM). Ji turėjo geriausią duomenų srauto skaitymo rodiklį (2-1-1-1), tačiau didesnio dažnio magistralėse sinchroninė SRAM labai sulėtėja. Todėl moderniuose AK su 100 ar 133 MHz duomenų magistralėmis dedama vadinamoji nukreipto srauto SRAM (Pipelined Burst SRAM), kurios skaitymo rodiklis yra (3-1-1-1). Pats vartotojas TA rūpinasi labai retai. Pirminė TA būna sumontuota procesoriaus bloke. Antrinė TA kartais lituojama pagrindinėje plokštėje arba dedama į specialius (CELP arba COAST) lizdus. COAST lizdas primena darbinės atminties SIMM lizdus. Tarpinę atmintį jame galima keisti, bet taip daroma retai. Daugiausiai vartotojui tenka susidurti su trečiojo – svarbiausiojo – tipo darbine atmintimi. DA būna net keliolikos įvairių DRAM tipų bei variantų ir paprastai montuojama į specialius blokelius. Pavyzdžiui, kompiuteris, kuriuo rašomas šis tekstas, naudoja 128 MB darbinės SDRAM atminties dviejuose DIMM tipo blokeliuose. DRAM nuo SRAM skiriasi tuo, kad duomenis gali saugoti tik labai trumpą laiką, tad jie turi būti nuolat atnaujinami. Taip kilo ir dinaminės atminties pavadinimas. DRAM turi dvigubai mažiau tranzistorių už SRAM, yra pigesnė ir paprastesnė pagaminti. Kiekvienam bitui DRAM modulyje skiriamas vienas tranzistorius ir vienas kondensatorius. Kondensatoriuje signalas išbūna taip trumpai, kad darbinės atminties turinį tenka atnaujinti daugybę kartų per sekundę. Vadinamoji DA sparta dažniausiai ir matuojama nanosekundėmis (ns), kurios žymi, kas kiek laiko yra atnaujinamas darbinės atminties turinys. Dauguma šiuolaikinių kompiuterių naudoja 60 arba 70 ns DA blokelius. Kadangi turinio atnaujinimas trukdo duomenų skaitymui, tai kompiuteriui nepakanka vien darbinės atminties, prireikia ir tarpinės (cache) atminties. Be to, spartesnių nei 200 MHz procesorių nebetenkina įprastinė DRAM darbinė atmintis, tad nuolat kuriami nauji, patobulinti DA tipai.Pastovioji atmintinė (ROM) – naudojama ilgalaikei, nekeičiamai informacijai saugoti. Jos turinys neišnyksta išjungus kompiuterį. Pastovioji atmintinė saugo kompiuterio valdymo komandas (BIOS). ROM mikroschemoje įrašomi nurodymai, ką daryti mikroprocesoriui, kai kompiuteris įjungiamas ir pradeda veikti. Į šią atmintinę informacija įrašoma vieną kartą ir toliau nekeičiama.Pagrindinės (laisvos) kreipties atmintinės (RAM) funkcijos: 1) saugo operacinės sistemos kopiją, kuri įdiegiama į RAM, kai kompiuteris įjungiamas, ir lieka tol, kol kompiuteris išjungiamas; 2 )laikinai saugo taikomųjų programų kopijas; 3) laikinai saugo duomenis, kurie įvedami įvesties įtaisais; 4) laikinai saugo duomenų apdorojimo rezultatus. AM (Random Access Memory) – operatyvioji tiesioginės kreipties atmintinė. Joje vienodai sparčiai galime pasiekti informaciją, įrašytą bet kurioje jos vietoje, arba ją įrašyti į bet kurią vietą.Pagal informacijos saugojimo principą RAM skirstomos į dvi pagrindines klases: statinę RAM (SRAM) ir dinaminę RAM (DRAM).SRAM struktūra sudėtingesnė, joje telpa mažiau informacijos, nei tokio pat sudėtingumo DRAM, bet SRAM atmintinė keletą kartų spartesnė.
Operatyvioji atmintinė
Darbo programos ir duomenys arba darbui reikalinga jų dalis iš informacijos kaupiklių įkraunama į spartesnę (sparta – šimtai MB/s) RAM atmintinę. Ji tiesiogiai “bendrauja” su pagrindiniu procesoriumi. Ši atmintinė turi būti talpi (dešimtys ir šimtai MB), pakankamai sparti, kad netrukdytų procesoriui dirbti, ir nebrangi. Dažnai naudojamos dinaminio tipo atmintinės DRAM (Dynamic RAM).Į jas informacija (1 ir 0) įrašoma elektros krūviu įkraunant arba iškraunant atmintinės ląstelių talpas. Tokios atmintinės vadinamos dinaminėmis todėl, kad ląstelių krūvius reikia dažnai regeneruoti (atkurti).
Norint paspartinti duomenų perdavimą iš atmintinės į procesorių ir atgal, tarp DRAM ir procesoriaus įterpiama palyginti mažos talpos (kelių šimtų ar tūkstančių KB) spartesnė statinė atmintinė SRAM (Static RAM), vadinama atsargos arba spartinančiąja atmintine (cache). Spartinančiojoje atmintinėje saugomi duomenys, su kuriais tuo metu dirba procesorius.
Operatyvioji atmintinė saugo duomenis tik tada. kai kompiuteris įjungtas, todėl prieš išjungiant kompiuterį reikalingus duomenis iš RAM reikia išsaugoti kompiuterio informacijos kaupiklyje.Atmintinė, į kurios kiekvieną adresą gali tiesiogiai kreiptis procesorius. Į ją įkeliamos reikiamos programos iš disko. Programos pačios perrašo iš disko į operatyviąją atmintinę joms reikalingus duomenis, o iš operatyviosios atmintinės į diską – rezultatus.
Pagrindinė atmintinė (RAM – random access memory) – svarbiausioji vidinės atmintinės dalis, nuo kurios priklauso viso kompiuterio darbas. Joje laikoma programinė įranga ir informacija, kurią naudoja centrinis procesorius. Joje informacija surandama greičiau negu išorinėje atmintinėje, todėl ji dažnai vad. operatyviąja. Šiuolaikinių kompiuterių pagrindinės atmintinės talpa – 64 ir daugiau Mbaitų.
Operatyvioji atmintinė (RAM) – tai įrenginys, skirtas duomenims, programoms ir tarpiniams skaičiavimo rezultatams saugoti programos vykdymo metu. Šios atmintinės dydis šiandien dažniausiai būna nuo 128 MB iki 512 MB. Operatyviojoje atmintinėje dažnai būna išskiriama taip vadinama spartinančioji atmintinė (cashe memory), kuri būna nuo 128 KB iki 1MB. Joje surašoma darbo metu dažniausiai naudojama informacija: formulės, konstantos ir kt. Tai leidžia pagreitinti uždavinių sprendimą ir vaizdų, ypač animuotų pateikimą.Informacija, laikoma operatyviojoje atmintinėje dingsta, išjungus kompiuterį ar nutrūkus maitinimui, todėl vartojami avarinio maitinimo šaltiniai informacijai išsaugoti
Procesorius atlieka įvariausius veiksmus su duomenimis. Duomenis reikia kur nors pasidėti – įsiminti, įsirašyti. Tam kompiuteris turi atmintinę, kuri skirstoma į išorinę ir vidinę. Vidinėje atmintinėje galima labai greitai pasiekti bet kurią ten laikomą informaciją, tačiau šios rūšies atmintinės gamyba yra brangi, dėl to ji gaminama mažos talpos. Išorinė atmintinė gali būti didelė, nesunkiai pagaminama, tačiau joje esanti informacija pasiekianma lėčiau. Todėl visa informacija saugoma išorinėje atmintinėje, o į vidinę įkeliama tik ta, kurios tuo metu reikia darbui. Nuo RAM priklauso viso kompiuterio darbas. Joje laikoma informacija su kuria dirba procesorius. Joje būna įrašyta ši informacija:
– operacinės sistemos brandulys;– programa, su kuria konkrečiu metu dirbama;– dalis duomenų, kuriuos vartoja tuo metu aktyvi programa;– duomeny, kurie rodomi vaizduoklyje.– ir kita.RAM anglų kalboje vadinama random access memory – pažodžiui būtų tiesioginės kreipties atmintinė. Joje informacija surandama greičiau nei išorinėje atmintyje, todėl ji dažnai vadinama operatyviąja.Kasmet kompiuteriniai gaminami su vis didesnė ir didesne atmintine. Šiuolaikinių kompiuterių pagrindinės atmintinės talpa – 1024, 2048 ir daugiau Mb. Į motininę plokšte dedasi kartais daugiau nei vienas RAM lustas…
RAM – laisvosios kreipties atmintinė. Tai reiškia, kad vienodai sparčiai galime pasiekti informaciją, įrašyta bet kurioje jos vietoje, arba ją įrašyti į bet kurią vietą; be to, šios atmintinės turinį lengva pakeisti. Tai pagrindinis atminties tipas.Pagal informacijos saugojimo principą RAM skirstomos į dvi pagrindines klases: 1) Statinę RAM, tokioje atmintinėje informacija kompiuteri darbo metu lieka tol, kol jos nepakeičiame nauja.2)Dinaminę RAM, kurioje informacija išnyktų po kelesdešimties milisekundžių, jei jos neregeneruotume(tūkstančius kartų per sekundę).
Vidinė atmintis skirstoma į 4 tipus: skaitomąją( pastoviąją ROM), operatyviąją atmintį RAM, atsargos, vaizdo atmintį VRAM. Skaitomojo atmintis saugo bazinę išvesties ir įvesties sistemą BIOS, šios sistemos vaizdą matome ekrane. Tiesioginės kreipties atmintis saugo programinę įrangą ir informaciją, kurią dirbdamas naudoja centrinis procesorius.
Lentelėje pateikti pagrindiniai puslaidininkinės atminties tipai. Labiausiai paplitęs – laisvosios kreipties atmintis {Random Access Memory, RAM}. Savaime aišku, kad tai įsigalėjusios terminijos klaida, nes visi lentelėje pateikti atminties tipai yra laisvosios kreipties. Vienas iš svarbiausių RAM ypatumų yra tai, kad duomenis iš atminties galima skaityti, o tada lengvai ir greitai rašyti į atmintį naujus. Rašant ir skaitant naudojami elektriniai signalai.
Kitas svarbus bruožas yra tai, kad RAM priklauso nuo elektros energijos. RAM turi būti nuolat maitinama elektros energija. Jei maitinimas nutruks, visi duomenys iš atminties dings. Todėl RAM gali būti naudojama tik kaip trumpalaikis duomenų kaupiklis.
RAM technologija skiriama į dvi: statinę ir dinaminę. Dinaminė RAM {DRAM} sudaryta iš ląstelių, kuriose duomenys saugomi kaip kondensatoriaus elektros krūvis. Krūvio egzistavimas ar neegzistavimas interpretuojamas kaip binariniai atitinkamai 1 arba 0. Kadangi kondensatoriai gali natūraliai išsikrauti, dinaminei RAM būtinas periodinis elektros krūvių regeneravimas. Statinėje RAM {SRAM} duomenys saugomi pagal tradicinę trigerių loginę {flip-flop logic-gate} konfigūraciją. Statinė RAM duomenis saugo tol, kol maitinama elektra. Abi – ir statinė, ir dinaminė RAM atmintys priklauso nuo elektros energijos. Dinaminės atminties ląstelės schemotechniškai (ir technologiškai) paprastesnės, vadinasi, ir mažesnės negu statinės atminties ląstelės. Taigi dinaminė RAM tankesnė ir pigesnė nei statinė RAM. Kita vertus, dinaminei RAM būtinos regeneravimo grandinės. Didelės talpos atminties regeneravimo grandinių (bendrų visiems DRAM moduliams) papildoma fiksuota kaina kompensuojama mažos dinaminės RAM ląstelių kaina (santykinė regeneravimo grandinių kaina mažėja didėjant atminties talpai). Todėl dinaminė RAM atitinka didelės talpos atminties reikalavimus. Tačiau statinės RAM moduliai šiek tiek spartesni už dinaminius. RAM priešybė yra tik skaitomos atminties įrenginys {Read Only Memory – ROM}. Kaip išplaukia iš pavadinimo, ROM talpina duomenis, kurie negali būti pakeisti. Į ROM neįmanoma rašyti naujų duomenų. Svarbi ROM naudojimo sritis yra mikroprogramavimas. Kitos potencialios saugojimo funkcijos:•Dažniausiai naudojamų paprogramių bibliotekos. •Sisteminės programos. •Funkcijų lentelės.Daug keblumų su pagrindinės atmintinės pavadinimu. Anglų k. ji vadinama random access memory (RAM) – tiesioginės kreipties atmintinė. Šios atmintinės svarbiausia savybė – informacija joje surandama greičiau, negu išorinėje atmintinėje, todėl ji dažnai vadinama operatyviąja. Nevengiama vadinti ir išsamiau: tiesioginės kreipties atmintine. Įvardijant pagrindine atmintine, pabrėžiamas šios atmintinės rūšies svarbumas vartotojui.
Apie NvIOpSRAM – Non-volatile Integrated Quantum-Optical Synchronous RAM. Reali mokslinė fantastika. Specialios magnetinės kvantinės-optinės (na ir griozdiškas pavadinimas…) technologijos dėka į vieną kūbinį tam tikro akyto silicio kristalo milimetrą galima sutalpinti 3,2 GB informacijos (nors maksimali talpa – 6,4 GB). Įrašymas ir nuskaitymas, paprastai tariant, pagrįstas hologramine technologija. Tai reiškia, kad į vieno nanometro pločio sritį įvairiu kampu nukreipus lazerį, galima įrašyti 512 baitų informacijos (paprasčiau: tam pačiam plote skirtingu kampu – skirtinga informacija). Ši technologija leidžia pagaminti atminties paketus, kurių kiekvieno talpa siekia 256 GB. Toks paketėlis tėra 10 mm ilgio, 4 mm aukščio ir 4 mm storio.
Atmintyje naudojamas lazeris yra dalinamas į dvi dalis: nuskaitantį ir įrašantį. Pats įrenginys susideda iš trijų dalių: motininėje plokštėje montuojamo dekoderio/siųstuvo-imtuvo , kuriame yra lazerį skiriantis įrenginys, pats erdvinės šviesos moduliatorius, dar keli prietaisai, susiję su šviesos formavimu, bei optinio atvaizdo į elektrinius siganlus vertėjas; adapterio, kuris maitinanta lazerį, atminties kortą, bei visus elektroninius procesu; keičiamos atminties kortos.Visa tai įgalina pagaminti iki 35 terabaių talpos atminties kortas (sudarytus iš kelių atminties paketų).Ir būtent dėl tos sąvybės, kad atjungus maitinimą, atmintis neišsitrina (non-volatile), šiuos modulius taip pat galima naudotį kaip pakaitalą dabartiniams magnetiniams kietiesiems diskams! Argi būtų galima pykti ant kaupiklių, kurių kreipties laikas kaip dabartinių RAM’ų (ji neklystu, 40-60 nanosekundžių), kas įgalina per sekundę įrašįti 6, o nuskaityti 8 Gb duomenų?Beje, jei jau užsiminiau apie kreipties laiką, tai NvIOpSRAM kreipties, įrašymo ir nuskaitymo laikas dar šimtus kartų mažesnis už dabartinių RAM’ų (nuo 0,15 nanosekundžių).Firma “Atom Chip Corporation” jau gan senokai sukūrusi prototipinius nešojamus kompiuterius, kuriuose yra iki 1 TB (1024 GB) operatyviosios atminties ir iki 2 TB talpos kaupiklis. Negana to, ta pati firma yra sukūrusi tos pačios technologijos 6.8 Ghz taktinio dažnio procesorių “Quantum II” su 256 MB, kurį palaiko tiek WindowsXP, tiek Linux. Matyt veikimo principas toks pat, kaip ir įprastų procesorių.Šiek tiek apie kainas.Priklausomai nuo tam tikrų niuansų (išvedimo aikštelių skaičiaus (pin) ir kt.) 1 GB kainuoja nuo 6 iki 18 litų. Kad dabar būtų tokio pigumo RAM atmintinės…Beje, pats brangiausias veikiantis portotipinis nešiojamas kompiuteris kainuoja nei daug, nei mažai – apie 45 000 litų.Kompiuterio atmintis Atmintis – tai įrenginys, kuriame laikinai arba pastoviai saugomi duomenys ir programos. Atmintis yra būtinas bet kurio kompiuterio komponentas. Atmintis reikalinga:1. pastovioji – kompiuterio įjungimo metu saugoti reikalingas pradines valdymo komandas (BIOS);
2. darbinė (operatyvioji) – darbo metu saugoti programas ir duomenis;3. video atmintis – ekrano vaizdui saugoti;4. išorinė atmintis – saugoti programas ir duomenis kai nedirbame;5. ilgalaikiam informacijos saugojimui – atstatyti informaciją gedimo metu.Šiuolaikinių kompiuterių atmintis sudaroma iš įvairių įrenginių, formuojant iš jų hierarchinę kelių lygmenų struktūrą:
Kompiuterio atmintį galima įsivaizduoti kaip tvarkingą atminties ląstelių seką. Norint saugoti ir išrinkti informaciją, kiekvienai ląstelei pažymėti naudojamas savas adresas. Baitų skaičius atminties ląstelėje priklauso nuo kompiuterio tipo. Centrinis procesorius gali atlikti veiksmus tik su tais duomenimis, kurie yra pagrindinėje atmintyje. Dauguma kompiuterių turi dviejų tipų pagrindinę atmintį: tiesioginės kreipties arba operatyviąją atmintį (RAM), kurioje duomenys ir programos saugomi tik vykdymo metu, ir pastoviąją atmintį, kuri nuolatos saugo specialios paskirties duomenis arba programas. Operatyvioji atmintis praranda duomenis, kai tik kompiuteris išjungiamas arba perkraunamas. Iš pastoviosios atminties (ROM) kompiuteris gali tik skaityti duomenis, bet negali jų ten naujai įrašyti. Pastovioji atmintis saugo komandas, kurios reikalingos, kai tik kompiuteris įjungiamas. Operatyvioji atmintis yra žymiai didesnė negu pastovioji. Tiesioginės kreipties atminties fizinė prigimtis gali būti:1)dinaminė RAM (DRAM) – sudaryta iš mikroschemų, kuriose informacijos bitą sudaro elektroniniai dinaminiai elementai – kondensatoriai, kuriuose informacija periodiškai turi būti atstatoma;2)statinė RAM (SRAM) – sudaryta iš trigerių. Šioje atmintyje esančių duomenų nereikia periodiškai atstatinėti.
Tiesioginės kreipties atminties (RAM) pagrindinės funkcijos:• saugo operacinės sistemos kopiją, kuri įdiegiama į RAM, kai kompiuteris įjungiamas, ir lieka tol, kol kompiuteris išjungiamas;• laikinai saugo taikomųjų programų kopijas;•laikinai saugo duomenis, kurie įvedami įvesties įrenginiais;• laikinai saugo duomenų apdorojimo rezultatus.
Operatyvioji atmintis. Ši atmintis panaudojama kompiuterio veikimo metu, o išjungus kompiuterį ji išsitrina. Operatyvioji atmintis yra skirstoma pagal nuskaitymo greitį bei jungčių (”kojelių”) skaičių. Pagal jungčių kiekį yra 30, 72 (SIMM) ir 172 jungčių (DIMM) atmintis. 30 jungčių operatyvioji atmintis yra naudojama senesnės klasės kompiuteriuose (<486). 72 jungčių operatyvioji atmintis yra vyraujanti dabartiniuose kompiuteriuose. EDO raidėmis pažymėta atmintis yra greitesnė. Po truputėlį įsivyrauja DIMM atmintis, kuri Pentium ar aukštesnės klasės kompiuteriuose jau turi po vieną ar kelias jungtis.
Pastovioji atmintis (ROM) Įrašyta gamykloje. Naudojama kompiuterio įjungimo metu. Tarpinė (cache) atmintis veikia greitai ir skirta dazniausiai naudojamai informacijai saugoti.Video atmintis skirta pagreitinti vaizdų pateikimą ir apdorojimą ekrane.Pagrindinės atmintinės (RAM) veikimo sparta didėja gerokai lėčiau nei CPU sparta. Todėl šiuolaikiniuose kompiuteriuose pridedama labai sparti operatyvioji buferinė atmintinė (angl. cache), kurioje saugoma procesoriaus dažniausiai naudojamos informacijos kopija, ženkliai sumažinanti kreipinių į RAM skaičių. Tyrimai rodo, kad operatyviajai buferinei atmintinei tenka apie 90% visų kreipinių į atmintinę.
Kompiuteriams reikalingos įvairių tipų atmintinės:atmintinė, kurioje turi būti laikomos kompiuterio įjungimo metu reikalingos pradinės valdymo programos;darbinė (pagrindinė) arba operatyvioji atmintinė, kurioje laikomos operacinės sistemos ir taikomosios programos;atmintinė ekrane rodomiems vaizdams laikyti ir atnaujinti;atmintinė programoms ir duomenims laikyti, kai nedirbame kompiuteriu;atmintinė ilgalaikiam informacijos laikymui, kad informaciją galima būtų atstatyti kompiuterio gedimo atveju.Pagal informacijos įrašymo ir laikymo būdus atmintinės skirstomos į dvi dideles grupes:pastoviąsias, kuriose įrašyta informacija išlieka kiek norima ilgai, tačiau ją pakeisti negalima arba gana sunku;lengvai (daug kartų) įrašomas ir skaitomas, kurių turinį lengva pakeisti.Rečiau naudojamos pusiau pastovios atmintinės, kuriose įrašyta informacija taip pat išlieka gana ilgai, nes ją palaiko atmintinės viduje esanti speciali miniatiūrinė baterija. Tokio tipo atmintinė naudojama informacijai apie kompiuterio konfigūraciją laikyti. Joje būna įtaisytas ir kompiuterio laikrodis, kuris eina ir išjungus kompiuterį.RAM (angl. Random Access Memory) – laisvosios kreipties atmintinė . Tai reiškia, kad vienodai sparčiai galime pasiekti informaciją, įrašytą bet kurioje jos vietoje, arba ją įrašyti į bet kurią vietą; be to, šios atmintinės turinį lengva pakeisti. Tai pagrindinis atmintinės tipas. Pagal informacijos laikymo principą RAM skirstomos į dvi pagrindines klases:statinę RAM (SRAM); žodis “statinė” pabrėžia, kad tokioje atmintinėje informacija kompiuterio darbo metu lieka tol, kol jos nepakeičiame nauja (arba neišjungiame kompiuterio maitinimo);
dinaminę RAM (DRAM), kurioje informacija išnyktų po keliasdešimties milisekundžių, jei jos neregeneruotume (šiuo terminu vadinamas reguliariai atliekamas specialus informacijos atnaujinimo procesas).Operatyviosios atminties spartinimas (per cache).
Spartinančioji atmintis – trumpinant keitimosi duomenimis tarp procesoriaus ir dinaminės atminties trukmęLocality of Reference – žymeklių vietovėCache Hit – Apibendrintas spartinančiosios atminties modelisCache Miss – Kreipinys į spartinančiąją atmintį teigiamasConsistency – Spartinančiosios atminties vientisumas (duomenų teisingumas)Dirty data – „Darbiniai” duomenys”Stale data – „Pasenę” duomenys” Prieš aptariant pagrindines spartinančiosios atminties rūšis reikia išsiaiškinti, kas gi ši atmintis yra apskritai. Tai nedidelės talpos labai sparti atmintis (dažniausiai sudaroma iš statinės operatyviosios atminties {SRAM} mikroschemų), kurioje saugomi ypač dažnai naudojami pagrindinės atminties fragmentai. Kam ši spartinančioji atmintis reikalinga ir kokia jos nauda? Šiuolaikiniuose kompiuteriuose trukmė, būtina instrukcijai (arba duomenims) įkelti į procesorių, labai ilga, palyginti su instrukcijos vykdymo trukme. Pvz., būdingiausias procesoriaus keitimosi duomenimis su dinamine operatyviąja atmintimi DRAM laikas – 60 ns (SDRAM – 15 ns). 1000 MHz taktinio dažnio Pentium® procesorius daugelį instrukcijų vykdo per vieną ciklą t. y. per l ns. Todėl silpnoji vieta (angį. bottle neck – butelio kaklelis) formuojasi procesoriaus įėjime. Spartinančioji atmintis gelbsti trumpinant keitimosi duomenimis tarp procesoriaus ir dinaminės atminties trukmę. Įprastinis kreipties į SRAM laikas yra 3-10 ns. Todėl spartinančioji atmintis suteikia galimybę kreiptis į mažus pagrindinės atminties fragmentus 4-10 kartų greičiau nei DRAM mikroschemos (pagrindinė atmintis). Kyla klausimas – kaip gali mažos talpos spartinančioji atmintis pagerinti viso kompiuterio galimybes? Teorija, aiškinanti šias galimybes, angį. vadinama Locality of Reference – „žymeklių vietovė”. Jos pagrindinė koncepcija: bet kuriuo laiko momentu tam tikra pagrindinės atminties dalis (manoma, kad 10-20%) gali būti reikalinga procesoriui (su 80-90% tikimybe). Spartinančioji atmintis įsikelia šią dalį ir tuomet procesorius greičiau operuoja visa kompiuterio atminties sistema. Tyrimai rodo, kad vykdant įprastas užduotis Pentium® procesorius savo 16 K vidinėje spartinančiojoje atmintyje saugo per 90% visų procesoriui būtinų adresų. Tai reiškia, kad daugiau kaip 90% kreipčių į atmintį bus atlikta per spartinančiąją atmintį.2
Kyla klausimas – kodėl pagrindinėje atmintyje naudojamos DRAM, o ne SRAM mikroschemos? Pagrindinė priežastis – kaina. Statinės atminties mikroschemos keliskart brangesnės už dinaminės atminties mikroschemas. Be to, statinė atmintis naudoja žymiai daugiau energijos ir užima daugiau vietos. Taigi paminėję spartinančiosios atminties naudojimo priežastis, nagrinėsime apibendrintą spartinančiosios atminties modelį.Apibendrintas spartinančiosios atminties modelisPaveiksle pavaizduota kompiuterio su spartinančiąja atmintimi dalies supaprastinta schema. Tokiame kompiuteryje kiekvieną kartą, kai procesorius skaito iš atminties arba rašo į ją, spartinančioji atmintis gali pertraukti procesoriaus magistralės transakciją (duomenų kaitos operaciją), taip sumažėja kompiuterio atsako trukmė. Kreipinys į spartinančiąją atmintį teigiamas {Cache Hit}.Kai spartinančiojoje atmintyje yra procesoriaus ieškomi duomenys, transakcija signalizuoja, kad spartinančioji atmintis „ne tuščia” {cache hit} arba tiesiog, kad kreipinys į spartinančiąją atmintį yra teigiamas. Kreipinys į spartinančiąją atmintį neigiamas {Cache Miss}.Kai spartinančiojoje atmintyje nėra procesoriaus ieškomų duomenų, transakcija praneša, kad spartinančioji atmintis „tuščia” {cache miss} arba tiesiog, kad kreipinys į spartinančiąją atmintį yra neigiamas. Spartinančiosios atminties vientisumas (duomenų teisingumas) {Consistency}. Kadangi spartinančioji atmintis kiek primena pagrindinės atminties tam tikro fragmento kopiją arba „nuotrauką”, labai svarbu, kad ji teisingai atvaizduotų, kas šiuo momentu yra pagrindinėje atmintyje. Spartinančiosios atminties vientisumą apibrėžia šie terminai ir sąvokos (kai kurios paaiškintos verčiant iš anglų kalbos pažodžiui): „Sekimas” {Snoop}. Kai spartinančioji atmintis transakcijų metu tikrina adresų magistralę, tai vadinama „sekimu” {snoop}. Dėl šios funkcijos spartinančioji atmintis gali „matyti”, ar nėra joje pačioje duomenų transakcijai, besikreipiančiai į pagrindinę atmintį. „Būti spąstuose” {Šnare}. Spartinančioji atmintis imdama informaciją iš duomenų magistralės „skelbia”, kad turi duomenų „spąstuose”. Dėl šios funkcijos spartinančioji atmintis turi būti atnaujinama ir užtikrinamas duomenų joje vientisumas pagrindinės atminties atžvilgiu.
Snoop ir snare – mechanizmai, kuriais spartinančioji atmintis užtikrina duomenų vientisumą. Kiti du terminai dažniausiai vartojami spartinančiosios atminties duomenų nevientisumui apibūdinti. Tai: „Darbiniai” duomenys {Dirty data}. Kai duomenys modifikuojami tik spartinančiojoje atmintyje, bet nemodifikuojami pagrindinėje atmintyje, jie spartinančiojoje atmintyje skelbiami kaip „darbiniai” duomenys {dirty data}. „Pasenę” duomenys {Stale data}. Kai duomenys modifikuojami pagrindinėje atmintyje, bet nemodifikuojami spartinančiojoje atmintyje, šie joje esantys duomenys ir vadinami „pasenusiais” {stale data}. Išvardiję kai kurias spartinančiosios atminties funkcijas galime nagrinėti, kaip ši atmintis sudaroma ir kaip tai turi įtakos jos funkcionavimui.
Statinės atminties panaudojimas RAM kešavimui (į turinį) Plačiausiai paplitęs statinės atminties panaudojimas – RAM kešavimas. Iš statinės atminties mikroschemų dažniausiai susideda išorinis kešas, kuriame yra naudojama tiesioginio vaizdavimo architektūra. Išorinis kešas yra budingas 386, 486, Pemtium procesorių sisteminėms plokštėms. Šiuo atveju keš-kontrolerio funkcijas atlieka čipsėtas. Procesoriai P6 ir aukščiau turi savo antro lygio kešą, kuris randasi ant branduolio kristalo arba ant procesoriaus kartridžo (Pentium II/III). Kartridžo kešas yra bazuojamas ant tolių pat statinės atminties mikroschemų kaip ir sisteminės plokštės kešas, bet kontrolerio funkcijas jau atlieka procesorius, kuris turi kešui skirtą šiną. Kešo duomenų saugojimo mikroschemos yra sujungiamos į bankus, mikroschemų skaičius banke turi atitikti sisteminės procesoriaus šinos laipsningumą. Bankas turi būti pildomas vienodo tūrio mikroschemomis. Bankai gali būti ir keli, užpildytų bankų kiekis ir įdiegtų mikroschemų organizacija, nusakantys keš-atminties tūrį (VCACHE) nustatomi džamperiais arba nustatomi automatiškai. Sisteminėms plokštėms su soketais 5 ir 7 buvo paplitę COAST moduliai (Cache On A Stick). Tai nedidelis modulis, kuris yra įstatomas į specialų lizdą (slotą). Modulis turi reikalingo laipsningumo keš-atmintį. Jis gali būti panaudojamas ir kaip sisteminės plokštės kešo praplėtimas.