Общие положения
Оперативная (основная) память представляет собой следующий уровень иерархии памяти. Оперативная память удовлетворяет запросы кэш-памяти и служит в качестве интерфейса ввода/вывода, поскольку является местом назначения для ввода и источником для вывода. Для оценки производительности (быстродействия) основной памяти используются два основных параметра: задержка и полоса пропускания. Традиционно задержка оперативной памяти имеет отношение к кэш-памяти, а полоса пропускания или пропускная способность относится к вводу/выводу. В связи с ростом популярности кэшпамяти второго уровня и увеличением размеров блоков у такой кэш-памяти полоса пропускания основной памяти становится важной также и для кэшпамяти.
Задержка памяти традиционно оценивается двумя параметрами: временем доступа и длительностью цикла памяти.
Оперативная память современных компьютеров реализуется на микросхемах статических и динамических запоминающих устройств с произвольной выборкой. Микросхемы статических ЗУ (СЗУ) имеют меньшее время доступа и не требуют циклов регенерации (восстановления) информации. Микросхемы динамических ЗУ (ДЗУ) характеризуются большей емкостью и меньшей стоимостью, но требуют схем регенерации и имеют значительно большее время доступа. У статических ЗУ время доступа совпадает с длительностью цикла.
Для микросхем, использующих примерно одну и ту же технологию, емкость ДЗУ по грубым оценкам в 4 — 8 раз превышает емкость СЗУ, но последние имеют в 8 — 16 раз меньшую длительность цикла и большую стоимость. По этим причинам в основной памяти практически любого компьютера, проданного после 1975 года, использовались полупроводниковые микросхемы ДЗУ (для построения кэш-памяти при этом применялись СЗУ). Естественно, были и исключения, например, в оперативной памяти суперкомпьютеров компании Cray Research использовались микросхемы СЗУ.
Для обеспечения сбалансированности системы с ростом скорости процессоров должна линейно расти и емкость ОП. В последнее время емкость микросхем динамической памяти учетверялась каждые три года, увеличиваясь примерно на 60 % в год. К сожалению скорость этих схем за этот же период росла гораздо меньшими темпами (примерно на 7 % в год). В то же время производительность процессоров, начиная с 1987 года, практически увеличивалась на 50 % в год.
Таким образом, согласование производительности современных процессоров со скоростью ОП вычислительных машин и систем остается на сегодняшний день одной из важнейших проблем. Методы повышения производительности за счет увеличения размеров кэш-памяти и введения многоуровневой организации кэш-памяти могут оказаться недостаточно эффективными с точки зрения стоимости систем. Поэтому важным направлением современных разработок являются методы повышения пропускной способности памяти за счет ее организации, включая специальные методы организации ДЗУ.
