Gedächtnis-Grundlagen ~ ROM DRAM SRAM Cachespeicher

Gedächtnis ist der Arbeitsbereich für den Prozessor des Computers. Es ist ein Zwischenspeicherbereich, in dem die Programme und die Daten, die an durch den Prozessor funktioniert werden, liegen müssen. Gedächtnisspeicher gilt als temporär, weil die Daten und die Programme dort nur so lang bleiben, wie der Computer elektrische Energie hat oder nicht zurückgestellt werden. Vor geschlossen werden oder Zurückstellen können alle mögliche Daten, die sollten zu einer Festspeichervorrichtung (geändert worden ist normalerweise eine Festplatte) gespeichert werden also er in Gedächtnis zukünftig neu geladen werden.

Gedächtnis häufig wird RAM, für RAM genannt. Hauptspeicher wird RAM genannt, weil Sie (im Vergleich mit der Reihe nach) jede mögliche Position im Gedächtnis nach dem zufall zugänglich machen können. Diese Kennzeichnung ist ein wenig irreführend und häufig fehlinterpretiert. Read-only-Speicher (ROM) z.B. ist auch nach dem zufall zugänglich, dennoch wird normalerweise vom System RAM unterschieden, weil er Daten ohne Energie beibehält und nicht zu normalerweise geschrieben werden kann. Obgleich eine Festplatte als virtueller RAM benutzt werden kann, betrachten wir nicht dieses RAM auch nicht.

Über den Jahren hat die Definition von RAM von einem einfachen Akronym geändert, um zu werden etwas, die bedeutet, daß der Primärspeicherarbeitsbereich, den der Prozessor verwendet, Programme laufen zu lassen, der normalerweise aus einer Art Span benanntes dynamisches RAM (DRAM) konstruiert wird. Eine der Eigenschaften der DRAM-Späne (und folglich der meisten Arten RAM im allgemeinen) ist, daß sie Daten dynamisch speichern, die wirklich zwei Bedeutungen hat. Eine Bedeutung ist, daß die Informationen zum RAM wiederholt geschrieben werden können jederzeit. Das andere bezieht der Tatsache, daß mit ein DRAM die Daten erfordert, erneuert zu werden (im Wesentlichen neu geschrieben worden) jede wenigen Millisekunden oder so; schnelleres RAM erfordert häufig erneuern als langsameres RAM. Eine Art RAM benanntes statisches RAM (SRAM) erfordert nicht das periodische Erneuern. Eine wichtige Eigenschaft von RAM im allgemeinen ist, daß Daten nur so lang gespeichert werden, wie das Gedächtnis elektrische Energie hat.

Wenn wir über einen Computerspeicher sprechen, bedeuten wir normalerweise das RAM oder das körperliche Gedächtnis im System, das hauptsächlich die Speicherchips ist, oder Module der Prozessor verwendet, laufende hauptsächlichprogramme und Daten zu speichern. Dieses häufig wird mit dem Bezeichnung Speicher verwirrt, der verwendet werden sollte, wenn man auf Sachen wie Scheibe und Bandlaufwerke sich bezieht (obgleich sie als Form des RAM benannten virtuellen Speichers verwendet werden können).

RAM kann auf die körperlichen Späne sich beziehen, die das Gedächtnis im System und im logischen Diagramm und Plan von diesem Gedächtnis bilden. Das logische Diagramm und der Plan beziehen sich, wie die Speicheradressen zu den tatsächlichen Spänen abgebildet werden und auf welche Adresse Positionen enthalten, die Arten der System Informationen.

Die Leute, die zu den Computern verwirren neu sind häufig, Hauptspeicher (RAM) mit Magnetplattenspeicher, weil beide die Kapazitäten haben, die in den ähnlichen Megabyte- oder Gigabytebezeichnungen ausgedrückt werden. Die beste Analogie, zum des Verhältnisses zwischen Gedächtnis und Magnetplattenspeicher zu erklären, die ich gefunden habe, soll an ein Büro mit einem Schreibtisch und einem Akte Schrank denken.

In dieser populären Analogie stellt der Akte Schrank die Festplatte des Systems dar, in der Programme und Daten für langfristige Beschützung gespeichert werden. Der Schreibtisch stellt den Hauptspeicher des Systems dar, der die Person erlaubt, die am direkten arbeitet Zugriff des Schreibtisches (dienend als der Prozessor) zu allen möglichen Akten, die auf ihn gesetzt werden. Akten stellen die Programme und die Dokumente dar, die Sie in das Gedächtnis "laden können". Um auf einer bestimmten Akte zu arbeiten, muß es vom Schrank zuerst zurückgeholt werden und auf den Schreibtisch gesetzt werden. Wenn der Schreibtisch genug groß ist, konnten Sie auf einmal in der LageSEIN, einige Akten zu haben, die auf ihm geöffnet sind; ebenso wenn Ihr System mehr Gedächtnis hat, können Sie mehr oder größere Programme und Arbeit über mehr oder größere Dokumente laufen lassen.

Festplattenspeicher einem System hinzuzufügen ist dem Einsetzen eines grösseren Akte Schrankes in die officemore Akten kann dauerhaft gespeichert werden ähnlich. Und mehr Gedächtnis einem System hinzuzufügen ist wie das Erhalten eines grösseren deskyou kann auf mehr Programmen und Daten gleichzeitig arbeiten.

Ein Unterschied zwischen dieser Analogie und der Weise, die Sachen wirklich in einem Computer bearbeiten, ist, daß, wenn eine Akte in Gedächtnis geladen wird, es eine Kopie der Akte ist, die wirklich geladen wird; die Vorlage liegt noch auf der Festplatte. Wegen der temporären Natur des Gedächtnisses, müssen alle mögliche Akten, die geändert worden sind, nachdem man in Gedächtnis geladen worden war, zurück zu der Festplatte dann gespeichert werden, bevor das System weg angetrieben wird (das das Gedächtnis löscht). Wenn die geänderte Akte im Gedächtnis nicht gespeichert wird, bleibt die ursprüngliche Kopie der Akte auf der Festplatte unverändert. Dieses ist wie das Sagen, daß alle mögliche Änderungen, die an den Akten gelassen werden auf dem Schreibtisch vorgenommen werden, weggeworfen werden, wenn das Büro geschlossen ist, obgleich die ursprünglichen Akten noch im Schrank konserviert werden.

Gedächtnis speichert vorübergehend Programme, wenn sie laufen, zusammen mit den Daten, die durch jene Programme verwendet werden. RAM-Späne werden manchmal flüchtigen Speicher benannt, weil, wenn Sie Ihren Computer abstellen, oder eine elektrische Störung auftritt, was auch immer im RAM gespeichert wird, ist verloren, es sei denn Sie es zu Ihrem Festplattenlaufwerk speicherten. Wegen der löschbaren Natur von RAM, lassen viele Computerbenutzer es eine Gewohnheit ihre Arbeit frequentlya Gewohnheit speichern, die ich mich empfehle. (einige Software-Anwendungen können zeitgesteuerte Unterstützungen automatisch tun.)

Das Ausstoßen eines Computerprogramms holt Akten in RAM, und so lang, wie sie laufen, liegen Computerprogramme im RAM. Die CPU führt programmierte Anweisungen im RAM durch und speichert auch Resultate im RAM. RAM speichert Ihre Tastenanschläge, wenn Sie ein Textverarbeitungsgerät benutzen und speichert auch die Zahlen, die in den Berechnungen verwendet werden. Das Erklären eines Programms, Ihre Daten zu speichern weist das Programm an, um RAM-Inhalt auf Ihrem Festplattenlaufwerk als Akte zu speichern.

Physikalisch ist der Hauptspeicher in einem System eine Ansammlung Späne oder Module, die Späne enthalten, die normalerweise in das Motherboard verstopft werden. Diese Späne oder Module schwanken in ihre elektrischen und Systemtestdesigns und müssen mit dem System kompatibel sein, in das sie angebracht werden, um richtig zu arbeiten.

Wieviel Sie auf Gedächtnis für Ihren PC aufwenden, hängt meistens von der Menge und von der Art der Module ab, die Sie kaufen. Grundlinie die Gedächtnismodule des DRAM DDR oder DDR2, die 256MB1GB zusammenzählen, können zu den billigeren Bestandteilen innerhalb Ihres Systems gehören und weniger als $100 kosten. Jedoch können die Module, die für hohe Leistung bestimmt sind (besonders für Gebrauch mit overclocked Systeme), beträchtlich kostspieliger sein. Bevor der grosse Gedächtnispreisabbruch in mid-1996, Gedächtnis einen ziemlich gleichbleibenden Preis für viele Jahre von ungefähr $40 pro Megabyte beibehalten hatte. Eine typische Konfiguration Rückseite dann von 16MB kostete mehr als $600. Tatsächlich Gedächtnis war so kostspielig zu dieser Zeit, daß es mehr als sein Gewicht im Gold wertWAR. Diese hohen Preise verfingen sich die Aufmerksamkeit der Verbrecher und Gedächtnismodulhersteller wurden an der Waffengewalt in einigen großen heists beraubt. Dieser Raub wurde teilweise durch die Tatsache verursacht, daß Gedächtnis so wertvoll war, die Nachfrage war hoch, und gestohlene Späne oder Module waren praktisch unmöglich zu verfolgen. Nachdem der Hautausschlag der bewaffneten Raube und anderer Diebstähle, Gedächtnismodulhersteller bewaffneten, Schutz bekanntzugeben anfing und beefed-up Sicherheit Verfahren einzuführen.

Ende 1996 waren Gedächtnispreise beträchtlich bis ungefähr $4 pro megabytea zehnfachen Preistropfen kleiner als ein Jahr abgekühlt. Preise fuhren fort, nach dem Hauptabbruch zu fallen, bis sie an oder unterhalb 50 Cents pro Megabyte 1997 waren. Alle schienen gut, bis Fälle in 1998 sich verschwuren, eine Spitze in den Gedächtnispreisen zu verursachen und erhöhten sie bis zum viermal ihre vorhergehenden Niveaus. Der Hauptangeklagte war Intel, das die Industrie gefahren, um eine dann-neue Art Gedächtnis angerufener Rambus DRAM (RDRAM) zu stützen und dann die stützenden chipsets rechtzeitig hatte liefern nicht gekonnt. Die Industrie wurde in einer Bindung verfangen, indem man Produktion zu einer Art Gedächtnis verschob, für die es keine chipsets oder Motherboards gab zum zu verstopfen in, die dann einen Mangel an das bestehende (und populär) SDRAM Gedächtnis verursachten. Ein Erdbeben in Taiwan während dieses Jahres diente als die Zuckerglasur auf dem Kuchen, der störenden Produktion und der Förderung der Spitze in den Preisen.

Seit damals sind Sachen beträchtlich abgekühlt, und Gedächtnispreise sind auf all-time Tiefen, mit Effektivpreisen der Unter13 Cents pro Megabyte abgefallen. Insbesondere war 2001 ein verhängnisvolles Jahr in der Halbleiterindustrie, aufgefordert durch den Abbruch Punkt-COM, sowie weltweite Fälle und die Verkäufe gut fallengelassen unter den der vorhergehenden Jahre. Dieses verschwur sich, Gedächtnispreise zu senken weiter, als sie überhaupt gewesen und sogar einige Firmen zwangen waren, vom Geschäft zu vermischen oder zu erlöschen.

Gedächtnis ist jetzt als überhaupt weniger kostspielig, aber sein nützliches Leben ist viel kürzer geworden. Neue Arten des Gedächtnisses werden schneller als vor angenommen, und keine neuen Systeme, die Sie jetzt wahrscheinlichstes kaufen, nehmen das gleiche Gedächtnis nicht wie Ihre bestehenden an. In einem Aufsteigen oder in einer Reparatursituation dieser Mittel müssen Sie das Gedächtnis häufig ändern, wenn Sie das Motherboard ändern. Die Wahrscheinlichkeit, daß Sie das Gedächtnis in einem vorhandenen Motherboard bei der Höhereinstufung wiederverwenden können zu einem Neuen, ist dünn.

Wegen dieses sollten Sie alle verschiedenen Arten Gedächtnis auf dem Markt heute verstehen, also können Sie gut feststellen, welche Arten angefordert werden, nach denen Systeme und folglich leicht für zukünftiges Aufsteigen und Reparaturen planen.

Um körperliches Gedächtnis in einem System besser zu verstehen, sollten Sie verstehen welche Arten des Gedächtnisses in einem typischen PC gefunden werden und was die Rolle jeder Art ist. Drei Hauptarten körperliches Gedächtnis werden in modernen PC benutzt:

• ROM. Read-only-Speicher

• DRAM. Dynamischer RAM

• SRAM. Statisches RAM

Die einzige Art des Gedächtnisses, das Sie kaufen müssen und anzubringen ist DRAM. Die anderen Arten werden zum Motherboard (ROM) geeinbaut; Prozessor (SRAM); und andere Bestandteile wie die Videokarte, die Festplattenlaufwerke und so weiter.

ROM

Read-only-Speicher oder ROM, ist eine Art Gedächtnis, die dauerhaft oder semipermanent Speicherdaten kann. Sie wird Read-only genannt, weil zu schreiben entweder unmöglich oder ist schwierig, zu. ROM auch gekennzeichnet häufig als Permanentspeicher, weil alle mögliche Daten, die in ROM gespeichert werden, dort bleiben, selbst wenn der Strom abgestellt wird. Als solcher, ist ROM ein idealer Platz, zum des Startinstructionsthat des PC zu setzen ist, die Software, die das System auflädt.

Merken Sie, daß ROM und RAM nicht Entgegengesetzte sind, da einige Leute scheinen zu glauben. Beide sind einfach Arten des Gedächtnisses. Tatsächlich konnte ROM als Teilmenge des RAM des Systems technisch eingestuft werden. Das heißt, wird ein Teil des Adressbereiches des RAMS des Systems in einen oder mehr ROM Späne abgebildet. Dieses ist notwendig, um die Software zu enthalten, die dem PC ermöglicht, oben aufzuladen; andernfalls würde der Prozessor kein Programm im Gedächtnis haben, zum durchzuführen, als es an angetrieben wurde.

Das Haupt-ROM BIOS wird in einem ROM Span auf dem Motherboard enthalten, aber es gibt auch Adapterkarten mit ROMAS auf ihnen außerdem. ROMAS auf Adapterkarten enthalten zusätzliche BIOS-Programme und -treiber, die durch die bestimmte Karte, besonders für jene Karten benötigt werden, die früh im Aufladung Prozeß aktiv sein müssen, wie Videokarten. Karten, die nicht die Treiber benötigen, die zur Aufladung Zeit gewöhnlich aktiv sind, haben nicht ein ROM, weil jene Treiber von der Festplatte im Aufladung Prozeß später geladen werden können.

Die meisten Systeme benutzen heute eine Art ROM benanntes elektrisch löschbares programmierbares ROM (EEPROM), das eine Form des grellen Gedächtnisses ist. Blitz ist ein wirklich Permanentspeicher, der rewritable ist und ermöglicht Benutzern, das ROM oder die Mikroprogrammaufstellung in ihren Motherboards leicht zu aktualisieren oder allen möglichen anderen Bestandteilen (Videokarten, SCSI Karten, Peripherie und so weiter).

DRAM

Dynamisches RAM (DRAM) ist die Art des Speicherchips benutzt für die meisten des Hauptspeichers in einem modernen PC. Die Hauptvorteile von  DRAM sind, daß es sehr dicht ist, kann das Bedeuten Sie eine Menge Spitzen in einen sehr kleinen Span verpacken, und es ist billig, das bildet, große Mengen des Gedächtnisses kaufend erschwinglich.

Die Speicherzellen in einem DRAM-Span sind kleine Kondensatoren, die eine Aufladung behalten, um eine Spitze anzuzeigen. Das Problem mit DRAM ist, daß es dynamisch ist. Auch wegen des Designs, muß es ständig erneuert werden; andernfalls laufen die elektrischen Aufladungen in den einzelnen Gedächtniskondensatoren aus und die Daten sind verloren. Erneuern Sie auftritt, wenn der System Gedächtnissteuerpult einen kleinen Bruch nimmt und zugänglich macht alle Reihen von Daten in den Speicherchips. Die meisten Systeme haben einen Gedächtnissteuerpult (normalerweise geeinbaut zum Nordbrücke Teil des Motherboardchipsets oder gelegen innerhalb der CPU im Kasten des AMD Athlon 64 und der Opteron Prozessoren), der für ein industriekompatibles erneuern Zeit von 15ms (Millisekunden) eingestellt wird. Dies heißt, daß jedes 15ms, alle Reihen im Gedächtnis automatisch gelesen werden, um die Daten zu erneuern.

Das Erneuern des Gedächtnisses dauert leider CPU-Zeit weg von anderen Aufgaben, weil jedes Zyklusnehmen einige CPU Zyklen erneuern, um durchzuführen. In den älteren Systemen konnte das erneuernradfahren bis 10% oder mehr der Gesamtzentraleinheitszeit, aber mit den modernen Systemen nehmen, die in die Multigigahertz Strecke laufen, erneuern Unkosten ist jetzt auf dem Auftrag eines Bruches eines Prozentes oder kleiner der Gesamtzentraleinheitszeit. Einige Systeme erlauben Ihnen, die erneuerncTiming-Parameter über die CMOS Einstellung zu ändern. Die Zeit zwischen erneuern Zyklen bekannt als tREF und wird ausgedrückt nicht in den Millisekunden, aber in den Taktgeberzyklen

Es ist wichtig, zu beachten, daß, die Zeit zwischen erhöhend, Zyklen (tREF) erneuern Sie um Ihr System zu beschleunigen kann einige der Speicherzellen vorzeitig abzulassen, anfangen lassen, die gelegentliche weiche Gedächtnisstörungen veranlassen können zu erscheinen.

Ein Minoritätsfehler ist eine Datenstörung, die nicht durch einen defekten Span verursacht wird. Um Minoritätsfehler zu vermeiden, ist es normalerweise sicherer mit empfohlen zu haften oder Rückstellung erneuern TIMING. Weil verbraucht hat weniger als erneuern Sie, 1% modernes System der gesamten Bandbreite, die erneuernrate ändernd geringe Wirkung auf Leistung. Es ist fast immer am besten, Rückstellung oder automatische Einstellungen für jedes mögliches Gedächtnis-TIMING in der BIOS Einstellung zu benutzen. Viele moderne Systeme erlauben nicht Änderungen am Gedächtnis-TIMING und werden dauerhaft auf automatische Einstellungen eingestellt. Auf einer automatischen Einstellung liest das Motherboard die TIMING-Parameter aus der Serienanwesenheit heraus ermitteln (SPD) ROM, das auf dem Gedächtnismodul und -sätzen die einen.Kreislauf.durchmachengeschwindigkeiten gefunden wird, um zusammenzupassen.

DRAMs verwenden nur ein Transistor- und Kondensatorpaar pro die Spitze, die sie sehr dicht bildet und bieten mehr Speicherkapazität pro Span als andere Arten Gedächtnis an. Z.Z. sind DRAM-Späne vorhanden mit Dichten von bis zu 1Gb oder mehr. Dies heißt, daß DRAM-Späne mit ein Milliarde oder mehr Transistoren vorhanden sind! Vergleichen Sie dieses mit einem Pentium D, das 230 Million Transistoren hat, und es bildet den Prozessorblick wimpy durch Vergleich. Der Unterschied ist der in einem Speicherchip, die Transistoren und alle Kondensatoren sind, die durchweg a geordnet werden (normalerweise quadratisch) im Rasterfeld der einfachen sich wiederholenden Strukturen, anders als den Prozessor, der ein viel komplizierterer Stromkreis der unterschiedlichen Strukturen und der Elemente ist, die auf eine in hohem Grade unregelmäßige Art und Weise zusammengeschaltet werden.

Der Transistor für jeden Speicherplatz des DRAM liest den Aufladung Zustand des angrenzenden Kondensators. Wenn der Kondensator aufgeladen wird, wird die Zelle gelesen, um 1 zu enthalten; keine Aufladung zeigt 0 an. Die Aufladung in den kleinen Kondensatoren läuft ständig aus, die ist, warum das Gedächtnis ständig erneuert werden muß. Sogar können eine momentane Energie Unterbrechung oder alle, die die erneuernzyklen behindert, eine DRAM-Speicherzelle veranlassen, die Aufladung und folglich die Daten zu verlieren. Wenn dieses in einem laufenden System geschieht, kann es zu blaue Schirme, globale Schutzstörungen, verdorbene Akten und jede mögliche Zahl der Systemabsturz führen.

DRAM wird in den PC Systemen verwendet, weil es billig ist und die Späne dicht verpackt werden können, also eine Menge Speicherkapazität in einen kleinen Raum passen kann. Leider ist DRAM auch langsam, gewöhnlich viel langsamer als der Prozessor. Aus diesem Grund sind viele Arten DRAM-Architektur entwickelt worden, um Leistung zu verbessern.

Cachespeicher: SRAM

Eine andere deutlich unterschiedliche Art Gedächtnis besteht, das erheblich schneller als die meisten Arten DRAM ist. SRAM steht für statisches RAM, das ist, also genannt, weil es nicht das periodische benötigt Rate wie DRAM erneuern Sie. Wegen, wie SRAMs entworfen sind, seien Sie nicht nur erneuern die nicht notwendige Rate, aber SRAM ist viel schneller als DRAM und zum Halten des Schrittes mit modernen Prozessoren viel fähiger.

SRAM Gedächtnis ist vorhanden in den Zugriffzeiten von 2ns oder kleiner, also kann es Schritt mit den Prozessoren halten, die 500MHz oder schneller laufen lassen. Dieses ist wegen des SRAM Designs, das einen Block von sechs Transistoren für jede Spitze der Ablage verlangt. Der Gebrauch der Transistoren aber keine Kondensatormittel, die Rate erneuern, sind nicht notwendig, weil es keine Kondensatoren gibt, zum ihrer Aufladungen über Zeit zu verlieren. So lang, da es Energie gibt, erinnert sich SRAM, an was gespeichert wird. Mit diesen Attributen warum nicht verwenden wir SRAM für alles System Gedächtnis? Die Antworten sind einfach.

Verglichen mit DRAM, ist SRAM, viel schneller aber auch senkt viel in Dichte und viel kostspieliger. Die niedrigere Dichte bedeutet, daß SRAM Späne physikalisch größer sind und wenige gesamte Spitzen speichern. Die hohe Zahl der Transistoren und des gesammelten Designmittels, daß SRAM Späne größere und viel kostspieliger beide physikalisch als sind DRAM zu produzieren, bricht ab. Z.B. konnte ein DRAM-Modul 64MB von RAM oder von mehr enthalten, während SRAM Module der gleichen ungefähren körperlichen Größe würden Raum für nur 2MB oder also von Daten haben und würden dasselbe wie das Modul des DRAM 64MB kosten. Im Allgemeinen ist SRAM bis 30mal größer physikalisch und bis 30mal kostspieliger als DRAM. Die hohen Kosten und die körperlichen Begrenzungen verhindert, daß SRAM als der Hauptspeicher für PC Systeme verwendet wird

Vergleichen von von DRAM und von von SRAM

Art	Geschwindigkeit	Dichte	Kosten
DRAM	Langsam	Hoch	Niedrig
SRAM	Schnell	Niedrig	Hoch

Obwohl SRAM für PC Gebrauch als Hauptspeicher zu kostspielig ist, haben PC Entwerfer eine Weise gefunden, SRAM zu verwenden, um PC Leistung drastisch zu verbessern. Anstatt geben Sie das Geld aus, damit alles RAM ist SRAM Gedächtnis, das laufen kann schnell genug, um die CPU zusammenzubringen und entwirft in etwas des Schnell-SRAM Gedächtnisses, genannt Cachespeicher, ist viel kosteneffektiver. Der Pufferspeicher läuft mit Geschwindigkeiten nah an oder sogar Gleichgestelltem zum Prozessor und ist das Gedächtnis, von dem der Prozessor normalerweise direkt von liest und zu schreibt. Während der Lesevorgaenge werden die Daten im Schnellcachespeicher von vom Niedriggeschwindigkeit Hauptspeicher oder dem DRAM im voraus erneut beliefert. Herauf bis die späten neunziger Jahre wurde DRAM auf ungefähr 60ns (16MHz) in der Geschwindigkeit begrenzt. Um Zugriffzeit in den Nanosekunden in MHZ umzuwandeln, verwenden Sie die folgende Formel:

1/Nanosekunden x 1000 = MHZ

Ebenso um von MHZ zu Nanosekunden umzuwandeln, verwenden Sie die folgende umgekehrte Formel:

1/MHZ x 1000 = Nanosekunden

Als PC Systeme 16MHz und kleiner laufen ließen, könnte der DRAM Schritt mit dem Motherboard völlig halten und System Prozessor und dort war keine Notwendigkeit am Pufferspeicher. Jedoch sobald Prozessoren die Sperre 16MHz kreuzten, könnte DRAM Schritt nicht mehr halten, und der ist genau, als SRAM anfing, PC System Designs einzutragen. Dieses trat zurück 1986 und 1987 mit dem Anfang der Systeme mit dem Prozessor 386 auf, der mit Geschwindigkeiten von 16MHz und von 20MHz oder schneller läuft. Diese gehörten zu den ersten PC Systemen, zum einzusetzen was Cachespeicher genannt wird, ein Schnellpuffer, der von SRAM gebildet wurde, das das direkt den Prozessor einzieht. Weil der Pufferspeicher mit der Geschwindigkeit des Prozessors laufen kann, ist das System entworfen, damit der Pufferspeicherkontrolleur das Gedächtnis des Prozessors benötigt und vorbelastet den Schnellcachespeicher mit dem Daten vorwegnimmt. Dann während der Prozessor eine Speicheradresse verlangt, können die Daten vom Schnellpufferspeicher anstatt vom vielen Niedriggeschwindigkeit Hauptspeicher zurückgeholt werden.

Pufferspeicherwirksamkeit wird als Erfolg Verhältnis ausgedrückt. Dieses ist das Verhältnis der Pufferspeichererfolge zu den Gesamtspeicherzugriffen. Ein Erfolg tritt, wenn die Daten die Prozessornotwendigkeiten in den Pufferspeicher vom Hauptspeicher vorbelastet worden sind auf und bedeutet, daß der Prozessor ihn vom Pufferspeicher lesen kann. Ein Pufferspeicherverlust ist, als der Pufferspeicherkontrolleur nicht die Notwendigkeit an einer spezifischen Adresse vorwegnahm und die gewünschten Daten nicht in den Pufferspeicher vorbelastet wurden. In diesem Fall muß der Prozessor die Daten vom langsameren Hauptspeicher, anstelle vom schnelleren Pufferspeicher zurückholen. Immer wenn der Prozessor Daten vom Hauptspeicher liest, muß der Prozessor länger warten, weil der Hauptspeicher mit einer viel langsameren Rate als der Prozessor einen Kreislauf durchmacht. Wenn der Prozessor mit integralem auf-sterben, läuft Pufferspeicher an 3400MHz (3.4GHz), der Prozessor und der integrale Pufferspeicher würde an 0.29ns einen Kreislauf durchmachen, während der Hauptspeicher am wahrscheinlichsten 8.5mal langsam an 2.5ns (200MHz DDR) einen Kreislauf durchmachen würde. Folglich würde das Gedächtnis mit nur einer Rate des Äquivalents 400MHz laufen. So jedesmal wenn der Prozessor 3.4GHz vom Hauptspeicher liest, würde es effektiv hinunter 8.5-fold zu nur 400MHz verlangsamen! Die Verlangsamung wird vollendet indem man den Prozessor durchführen hat, was Wartezustände genannt werden, die Zyklen sind, in denen nichts erfolgt ist; der Prozessor kühlt im Wesentlichen seine Fersen bei der Aufwartung ab, daß der langsamere Hauptspeicher die gewünschten Daten zurückbringt. Offensichtlich wünschen Sie don't Ihre Prozessoren, die verlangsamen, also cachieren Sie Funktion und Design werden wichtiger, während System Geschwindigkeiten sich erhöhen.

Um den Prozessor herabzusetzen, der zu gelesenen Daten vom langsamen Hauptspeicher gezwungen wird, bestehen zwei oder drei Stadien Pufferspeicher normalerweise in einem modernen System, benannt Level 1 (L1), waagerecht ausgerichteten in 2 (L2) und waagerecht ausgerichteten in 3 (L3). Der Pufferspeicher L1 wird auch integraler oder interner Pufferspeicher genannt, weil er immer direkt in den Prozessor als Teil des Prozessorwürfels errichtet worden ist (der rohe Span). Wegen dieses läuft Pufferspeicher L1 immer mit der vollen Geschwindigkeit des Prozessorkernes und ist der schnellste Pufferspeicher in jedem möglichem System. Alle 486 und höheren Prozessoren enthalten den integralen Pufferspeicher L1 und bilden sie erheblich schneller als ihre Vorgänger. Pufferspeicher L2 wurde ursprünglich externen Pufferspeicher genannt, weil er zum Prozessorbaustein extern war, als er zuerst erschien. Ursprünglich bedeutete dieses, daß es auf das Motherboard, wie der Fall mit allen 386, 486, und die Pentium-Systeme angebracht wurde. In jene Systeme läuft der Pufferspeicher L2 mit Motherboard- und CPU Busgeschwindigkeit, weil er auf das Motherboard angebracht wird und an den CPU Bus angeschlossen wird. Sie finden gewöhnlich den Pufferspeicher L2 direkt nahe bei der Prozessoreinfaßung im Pentium und in den früheren Systemen.

Im Interesse der verbesserten Leistung, entwirft neuerer Prozessor von Intel und AMD schloß den Pufferspeicher L2 als Teil des Prozessors ein. In allen Prozessoren seit spätem 1999 (und in einigem frühere Modelle), wird der Pufferspeicher L2 direkt enthalten, während ein Teil des Prozessorwürfels gerade den Pufferspeicher L1 mögen. In den Spänen mit auf-sterben Sie L2, läuft der Pufferspeicher mit der vollen Kerngeschwindigkeit des Prozessors und ist viel leistungsfähiger. Durch Kontrast hatten die meisten Prozessoren von 1999 und das frühere mit integriertem L2 den Pufferspeicher L2 in den unterschiedlichen Spänen, die zum Hauptprozessorkern extern waren. Der Pufferspeicher L2 in vielen dieser älteren Prozessoren lief an nur beinahe oder Drittel die Prozessorkern-Geschwindigkeit. Pufferspeichergeschwindigkeit ist sehr wichtig, also waren die Systeme, die Pufferspeicher L2 auf dem Motherboard haben, das langsamste. Einschließlich L2 innerhalb des Prozessors bildete ihn schneller, und ihn direkt auf dem Prozessorwürfel mit einzuschließen (anstatt als Späne extern zum Würfel) ist schon das schnellste. Jeder möglicher Span, der hat, auf-sterben vollen Kerngeschwindigkeit L2 Pufferspeicher hat einen eindeutigen Leistung Vorteil über irgendeinem Span, der nicht.

Prozessoren mit eingebautem Pufferspeicher L2, ob er ist, auf-sterben oder nicht, laufen lassen noch den Pufferspeicher schneller als irgendwelche, die auf dem Motherboard gefunden werden. So haben die meisten Motherboards, die für Prozessoren mit eingebautem Pufferspeicher bestimmt sind, keinen Pufferspeicher auf dem Brett; der ganzer Pufferspeicher wird im Drucker anstatt enthalten.

Pufferspeicher L3 ist in den high-end Workstation- und Bedienerprozessoren so als die Xeon und Itanium Familien seit 2001 anwesend gewesen. Der erste desktop PC Prozessor mit Pufferspeicher L3 war die Übermaß-Ausgabe des Pentium-4, ein high-end Span, der spätem 2003 mit 2MB von eingeführt wurde, auf-sterben Pufferspeicher L3. Obgleich es zu der Zeit schien, daß die Einleitung des Pufferspeichers L3 in der Übermaß-Ausgabe des Pentium-4 ein Vorläufer des weitverbreiteten Pufferspeichers L3 in den desktop Prozessoren war, schließen neuere Versionen der Übermaß-Ausgabe des Pentium-4 (sowie seinen Nachfolger, die Pentium-extreme Ausgabe) Pufferspeicher nicht mehr L3 ein. Stattdessen werden größere Größen des Pufferspeichers L2 verwendet, um Leistung zu verbessern.

Der Schlüssel zu verstehendem Pufferspeicher und zum Hauptspeicher soll sehen, wo sie in die Gesamtsystemarchitektur passen.

Das Verhältnis zwischen (internem) Pufferspeicher L1, (externem) Pufferspeicher L2 und Hauptspeicher in den modernen Systemen

CPU Art	Pentium	Pentium Pro	Pentium II	AMD K6-2	AMD K6-3	Duron	Athlon	Athlon XP	Pentium III	Celeron/370	Celeron/478	Pentium 4
CPU Geschwindigkeit	233MHz	200MHz	450MHz	550MHz	450MHz	1.3GHz	1.4GHz	2.2GHz	1.4GHz	1.4GHz	2.4GHz	3.6GHz
Geschwindigkeit des Pufferspeichers L1	4.3ns (233MHz)	5.0ns (200MHz)	2.2ns (450MHz)	1.8ns (550MHz)	2.2ns (450MHz)	0.77ns (1.3GHz)	0.71ns (1.4GHz)	0.45ns (2.2GHz)	0.71ns (1.4GHz)	0.71ns (1.4GHz)	0.42ns (2.4GHz)	0.28ns (3.6GHz)
Größe des Pufferspeichers L1	16K	32K	32K	64K	64K	128K	128K	128K	32K	32K	20K	20K
Art des Pufferspeichers L2	an Bord	Aufspan	Aufspan	an Bord	auf-sterben Sie	auf-sterben Sie	auf-sterben Sie	auf-sterben Sie	auf-sterben Sie	auf-sterben Sie	auf-sterben Sie	auf-sterben Sie
Geschwindigkeit CPU/L2 Verhältnis		1/1	1/2		1/1	1/1	1/1	1/1	1/1	1/1	1/1	1/1
Geschwindigkeit des Pufferspeichers L2	15ns (66MHz)	5ns (200MHz)	4.4ns (225MHz)	10ns (100MHz)	2.2ns (450MHz)	0.77ns (1.3GHz)	0.71ns (1.4GHz)	0.45ns (2.2GHz)	0.71ns (1.4GHz)	0.71ns (1.4GHz)	0.42ns (2.4GHz)	0.28ns (3.6GHz)
Größe des Pufferspeichers L2	verändert sich	256K	512K	verändert sich	256K	64K	256K	512K	512K	256K	128K	1M
CPU Busgeschwindigkeit	66MHz	66MHz	100MHz	100MHz	100MHz	200MHz	266MHz	400MHz	133MHz	100MHz	400MHz	800MHz
Gedächtnisbusgeschwindigkeit	60ns (16MHz)	60ns (16MHz)	10ns (100MHz)	10ns (100MHz)	10ns (100MHz)	5ns (200MHz)	3.8ns (266MHz)	2.5ns (400MHz)	7.5ns (133MHz)	10ns (100MHz)	2.5ns (400MHz)	1.25ns (800MHz)

Der Pufferspeicher L2 ist auf dem Motherboard, und die Menge hängt von ab, welchem Brett gewählt wird und wieviel angebracht wird.

Das Pentium, das war Pro ist auch, mit 512KB und 1024KB L2 Pufferspeicher vorhanden.

Pufferspeicherdesigns waren ursprünglich asynchron und bedeuteten sie, liefen mit einer Taktgebergeschwindigkeit, die nicht oder in Synchronisierung mit dem Prozessorbus identisch war. Beginnend mit dem Chipset 430FX, das frühem 1995 freigegeben wurde, wurde eine neue Art synchrones Pufferspeicherdesign gestützt. Sie erforderte, daß die Späne jetzt in Synchronisierung oder am gleichen identischen Taktgeber-TIMING wie der Prozessorbus, die weitere verbessernde Geschwindigkeit und die Leistung laufen. Auch zu dieser Zeit gefügt eine Eigenschaft hinzu, die Rohrleitungeinpunktbetrieb genannt wurde, der verringert gesamte Pufferspeicherlatenz (Wartezustände) indem es Einzelnzyklus Zugänge für mehrfache Übertragungen nach der ersten erlaubt. Weil synchrone und Rohrleitungstoßfähigkeit gleichzeitig in neue Module kam, deutet das Spezifizieren ein normalerweise das andere an. Synchrone Rohrleitung sprengte den Pufferspeicher, der eine ungefähr 20% Verbesserung in der Gesamtsystemleistung zugelassen wurde, die ein bedeutender Sprung war.

Der Pufferspeichersteuerpult für ein modernes System wird entweder in der Nordbrücke des Chipsets, wie mit Pentium und wenigen Systemen oder innerhalb des Prozessors, wie mit dem Pentium II, Athlon und neueren Systemen enthalten. Die Fähigkeiten des Pufferspeichersteuerpults schreiben des die Leistung und die Fähigkeiten Pufferspeichers vor. Eine wichtige zu merken Sache ist, daß die meisten externen Pufferspeichersteuerpulte eine Beschränkung auf der Menge des Gedächtnisses haben, die cachiert werden kann. Häufig kann diese Begrenzung, wie mit den 430TX Chipset-gegründeten Pentium-Systemen ziemlich niedrig sein. Die meisten ursprünglichen Pentium-Kategorie chipsets wie das 430FX/VX/TX können Daten nur innerhalb des ersten 64MB von System RAM cachieren. Wenn Sie mehr Gedächtnis als das hinzufügen, sehen Sie, daß eine wahrnehmbare Verlangsamung in der System Leistung, weil alle Datenaußenseite das erste 64MB nie cachiert wird und immer mit allem erreicht wird, die Wartezustände durch den langsameren DRAM erforderte. Abhängig von welcher Software Sie benutzen und in wo Daten im Gedächtnis gespeichert werden, kann dieses bedeutend sein. Z.B. würden 32-bit Betriebssysteme wie Windows Last von der Oberseite unten, also, wenn Sie 96MB von RAM hatten, vom Betriebssystem und Anwendungen direkt in das obere 32MB (hinter 64MB) laden, das nicht cachiert wird. Dieses ergibt eine drastische Verlangsamung im Gesamtsystemgebrauch. Das zusätzliche Gedächtnis zu entfernen, um die System Gesamtmenge unten zur cacheable Begrenzung auf 64MB zu holen ist die Lösung. Kurz gesagt ist es unklug, hauptsächlichcRam-Gedächtnis, als anzubringen Ihr System (CPU oder Chipset) cachieren kann.

Chipsets, das für das Pentium Pro/II gebildet wurden und neuere Prozessoren steuerten nicht den Pufferspeicher L2, weil er in den Prozessor anstatt verschoben wurde. So mit dem Pentium Pro/II und jenseits, stellt der Prozessor die cacheability Begrenzungen ein. Das Pro Pentium und etwas von dem früheren Pentium IIs können bis zu 64GB wenden aber bis zu 512MB nur cachieren. Das neuere Pentium IIs und alle Prozessoren des Pentiums III und des Pentiums 4 können bis zu 4GB cachieren. Die meisten desktop chipsets für jene Prozessoren lassen nur bis bis 1GB, bis 2GB oder zu 4GB von RAM irgendwie und bilden cacheability Begrenzungen strittig. Alle Bediener-orientierten Xeon Prozessoren können bis zu 64GB cachieren. Dieses ist über der maximalen RAM-Unterstützung von irgendwelchen der chipsets hinaus.

In jedem möglichem Fall ist es wichtig, mehr Gedächtnis, als nicht anzubringen der Pufferspeichersteuerpult sich stützen kann. Wenn Sie die cacheability Begrenzung für Ihr System kennen möchten, beraten Sie die Chipsetunterlagen, wenn Sie eine Pentium-Kategorie oder ein älteres System (oder irgendein System mit Pufferspeicher auf dem Motherboard) haben, oder die Prozessorunterlagen zu überprüfen, wenn Sie eine Kategorie des Pentiums II oder ein neueres System haben (oder irgendein System mit dem ganzem Pufferspeicher integriert in die CPU).

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