Назначение, основные виды запоминающих устройств (ЗУ)

ЗУ предназначено для выполнения функция памяти т.е. для хранения информации, представленной в кодовой форме, а также для её приёма и выдачи по требования (запросу).

Как всякое сложное техническое устройство, ЗУ состоит из отдельных частей со строго определённым функциональным назначением.

Накопитель – часть ЗУ, предназначенная непосредственно для хранения информации.

Запоминающая среда – материал, в (на) котором данные могут быть представлены в виде физических изменений его состояния.

Запоминающий элемент (ЗЭ)–часть памяти, используемая для хранения наименьшей единицы данных.

Основными параметрами ЗУ являются:

- информационная ёмкость,

- разрядность,

- надёжность,

- удельная плотность,

- мощность потребления,

- физический объём.

Информационная ёмкость определяется наибольшим количеством информации, которая может быть зафиксирована данным ЗУ. Емкость ЗУ чаще всего измеряется количеством N хранимых слов, однако часто используются и другие величины: двоичная единица информации бит М; байт (один байт равен восьми битам), килобит (1024 бита), килобайт (1024 байта). 1 Кбит = 2¹⁰ бит = 1024 бит, мегабит (1024 Кбита), мегабайт (1024 Кбайта). 1 Мбит = 2²⁰ бит = 1048676 бит, 1 Гбит = 2³⁰бит= 1 073 741 824 бит.

Разрядность n – количество разрядов в запоминаемом слове. Разрядность слов в ЗУ, как правило, кратна байту.

Для оценки быстродействия ЗУ используются, например, такие временные характеристики как:

- время записи t_зап - время от момента подачи кода адреса на регистр адреса ЗУ до окончания процесса записи в накопителе ЗУ;

- время выборки t_выб - время от момента подачи кода регистра на регистр адреса (РА) ЗУ до момента поступления считанного слова на регистр числа ЗУ.

Наиболее полной характеристикой быстродействия ЗУ является времяцикла Т_ц – минимальное время между двумя последовательными обращениями к ЗУ.

Надёжность ЗУ – обобщённое качество, определяемое совокупностью его свойств и характеристик, обеспечивающих выполнение функций записи, хранения и считывания информации при определённых условиях эксплуатации. В общем случае надёжность как свойство системы не может быть в полной мере оценена ни одним из количественных критериев. Поэтому при оценке надёжности ЗУ наиболее часто используют характеристики конструктивной, информационной, а также параметрической надёжности.

Основными показателями конструктивной надёжности,

рассчитываемыми на основании λ-характеристик элементов, являются:

- интенсивность отказов час^-1 ,

где: n – число отказавших элеменов,

N – число элементов, поставленных на испытание,

Т – время испытания;

- вероятность Р безотказной работы на заданном интервале времени

P(t) = exp (- λt);

- среднее время Т _србезотказной работы час.

Информационная надёжность ЗУ определяется его помехоустойчивостью, т.е. способностью сохранять информацию при воздействии дестабилизирующих факторов.

Основная характеристика параметрической надёжности ЗУ –область устойчивой работы, построенная в координатах параметров, наиболее сильно влияющих на работоспособность ЗУ (часто в координатах возбуждающих токов или питающих напряжений)

В качестве количественных показателей стоимости ЗУ чаще используют абсолютную стоимость С устройства, или приведённую стоимость хранения одного биты информации:

.

 

Экономичность ЗУ оценивается косвенным методом-сравнением количества расходуемого оборудования как в отдельных блоках устройства, так и в ЗУ в целом.

С ростом информационной ёмкости и быстродействия ЗУ всё более жёсткие ограничения накладываются на величину мощности потребления и длину связей. Это предопределяет повышение требований к конструкции и компактности ЗУ, характеризуемым удельной плотностью хранения информации.

Удельная плотность – количество информации, приходящееся на единицу физического объёма, :

.

Схема классификации ЗУ приведена на рисунке 6.1,

где:

СОЗУ – сверхоперативное ЗУ,

ОЗУ – оперативное ЗУ,

БЗУ – буферное ЗУ,

ВЗУ – вспомогательное ЗУ,

ПЗУ – постоянное ЗУ,

ВУ – внешние запоминающие устройства.

На рис. 6.1 приведена классификация запоминающих устройств, охватывающая как их структурные, так и конструктивные аспекты.

 

Рисунок 6.1 – Схема классификации ЗУ