Перспективы развития электронных устройств памяти информационные технологии

Перспективы развития электронных устройств памяти

Еще совсем недавно между различными видами памяти в компьютере легко проводилась хоть условная, но непроходимая граница. Например, механические устройства для хранения данных использовали способы и стандарты для записи и чтения битов и байтов, серьезно отличающиеся от тех, которые применялись в электронной памяти, собранной на микросхемах. Но сегодня эта граница очень быстро стирается — микросхемы флэш-памяти успешно используются вместо винчестеров, а винчестеры по скорости доступа к данным вполне могут заменить электронную память в морально устаревших компьютерах. Если же заглянуть в лаборатории ученых, то там уже разрабатываются устройства памяти, которые в будущем вытеснят из конструкций компьютеров винчестеры, приводы разнообразных сменных дисков и даже модули с микросхемами оперативной памяти.
Так как нас, в первую очередь, интересует, что находится внутри персонального компьютера, который стоит сейчас перед нами, то приведем традиционное деление запоминающих устройств на различные классы.
Сначала рассмотрим виды электронной памяти, конструктивно выполненной на микросхемах, и их основные отличительные черты.
Оперативная память (Main memory), или память с произвольным доступом — это основное место хранения команд и данных текущих задач (программ) в персональных компьютерах. Часто для обозначения оперативной памяти используются термины "оперативное запоминающее устройство" (ОЗУ) или, в английском варианте — Random Access Memory (RAM). Для создания оперативной памяти применяются микросхемы, припаиваемые на сменные модули памяти, которые, в свою очередь, устанавливаются в разъемы на системной плате. ОЗУ — наиболее быстродействующая адресуемая память в компьютере, причем именно от скорости обмена данными между процессором и микросхемами оперативной памяти зависит производительность компьютера Так как быстродействующие микросхемы очень дороги, то для ОЗУ персонального компьютера используются микросхемы динамической памяти (это те самые модули SIMM и DIMM, которые продаются в компьютерных магазинах), но у них есть особенность — примерно каждые 2 мс им требуется цикл регенерации (восстановления) записанных данных. Следует отметить, что наибольший недостаток микросхем ОЗУ заключается в том, что при выключении питания компьютера все данные, находящиеся в них, теряются. Емкость ОЗУ в персональном компьютере может достигать величины в 1 Гбайт и более (но в первых персональных компьютерах, например, даже 64 Кбайт памяти вызывали восторг у пользователей).
Кэш-память (Cache Memory) или сверхоперативная память (СОЗУ) — это одна из разновидностей быстродействующей оперативной памяти, для которой используются дорогостоящие микросхемы статической памяти. Основное назначение кэш-памяти в компьютере — служить местом временного хранения обрабатываемых в текущий момент времени кодов программ и данных. То есть ее назначение служить буфером между различными устройствами для хранения и обработки информации, например, между процессором и ОЗУ, между механической частью винчестера и ОЗУ и т.д. В зависимости от назначения и типа процессора объем кэш-памяти может составлять величину, например 8 и 16 Кбайт, 128 и 256 Кбайт, а в ряде случаев достигает 2—3 Мбайт. Кроме того, кэшпамять делится на уровни и, соответственно, для каждого уровня кэшпамяти используются свои, весьма различные по конструкции и быстродействию микросхемы.
Внутренний кэш процессора класса Pentium, он же первичный кэш, или кэш первого уровня (Level I Cache), находится на том же кристалле, что и процессор. Основное назначение этого кэша — хранение команд и данных, которые в текущий момент обрабатываются в процессоре. Главное отличие от всех остал