Структурные методы повышения быстродействия запоминающих устройств

Постоянно растущие потребности вызвали к жизни ряд методов повышения быстродействия микросхем памяти.

Кучность адресов и произвольный доступ

Эффективность и целесообразность применения различных структурных методов повышения быстродействия ЗУ зависят от характера изменения адресов при обращениях к памяти. При реализации компьютерных программ чаще всего наблюдается ситуация, которую можно назвать кучностью адресов. В этом случае после обращения по некоторому адресу следующее обращение вероятнее всего будет по соседнему адресу или близкому к нему. Так проявляется известное свойство локальности программ. Последовательное изменение адресов при реализации программ нарушается командами переходов, но их доля среди команд программы невелика.

Для других алгоритмов, например, связанных с сетевыми задачами и процессами телекоммуникации, кучность адресов не наблюдается. Адрес последующего обращения к памяти не коррелируется с адресом предыдущего. В этом случае говорят о работе памяти в режиме произвольного доступа.

Быстрый страничный доступ

Этот способ повышения быстродействия применяется при работе ЗУ в условиях кучности адресов. Адрес можно рассматривать как состоящий из двух частей – адрес страницы (старшие разряды) и адреса слов на страницы (младшие разряды). Первоначальное обращение к памяти требует обработки обеих частей адреса, что занимает определённое время. Если следующее обращение происходит на той же странице, то процесс обращения к ячейке упрощается, поскольку обновляется только часть адреса, и цикл выборки ячейки сокращается.

Пакетная передача данных и команд

Этот способ повышения быстродействия применяется при работе ЗУ в условиях кучности адресов. Пакетная передача адресов и команд означает, что при обращении к памяти последовательно извлекается не только первоначально адресованное слово, но и несколько соседних – пакет. Размер пакета может быть различным. Внутри пакета выборка слов идёт быстро, т.к. адреса формируются внутри самой схемы, и не требуется для каждого слова пакета передавать в микросхему его адрес или часть адреса, что по сравнению со страничным доступом сокращает время выборки слов.

Передача данных с удвоенной скоростью (DDR)

Этот способ связан с повышением пропускной способности интерфейса памяти, т.е. тракта ввода/вывода данных. Технология DDR предусматривает восприятие данных по обоим фронтам синхросигнала, а это удваивает скорость передачи.

Применение многобанковых структур

Многобанковость позволяет исключить время восстановления из цикла обращения к ЗУ. В многобанковых структурах память делиться на части (банки), число которых может быть различным. Эффект появляется уже при делении памяти на два банка. В двухбанковой структуре в одном банке размещаются ячейки с нечётными адресами, в другом – с чётными. Если обращение идёт по последовательным адресам, то банки работают поочередно.

Конвейеризация трактов передачи данных

Сущность конвейеризации, которая применяется для повышения производительности различных средств обработки информации, заключается в разбиении трактов обработки информации на ступени.