Memória típusai, jellemzői

1. Memória típusai, jellemzői Készítette: Oravecz István Felkészítő tanár neve: Táncos Zsolt Iskola neve: Szolnoki Műszaki Szakközép-és Szakiskola Jendrassik György Gépipari Tagintézmény

2. A memóriáról: • Fontos ismernünk, mert a számítógép elengedhetetlen tároló egysége. • Ha nem lenne memória az adatokat a processzor nem tudná feldolgozni. • Minél nagyobb memóriánk kapacitása annál gyorsabb számítógépünk.

3. A memória: • A memória egy olyan elektronikus adattárolást megvalósító hardvereszköz, amely bájtokba szervezve (azaz a kettes számrendszeren alapulva) tárolja az éppen futó programokat és az ehhez szükséges adatokat, amelyeket a processzor gyorsan elér és feldolgoz. • A processzor csak olyan műveletek elvégzésére és csak olyan adatok feldolgozására képes, melyek a memóriában vannak.

4. A memória: A memóriát szokás elsődleges tárolónak hívni (mert a háttértárakat pl. a merevlemezt másodlagos tárolónak hívjuk). A memória fontosabb típusai a RAM, a ROM, a PROM, az EPROM, az EEPROM és a Flash memória. A memória cellákból épül fel, amelyekre címmel hivatkozunk. Egy cella 1 bit információ eltárolására képes, a memória maga pedig bit vagy bájt szervezésű. Napjainkban a memória mérete tipikusan több száz megabájt vagy néhány gigabájt.

5. A memória fejlődésének története (1): • A kezdeti számítógépeknek nem volt saját memóriájuk. A futtatandó programokat, külső tárolóról kellett indítani (pl. lyukkártya, papírszalag) • 1952: EDVAC az első olyan számítógép, amely a programot is és az adatokat is a memóriában tárolta Neumann János elve alapján. • 50-es - 70-es évek: ferritgyűrűs memória. Ez mágneses elven tárolt adatokat kis fémgyűrűk felmágnesezésével. Ezek kikapcsolás után is megőrizték tartalmukat és állandó hőmérsékletre volt szükség a működésükhöz. Az ekkori gépekben levő memória mérete néhány kilobájt, órajelük 1 MHz körüli volt.

6. A memória fejlődésének története (2): 1969: az Intel gyártotta első 1 kilobájtos DRAM (Dynamic Random Access Memory), egy önálló memória chip. Gyorsan ez lett a legjobban fogyó memória és ez tette lehetővé a későbbiekben hogy a számítógépek az otthonokba is eljuthattak. 1976: 16 kilobájtos modulok kerültek a piacra 1984: az Apple a Macintosh gépeit már 128 kilobájt memóriával felszerelve árulták.

7. A memória fejlődésének története (3): • 80-as - 90-es évek: a memóriák fejlődése nem hozott túl nagy újdonságokat. Két fő típus alakult ki: • SRAM / Static RAM (drágább, de gyorsabb, flip-flop alapú) • DRAM / Dynamic RAM (olcsóbb, de lassabb, tranzisztorokból és kondenzátorokból áll) • 2000-es évek: a mostanság használatos DDR chipek egy DRAM-ra épülnek. Az aktuálisan elterjedt DDR3 memóriák órajelei elérhetik a 2 GHz-et is, méretük pedig modulonként a 4 GB-ot.

8. A memória fejlődésének története (4): • Érdekesség: a "Neumann-féle szűk keresztmetszet„ vagy „memória fal”. Lényege, hogy az utóbbi években a processzorok teljesítménye elképesztő ütemben javult (évente 55% teljesítménynövekedés), de a memóriák alig fejlődtek (évi 10% teljesítménynövekedés). Az egyre gyorsuló processzornak nő a memóriaéhsége, de kénytelen várni a nem megfelelő mértékben gyorsuló memóriára, ez pedig visszafogja a teljes rendszer teljesítményét.

9. A következő lépcsőfok? • A jövő memóriái még nem tudni, milyen megoldáson fognak alapulni, azonban bizonyos hogy hamarosan éles váltás következik. • Lehetséges hogy a nanotechnológia jelent megoldást vagy a memrisztor (vagy inkább mindkettő ötvözete).

10. A memória működése: • Amikor a számítógépünk merevlemezéről indítunk egy programot, a háttérben ez a program a memória területére másolódik és ott fut. Ez azért van, mert a merevlemezünk sokkal lassabban működik mint a processzor, onnan helyből futtatni egy programot nagyon lassú lenne. A valóságban nagyon gyorsan megtapasztalhatjuk ugyanezt, ha túl kevés memóriával rendelkező gépen elindítunk egy alkalmazást, és az elkezdi a virtuális memóriát, azaz merevlemezünket használni a memória kiegészítéseként.

11. A memória működése: Az utasítások által használt adatok lesznek a memóriában, maguk az alkalmazásban levő utasítások pedig a processzor regisztereibe töltődnek be (ahogy a kisebb változók szintén, amiken a műveletek végrehajtódnak). Rendkívül intenzív adatmozgás lesz a processzor és a memória között. A processzorban található memóriavezérlő felügyeli a memóriaműveleteket, és a közvetlen memória hozzáférés miatt a hardvereszközök úgy használják a memóriát, hogy nem foglalják le a processzort.

12. A memória csoportosítása (1.): • Az információ tárolási módja alapján: • Statikus RAM: Az információt, két stabil állapottal rendelkező áramköri kapcsolás tárolja. Az egyik stabil állapot 0-nak, a másik az 1-nek felel meg. • Dinamikus RAM: Az információt egy kondenzátor töltése tárolja. Itt a 2 stabil állapot a feltöltés ill. kisütés.

13. A memória csoportosítása: (2.) • Technológiájuk alapján: • Bipoláris technológia: Gyors működésű, de sokat fogyaszt és viszonylag kisebb alkatrészsűrűség érhető el. • MOS technológia: PMOS, NMOS, CMOS. A legelterjedtebb technológia. A CMOS a legkedvezőbb. • Ga-As technológia: A leggyorsabb tárak készíthetők vele, de sok a gyártási probléma, emiatt ma még alig használják.

14. A memória csoportosítása (3.): • A szervezésük alapján (egyszerre hány bitet olvasunk ki): • bit-szervezésű – 1 bitet olvasunk ki, illetve írunk egyszerre. • byte-szervezésű – 8 bitet olvasunk, illetve írunk egyszerre.

15. A ROM és a RAM: • A félvezetős vagy digitális tárak ma már nagy illetve nagyon nagy bonyolultságú integrált áramkörök (chipek, félvezető morzsák). • A digitális információt a memóriacellákban tárolják, s azt, hogy melyik cella tartalmára vagyunk kíváncsiak, a sor illetve oszlopkiválasztó áramkörök segítségével határozzuk meg.

16. A „MOS”- ok: • A CMOS egy digitális integrált áramkör építési technológia, neve az angol kifejezésből származik: Complementary Metal-Oxide Semiconductor, jelentése: komplementer fém-oxid félvezető. • A PMOS rövidítés jelentése "p-csatornás fém-oxid félvezető„ • Az NMOS logika n-típusú fém-oxid-félvezetőből gyártott térvezérlésű tranzisztor.

17. RAM (1.): • A RAM (Random Access Memory) véletlen elérésű írható és olvasható memória, más nevén operatív tárnak is nevezzük. • A RAM az a memóriaterület, ahol a processzor a számítógéppel végzett munka során dolgozik. • Ennek a memóriának a tartalmát tetszőleges sorrendben és időközönként kiolvashatjuk vagy megváltoztathatjuk.

18. RAM (2.): Minden bevitt adat először a RAM-ba íródik, és ott kerül feldolgozásra. Itt helyezkednek el és ezen a területen dolgoznak az aktuálisan működő programok is. A RAM azonban nem alkalmas adataink huzamosabb ideig való tárolására, mert működéséhez folyamatos áramellátásra van szükség. Ha az áramellátás megszakad - például áramszünet vagy a gép kikapcsolása esetén - a RAM azonnal elveszíti tartalmát. A gép bekapcsolásakor a RAM mindig teljesen üres. A RAM-ok a felhasználó által közvetlenül írhatók és olvashatók.

19. RAM fajták: • DRAM:(Dynamic RAM) viszonylag lassú, ma már nem használt típus. • SRAM:(Static RAM)a DRAM-ot váltotta fel, annál gyorsabb, de drágább • EDORAM:(Extended Data Out RAM) a DRAM egy másik elvek alapján továbbfejlesztett, gyorsabb változata. Jellegzetessége, hogy másodlagos memóriákat adnak a DRAM meglévő memóriacelláihoz, mellyel megkönnyítik az adatokhoz való gyors hozzáférést. • SDRAM:(Synchronous DRAM) az EDORAM továbbfejlesztett változata, melyet a mai korszerűbb gépekben is megtalálunk. • DDR-SDRAM:(Double Data Rate-SDRAM) az SDRAM továbbfejlesztése, ahhoz képest dupla sebességű adatátvitelt biztosít. Kisebb energiafelvétele miatt különösen alkalmas a hordozható számítógépekben való használatra. • RDRAM:(Rambus DRAM) napjaink egyik leggyorsabb RAM típusa, mely a fenti típusokhoz képest nagyságrendekkel nagyobb adatátviteli sebességre képes.

20. Egy SD (fent) és egy DDR (lent) RAM modul

21. ROM (1.): • A ROM (Read Only Memory) csak olvasható memória, amelynek tartalmát a gyártás során alakítják ki, más szóval beégetik a memóriába. Az elkészült ROM tartalma a továbbiakban nem törölhető és nem módosítható, a hibás ROM-ot egyszerűen el kell dobni. • A számítógép kikapcsolásakor nem törlődik, a beégetett adatok a gép bekapcsolása után azonnal hozzáférhetőek

22. ROM (3.) Mivel a számítógép működéséhez valamilyen program elengedhetetlen, a RAM memória viszont a bekapcsoláskor üres, ezért a számítógép „életre keltését” szolgáló indítóprogramot, a BIOS-t (Basic Input Output System) egy ROM memóriában helyezik el. A BIOS-t ezért gyakran ROM BIOS-ként is emlegetik. A tároló elemeket négyzetrács elrendezésben helyezik el (gyorsabb információ elérhetőség, könnyű dekódolhatóság). Az elemi tárolók a sorcím és az oszlopcím segítségével címezhetőek. Tartalmát csak egyszer, általában gyártáskor lehet beírni. A tartalom megváltoztatására később nincs lehetőség.

23. ROM fajták (1.): • PROM:(Programmable ROM) programozható, csak olvasható memória, amely gyártás után még nem tartalmaz semmit. Minden felhasználó saját programot és adatokat helyezhet el benne egy beégető készülék segítségével. A PROM-ba írt adat nem törölhető, és nem írható felül. • EPROM:(Erasable PROM) tartalmát különleges körülmények között ultraibolya fény segítségével törölhetjük, és akár többször is újraírhatjuk. Előnye a ROM-ok korábbi változataival szemben, hogy tartalma szükség szerint frissíthető.

24. ROM fajták (2.): EEPROM:(Electrically Erasable PROM) az EPROM továbbfejlesztett változata, amelynek tartalma egyszerű elektronikus úton újraírható. Flash memória: az EEPROM egy speciális típusa, melynek törlése és újraprogramozása nem bájtonként, hanem blokkonként történik. Ezt a memóriatípust használják például a modern számítógépek BIOS-ának tárolására, mivel lehetővé teszi a BIOS könnyű frissítését. REPROM: (Reprogramable ROM), újra programozható ROM.

25. Félvezető ROM és RAM memóriák Fixérték tárolók Írható-olvasható tárolók Át nem programozható memóriák Átprogramozható memóriák SRAM DRAM EPROM EEROM ROM PROM Elektro- mos úton törölhető és átprog- ramozható fixérték- tárak Statikus RAM-ok tartalmu- kat feszült- ség alatt fris- sítés nélkül megőrzik Dinamikus RAM-ok tartalmukat csak néhány ms ideig őrzik meg, frissítésre szorulnak Röntgen vagy ult- raibolya sugárzás- sal töröl- hető és elektro mos úton progra- mozható áramkörök Maszk- programo- zott áram- körök A felhasz- náló ál- tal egy- szer prog- ramozhat- tó eszkö- zök

26. Összefoglaló táblázat:

27. Ellenőrző kérdések: • Mi a memória fogalma? • Mi a RAM és a ROM közötti fő különbség? • Milyen RAM és ROM fajtákat ismersz? • Mi az a Neumann-féle szűk keresztmetszet?

28. Forrás: • http://hu.wikipedia.org

29. Köszönöm a figyelmet!!