LE MEMORIE Parte I · 2009-10-07 · Modulo di memoria RAM: selezione lineare Usata per memorie di piccole dimensioni, richiede un numero di conduttori pari alla capacità del chip

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)

Supporti didattici

Libro di testo:» B. Fadini, C. Savy: Fondamenti di Informatica II, Liguori

Editore: Parte III, cap. 5» Dispense Integrative:

♦ Cap2 par.8

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

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

Modello generale della memoria

Supporto di memoriameccanismo di selezione

Memory Buffer

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)

Esempio di memoria indirizzabile

• 32 bit per l'indirizzo• 32 bit per il dato

0000A00C

MA p=32

FE681022

MB p=32

Memorie associative (CAM)

CAM (Content Addressable Memory): ogni registro è individuato dal valore del campo chiave

datochiaveC0

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

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

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

Gerarchia di Memoria

CPUCache Primaria

Cache Secondaria

Memoria Principale

Memoria Secondaria

Velocita’,

Capacità

Gerarchia di Memoria

CPUCache Primaria

Cache Secondaria

Memoria Principale

Memoria Secondaria

Velocita’,

Capacità

chip setmemoriacentrale

RAMmemorie

di massa

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

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)

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

Interfaccia di un modulo di memoria RAM

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)

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)

Architettura di un chip a semiselezione con p=1

Architettura di un chip a semiselezione con p>1

schema planare

schema spaziale(chip multistrato)

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

512 KB

19512 KB

0 19512 KB

1 19512 KB

0 1 15

……

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

Tassonomia delle memorie

I diversi tipi di memoria possono presentare differenze:» strutturali» funzionali» tecnologiche

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

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

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

Collegamento di moduli di memoria

2 moduli 4 Word by 4 Bit formano una RAM 4 Word by 8 Bit

Collegamento di moduli di memoria

2 moduli 4 Word by 4 Bit formano una RAM 8 Word by 4 Bit

Montaggio dei moduli su una SIMM

DRAM IC: DRAM Integrated CircuitPCB: Printed Circuit BoardSIMM socket: Single In-Line Memory Module Socket

La memoria nel computer

Disposizione orizzontale Disposizione verticale

Banchi e schemi di memoria

SIMM a 30 e a 72 pin

72 pin 32 bit

30 pin: 8 bit

Credit card memories

Chiamate così perchè occupano grosso modo lo stesso spazio di una carta di credito

DIMM a 72 e 168 pin

SO DIMM: Small Outline DIMM 32 bit 168 pin DIMM 64 bit

DRAM Packages

DIPDual In-Line Package

SOJSmall Outline J-lead

TSOPThin, Small Outline Package

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

LE MEMORIE Parte I · 2009-10-07 · Modulo di memoria RAM: selezione lineare Usata per memorie di piccole dimensioni, richiede un numero di conduttori pari alla capacità del chip

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