Μνήμη άμεσης προσπέλασης

Η κύρια μνήμη του υπολογιστή είναι μνήμη άμεσης προσπέλασης (Random Access Memory). Σε μία τέτοια μνήμη, ο χρόνος που χρειάζεται για να διαβάσουμε ή να γράψουμε μία πληροφορία στη μνήμη είναι πάντα ο ίδιος, ανεξάρτητα από τη συγκεκριμένη διεύθυνση της πληροφορίας αυτής.

Μια μονάδα μνήμης άμεσης προσπέλασης πραγματοποιείται συνήθως με ένα ολοκληρωμένο κύκλωμα, το οποίο επικοινωνεί με τον υπολογιστή με ηλεκτρικά σήματα που περνούν από τους ακροδέκτες του. Υπάρχουν τέτοια σήματα για τον προσδιορισμό μιας διεύθυνσης, για την ανταλλαγή των πληροφοριών που αποθηκεύει η μνήμη και για τον προσδιορισμό της λειτουργίας που θα επιτελέσει.

Οι δύο βασικές τεχνολογίες που χρησιμοποιούνται σήμερα για την κύρια μνήμη είναι (α) οι στατικές μνήμες (SRAM), με χρόνο προσπέλασης 10-20 ns και (β) οι δυναμικές μνήμες (DRAM), με χρόνο προσπέλασης 90-120 ns*. To κόστος των δυναμικών μνημών είναι περίπου το 25% αυτού των στατικών μνημών.

Μπορούμε να φανταζόμαστε μια μονάδα μνήμης άμεσης προσπέλασης σαν ένα πίνακα από λέξεις, κάθε μία από τις οποίες αντιστοιχεί σε μία διεύθυνση. Αν η μονάδα περιέχει 2κ λέξεις, οι διευθύνσεις τους θα είναι οι αριθμοί από Ο έως 2κ-1, και θα απαιτούν κ bits για να παρασταθούν.

Αν το πλήθος των λέξεων σε μία μονάδα μνήμης είναι δύναμη του 2, π.χ. 2κ, τότε οι διευθύνσεις των λέξεων χρειάζονται ακριβώς Κ bits για να παρασταθούν.

Οι τιμές αυτές, οι οποίες βελτιώνονται συνεχώς, είναι ενδεικτικές για το 1999.

Έτσι λοιπόν το ολοκληρωμένο κύκλωμα της μνήμης επικοινωνεί με τις υπόλοιπες μονάδες του υπολογιστή με:

- Τις γραμμές διεύθυνσης, που είναι k το πλήθος, και έχουν τα ονόματα Ak-1-A0.

- Τις γραμμές δεδομένων, που είναι n το πλήθος (n είναι το μέγεθος σε bits της λέξης για τη μνήμη) με ονόματα Dn-1-D0.

- Μια γραμμή για την ενεργοποίηση της εγγραφής στη μνήμη, με το όνομα WR (από το Write, γράφω)

- Μια γραμμή για την ενεργοποίηση της ανάγνωσης από τη μνήμη, με το όνομα RD (από το Read, διαβάζω)

Για να γίνει μια λειτουργία ανάγνωσης από τη μονάδα της μνήμης, οι γραμμές διεύθυνσης (Αk-1…Α0) μεταφέρουν τη δυαδική διεύθυνση της λέξης που θα διαβαστεί. Στη συνέχεια ο επεξεργαστής ενεργοποιεί το σήμα RD, και μετά από μια μικρή καθυστέρηση οι γραμμές δεδομένων (Dn-1…D0) ενεργοποιούνται με τα δεδομένα της λέξης.

Με παρόμοιο τρόπο, για να γίνει μια εγγραφή στη μονάδα της μνήμης, οι γραμμές διεύθυνσης μεταφέρουν τη διεύθυνση της λέξης που θα γραφεί και οι γραμμές δεδομένων τα περιεχόμενά της. Κατόπιν ο επεξεργαστής ενεργοποιεί το σήμα WR και μετά από ένα μικρό χρονικό διάστημα η λέξη έχει εγγραφεί στη μνήμη.

Χρονική εξέλιξη των σημάτων κατά την ανάγνωση από τη μνήμη

Χρονική εξέλιξη των σημάτων κατά την εγγραφή στη μνήμη