Jak jste na tom s pamětí? (5)

Posledně jsme skončili u základního - spíše elektronického - popisu paměti RAM. V dnešní části se podíváme, jak paměť RAM vypadá fyzicky, protože jak asi všichni víte nebo alespoň tušíte, s operační pamětí to není zas až tak jednoduché. Myslím si, že dnešní část bude zvlášť zajímavá i proto, že bude obsahovat spoustu názorných obrázků. Nezbývá než dát se do čtení.

Jak to bylo dřív, jak je to dnes?

První počítače PC používaly operační paměť osazenou pomocí jednotlivých integrovaných obvodů, z nichž každý měl šířku přenosu 1 bit nebo čtveřici bitů (tzv. nibble - nibble oriented memory). Vzhledem k tomu, že tyto počítače byly nejčastěji postaveny na bázi procesoru 8088 (viz seriál o procesorech), který měl 8bitovou datovou sběrnici, bylo nutné, aby byl vždy osazen zároveň patřičný počet paměťových obvodů. Paměťové obvody byly dodávány v pouzdrech DIP, osazovaly se přímo do odpovídajících patic na základní desce a měly kapacitu 256 kb. V závislosti na typu základní desky se používaly dva způsoby realizace:

• bezparitní:

Při tomto způsobu montáže jsou paměťové obvody zapojeny přímo k datové sběrnici procesoru. Je použito osm obvodů s šířkou přenosu jeden bit nebo dva obvody s šířkou přenosu jeden nibble. Nevýhodou této realizace je skutečnost, že zde není použito žádné zabezpečení pro případ, že by se informace v paměti nějakým způsobem poškodila (např. vadným paměťovým obvodem nebo závadou na základní desce).

• paritní:

Toto zapojení používá v obou případech navíc jeden paměťový obvod s šířkou přenosu 1 bit, do kterého se ukládá pro každých osm bitů jeden bit paritní (parita = sudost, lichost). Při zápisu do paměti je pomocí generátoru parity vygenerován paritní bit. Paritní bit je generován tak, že se ukládaná 8bitová informace doplní buď na sudý počet jedniček (sudá parita), nebo na lichý počet jedniček (lichá parita). Tento jeden bit je uložen do posledního paměťového obvodu. Při čtení z paměti se pak přečte všech devět bitů a provede se kontrola, zda uložená informace odpovídá uloženému paritnímu bitu. Pokud kontrola nedopadne správně, je zřejmé, že došlo k poškození informace uložené v paměti a práce počítače je zastavena. Tento způsob organizace operační paměti se používal hlavně u počítačů řady PC a PC/XT. Je možné se s ním setkat i u prvních počítačů řady PC/AT osazené procesorem80286.

Se vzrůstajícími požadavky na kapacitu operační paměti se začal objevovat další způsob její organizace, který dovoloval zejména její snadnější rozšiřování a zároveň poskytoval kýženou kapacitu. V tomto případě jsou paměti integrovány na miniaturních deskách plošného spoje označovaných jako SIMM(Single Inline Memory Module), které jsou potom jako celek osazovány do odpovídajících konektorů na základní desce (popř. do jiných zařízení využívajících ke své činnosti paměť). Tyto moduly jsou vyráběny ve dvou variantách:

• 30-pin SIMM: používaný u většiny počítačů s procesory 80286, 80386, 80386 SX a některých 80486. Mají 30 vývodů a šířku přenosu dat 8 bitů (bezparitní SIMM) nebo 9 bitů (paritní SIMM). Jsou vyráběny v různých kapacitních variantách - 256 kB, 1 MB a 4 MB.

• 72-pin SIMM (PS/2 SIMM): používaný u počítačů s procesory 80486 a vyššími. PS/2 SIMMy mají 72 vývodů, šířku přenosu dat 32 bitů (bezparitní SIMM) nebo 36 bitů (paritní SIMM - pro každý byte jeden paritní bit). Jsou vyráběny s kapacitou 4 MB, 8 MB, 16 MB, 32 MB.

Ve skutečnosti vypadají "SIMMy" následovně:

A pokud vás zajímá, kam a jak se tyto plošné spoje zasouvají, podívejte se na další dva obrázky:

Kromě modulů SIMM se ještě u některých starších počítačů s procesory 80286 a 80386 používaly moduly SIPP (Single Inline Pin Package). Jedná se o moduly velmi podobné modulům 30-pin SIMM. Moduly SIPP mají i stejný počet stejně rozmístěných vývodů. Jediný rozdíl je ve tvaru vývodů, které jsou tvořeny pouze malými špičkami (piny). Jistě si tedy dovedete představit, jak snadno se tyto piny ohýbají a lámou - proto se toto provedení RAM paměti příliš neuchytilo.

Posledním, dnes vyráběným, typem paměťových modulů jsou paměťové moduly typu DIMM (Dual Inline Memory Module). Jedná se, podobně jako v případě modulů SIMM, o malou desku plošného spoje osazenou paměťovými integrovanými obvody. Moduly DIMM mají 168 vývodů a šířku přenosu 64 bitů. Vyrábějí se s kapacitami 16 MB, 32 MB a 64 MB - a v současné době už i v provedení 512 MB. Jejich největší výhodou je právě rozšířené přenosové pásmo, které zajišťuje rychlejší pohyb dat směrem do (resp. z) paměti.

Není Flash jako Flash...

Kapitolou sama pro sebe jsou paměti typu Flash. Tyto paměti jsou jakousi obdobou pamětí EEPROM (viz minulá část). Jedná se o paměti, které je možné naprogramovat (následně i přemazat) a které jsou statické a energeticky nezávislé. Vymazání se provádí elektrickou cestou, jejich přeprogramování je možné provést přímo v počítači. Paměť typu Flash tedy není nutné před vymazáním (naprogramováním) z počítače vyjmout a umístit ji do speciálního programovacího zřízení. S trochou nadsázky se dá říci, že paměť Flash je kombinací paměti RAM a ROM. Data jsou uchovávána v paměťových buňkách podobně jako u dynamických i statických pamětí RAM. Na druhou stranu si svůj obsah dokáže Flash paměť podržet i po odpojení od napájení - odtud tedy podobnost s pamětí ROM. Mezi její další výhody patří i velmi nízká hodnota napájení, odolnost vůči otřesům a v neposlední řadě i velikost. Paměťové Flash karty mají rozměry jen několika čtverečních centimetrů, a tak nacházejí uplatnění hlavně u digitálních fotoaparátů a přídavných paměťových modulů do notebooků. Abychom ale nejmenovali jen samé klady Flash karet, musíme zmínit i jejich nevýhody. Mohli byste si totiž snadno položit otázku: " Proč už dávno nejsou Flash paměti standardem ve všech počítačích?" Odpověď je snadná. Jako všude tak i tady jsou peníze až na prvním místě. Výrobní náklady Flash pamětí jsou totiž několikanásobně vyšší než u pamětí ROM nebo RAM. Navíc mají paměťové buňky ve Flash pamětech omezenou životnost na přibližně 100 000 zápisových cyklů - na první pohled to je sice vysoké číslo, ale zkuste si sami spočítat, kolikrát za den ukládáte svou práci třeba na harddisk... A ještě jednu vadu na kráse lze Flash pamětem vytkout - na rozdíl od paměti RAM, kterou lze mazat po jednotlivých bajtech, musí být tato mazána po blocích. Uplatnění tedy nejspíš najde hlavně u digitálních fotoaparátů a notebooků. Ostatně současný vývoj to již velmi jasně naznačuje.

Myslím si, že z oblasti pamětí nám již zbývají pouze paměti typu Cache, které velice úzce souvisejí s celkovou výkonností počítačů. Zmínil jsem se o nich již v souvislosti s procesory a tak nebude zrovna od věci "doklepnout" je v příštím díle.