Memóriák PC számítógépekben található memóriák fajtái (RAM, ROM, CACHE), feladatuk Memóriák jellemzői Dinamikus és statikus memóriák Virtuális memória, fogalma, szerepe, a lapozási technika ismertetése
1. A memóriák csoportosítása:
A memóriákat fizikai szempontból két csoportra osztjuk:
· ROM (csak olvasható) típusú memóriák:
- Tartalmuk kiolvasható, de nem változtatható meg. Programozásuk a gyártáskor történik. A számítógép vezérléséhez szükséges alapvető parancsokat tartalmazza. Információtartalmukat a gép kikapcsolása után is megőrzik. Speciális fajtájuk a PROM, melyet a felhasználó egy speciális készülékkel programozhat, utána azonban tartalma csak olvasható. (pl.: az EPROM, mely ultraibolya fénnyel törölhető, majd újraírható).
· RAM (írható és olvasható) típusú memóriák:
lvashatók, törölhetők és újra írhatók. Külső tápfeszültségre van szükségük az adatok tárolásához, vagyis a gép kikapcsolásakor az adatok elvesznek. Operatív tár céljára használják. Egy program futtatását a számítógép úgy végzi el, hogy először beolvassa a programot a RAM-ba, majd egymás után végrehajtja a parancsokat.
Példák az egyes memóriatípusok használatára:
· ROM típusú memóriák:
-A BIOS-t tartalmazó memória (ROM-BIOS):
Feladata az egyes hardver elemek működésének irányítása, az alapvető gépi folyamatok vezérlése. Ennek tartalmát a DOS a RAM memóriába másolja (a RAM gyorsabb, mint a ROM).
- Nagyfelbontású VGA monitor esetén a vezérlőkártyán találhatunk ROM-ot.
· RAM típusú memóriák:
- Operatív memória:
Ennek az első 640 Kbyte-os részét hagyományos memóriának, az 1 MByte feletti részét pedig kiterjesztett memóriának (XMS) nevezzük. A DOS közvetlenül csak a hagyományos memóriát tudja kezelni.
- CMOS RAM:
Olyan kis fogyasztású memória, amely külön akkumulátorról kapja az áramot, így a gép kikapcsolásakor sem veszti el tartalmát. A számítógép konfigurációs beállításait őrzi (SETUP).
- CACHE memória: Kiskapacitású gyorsító memória
Még a széles és gyors adatbusz esetén is több időbe telik az adatot eljuttatni a memória-chipből a processzorba, mint amennyi idő alatt azt a CPU feldolgozza. A Cache-eket arra tervezték, hogy ezen a gyenge ponton segítsen. A Cache elérhetővé teszi a CPU által leginkább igényelt adatokat. Az elsődleges cache a processzorba van integrálva. Ennek mérete 2KB és 64 KB között változik. A másodlagos cache az alaplapon található, mérete 256KB és 1 MB között változik.
2. Virtuális memória, fogalma, szerepe, a lapozási technika ismertetése
Virtuális memória
Az alapelv a következő: egy programból annyit kell csak a memóriában feltétlenül benn tartani, hogy az végrehajtható legyen. Mivel a programok futás közben lokálisak, ezért elegendő egy mechanizmust biztosítani arra, hogy ha a program olyan memóriaterületre hivatkozik, amely nincs benn a központi memóriában, akkor az a háttértárról bekerüljön oda és a program folytathatja a végrehajtását.
Így elérhető az, hogy egy tetszőleges méretű program igen kis központi memória felhasználásával végrehajtódjon. Természetesen ezt az erőforrás-takarékosságot megfizetjük azzal, hogy a szükséges részeket a memóriába beolvassuk a háttértárról a program végrehajtása közben illetve a memóriából visszaírjuk a háttértárra a program nem használt részeit. Ez azt jelenti, hogy néhány KB memóriával elérhető az, hogy bármekkora programot végre tudjunk hajtani egy adott számítógépen (és egy pillanatra feledkezz meg a végrehajtás idejéről...)
További előnyt jelent számunkra, hogy a programok írásakor nem kell foglalkoznunk azzal, hogy az milyen környezetben, mekkora memóriájú gépen fog végrehajtódni, a programozás során úgy gondolkozhatunk, hogy egy "végtelen" nagyságú memória áll rendelkezésünkre. (A "végtelen"-t természetesen a háttértár mérete korlátozza, hiszen valahol csak kell tárolni a programunkat és az adatainkat.)
Ahhoz, hogy a program logikai címeit megfeleltessük a fizikai memóriacímeknek, szükségünk van egy leképezésre. Ezt a leképezést a memória-vezérlő (MMU: memory manager unit) valósítja meg, különböző táblázatai segítségével.
A partícionáláshoz hasonlóan itt is két módszer alakult ki: a fix méretű partíciókra hasonlító, amelyet lapozásnak, illetve a változó méretű partíciókra hasonlító, amelyet szegmentálásnak nevezünk.
Lapozás
Ebben az esetben a rendelkezésre álló memóriát felosztjuk egyenlő méretű részekre, lapokra (page, page frame - lap, lapkeret). A lapok mérete általában 512 byte és 4096 byte közé esik. Az operációs a laptábla segítségével (page table - PT) tartja nyilván azt, hogy melyik program melyik lapokat használja (birtokolja) a memóriában illetve melyek az esetlegesen még fel nem használt lapok.
Az egyszerűbb megértés érdekében ezt a "nagy" laptáblát szétbontjuk programokra, azaz minden egyes programhoz hozzárendelünk egy laptáblát, amely azt tárolja, hogy ez a program mely memória-területeken helyezkedik el.
Az alábbi ábra egy memória-térképet és a hozzá tartozó programok laptábláját mutatja:
2.Dinamikus és statikus memóriák
Memória áramkörök többfajta módon működhetnek, a különbség a sebességben, a megbízhatóságban, és az árban is megnyilvánulnak. A dinamikus RAM (DRAM) memóriában a biteket cellákba osztva tárolják elektromos töltés formájában. Minden egyes cella egy kis felületű félvezető kondenzátorból és egy tranzisztorból áll. A kondenzátor töltött vagy kisütött állapota felel meg a bit értékének (logikai 1 vagy 0). A kis kapacitás sajnos magától is ki tud sülni, ezért szükséges frissíteni a cellák tartalmát, ezért van a névben a "dinamikus" jelző.
A statikus RAM (SRAM) memóriák nem igényelnek frissítést, ezáltal sokkal gyorsabbak. Kisebb viszont a kapacitása és drágább az előállítása. Ezért ezeket a memóriákat általában cache memóriáknál szokás alkalmazni. A memóriák működési elvét tekintve lehetnek:
FPM RAM (Fast Page Mode) a legrégibb megoldás. A legújabbak 70 és 60 nanoszekundumos elérési idővel készülnek. Ma már csak az utóbbiakat használjuk. A memória sorokra és oszlopokra van bontva. A memória hozzáférésnél meg kell adni a sor és oszlopcímet is. Az FPM RAM specialitása az, hogy az azonos sorban lévő elemekhez az átlagosnál gyorsabban képes hozzáférni. Ezt úgy éri el, hogy amikor megkapja a sor címét, azt mindaddig megtartja, amíg nem kap újat, így csak egy-egy oszlopcímet kell fogadni és kezelni.
SD és DDR RAM-ok működése
Ma a SDRAM (Synchronous Dinamic Random Access Memory) az uralkodó. A SDRAM-ok többsége DIMM (Dual Inline Memory Modul) modulként készül. Központi memóriának úgynevezett dinamikus RAM-ot használnak. Ez a CMOS RAM-mal szemben igen rövid idő - a másodperc tört része - alatt elveszíti tartalmát, ezért frissíteni kell. Az alaplap áramkörei gondoskodnak erről, a frissítés tulajdonképpen nem más, mint a memória kiolvasása. Létezik olyan memória modul is, amely maga végzi a frissítést, nem terhelve vele az alaplap áramköreit. A SDRAM az adatátvitelt a rendszer órajeléhez szinkronizálja.
A ma kapható memóriamodulok többségén van egy SPD nevű kiegészítő memóriachip, amely tudatja az alaplappal a hozzá tartozó időzítési (frissítési, írási, olvasási) beállításokat, így ennek beállításával nem kell a BIOS setup-jában foglalkozni.
Akár a legújabb 133 megahertzes FSB (Front Side Bus) - os alaplapokkal is képes működni. Itt jegyzem meg, hogy fontos, hogy a memória 133 megahertzes legyen, mert esetleg egy 100 megahertzes SDRAM is működik egy 133 megahertzes FSB-vel de a működési megbízhatósága nagyon alacsony. Fordítva - például 100 megahertzes FSB-vel 133 megahertzes SDRAM - tökéletesen működik.
A DDR SDRAM és az RDRAM hasonló elven működik:
a jel mindkét oldalát adathordozóként használja, így megduplázódik az adatátvitel. A DDR SDRAM első két verziója a PC1600 (DDR PC100) és a PC2100 (DDR PC 133) nevet viseli. Az 1600 és 2100 az adatátvitelre utal, azaz 1,6 és 2,1 GB/s-ra.
Az RDRAM (Direct Rambus DRAM) adatátviteli sebessége 1,6 Gbájt, azaz 10-szerese az SDRAM-nak.
A memóriamodulok foglalatai nem tetszőlegesen tölthetők fel: A SIMM memóriamodulokra volt érvényes az, hogy általában csak párosával és egyforma nagyságú memóriamodulokat tehettünk be. A DIMM moduloknál már nincs ilyen megkötés. A memória mérete is döntően befolyásolhatja az alaplap teljesítményét. A ma kapható legnagyobb memóriamodul a 256 Mbájtos. Az sem kizárt, hogy 2000 végére megjelenik az 1 Gbájtos modul is. Az MPC 3 specifikáció 64 Mbájt memóriát határoz meg. A memória az amivel nem érdemes spórolni, mivel ez az egyik legolcsóbb része a PC-nek. Ma már a 32 MB abszolút minimumnak tekinthető. A legjobb, ha legalább 64, de inkább 128 Mbájt memóriát használunk.
| Témakör | Kulcsszavak, fogalmak | Pont |
| A memóriák csoportosítása | ROM, RAM, CMOS RAM, CACHE | 2 pont |
| A memóriák jellemzői | méret | 2 pont |
| Dinamikus és statikus memóriák | Elérési idő, frissítés | 2 pont |
| Virtuális memória szerepe, tulajdonságai | Virtuális memória, lapozófájl | 2 pont |
Kérdések
1. Mi az elérési idő?
Az elérési idő az az érték, amely a tár egy beírási vagy kiolvasási műveletének gyorsaságát jellemzi.
2. Mi a PROM?
Programozható, csak olvasható memória. Olyan, mint a ROM, de a gyártás után még nem tartalmaz semmit. A felhasználó saját programot és adatokat helyezhet el benne, amelyek a beégetés után nem törölhetőek és nem írhatóak felül.
3. Mi az EPROM?
Törölhető, programozható, csak olvasható memória. Olyan, mint a PROM, de tartalma többször is módosítható. Először UV fénnyel törlik a régi tartalmat, majd EPROM-égetővel viszik be az újat.
- Mi a CMOS RAM feladata?
Olyan kis fogyasztású memória, amely külön akkumulátorról kapja az áramot, így a gép kikapcsolásakor sem veszti el tartalmát, így megőrzi a számítógép konfigurációs beállításait (SETUP).
- Hogyan lehet a virtuális memória tartalmát törölni?
A számítógép újraindításával.
- Melyek a manapság leggyakrabban használt memóriafajták?
SD RAM, DDR RAM
- Mi a az SD és DDR RAM feladata?
Ideiglenesen tárolja a processzor számára szükséges információkat.
- Mi a különbség a memóri és az operatív tár között?
Az operatív tárban több adatot tudunk tárolni, de lassab az elérési ideje, míg a memóriáknak gyorsabb az elérési ideje, de kisebb a tároló kapacitása. Az operatív tár mindig megőrzi az adatokat még kikapcsolás után is, míg egyes memóriák nem.
