Выбор оперативной памяти

Элементы памяти составляют основу внутреннего функционирования любой вычислительной системы, так как с их помощью данные хранятся и могут быть вновь прочитаны при дальнейшей обработке. Чтобы CPU мог выполнять программы, они должны быть загружены в оперативную рабочую память ( под рабочей памятью мы понимаем память, доступную для программ пользователя). CPU имеет непосредственный доступ к данным, находящимся в оперативной памяти (Random Access Memory, RAM – память с произвольным доступом), с другой же – «периферийной», или внешней , памятью ( гибкими и жесткими дисками ) процессор работает через буфер, являющийся разновидностью оперативной памяти, недоступной пользователю. Только после того, как программное обеспечение будет считано в RAM с внешнего носителя данных, возможна дальнейшая работа системы в целом.

Оперативная память, или как еще называют ее техническую реализацию – оперативное запоминающее устройство (ОЗУ, RAM), представляет собой самую быструю запоминающую среду компьютера. Принципиально имеет значение то, что информация может быть как записана в нее, так и считана.

Оперативная память имеет свои достоинства и недостатки:

- Благодаря малому времени доступа к памяти скорость обработки данных существенно возрастает. Если бы информация считывалась ( соответственно записывалась ) только с внешних носителей, то пользователь проводил бы в ожидании завершения выполнения той или иной операции много времени.

- Недостатком оперативной памяти является то, что она является временной памятью. При отключении питаня оперативная память полностью «очищается», и все данные, не записанные на внешний носитель, будут навсегда потеряны.

Оперативная память принадлежит к категории динамической памяти, т.е. ее содержимое во время эксплуатации должно «освежаться» через определенные интервалы времени. Не будем углубляться в принципы работы оперативной памяти. Отметим лишь, что время доступа к блоку RAM определяется в первую очередь временем чтения ( разряда конденсатора ) и регенерации (заряд конденсатора). Оно измеряется в наносекундах. Его величина будет сказываться на быстродействии системы. В связи с этим в РС на базе CPU 80486 или Pentium должны устанавливаться элементы памяти со временем доступа 70 нс и менее.

Исходя из того, что в системных платах описаных выше применяются модули SIMM и DIMM, ограничимся их сравнением. В современных материнских платах с процессором 80486 и Pentium используются SIMM – модули, так как по своей организации и конструкции они являются наиболее эффективным средством обеспечения RAM для программных продуктов, требующих для своей работы все большие и большие объемы памяти. Кроме того, они достаточно надежны и занимают мало места. Когда речь идет о SIMM – модуле, имеют ввиду плату, которая по своим размерам примерно соответствует SIP –модулю. Но в отличие от  SIP – модуля выводы для SIMM-модуля заменены так называемыми контактами типа PAD (вилка). Эти контакты выполнены печатным способом и находятся на одном краю платы. Благодаря такой конструкции SIMM-модулей существенно повышается надежность электрического контакта в разъеме и механическая прочность модуля в целом, тем более что все контакты изготовлены из высококачественного материала и позолочены. SIMM-модули являются стандартом в современных вычислительных системах. Они оборудованы микросхемами памяти общей емкостью 8, 16, 32Мб и более. В ЗС с CPU 80386 и ранних моделях с CPU 80486 использовались 30-контактные SIMM-модули памяти ( DRAM ) и число слотов на материнской плате колебалось от 4 до 8. В настоящее время найти в продаже подобные модули весьма не просто. В более поздних моделях РС с CPU 80486 и Pentium стали использоваться 72-контактные SIMM-модули памяти (FPM DRAM). 30- и 72- контактные SIMM имеют ширину шины 8 и 32 бит соответственно.

При изготовлении SIMM-модулей применяются следующие технологии:

- FPM DRAM (Fast Page Mode)- реализуют страничный режим. Это очень старая схема оптимизации работы памяти и наиболее медленная из реально применяемых. Но и самая дешевая.

- EDO RAM (Extended Data Output) – разновидность асинхронной DRAM с расширенным вводом данных. Память типа EDO рекламировалась как значительно более быстрая по сравнению с FPM, однако реально это преимущество не так очевидно из-за применения на материнской плате быстродействующего кэша второго уровня.

DIMM (Dual In-Line Memory Module) – наиболее современная разновидность форм-фактора модулей памяти. Отличается от SIMM тем, что контакты с двух сторон модуля независимы (dual), что позволяет увеличить соотношение ширины шины к геометрическим размерам модуля. Наиболее распространены 168-контактные DIMM (ширина шины 64 бит). При изготовлении этих мдулей применяют технологию SDRAM.

- SDRAM (Sychronous DRAM) – это более новая технология микросхем динамической памяти. Основное отличие данного типа памяти заключается в том , что все операции в микросхемах памяти синхронизированы с тактовой частотой CPU, т.е. память и CPU работают синхронно. SDRAM позволяет сократить время, затрачиваемое на выполнение команд и передачу данных, за счет исключения циклов ожидания. Применение SDRAM дает выигрыш в производительности по сравнению с EDO со временем доступа 60ns, однако вовсе не шестикратный, как можно подумать, глядя на маркировку. В частности, при частоте системной шины 66 МГц на чипсете 430ТХ (VX не оптимально использует SDRAM) память EDO 60ns позволяет организовать последовательный доступ по схеме 5-2-2-2, а SDRAM с маркировкой 10ns – по схеме 5-1-1-1, что дает выигрыш порядка 30%. (в действительности выигрыш заметно меньше, поскольку доступ к памяти далеко не всегда последовательный, и намного большее значение имеет кэш) Однако при увеличении частоты системной шины вплоть до 100МГц SDRAM 10ns будет по прежнему в состоянии поддерживать схему 5-1-1-1, а EDO 60ns будет либо неработоспособно вообще, либо будет работать по значительно худшей схеме. Характеристики перечисленных типов памяти приведены в таблице 5.3.1.

Таблица 5.3.1.

Основные параметры рассмотренных типов памяти

Проанализировав эту информацию, не трудно сделать правильный выбор необходимых нам модулей памяти. Установим на плату с чипсетом 430ТХ модуль DIMM 16Mb SDRAM, а для чипсета VPX – SIMM 16Mb EDO. Стоимость их одинакова.

Выбор HDD.

Для нормальной работы РС наличие только оперативной памяти недостаточно. Необходимо присутствие HDD (Hard Disk Drive) или винчестер, также называемый накопителем на жестких дисках. HDD является энергонезависимым носителем информации, т.е. при отключении питания РС все данные, сохраненные на нем, сохраняются. Объемы информации, которые можно схранять на HDD, определяются его емкостью. Эта величина у некоторых моделей, например Quantum Bigfoot TS достигла 19.2Гб. Физические размеры винчестеров стандартизированы параметром, называемом форм-фактор, и имеет величину 2,5”, 3,5” или 5,25”. Соответственно, эти стандарты будут накладывать ограничения на емкость винчестера. Поскольку невозможно бесконечно увеличивать число и размеры жестких дисков, то фирмы-производители по пути усовершенствования технологий производства и увеличения плотности записи.

Емкость винчестера является не единственной его характеристикой. Не менее важным считается его быстродействие. Оно определяется средним временем доступа и скоростью передачи данных.

- Среднее время доступа (Average Seek Time) к различным объектам на диске определяет фактическую производительность. Время, необходимое HDD для поиска любой информации на диске, измеряется в миллисекундах. У современных моделей эта величина не превышает 10мс. Важнейшим показателем, характерезующим механизм перемещения головок, является время позиционирования головки на дорожке (Track to Track Seek). Оно также измеряется в миллисекундах. Максимальное время доступа (Maximum Seek Time) измеряется как интервал времени, который необходим гребенке с головками, чтобы однократно переместиться по всей поверхности диска (с первой дорожки на последнюю).

- Скорость передачи данных предлагается в качестве второго параметра для оценки производительности винчестера. Время доступа характерезует только скорость позиционирования головки, а то, как быстро эта информация считывается, зависит от таких характеристик винчестера, как количество байт в секторе, количество секторов на дорожку и, наконец, от скорости вращения дисков. Зная перечисленные параметры, можно определить максимальную скорость передачи данных (Maximum Data Transfer Rate, MDTR) по следующей формуле:

MDTR=SRT*512*RPM/60( байт/с)

Где SRT – количество секторов на дорожке

RPM – частота вращения дисков, об/мин.

Отмечу, что современные винчестеры имеют свой кэш. Это может существенно влиять на скорость работы HDD, так как он в состоянии хранить данные, прочитанные с упреждением, которые с высокой долей вероятности понадобятся процессору.

Для сравнения выберем два HDD, имеющие форм-фактор 3,5”    и   работающих   в  режиме   Ultra DMA. Это HDD QUANTUM

Fireball SE 2.1 и FUDSITSU MPB 3032 AT 3.2. Их параметры приведены в таблице 5.4.1.

Таблица 5.4.1.

Основные характеристики HDD

К сожалению точная стоимость этих моделей мне не известна. Можно лишь предположить, что первая модель будет дешевле второй, так как быстродействие их фактически одинаково и цена будет определятся емкостью винчестера. Поэтому, отдадим предпочтение фирме QUANTUM.