Оперативті жад

Жоспар:

I. Кіріспе

II. Негізгі бөлім:

    1. Оперативті жад

    2. Статикалық жады

    3. Динамикалық жады

III.  Қортынды бөлім:

     Пайдаланылған әдебиеттер

   

 

 

 

 

     Оперативті жад компьютердің ең маңызды элементтерінің бірі. Дәл осы жадтан процессор программаларды және өңдеуге шығыс ақпараттарын алады, осыған барлық алынған қорытындыларды жазып отырады. “Оперативті” жад атауын бұл жад өте тез жұмыс жасауынан, яғни жадтан ақпараттарды оқу кезінде немесе жадқа жазу кезінде процессор тәжірибе жүзінде күтпейді.Оперативті жад –барлық қолданбалы программалар және жұмыс жасап жатқан ақпараттар жүктелетін энергияға тәуелді орта. Жұмыс аяқталған кезде ақпарат оперативті жадтан жойылады. Егер де дискіде ақпараттарға сәйкес жаңарту қажет болғанда олар қайта жазылады. Бұл автоматты түрде орындалуы мүмкін, бірақ көбіне орындаушыдан команданы талап етеді. Компьютер сөндірілген кезде барлық ақпараттар оперативті жадтан жойылады. Осыған байланысты оперативті жадтың барлық мағынасын бағалау қиын. Осы кезге дейін компьютерлік индустрия облысы тәжірибе жүзінде дамыған жоқ. Видео, аудио жүйелерді процессордың өнімділігін алу керек еді. Дамулар болды, бірақ басқа компоненттердің (бөліктердің) даму ырғағы сәйкес болмады және бұл дамулар тке таңдау уақыты құралсыз кэш жады модуліне толықтырылды, ақпаратты енгізі басқарушы сигналдар өзгерді, бірақ ресурстарын жұмсаған өндіріс технологиясы сол қалпында қалды. Жад жіңішке орын болып қала берді, жүйенің жылдам орындауы ең жай элементінің жылдам орындауымен анықталатыны белгілі. Және де көптеген жыл бұрын технология дамуының толқыны оперативті жадқа келді. 
     Оперативті жадтың тез дамуы оның дамуымен қоса, оның бағасын айтарлықтай төмендетті. 
     Жад айтарлықтай арзандағанымен, бұрынғы жылдарға қарағанда жиірек дамыту керек болды. Қазіргі уақытта жадтың жаңа типтері жылдамырақ игерілуде, осыған сәйкес жаңа компьютерлерге жаңа жад типтерін орнатуға болмайтыны белгілі. 
     Компьютерде орнатылған жадтың сандары сіздің қандай программалармен жұмыс жасауыңызға тікелей тәуелді. 
     Оперативті жады үшін көбіне RAM мағынасы қолданылады, яғни туынды рұқсатты жад. Бұл оперативті жадта сақталған ақпараттар жадтың орналасу ретіне тәуелді еместігін көрсетеді. Компьютер жады туралы айтқанда, біз көбіне оперативті жадты, процессорде қолданылатын активті бағдарламалар мен ақпараттар сақталатын жадтың микросхемасы және модельдерді қолданамыз. 
     Қазіргі кезде толық оперативті жад статикалық ОЗУ (SRAM) және динамикалық ОЗУ (DRAM) болып бөлінеді.

     Статикалық жады. Статикалық жады SRAM - (Static Random Access Memory) динамикалық (DRAM) жадыға қарағанда статикалық режимде (яғни оған қатынас құру орындалмаған кезде) қорек көзіне қосылған жағдайда ақпаратты қажетті уақытқа дейін ұзақ түрде сақтай алады. Еркін түрде таңдайтын статикалық жадының жады элементтері ретінде қарапайым статикалық триггерлер қолданылады. Бұл элементтер динамикалық жадының жады элементтерімен салыстырғанда айтарлықтай күрделі және кристаллда көп орын алады, бірақ олар басқаруда қарапайым және регенерация процесін талап етпейді. Статикалық жады құрылғыларының сыйымдылығы, жылдамдығы және тұтынатын қуаты дайындау технологиясымен және жады элементінің сұлбатехникасымен анықталынады, олар биполярлы транзисторлар және МОП-сұлбалар негізінде жасалынады.

Биполярлы ТТЛ-, ЭБЛ- және И2Л сұлбаларынан жасалынған жады элементтерінің жылдамдығы өте жоғыры, бірақ бағасы қымбат. Мұндай жады элементтеріндегі статикалық жады құрылғысының қатынас құру уақыты бірнеше нано секундты құрайды, бұл процессордың жүйелік шинасы жиілігінде жұмыс істеуге мүмкіндік береді, бұл жағдайда олардан тактілік күтулер қажет болмайды. nМОП- және kМОП сұлбаларынан жасалынған жады элементтері экономикалық тұрғыдан тиімді болып келеді, олар аз қуатты батареялармен қоректену кезінде ақпаратты ұзақ уақыт сақтауға мүмкіндік береді. Сондықтан олардың қатынас құру уақыты 100 наносекундтан асқанымен, PC конфигурациясы жадысында кеңінен қолданылады.  Статикалық жады құрылғыларының қазіргі замандық аса үлкен интегралды сұлбасы 1 Мбит құрайды. Жоғары тығыздықпен орналасуы, қорек көзін көп тұтынуы және ақпаратты сақтау бағасының жоғарлығы сттикалық жадыларды дербес компьютерлердің негізгі жадысы ретінде қолдануға мүмкіндік бермейді. IBM PC-мен үйлесімді 80446 және Pentium процессорларында статикалық жады құрылғылары негізхгі жадының екінші реттік екш жадыларын жасау үшін қолданылады, оларда тікелей бейнелеу немесе жинақты-ассоциативті архетиктура қолданылады. Екінші реттік кеш жадыны қолдану компьютердің жалпы өнімділігін айтарлықтай өсіреді.

 

 

11.1-сурет. Биполярлы транзисторлар (ТТЛ-технологиялар) негізіндегі статикалық жадының сақтау элементінің құрылымы

 

Динамикалық жедел жады. Динамикалық жедел жады (DRAM) қазіргі замандық компьютерлердің негізгі жадысы болып табылады. Динамикалық жадыда жады элементтері ретінде nМОП-транзисторлары және шамалы сыйымдылығы бар конденсаторлар қолданылады.

Жады элементіне қатынас құру кезіндегі жазу және оқу процестері конденсатордың зарядталуымен және разрядталуымен анықталады. Жады элементіне ұзақ уақыт құрамаған кезде тоқтың ағып кету салдарынан және де оқу кезінде конденсатор разрядталады да, онда сақталынған ақпарат уақыт өте жойылады. Сондықтан динамикалық жадыда ақпаратты сақтау үшін периодты түрде регенерациялап отыру керек, яғни жадыға үнемі циклдық түрде қатынас құрып (бос (холостой) қатынас) отыру керек, нәтижесінде конденсатор зарядталып отырады. Осымен динамикалық жады статикалық жадыдан принципиалдық түрде айырмашылығы бар. Сонымен қатар, динамикалық жады статикалық жадымен салыстырғанда жылдамдығы төмен, бірақ динамикалық жадының жады элементі көлемі кішкентай, сондықтан бір кристаллда милиондаған жады элементтерін орналастыру мүмкіншілігі бар. Сондықтан жадының бұл түрі энергияны аз тұтынатын ең арзан жартылай өткізгішті жады болып саналады.

Қазіргі замандық динамикалық жады құрылғыларында  біртранзисторлы жады элементтері қолданылады (12.1-ші сурет), мұнда  деректерді оқу-жазу және енгізу-шығару шиналары    біріктірілген, ал жады элементінің өзі  С3 конденсаторынан және кілт режимінде жұмыс істейтін Т nМОП-транзисторынан тұрады. Т0 транзисторының бекітпесі (затвор) жады элементі матрицасының  қатарды таңдау желісіне қосылған, яғни қатардың адрестеу дешифраторының шығысына қосылады. Желіде жоғары деңгейлі (логикалық 1) сигналы пайда болғанда Т0 транзисторы ашылады және С3 конденсаторы разрядтық деректер шинасына қосылады, ол сонымен қатар жазу-оқу желісі (ЖОЖ) деп аталады.

 

 

                                                                         

             

 

12.1-сурет. Динамикалық жадының  сақтау элемент

Жұмыс істеу режиміне байланысты жады элементінде сақталынған ақпатартты оқуға немесе оған жаңа ақпарат жазуға болады. Сақтау режимінде Т0 транзисторы жабық, ал логикалық 1-ге немесе логикалық 0-ге сәйкес келетін жады элементінің күйі С3 конденсаторындағы зарядтың бар болуы немесе жоқ болуымен сипатталады. “0”-ді оқу немесе “1”-ді оқу процестерін анализдей отырып оқылатын сигналдың мәнін анықтау қиын емес. Ол шамамен келесідей болады: , өте аз болады, өйткені  С3 конденсаторының сыйымдылығы  Сш конденсаторының сыйымдылығынан мейлінше аз. Сонымен қатар, оқу кезінде және де жадылық С3 сыйымдылығын разрядтық шинаға қосқанда зарядтың өзгеруіне байланысты ақпарат жойылады. Бұл кемшіліктерді жою үшін күшейткіш-регинераторлар пайдаланылады және де С3 сыйымдылығын үлкейтудің (жады элементінің ауданын үлкейтпей) және Сш сыйымдылығын кішірейтудің түрлі әдістері қолданылады.

Динамикалық жады микросұлбасының жады ұяшықтары екі өлшемді матрица түрінде ұйымдастырылған. Қатар және баған адрестері мультиплексирленген адрес (Multiplexed Address)  шинасы бойынша беріліп RAS (Row Address Strobe) және CAS (Column Access Strobe) сигналдарының төмендеуі бойынша сұрыпталады. Жады элементі матрицасының қатар және баған мекендерін мультиплексирлеу кезінде микросұлба корпусының бір шығысына кезекті түрде сигнал беріледі. Сонымен адресті мультиплексирлеу адрестік желілер санын азайтуға, яғни микросұлба корпусының шығыс сандарын азайтуға мүмкіндік береді. Ал бұл үлкен көлемді және де адрестерінің разрядтылығы жоғары DRAM микросұлбалар үшін өте маңызды.

Регенерация  динамикалық жадының ішкі операциясы болып табылғандықтан ақпаратты сыртқы деректер шинасына беру талап етілмейді. Регенерация циклдары түрлі әдістермен ұйымдатырылуы мүмкін. Қазіргі замандық компьютерлерде динамикалық жадыдағы регенерация процестерін жады контроллері басқарады, ол барлық микросұлбалардағы қатарларды циклді түрде таңдап отырып, регенерациялайды.

 

 

Хотлист:

1. Kazaksha-Referat.kz
2. Referattar
3. Bigox.kz
4. 1Referat.kz

Пайдаланылған әдебиеттер тізімі:

1. Джурунтаев Дж.З., Бердібаев Р.Ш. Регистрлер сұлбаларын зерттеу. Алматы, ҚазҰТУ, 2002.
2. Угрюмова Е.П. Цифровая схемотехника. –СПб:БВХ – Санкт- Петербург, 2000.