Характеристики памяти

 

 

Быстродействие любого типа памяти определяется временем выполнения операций чтения/записи информации.

Время доступа (access time) – промежуток времени, прошедший от момента начала цикла чтения до появления на выходе элемента памяти данных. Длительность цикла – время между следующими друг за другом обращениями к памяти. Длительности циклов чтения и записи различаются.

Производительность памяти определяется как количество мегабайтов информации записываемых/считываемых за единицу времени (секунду)1. Производительность памяти является очень важной характеристикой, т.к. наряду с производительностью процессора определяет основные характеристики вычислительной машины.

Всегда помимо максимальной частоты, на которой работает модуль памяти (ОЗУ или кэш 2-го уровня) указывается четверка вида 5-3-3-3, которая определяет параметры пакетного цикла. Первое число определяет латентность памяти (latency) – время ожидания данных, а последующие – скорость передачи.

Производительность памяти зависит от типа и быстродействия применяемых запоминающих элементов, разрядности шины памяти и архитектуры самой памяти. Производительность микросхем памяти повышают с использованием различных вариантов конвейеризации.

Разрядность шины памяти – это количество байтов (или битов), с которыми операция чтения или записи может быть выполнена одновременно. Разрядность основной памяти обычно согласуется с разрядность внешней шины процессора. У современных процессоров пропускная способность системной шины превышает пропускную способность шины памяти. Это подталкивает к использованию двухканальной памяти, т.е. удвоению разрядности шины памяти относительно разрядности системной шины процессора [5].

В каждой из множества ячеек памяти может произойти сбой, причем с увеличением объема памяти эта вероятность многократно увеличивается. Современные микроэлектронные технологии позволяют выпускать высоконадежные микросхемы памяти, которые при соблюдении нормальных условий эксплуатации функционируют крайне надежно, но, тем не менее, вероятность сбоя является все же не нулевой.

Аппаратный отказ ячейки памяти может произойти из-за неисправности контакта или нарушении условий эксплуатации. Отказ может быть полным или частичным, полный требует замены ячейки памяти, а второй через некоторое время самопроизвольно исчезает и память возвращается в нормальный режим работы.

Ввиду имеющейся вероятности возникновения сбоев в первых моделях памяти производили так называемый контроль четности, когда в каждый байт памяти добавлялся бит четности (parity bit). При обнаружении четности генерировалась соответствующая ошибка с указанием адреса ячейки памяти, что требовало перезагрузки процессора.

В современных вычислительных машинах, от которых требуется высоконадежная работа в ответственных приложениях, применяется память с обнаружением и коррекцией ошибок (ECC - Error Checking and Correcting). В память записываются информационные слова (состоящие из нескольких байтов) для которых по определенным правилам вычисляется функция свертки, результат которой также помещается в память. Для 64-битного слова обычно используют 7-8 дополнительных битов. Особенностью схему контроля является возможность обнаружения ошибок различной кратности и/или исправлять однократные ошибки. Обнаружение ошибки происходит «на лету» и не требует дополнительных затрат времени, а для исправления некоторое время необходимо (оно затрачивается непосредственно на исправление и размещение исправленной информации в памяти). Но даже при отсутствии ошибки нужен лишний такт на получение разрешения использования безошибочных данных. Поэтому схемы памяти с ECC работают медленнее тех, в которых контроль не осуществляется.

Очень важным параметром, характеризующим работу элементов памяти, является частота работы. Этот параметр мы рассмотрим далее в рамках раздела посвященного оперативной памяти.

Для внешней памяти применяются две дополнительные характеристики: время поиска информации на носителе и скорость последовательного считывания смежных байтов информации.

1 Единица измерения производительности – Мб/сек.

 


Лекция добавлена 28.02.2013 в 00:52:55