le memorie parte i · 2009-10-07 · modulo di memoria ram: selezione lineare usata per memorie di...
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DIS - Dipartimento di Informatica e Sistemistica- Università di Napoli
LE MEMORIEParte I
DIS - Università degli Studi di Napoli “Federico II”
CALCOLATORI ELETTRONICI ICdL Ingegneria Biomedica (A-I)
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Supporti didattici
Libro di testo:» B. Fadini, C. Savy: Fondamenti di Informatica II, Liguori
Editore: Parte III, cap. 5» Dispense Integrative:
♦ Cap2 par.8
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Memoria
Insieme di registri (“organi atti a memorizzare informazioni”) sui quali sono definite 3 operazioni:
» Selezione: individuazione del registro al fine di leggere o scrivere
» Scrittura: posizionamento del registro in un determinato stato
» Lettura: rilievo dello stato del registro
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Memorie indirizzabili
Ogni registro è univocamente individuato da un numero intero (indirizzo) che assume valori da 0 a N-1 (spazio di indirizzamento)
tipicamente N è una potenza di 2
i registri sono caratterizzati dal parallelismop in bit
il meccanismo di selezione individua un registro in base al suo indirizzo
0
N-1
1
N-2
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Modello generale della memoria
MS
MB
RE WE
Supporto di memoriameccanismo di selezione
Memory Buffer
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Capacità
Capacità: numero di registri per il numero di bit del singolo registro
Gigabyte (GB)
bit (b)kilobit (Kb)megabit (Mb)
Megabyte (MB)
Gigabit (Gb)byte (B)kilobyte (KB)
un singolo 0 o 1
1 byte x 10243 (1,073,741,824 byte)1 byte x 10242 (1,048,576 byte)1 byte x 1024 (1,024 byte)8 bit1 bit x 10243 (1,073,741,824 bit)1 bit x 10242 (1,048,576 bit)1 bit x 1024 (1,024 bit)
Terabyte (TB) 1 byte x 10244 (… byte)
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Esempio di memoria indirizzabile
• 32 bit per l'indirizzo• 32 bit per il dato
0000A00C
MA p=32
FE681022
MB p=32
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Memorie associative (CAM)
CAM (Content Addressable Memory): ogni registro è individuato dal valore del campo chiave
datochiaveC0
C1
CN-1
D0
D1
DN-1
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Tempo di accesso
Tempo di accesso: tempo necessario ad eseguire un’operazione di lettura/scrittura (tempo di selezione più tempo di trasferimento)
Memorie prive di organi in movimento: il tempo d’accesso al dato è indipendente dalla sua posizione
Memorie dotate di organi in movimento (il supporto fisico e/o il sistema di lettura/scrittura sono in movimento): il tempo d’accesso dipende dalla posizione del dato rispetto al sistema di lettura/scrittura
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Principio di località Spaziale
Località Spaziale
I programmi tendono ad• eseguire sequenzialmente istruzioni adiacenti• eseguire iterativamente gruppi di istruzioni adiacenti • operare su dati memorizzati in locazioni di memoria adiacenti
se si referenzia una locazione di memoria, con 'buona' probabilità la prossima sarà una locazione ad essa vicina
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Principio di località Temporale
Località Temporale: nel corso dell'esecuzione i programmi tendono ad accedere ad istruzioni e dati a cui hanno già acceduto di recente
se si referenzia una locazione di memoria, con 'buona‘probabilità 'presto' essa sarà referenziata di nuovo
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Gerarchia di Memoria
CPUCache Primaria
Cache Secondaria
Memoria Principale
Memoria Secondaria
Velocita’,
costo
Capacità
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Gerarchia di Memoria
CPUCache Primaria
Cache Secondaria
Memoria Principale
Memoria Secondaria
Velocita’,
costo
Capacità
chip setmemoriacentrale
RAMmemorie
di massa
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Tassonomie delle memorie
Le memorie possono essere classificate in base alla modalità di accesso:
» Memorie Sequenziali» Memorie Casuali
alle operazioni consentite:» Memorie a sola lettura (Read Only Memory - ROM)» Memorie a lettura/scrittura (Read Write Memory - RWM)
alla “stabilità” dell’informazione memorizzata:» Volatili» Non volatili
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Celle elementari di memorie RAM
SRAM♦l’informazione memorizzata è conservata nelle celle di
memoria finché non viene modificata attraverso un’operazione di scrittura
DRAM♦l’informazione memorizzata nelle celle di memoria deve
essere ripristinata periodicamente (memory refresh)
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Chip o modulo di memoria RAM
Un chip o modulo RAM di capacità K e parallelismo p, generalmente controllato attraverso i segnali:
• RE (Read Enable)
• WE (Write Enable)
• CS (Chip select – abilitazione generale del chip)
prevede N=log2 K bit di indirizzo ed opera (lettura/scrittura) su parole di p bit
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Interfaccia di un modulo di memoria RAM
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Modulo di memoria RAM: selezione lineare
Usata per memorie di piccole dimensioni, richiede un numero di conduttori pari alla capacità del chip (per 1Mb sono necessari 220 = 1,048,576 conduttori)
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Modulo di memoria RAM: semiselezione
Rispetto alla selezione lineare si passa da 2N a 2x2N/2 conduttori (per un 1 MB si passa da 1,048,576 a 2048)
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Architettura di un chip a semiselezione con p=1
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Architettura di un chip a semiselezione con p>1
schema planare
schema spaziale(chip multistrato)
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Architettura di un sistema di memoria RAM
Realizzare una memoria di C = 8 MB con moduli da C' = 512 KB (219 byte)
Addr. bus Data bus
19 8
CS WE
512 KB
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WE
19512 KB
CS
8
0 19512 KB
CS WE
8
1 19512 KB
CS WE
8
15
1/16
4
23
0 1 15
WE
8
……
Data bus
Addr. bus
occorrono m=C/C' = 223/219 = 24 moduli bus indirizzi c = 23 bit: 4 per indirizzare il modulo e 19 per
indirizzare nel modulobus dati:parallelismo 8
Architettura di un sistema di memoria RAM
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Tassonomia delle memorie
I diversi tipi di memoria possono presentare differenze:» strutturali» funzionali» tecnologiche
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ROM
ROM: programmate in sede di produzione
PROM (Programmable ROM) programmabili dall’utente
EPROM (Erasable Programmable ROM): programmate (elettricamente) e cancellate (radiazioni ultraviolette) dall’utente
EEPROM (Electrically Erasable Programmable ROM): programmate e cancellate (elettricamente) dall’utente
Flash riprogrammabili moltissime volte
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4096 K * 1 bit512 K * 8 bit
Componenti di una RAM
* Decodificatore di riga e decodificatore di colonna * Core di memoria e circuiti di lettura e scrittura
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SIM (Single-In-Line Memory Module)
Tratto dal manuale:Texas Instruments MOS Memory: Commercial and Military Specifications Data Book, Texas Instruments, Literature Response Center, P.O. Box 172228, Denver, Colorado, 1991
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Collegamento di moduli di memoria
2 moduli 4 Word by 4 Bit formano una RAM 4 Word by 8 Bit
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Collegamento di moduli di memoria
2 moduli 4 Word by 4 Bit formano una RAM 8 Word by 4 Bit
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Montaggio dei moduli su una SIMM
DRAM IC: DRAM Integrated CircuitPCB: Printed Circuit BoardSIMM socket: Single In-Line Memory Module Socket
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La memoria nel computer
Disposizione orizzontale Disposizione verticale
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Banchi e schemi di memoria
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SIMM a 30 e a 72 pin
72 pin 32 bit
30 pin: 8 bit
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Credit card memories
Chiamate così perchè occupano grosso modo lo stesso spazio di una carta di credito
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DIMM a 72 e 168 pin
SO DIMM: Small Outline DIMM 32 bit 168 pin DIMM 64 bit
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DRAM Packages
DIPDual In-Line Package
SOJSmall Outline J-lead
TSOPThin, Small Outline Package
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Controllo dell’integrità dei dati
Parity checking: il modulo usa un bit aggiuntivo per ogni word per la parità. La parità viene successivamente controllata dai circuiti di controllo della parità
Error Correcting Code (ECC) technology: il modulo impiega circuiti aggiuntivi per la memorizzazione di informazioni di ridondanza. L’informazione di ridondanza viene successivamente controllata da opportuni circuiti di controllo che, in determinate circostanze, correggono gli eventuali errori