P A M Ě T I

1. P A M Ě T I

2. Paměť počítače je zařízení, které slouží k ukládání programů a dat, s nimiž počítač pracuje. • Paměti lze rozdělit do tří základních skupin: • Registr • Vnitřní • Vnější

3. registry: paměťová místa na čipu procesoru, která jsou používaná pro krátkodobé uchování právě zpracovávaných informací • vnitřní (interní, operační) paměti: paměti osazené většinou na základní desce. Bývají realizovány pomocí polovodičových součástek. Jsou do nich zaváděny právě spouštěné programy (nebo alespoň jejich části) a data, se kterými pracují. • vnější (externí) paměti: paměti realizované většinou za pomoci zařízení používajících výměnná média v podobě disků čí pásek. Záznam do externích pamětí se provádí většinou na magnetickém nebo optickém principu. Slouží pro dlouhodobé (trvalé) uchování informací a zálohování dat.

4. Základní parametry pamětí jsou: • kapacita: množství informací, které je možné do paměti uložit • přístupová doba: doba, kterou je nutné čekat od zadání požadavku, než paměť zpřístupní požadovanou informaci • přenosová rychlost: množství dat, které lze z paměti přečíst (do ní zapsat) za jednotku času • statičnost / dynamičnost: • statické paměti: uchovávají informaci po celou dobu, kdy je paměť připojena ke zdroji elektrického napětí • dynamické paměti: zapsanou informaci mají tendenci ztrácet i v době, kdy jsou připojeny k napájení. Informace v takových pamětech je nutné tedy neustále periodicky oživovat, aby nedošlo k jejich ztrátě.

5. energetická závislost: • energeticky závislé: paměti, které uložené informace po odpojení od zdroje napájení ztrácejí • energeticky nezávislé: paměti, které uchovávají informace i po dobu, kdy nejsou připojeny ke zdroji elektrického napájení. • přístup • sekvenční: před zpřístupněním informace z paměti je nutné přečíst všechny předcházející informace • přímý: je možné zpřístupnit přímo požadovanou informaci • spolehlivost: střední doba mezi dvěma poruchami paměti • cena za bit: cena, kterou je nutno zaplatit za jeden bit paměti

6. Vnitřní paměti • Každá buňka má kapacitu jeden bit. Může uchovávat pouze hodnotu logická jedna nebo logická 0

7. Vnitřní paměti je možné rozdělit do následujících základních skupin: • ROM • PROM • EPROM • EEPROM • Flash • RAM • DRAM • SRAM

8. Paměti ROM (Read Only Memory) • jsou určeny pouze pro čtení informací. Informace jsou do těchto pamětí pevně zapsány při jejich výrobě. • Jedná se tedy o statickou, energeticky nezávislou paměť

9. PamětiPROM(Programable Read Only Memory) • neobsahuje po vyrobení žádnou pevnou informaci a je až na uživateli, aby provedl příslušný zápis informace. Tento zápis je možné provést pouze jednou a poté již paměť slouží stejně jako paměť ROM. • představují statické a energeticky nezávislé paměti. • obsahuje na začátku samé hodnoty 1.

10. Paměti EPROM (Eraseable Programable Read Only Memory) • Zapsané informace je možné vymazat působením ultrafialového záření. Tyto paměti jsou realizovány pomocí speciálních unipolárních tranzistorů • je statická energeticky nezávislá paměť

11. Paměti EEPROM (Electrically EPROM • Tento typ paměti má podobné chování jako paměti EPROM, je možné jí naprogramovat a později z ní informace vymazat. Výhodou oproti EPROM pamětem je, že vymazání se provádí elektricky a nikoliv pomocí UV záření • jedná se o statickou energeticky nezávislou paměť,

12. Paměti Flash • Flash paměti jsou obdobou pamětí EEPROM. Jedná se o paměti, které je možné naprogramovat a které jsou statické a energeticky nezávislé. Vymazání se provádí elektrickou cestou, jejich přeprogramování je možné provést přímo v počítači. Paměť typu Flash tedy není nutné před vymazáním (naprogramováním) z počítače vyjmout a umístit ji do speciálního programovacího zřízení.

13. TwinMOS měl už zřejmě dost obyčejných Flash klíčenek, a proto vytvořil model Mirror-Finish Mobile Disk P1. Ten se od běžných Flash pamětí liší v několika věcech. • Předně je vhodný pro zapomnětlivé uživatele, kteří rádi ztrácejí víčko kryjící USB konektor, tím, že je vůbec nemají. Paměť i s konektorem je běžně ukrytá v těle a pro použití je nutné ji vysunout posuvníkem na straně těla paměti.Samotné tělo s rozměry 60 × 21,63 × 8,8 mm je zrcadlově lesklé a má pět LED diod indikujících stav paměti – dvě modré, červenou, žlutou a zelenou a jednu diodu podsvěcující logo P1. Dodávat se bude v kapacitách až 32 GB a pracovat má bez problémů se systémy Windows 2000, XP a Vista, Mac 10,1 a vyšší a Linux 2,4 a vyšší.

14. Paměti RAM • Paměti RAM jsou určeny pro zápis i pro čtení dat. Jedná se o paměti, které jsou energeticky závislé. • Podle toho, zda jsou dynamické nebo statické, jsou dále rozdělovány na: • DRAM - Dynamické RAM • SRAM - Statické RAM

15. Paměti SRAM (Static Random Access Memory) • Paměti SRAM uchovávají informaci v sobě uloženou po celou dobu, kdy jsou připojeny ke zdroji elektrického napájení. • používá dvou datových vodičů. • přístupovou dobu (5 - 20 ns). • realizaci pamětí typu cache

16. Paměti DRAM (Dynamic Random Access Memory) • V paměti je informace uložena pomocí elektrického náboje na kondenzátoru. • Aby nedošlo k vybití a tím i ke ztrátě uložené informace, je nutné periodicky provádět tzv. refresh, tj. oživování paměťové buňky. Tuto funkci plní některý z obvodů čipové sady.

17. Časování a nastavení pamětí • Dalším podstatným faktorem při výběru pamětí je i jejich časování. To spolu s rychlostí určuje výkon paměťového subsystému. Tedy laicky řečeno, časování pamětí značí jak rychle (respektive s jakým vnitřním zpožděním) budou paměti schopny reagovat na požadavky.

18. Časování a nastavení pamětí • Jedná se o několik nastavení, jež určují, jakých čekacích cyklů při čtení či zápisu se má použít, jaké mají být doby aktivací, vystavení, zotavení a další. Je jasné, že čím jsou tyto „čekací“ doby kratší, tím rychleji bude paměť požadované informace dodávat.

19. Zde jeden malý příklad, jak se uvádí časování pamětí: 2-2-2-5 T1. Za těmito čísly se skrývá CL-tRAS -tRCD-tRP a command rate. • 1. tRP - Čas potřebný ke změně vnitřní buňky. (RAS Precharge) 2. tRCD - Čas potřebný mezi RAS (Row Address Select) a CAS (Column Address Select) přístupy do paměti. 3. tAC - Objem času potřebný k "přípravě" pro další výstup dat při použití Burst mode. 4. tCAC - Column Access Time. 5. CL - známé také jako CL nebo CAS Latency (Column Acces Strobe Latency), tedy odezva - je to počet cyklů, které jsou potřebné k získání dat z paměťové buňky. Možné hodnoty jsou od 1 (v praxi skoro nepoužitelné), přes 2 a 2,5 (nejfrekventovanější nastavení) a konče hodnotou 3 (která se pro svoji „pomalost“ také normálně nepoužívá).6. tCLK - Délka cyklu. 7. RAS - Row Address Select nebo Row Address Strobe. 8. RCT - Read Cycle Time 9. tRP (Precharge to Active)10. tRCD (Active to CMD)11. tRAS (Active to Precharge)

20. Organizace pamětí v PC • Bezparitní • Při tomto způsobu jsou paměťové obvody zapojeny přímo k datové sběrnici • Paritní • Paritní bit je generován tak, že ukládaná informace se doplní buď na sudý počet jedniček (sudá parita), nebo na lichý počet jedniček (lichá parita).

21. SIMM(Single Inline Memory Module), • 30-pin SIMM:používaný u většiny počítačů s procesory 80286, 80386SX, 80386 a některých 80486. S kapacitami 256 kB, 1 MB a 4 MB • 72-pin SIMM (PS/2 SIMM): používaný u počítačů s procesory 80486 a vyššími. PS/2 SIMMy mají 72 vývodů, šířku přenosu dat 32 bitů (bezparitní SIMM) nebo 36 bitů (paritní SIMM - pro každý byte jeden paritní bit). Jsou vyráběny s kapacitami 4 MB, 8 MB, 16 MB, 32 MB a větší.

23. DIMM (Dual Inline Memory Module) • Moduly DIMM mají 168 vývodů a šířku přenosu 64 bitů. Vyrábějí se s kapacitami 16 MB - 1024 MB

24. Paměťové banky (Memory banks) • Pokud jsou paměti do počítače přidávány (odebírány), je nutné, aby se tak dělo pouze v rámci paměťových banků. Paměťový bank je tedy nejmenší jednotka paměti, která může být do počítače přidána, popř. z počítače odebrána. • závislá na šířce datové sběrnice procesoru

25. Stav čekání (Wait State) • Paměť musí být schopna reagovat na požadavky procesoru během dvou taktů hodin (takt hodin je převrácená hodnota frekvence procesoru). Kromě přístupové doby mají paměti DRAM používané jako operační paměť ještě tzv. nabíjecí dobu.

26. Cache paměti • Cache paměť je rychlá vyrovnávací paměť mezi rychlým zařízením (např. procesor) a pomalejším zařízením (např. operační paměť). V dnešních počítačích se běžně používají dva druhy cache pamětí: • externí (sekundární, L2,L3) cache: • interní (primární, L1) cache:

27. interní (primární, L1) cache: • Interní cache paměť je paměť, která slouží k vyrovnání rychlosti velmi výkonných procesorů a pomalejších pamětí. Tento typ cache paměti je integrován přímo na čipu procesoru a je také realizován pomocí paměti SRAM

28. externí (sekundární, L2) cache: • Externí cache paměť je paměť, která je umístěna mezi pomalejší operační pamětí a rychlým procesorem. Tato paměť je vyrobena jako rychlá paměť SRAM a slouží jako vyrovnávací paměť u počítačů s výkonným procesorem, které by byly bez ní operační pamětí velmi zpomalovány.

29. write-through: cache paměti, u kterých v případě zápisu procesoru do cache paměti dochází okamžitě i k zápisu do operační paměti. Procesor tak obsluhuje jen zápis a o další osud dat se stará cache paměť. • write-back: cache paměti, u nichž jsou data zapisována do operační paměti až ve chvíli, kdy je to třeba, a nikoliv okamžitě při jejich změně. K zápisu dat do operační paměti tedy dochází např. v okamžiku, kdy je cache zcela zaplněna a je třeba do ní umístit nová data. Tento způsob práce cache paměti vykazuje oproti předešlému způsobu vyšší výkon.

30. CMOS paměť • Paměť s malou kapacitou sloužící k uchování údajů o nastavení počítače a jeho hardwarové konfiguraci. Tato paměť je energeticky závislá, a proto je nutné ji zálohovat pomocí akumulátoru umístěného většinou na základní desce, aby nedošlo ke ztrátě údajů v ní uložených.

31. Druhy pamětí • DDR SD RAM. Od svých předchůdkyň se liší tím, že si během jednoho cyklu dokáží vyměnit informace 2x. Ačkoliv tedy tikají na frekvencích 100 a 133 MHz, prakticky fungují, jako by dokázaly pracovat dvakrát rychleji, tedy 200 a 266 MHz. Také tento druh paměti se dá pořídit ve velikostech až 512 MB i vyšších • dodávají se v modulech DIMM

32. Druhy pamětí • RD RAM. Jejich výrobce se stal prakticky součástí společnosti Intel, a tak byly tyto paměti donedávna jedinou možnou alternativou pro procesor Intel Pentium 4. To se odrazilo na jejich ceně. Protože neměly konkurenci, byla až několikanásobně větší než u SD RAM. V současné době již ale existují desky, které spojují výše zmíněný procesor jak s rychlou DDR SD RAM, tak s její pomalejší deskou. Ačkoliv pracují na frekvencích 800 MHz, jsou díky menší šířce sběrnice zatím o něco méně výkonné než nejrychlejší paměti DDR SD RAM. Proto jsou patrně označovány svou frekvencí - PC800. Moduly RD RAM se nazývají RIMM.

33. Označení ECC nebo Registered. • Obě znamenají určitou úroveň ochrany před chybou pamětí. Kvalita této ochrany se zvyšuje následovně. Nejhorší jsou paměti bez kontroly parity, ale ty se v současnosti již prakticky neprodávají. Následují nejrozšířenější paměti s kontrolou parity. Lepší ochranu přinášejí paměti chráněné kódem ECC a na vrcholu stojí paměti s přídomkem Registered.

35. Vlastnosti SSD disků • V této části si povíme něco málo o tom, jak to vypadá uvnitř SSD disku, tedy trocha té teorie je potřeba. Jak již bylo zmíněno, SSD je jakýmsi opakem hlučných a vibrujících disků, které jsou dnes používány. Nejčastěji se setkáme s SSD disky postavenými za využití flash pamětí. Možné jsou i jiné typy pamětí, jako je DDRAM. Zahlédnout můžete i takzvané hybridní SSD disky, které v sobě kombinují 2 druhy NAND pamětí, které se liší podle programovatelných buněk uvnitř naMLC (multi level cell) a SLC (single level cell).

36. Klasické SSD jsou vybudovány na jedné z výše zmíněných technologií. SLC i MLC mají své výhody i nevýhody. SLC umožňuje pojmout v jedné buňce jeden bit, tedy 2 stavy (0,1). Oproti tomu MLC nabízí místo nejčastěji pro 2 bity, tedy 4 stavy (možné jsou i 3 bity na buňku, tedy 6 stavů). Díky tomuto nabízejí SLC disky vyšší rychlost, ale zároveň menší kapacitu ve srovnání s MLC.