Paměti

1. Paměti

2. Počítač používá různé typy pamětí. Odlišují se svou funkcí, velikostí, rychlostí zápisu a čtení, schopností udržet data v paměti. • Úkolem paměti je zpřístupňovat data dle potřeby počítače a data již nepotřebná odkládat.

3. Základní jednotka paměti • Velikost paměti se udává v určitých jednotkách. • Základní jednotkou je bit (čti bit - označení b). • Jeden bit je nejmenší jednotkou informace a lze si ho představit jako ANO či NE, VYPNUTO/ZAPNUTO nebo PRAVDA/NEPRAVDA. • V počítači je jeden bit představován logickou jedničkou (ano) nebo logickou nulou (ne). • Protože číselná soustava, využívající pouze jedničku a nulu se nazývá dvojková čili binární, získal odvozením svůj název bit - z anglického Binary Digit.

4. Další jednotky paměti • Je zřejmé, že jeden bit nestačí k vyjádření složitějších situací. Proto se používá jednotka větší, což je byte (čti bajt, označení B). Platí rovnice 1 byte = 8 bit Jeden byte je osm bitů. Každý znak v počítači (písmeno, číslice, interpunkční znaménko) je vyjádřen právě jedním bytem (čti bajtem). Ani tato jednotka není dostatečně velká, existují proto jednotky vyšší jako je kilobyte (KB), megabyte (MB), gigabyte (GB) a dnes se začíná používat i terabyte (TB).

5. Další jednotky paměti • Podle předpon se zdá že je vše jednoduché 1 KB je 1000 B. Ale není tomu tak. Protože počítač pracuje s dvojkovou soustavou je 1 KB = 210 B (tj. 1024 B) kilobyte (KB), což je 210 = 1 024 B (bytů) megabyte (MB), což je 220 = 1024 KB = 1 048 576 B gigabyte (GB), což je 230 = 1 024 MB = 1 073 741 824 B terabyte (TB), což je 240 = 1 024 GB = 1 099 511 627 776 B

6. Paměti Základní pojmy • Informační kapacita Maximální množství informace, které je možné uložit v paměti. Udává se v bitech nebo v jednotkách vyšších. • Šířka toku dat Šířka toku dat je počet bitů, které se po sběrnici přenášejí současně. (šířka sběrnice)

7. Dělení pamětí • Podle způsobu přístupu • S libovolným přístupem (RAM – Random Access Memory) – Jednotlivá místa paměti se od sebe liší adresou a tuto adresu je možné volit při každém přístupu libovolně. • Se sériovým přístupem (SAM – Serial Access Memory) – Adresy paměťových míst musíme generovat sekvenčně v souladu s posloupností dat umístěných v paměťových místech.

8. Se sériovým přístupem • LIFO – (Last In – First Out) – • FIFO – (First In – First Out) –

9. Dělení pamětí • Podle možnosti zápisu a čtení • Paměti pro čtení a zápis – (RWM – Read Write Memory) – jsou energeticky závislé • Paměti pouze pro čtení – (ROM – Read Only Memory) – jsou energeticky nezávislé • ROM – jsou programovány maskou při výrobě • PROM (Programable ROM) – paměti, které se prodávají nenaprogramované. Programují se ve speciálním zařízení u zákazníka. Lze ji naprogramovat pouze jednou. • EPROM (Erasable ROM) – jsou mazatelné a znovu programovatelné. Mazání se provádí ultrafialovým světlem. • EEPROM (Electricaly Programable ROM) – elektricky mazatelné a programovatelné paměti ROM.

10. Dělení pamětí • Podle principu činnosti • SRAM (Static RAM) – paměťové buňky jsou tvořeny bistabilním klopným obvodem. • DRAM (Dynamic RAM) – paměťové buňky jsou tvořeny MOS (Metal Oxid Semiconductor) tranzistorem. Informace je uložena ve formě náboje v kapacitoru, tvořeném elektrodami tranzistoru. Náboj je menší než 1 pF – náboj je nutné pravidelně obnovovat. • PROM – přepálení tavných pojistek

11. Paměti RAM • Paměť typu RAM (Random Access Memory) slouží v dnešních počítačích jako hlavní (někdy se též nazývá operační) paměť. • Základní dělení pamětí typu RAM je na • Statické • Dynamické.

12. SRAM • Statická paměť RAM (označuje se jako SRAM) je nejrychlejším typem paměti. Jeho nevýhodou je velký odběr proudu (ovšem jen při velké pracovní rychlosti). • Typicky se používá jako rychlá vyrovnávací paměť (cache) u procesorů.

13. DRAM • Dynamická paměť RAM (označuje se jako DRAM) je nejlevnějším typem elektronické paměti. Vlastní data jsou uložena v miniaturních kondenzátorech jako náboj, který je však nutné pravidelně (dynamicky) obnovovat. Odtud dostal tento typ RAM paměti název. • Typicky se používá jako hlavní paměť počítačů.

14. Fast Page DRAM • Dlouhá desetiletí existence DRAM pamětí se pouze urychlovala přístupová rychlost. Ta postupem času klesla na hodnoty 50 ns, někdy i nižší. Ovšem rychlým procesorům již přestával poskytovaný datový tok stačit. Proto v první polovině 90. let vznikla varianta zvaná Fast Page DRAM (rovněž označovaná jako FP RAM nebo též FPM RAM).

15. EDO RAM • Dalším urychlením DRAM paměti vznikla paměť EDO RAM (Extended Data Out), která byla ještě o zhruba 20 procent výkonnější, než FP RAM. Proto se velmi rychle přešlo od FP RAM právě k EDO RAM, takže lze z tohoto pohledu chápat FP RAM jako přechodový můstek od DRAM k EDO RAM.

16. SDRAM • Doposud měly všechny paměti asynchronní přístup, což znamená, že paměť poskytla data podle situace (okolní teplota, technologie výroby vlastního paměťového obvodu). Pokud neměly být čtecí časy nebezpečně kritické, muselo být část času nevyužito. Proto vznikly synchronní paměti, kde by paměti pracovaly přesně podle externího taktu a pročekaný čas se tak vyloučil. • Paměti se začaly označovat jako SDRAM (Synchronous DRAM). Poprvé se tento druh paměti objevil v roce 1996 a postupně vytlačil předchozí EDO RAM. Původní takt pamětí 66 MHz se časem zvýšil na 133 MHz, přičemž se někdy objevují i rychlejší.

17. DDR • Aby se zvětšila přenosová rychlost, objevila se technologie zvaná DDR (Double Data Rate). Ta dovoluje pracovat s oběma hranami taktu, takže to na první pohled vypadá, že paměť pracuje s dvojnásobným taktem.

18. RDRAM • Zvláštním typem paměti je RDRAM (Rambus DRAM), kde vysoká přenosová rychlost byla dosažena extrémním zvýšením taktu. To klade velmi vysoké nároky na celé okolí paměti. • Synonymem pro tento druh paměti je její vynálezce, firma Rambus. Zejména v posledních dvou letech se o této paměti i firmě velmi živě diskutuje.

19. EPROM a EEPROM • V obou případech se jedná o programovatelné paměti ROM, tedy PROM. Dalším společným znakem je obdobný postup při programování, které se zde provádí již elektricky a to zaznamenáním dané binární informace na patřičnou adresu v paměťové matici. Nejprve je nastavena patřičná adresa, po které jsou nastavena data, která se programovacím impulsem přesné šířky přenesou do paměťové matice. Vše se pak opakuje, adresa – data - programovací impuls - kontrola.

20. EPROM a EEPROM • Rozdíl mezi EPROM a EEPROM je však ve způsobu odstranění dat již uložených do paměti. Tento úkol se provádí například při upgradu programu, nebo pokud se při testování objeví chyba. Zatímco EEPROM se maže opět elektricky, stejně jako se programuje, EPROM se maže pomocí UV světla. V pouzdru paměti je zde malý otvor, pod kterým se nachází vlastní čip. • Působením světelného záření na čip přes průzor se tak odstraní náboj, který představoval zaznamenaná data a paměť je opět prázdná. Na všech adresách je na každém výstupu log.1. • Schopnost zapamatování dat po dobu dosahující až 100 let