Operativ yad

Jazılatuǵın turaqsız operativ yadtıń úlgisi: Sinxron dinamikalıq RAM modulleri, tiykarınan jeke kompyuterlerde, jumıs stanciyalarında hám serverlerde tiykarǵı yad retinde paydalanıladı.

IBM tárepinen 1960-jıllardıń ortalarında islep shıǵarılǵan SP95 2-fazalı bufer yadı, 64 bitli yad chipi, yad yadro temir saqıynalarına salıstırǵanda.

Aq jılıtqıshlı 8GB DDR3 RAM tayaqshası.

Operativ yad yamasa RAM (ingl. Random Access Memory, RAM) – bul elektron kompyuter yadınıń bir túri bolıp, onı qálegen tártipte oqıwǵa hám ózgertiwge boladı, ádette jumıs maǵlıwmatların hám mashina kodın saqlaw ushın qollanıladı. Operativ yad qurılması maǵlıwmat birliklerin oqıw yamasa jazıwǵa, olardıń yad ishindegi fizikalıq jaylasıwına qaramastan, derlik birdey waqıt jumsawǵa múmkinshilik beredi. Bul basqa tikkeley kiriw maǵlıwmat saqlaw qurallarınan (mısalı, qattı diskler hám magnitli lenta) ayırmashılıǵı, onda maǵlıwmat birliklerin oqıw hám jazıw ushın talap etiletuǵın waqıt, olardıń jazıw ortalıǵındaǵı fizikalıq jaylasıwına baylanıslı aytarlıqtay ózgeredi. Bul medianıń aylanıw tezligi hám qol háreketi sıyaqlı mexanikalıq sheklewlerge baylanıslı.

Búgingi texnologiyada operativ yad MOS (metall-oksid-yarım ótkizgish) yad yacheykaları bar integral sxema (IC) chipleri túrinde boladı. RAM ádette waqıtsha yad túrleri menen baylanıslı bolıp, onda saqlanǵan informaciya energiya úzilse joǵaladı. Waqıtsha operativ yarım ótkizgish yadınıń eki tiykarǵı túri – statikalıq operativ yad (SRAM) hám dinamikalıq operativ yad (DRAM).

Turaqsız (turaqsız) operativ yad ta islep shıǵarıldı hám turaqsız basqa yad túrleri oqıw operaciyaları ushın tosınnan kiriwge múmkinshilik beredi, biraq jazıw operaciyalarına ruqsat etpeydi yamasa basqa da sheklewleri bar. Olarǵa ROM hám NOR flesh-yadınıń kóplegen túrleri kiredi.

Yarım ótkizgishli operativ yadınan paydalanıw 1965-jılǵa tiyisli, IBM óziniń System/360 Model 95 kompyuteri ushın monolit (bir chipli) 16-bitlik SP95 SRAM chipin usındı, al Toshiba óziniń 180-bitlik Toscal BC-1411 elektron kalkulyatorı ushın bipolyar tranzistorlarǵa tiykarlanǵan bipolyar DRAM yad yacheykaların engizgen waqıtta baslandı. Ol magnit-yadro yadınan joqarı tezliklerdi usınsa da, bipolyar DRAM sol waqıtta ústemlik etiwshi magnit-yadro yadınıń tómen bahası menen básekilese almadı. 1966-jılı doktor Robert Dennard zamanagóy DRAM arxitekturasın oylap taptı, onda kondensatorǵa bir ǵana MOS tranzistorı sáykes keledi. Birinshi kommerciyalıq DRAM IC chipi, 1K Intel 1103, 1970-jıldıń oktyabr ayında engizildi. Sinxron dinamikalıq operativ yad (SDRAM) Samsung KM48SL2000 chipi menen 1992-jılı qayta usınıldı.

Tariyxı

1930-jıllardıń ortasındaǵı bul IBM tablica mashinaları informaciyanı saqlaw ushın mexanikalıq esaplaǵıshlardı qollanǵan.

Dáslepki kompyuterler tiykarǵı yad funkciyaları ushın relelerdi, mexanikalıq esaplaǵıshlardı yamasa keshigiw sızıqların paydalanǵan. Ultraseslik keshigiw sızıqları jazılǵan tártipte ǵana maǵlıwmatlardı qayta islep shıǵara alatuǵın seriyalı qurılmalar edi. Baraban yadı salıstırmalı túrde tómen bahada keńeytiliwi múmkin edi, biraq yad elementlerin nátiyjeli alıw ushın tezlikti optimallastırıw ushın barabannıń fizikalıq ornalasıwın biliw talap etiledi. Triod vakuum trubkalarınan, keyinnen diskret tranzistorlardan qurılǵan ilmekler registrler sıyaqlı kishi hám tez yadlar ushın paydalanılǵan. Bunday registrler salıstırmalı túrde úlken hám kóp muǵdardaǵı maǵlıwmatlar ushın qollanıw qımbat edi; ádette bunday yadtıń bir neshe on yamasa bir neshe júz biti ǵana beriliwi múmkin edi.

Operativ yadtıń birinshi ámeliy túri Uilyams trubkası boldı. Ol maǵlıwmatlardı katod-nur trubkasınıń betindegi elektr zaryadlanǵan noqatlar retinde saqlaǵan. CRT-nıń elektron nurı trubkanıń noqatların hár qanday tártipte oqıp hám jaza alatuǵınlıǵı sebepli, yad tosınnan kiriwli edi. Uilyams trubkasınıń sıyımlılıǵı bir neshe júzden mıń bitke shekem bolǵan, biraq jeke vakuum trubkası ilmeklerin paydalanıwǵa qaraǵanda ádewir kishi, tez hám energiya tárepinen nátiyjeli edi. Angliyadaǵı Manchester universitetinde islep shıǵarılǵan Uilyams trubkası, 1948-jıldıń 21-iyun kúni birinshi ret baǵdarlamanı tabıslı túrde iske qosıwshı Manchester Bebi kompyuterinde birinshi elektron saqlanǵan baǵdarlamanıń ámelge asırılǵan ortalıǵın támiyinledi. Anıǵıraq aytqanda, Uilyams trubkası yadı Bebi ushın islep shıǵarılǵannan góre, Bebi yadtıń isenimliligin kórsetiw ushın sınaq stendi edi.

Magnitli-yadro yadı 1947-jılı oylap tabıldı hám 1970-jıllardıń ortalarına shekem islep shıǵarıldı. Ol magnitlengen saqıynalar massivine súyengen operativ yadınıń keń tarqalǵan túrine aylandı. Hár bir saqıynanıń magnitleniw sezgirligin ózgertiw arqalı, hár bir saqıynaǵa bir bit saqlanıp, maǵlıwmat saqlanıwı múmkin edi. Hár bir saqıynanı tańlaw hám oqıw yamasa jazıw ushın adres sımlarınıń kombinaciyasına iye bolǵanlıǵı sebepli, hár qanday tártipte qálegen yad ornına kirisiw múmkin edi. Magnitli-yadro yadı 1970-jıllardıń basında integral sxemalardaǵı (IC) yarım ótkizgish yadı menen almastırılǵanǵa shekem kompyuter yadınıń standart forması boldı.

Integraciyalanǵan tek oqılatuǵın yad (ROM) sxemaları islep shıǵarılǵanǵa shekem, turaqlı (yamasa tek oqılatuǵın) operativ yadı kóbinese adres dekoderleri menen basqarılatuǵın diod matricaları yamasa arnawlı oralǵan yadro arqan yad tegislikleri arqalı qurılǵan.

Yarım ótkizgishli yad 1960-jıllarda bipolyar tranzistorlardı paydalanǵan bipolyar yad penen payda boldı. Ol tezirek bolsa da, magnitli-yadro yadınıń tómen bahası menen básekilese almadı.

MOS RAM

1957-jılı, Frosh hám Derik Bell Labs-ta birinshi kremniy dioksid dalalıq-tásir tranzistorların islep shıǵardı, bular drenaj hám derek betinde irgeles turatuǵın birinshi tranzistorlar edi. Keyin, 1960-jılı, komanda Bell Labs-ta jumıs isleytuǵın MOSFET kórsetti. Bul 1964-jılı Fairchild Semiconductor kompaniyasında Djon Shmidt tárepinen metall-oksid-yarım ótkizgish (MOS) yadtıń rawajlanıwına alıp keldi. Joqarı tezliklerden tısqarı, MOS yarım ótkizgishli yad magnitli yadro yadına qaraǵanda arzanıraq hám az energiya sarplaytuǵın edi. 1968-jılı Fairchild-te Federiko Fadjin tárepinen kremniy-qapılı MOS integraciyalanǵan sxema (MOS IC) texnologiyasınıń rawajlanıwı MOS yad chiplerin óndiriwge múmkinshilik berdi. MOS yadı 1970-jıllardıń basında ústem yad texnologiyası sıpatında magnitli yadro yadınıń ornın bastı.

Integraciyalanǵan bipolyar statikalıq operativ yad (SRAM) 1963-jılı Fairchild Semiconductor kompaniyasında Robert X. Norman tárepinen oylap tabıldı. Bunnan keyin 1964-jılı Fairchild-te Djon Shmidt tárepinen MOS SRAM rawajlandırıldı. SRAM magnitli yadro yadına alternativa boldı, biraq hár bir bit maǵlıwmat ushın altı MOS tranzistordı talap etetuǵın edi. SRAM-nıń kommerciyalıq qollanılıwı 1965-jılı baslandı, sol waqıtta IBM System/360 Model 95 ushın SP95 yad chipin usındı.

Dinamikalıq operativ yad (DRAM) 4 yamasa 6 tranzistorlı ilmek sxemasın hár bir yad biti ushın bir tranzistor menen almastırıwǵa múmkinshilik berdi, bul ózgeriwshi bahasında yad tıǵızlıǵın aytarlıqtay arttırdı. Maǵlıwmatlar hár bir tranzistordıń kishi sıyımlılıǵında saqlanǵan hám zaryadtıń aǵıp ketiwinen aldın hár bir neshe millisekundta dáwirli jańalanıp turıwı kerek edi.

1965-jılı engizilgen Toshiba kompaniyasınıń Toscal BC-1411 elektronlı kalkulyatorı kondensatorlı bipolyar DRAM formasın qollanǵan, 180-bitli maǵlıwmatlardı diskret yad yacheykalarında saqlaǵan, olar germaniy bipolyar tranzistorlar hám kondensatorlardan turadı. Kondensatorlar Atanasov-Berri Kompyuteriniń barabanı, Uilyams trubkası hám Selektron trubkası sıyaqlı dáslepki yad sxemaları ushın da qollanılǵan. Magnitli yadro yadına qaraǵanda joqarı tezlikti usınsa da, bipolyar DRAM sol waqıttaǵı ústem bolǵan magnitli yadro yadınıń tómen bahası menen básekilese almadı.

CMOS 1-megabitli (Mbit) DRAM chipi, 1989-jılı VEB Carl Zeiss Jena kompaniyası tárepinen rawajlandırılǵan sońǵı modellerdiń biri

1966-jılı, Robert Dennard házirgi DRAM arxitekturasın oylap taptı, onda hár kondensator ushın bir MOS tranzistor bar. MOS texnologiyasınıń ózgesheliklerin izertlew barısında, ol onıń kondensatorlardı qura alatuǵının, hám MOS kondensatorda zaryadtıń bolıwı yamasa bolmawı bittiń 1 hám 0 in kórsete alatuǵının anıqladı, al MOS tranzistor kondensatorǵa zaryadtı jazıwdı basqara alatuǵın edi. Bul onıń bir tranzistorlı DRAM yad yacheykasın rawajlandırıwına alıp keldi. 1967-jılı, Dennard MOS texnologiyasına tiykarlanǵan bir tranzistorlı DRAM yad yacheykası ushın IBM atınan patent berdi. Birinshi kommerciyalıq DRAM IC chipi Intel 1103 boldı, ol 8 μm MOS processinde 1 kbit sıyımlılıq penen islep shıǵarıldı hám 1970-jılı shıǵarıldı.

Eń dáslepki DRAM-lar kóbinese CPU saatı menen sinxronlasqan (taktlanǵan) hám dáslepki mikroprocessorlar menen qollanılǵan. 1970-jıllardıń ortasında, DRAM-lar asinxronlı dizaynǵa ótti, biraq 1990-jıllarda sinxronlı jumısqa qayttı. 1992-jılı Samsung KM48SL2000 chipin shıǵardı, onıń sıyımlılıǵı 16 Mbit boldı hám 1993-jılı massalıq óndiriste boldı. Birinshi kommerciyalıq DDR SDRAM (qos maǵlıwmat tezligi SDRAM) yad chipi Samsungtıń 64 Mbit DDR SDRAM chipi boldı, ol 1998-jıldıń iyun ayında shıǵarıldı. GDDR (grafikalıq DDR) DDR SGRAM (sinxronlı grafikalıq RAM) forması bolıp, ol birinshi ret Samsung tárepinen 1998-jılı 16 Mbit yad chipi túrinde shıǵarıldı.

Túrleri

Házirgi RAM-nıń eki keń qollanılatuǵın forması - statikalıq RAM (SRAM) hám dinamikalıq RAM (DRAM). SRAM-da, maǵlıwmattıń bir biti altı tranzistorlı yad yacheykasınıń halatın qollanıp saqlanadı, ádette altı MOSFET qollanıladı. Yadtıń bul formasın óndiriw qımbatıraq, biraq ulıwma alǵanda ol tezirek hám DRAM-ǵa qaraǵanda az dinamikalıq quwat talap etedi. Zamanagóy kompyuterlerde, SRAM kóbinese CPU ushın kesh yadı sıpatında qollanıladı. DRAM maǵlıwmattıń bir bitin tranzistor hám kondensator jubın qollanıp saqlaydı (sáykesinshe, ádette MOSFET hám MOS kondensator), olar birgelikte DRAM yacheykasın quraydı. Kondensator joqarı yamasa tómen zaryadtı (sáykesinshe 1 yamasa 0) uslap turadı, al tranzistor chiptegi basqarıw sxemasına kondensatordıń zaryad halatın oqıwǵa yamasa onı ózgertiwge múmkinshilik beretuǵın tumbler sıpatında háreket etedi. Yadtıń bul formasın statikalıq RAM-ǵa qaraǵanda arzanıraq óndiriwge bolatuǵın bolǵanlıqtan, ol zamanagóy kompyuterlerde qollanılatuǵın kompyuter yadınıń ústem forması bolıp tabıladı.

Statikalıq hám dinamikalıq RAM ekewi de waqıtsha dep esaplanadı, sebebi sistemadan energiya úzilgen waqıtta olardıń halatı joǵaladı yamasa qayta baslanadı. Oǵan qarama-qarsı, tek oqılatuǵın yad (ROM) maǵlıwmatlardı tańlanǵan tranzistorlardı turaqlı qosıw yamasa óshirip qoyıw arqalı saqlaydı, solay etip yad ózgertilmeydi. ROM-nıń jazılıwı múmkin bolǵan túrleri (mısalı, EEPROM hám NOR flesh) ROM hám RAM-nıń ózgesheliklerin bólisedi, bul maǵlıwmatlardıń energiyasız saqlanıwına hám arnawlı úskenesiz jańalanıwına múmkinshilik beredi. ECC yadı (SRAM yamasa DRAM bolıwı múmkin) saqlanǵan maǵlıwmatlardaǵı tosınnan qátelerdi (yad qátelerin) paritet bitlerin yamasa qáte dúzetiw kodların qollanıp anıqlaw hám/yamasa dúzetiw ushın arnawlı sxemalardı óz ishine aladı.

Ulıwma alǵanda, RAM termini tek qattı jaǵdaydaǵı yad qurılmalarına (DRAM yamasa SRAM) hám dálirek aytqanda, kópshilik kompyuterlerdiń tiykarǵı yadına tiyisli. Optikalıq saqlawda, DVD-RAM termini biraz atama qáteligi bolıp tabıladı, sebebi ol tosınnan kirisiw emes; ol biraz ásterek bolsa da, qattı disk diskuterine uqsap háreket etedi. Sonıń menen bir qatarda, CD-RW yamasa DVD-RW-dan ayırmashılıǵı, DVD-RAM-dı qayta qollanıwdan aldın óshiriw kerek emes.

Yad yacheykası

Yad yacheykası - kompyuter yadınıń tiykarǵı qurılıs blogı. Yad yacheykası - bir bit eki sistema maǵlıwmatın saqlaytuǵın elektronlı sxema bolıp, ol logikalıq 1 (joqarı kernew dárejesi) saqlaw ushın ornatılıwı hám logikalıq 0 (tómen kernew dárejesi) saqlaw ushın qayta ornatılıwı kerek. Onıń mánisi ornatıw/qayta ornatıw processi arqalı ózgertilgenge shekem saqlanıp/qollap turıladı. Yad yacheykasındaǵı mánisti oqıw arqalı kirisiwge boladı.

SRAM-da, yad yacheykası flip-flop sxemasınıń bir túri bolıp tabıladı, ádette FET-ler arqalı ámelge asırıladı. Bul SRAM kirisilmegende júdá az quwat talap etetuǵının ańlatadı, biraq ol qımbat hám saqlaw tıǵızlıǵı tómen.

Ekinshi túr, DRAM, kondensator átirapında qurılǵan. Bul kondensatordı zaryadlaw hám razryadlaw yacheykada "1" yamasa "0" di saqlay aladı. Degen menen, bul kondensatordaǵı zaryad ásten aǵıp ketedi hám dáwirli túrde jańalanıp turıwı kerek. Bul jańalaw processi sebepli, DRAM kóbirek quwat qollanadı, biraq ol SRAM-ǵa salıstırǵanda úlkenirek saqlaw tıǵızlıǵına hám tómenirek birlik bahasına erise aladı.

SRAM yacheykası (6 tranzistor)

DRAM yacheykası (1 tranzistor hám bir kondensator)

Adreslew

Paydalı bolıwı ushın, yad yacheykaları oqılatuǵın hám jazılatuǵın bolıwı kerek. Operativ yad qurılmasınıń ishinde, yad yacheykaların tańlaw ushın multipleksorlaw hám demultipleksorlaw sxemaları qollanıladı. Ádette, operativ yad qurılmasında $A_{0},A_{1},...A_{n}$, adres sızıqları toplamı bar, hám bul sızıqlarǵa qollanılatuǵın hár bir bit kombinaciyası ushın, yad yacheykalarınıń belgili bir toplamı aktivlestiriledi. Bul adreslew sebepli, operativ yad qurılmaları derlik barlıq waqıtta eki dárejesindegi yad sıyımlılıǵına iye.

Ádette bir neshe yad yacheykası bir adresti bólisedi. Mısalı, 4 bit "keńligindegi" operativ yad chipinde hár bir adres ushın tórt yad yacheykası bar. Kóbinese yad keńligi hám mikroprocessordıń keńligi hár qıylı boladı, 32 bitlik mikroprocessor ushın, segiz dana 4 bitlik operativ yad chipleri kerek boladı.

Kóbinese qurılma tárepinen berile alatuǵınnan kóbirek adresler kerek boladı. Bunday jaǵdayda, qurılmaǵa sırttan multipleksorlar qollanılıp, kirisip atırǵan durıs qurılma aktivlestiriledi. Operativ yad kóbinese bayt adresleniwshi boladı, biraq sóz adresleniwshi operativ yadtı islep shıǵarıw da múmkin.

Yad ierarxiyası

Operativ yadta maǵlıwmatlardı oqıw hám qayta jazıw múmkin. Kóp kompyuter sistemaları processor registrleri, chip ústindegi SRAM keshleri, sırtqı keshler, DRAM, peydjing sistemaları hám qattı diskidegi virtual yad yamasa awmasıw keńisligi sıyaqlı yad ierarxiyasına iye. Bul pútkil yad toplamı kóp baǵdarlamashılar tárepinen "operativ yad" dep atalıwı múmkin, hátteki hár qıylı kishi sistemalar júdá hár qıylı kirisiw waqıtlarına iye bolsa da, bul operativ yadtıń atamasındaǵı tiykarǵı tosınnan kirisiw túsinigine qarama qarsı keledi. Hátteki DRAM sıyaqlı bir ierarxiya dárejesinde de, komponentlerdiń arnawlı qatar, baǵana, bank, rang, kanal yamasa aralastırıw shólkemlestiriliwi kirisiw waqıtın ózgermeli etedi, biraq aylanbalı saqlaw ortalarına yamasa lentaǵa kiriw waqıtınıń ózgermeliligindey dárejede emes. Yad ierarxiyasın qollanıwdıń ulıwma maqseti pútkil yad sistemasınıń ulıwma qunın minimallastırıw menen birge múmkin bolǵan eń tez ortasha kirisiw waqıtın alıw bolıp tabıladı (ádette, yad ierarxiyası joqarıda tez CPU registrleri hám tómende áste qattı disk penen kiriw waqıtın gezektestiredi).

Kóp zamanagóy jeke kompyuterlerde, operativ yad bir neshe saqqız tayaqshası ólshemindegi yad modulleri yamasa DRAM modulleri dep atalatuǵın ańsat jańartılatuǵın modul túrinde keledi. Bular zıyanlanǵan jaǵdayda yamasa ózgergen mútájlikler kóbirek saqlaw sıyımlılıǵın talap etkende tez almastırıla aladı. Joqarıda aytılǵanday, az muǵdardaǵı operativ yad (kóbinese SRAM) CPU hám analıq platadaǵı basqa da integral sxemalarda, sonday-aq qattı disklerde, CD-ROM'larda hám kompyuter sistemasınıń basqa da bir neshe bólimlerinde integraciyalanǵan.

Operativ yadtıń basqa qollanıwları

Noutbuk operativ yadınıń SO-DIMM tayaqshası, stol kompyuteri operativ yadınıń shama menen yarımınday ólsheminde

Operaciyalıq sistema hám qollanbalar ushın waqtınsha saqlaw hám jumıs keńisligi retinde xızmet etiwden tısqarı, operativ yad kóplegen basqa usıllarda qollanıladı.

Virtual yad

Kópshilik zamanagóy operaciyalıq sistemalar "virtual yad" dep atalatuǵın operativ yad sıyımlılıǵın keńeytiw usılın qollanadı. Kompyuterdiń qattı diskisiniń bir bólimi peydjing faylı yamasa jumıs bólimi ushın ajıratıladı, hám fizikalıq operativ yad penen peydjing faylınıń birikpesi sistemanıń ulıwma yadın quraydı. (Mısalı, eger kompyuterde 2 GB (10243 B) operativ yad hám 1 GB bet faylı bar bolsa, operaciyalıq sistemaǵa 3 GB ulıwma yad qoljetimli boladı.) Sistema fizikalıq yadta az qalǵanda, ol operativ yadtıń bólimlerin peydjing faylına "almastıra" aladı, jańa maǵlıwmatlar ushın orın jaratıw ushın, sonday-aq aldın "almastırılǵan" informaciyanı qaytadan operativ yadqa oqıw ushın. Bul mexanizmdi shennen tıs qollanıw soqqıǵa alıp keledi hám ulıwma sistema ónimdarlıǵına kesent etedi, tiykarınan sebebi qattı diskler operativ yadqa qaraǵanda ádewir ásterek.

Operativ yad diski (RAM disk)

Baǵdarlamalıq támiynat kompyuterdiń operativ yadınıń bir bólimin "bóle" aladı, oǵan operativ yad diski dep atalatuǵın ádewir tezirek qattı disk sıyaqlı islewine múmkinshilik beredi. Operativ yad diski kompyuter óshirilgende saqlanǵan maǵlıwmatlardı joǵaltadı, eger yad kutiw rejimindegi batareya deregine iye bolıwı ushın dúzilmegen bolsa, yamasa operativ yad diskisindegi ózgerisler turaqlı diskige jazılmaǵan bolsa. Operativ yad diski operativ yad diski inicializaciyalanǵanda fizikalıq diskten qayta júklenedi.

Sayalı operativ yad (Shadow RAM)

Geyde, salıstırmalı túrde áste ROM chipiniń mazmunı qısqaraq kirisiw waqıtlarına ruqsat etiw ushın oqıw/jazıw yadına kóshirip alınadı. Sońınan ROM chipi óshirilip turadı, al inicializaciyalanǵan yad orınları sol adresler blogında almastırıladı (kóbinese jazıwdan qorǵalǵan). Sayalaw dep atalatuǵın bul process hám kompyuterlerde, hám ornatılǵan sistemalarda ádettegi bolıp tabıladı.

Ulıwma mısal retinde, ádettegi jeke kompyuterlerdegi BIOS kóbinese "sayalı BIOS qollanıw" yamasa usıǵan uqsas parametrge iye. Qosılǵanda, BIOS ROM'inen alınǵan maǵlıwmatlarǵa tiykarlanǵan funkciyalar onıń ornına DRAM orınların qollanadı (kópshiligi video kartası ROM'ın yamasa basqa ROM bólimlerin sayalawdı da almastıra aladı). Sistemaǵa baylanıslı, bul ónimdarlıqtıń artıwına alıp kelmewi múmkin, hám úylesimsizliklerdi keltirip shıǵarıwı múmkin. Mısalı, eger sayalı operativ yad qollanılsa, geybir apparatlıq támiynat operaciyalıq sistema ushın qoljetimsiz bolıwı múmkin. Ayırım sistemalarda payda gipotetikalıq bolıwı múmkin, sebebi BIOS júkleniwden keyin tikkeley apparatlıq támiynatqa kirisiw paydasına qollanılmaydı. Erkin yad sayalanǵan ROM-lar ólshemine qaray azayadı.

Yad diywalı

Yad diywalı – bul processor hám onıń sırtındaǵı yad arasındaǵı tezlik ayırmashılıǵınıń (yad keshigiwi dep atalatuǵın) ósip baratırǵan sáykessizligi. Bul sáykessizliktiń áhmiyetli sebebi chip shegaralarınan tısqarı sheklengen baylanıs ótkiziw qábileti, bunı jáne ótkiziw qábileti diywalı dep te ataydı. 1986-jıldan 2000-jılǵa shekem processor tezligi jılına 55% jaqsılanǵan bolsa, chipten tısqarı yadtıń juwap beriw waqtı tek 10% jaqsılanǵan. Usı tendenciyalardı esapqa alǵanda, yad keshigiwi kompyuter ónimdarlıǵında úlken tosqınlıqqa aylanadı dep kútilgen edi.

Sáykessizliktiń jáne bir sebebi 1980-jıllardaǵı kompyuter revolyuciyasınan baslap yad kóleminiń úlken muǵdarda ósiwi boldı. Dáslep, jeke kompyuterlerde 1 mebibayttan kem operativ yad (RAM) bar edi, onıń juwap beriw waqtı kóbinese 1 processor saat ciklı bolıp, 0 kútiw halatın talap etetuǵın edi. Birdey túrdegi úlken yad blokları kishirek bloklarǵa qaraǵanda tábiyiy túrde ásterek, sebebi signallarǵa úlken sxemanı ótiwge kóbirek waqıt kerek. Juwap beriw waqtı bir saat ciklı bolǵan gigibaytlaǵan yad blogın jasaw qıyın yamasa múmkin emes. Búgingi processorlarda házirgi waqıtqa shekem 0 kútiw halatındaǵı bir mebibayt kesh yadı bar, biraq chipler arasındaǵı baylanıs ótkiziw qábiletiniń shekleniwleri sebepli ol processor yadroları menen birge bir chipte jaylasqan. Sonday-aq, ol statikalıq RAM-nan jasalıwı kerek, bul úlken yadlar ushın qollanılatuǵın dinamikalıq RAM-ǵa qaraǵanda ádewir qımbat. Statikalıq RAM jáne kóp quwat sarplaydı.

Processor tezliginiń jaqsılanıwı aytarlıqtay ástenlesti, biraz fizikalıq tosqınlıqlar sebepli hám biraz házirgi processor dizaynları belgili mániste yad diywalına urılǵanı sebepli. Intel bul sebeplerdi 2005-jılǵı hújjetinde juwmaqlaǵan.

Birinshiden, chip geometriyası kishireyip, saat jiyilikleri kóterilgen sayın, tranzistorlardıń aǵıp ketiw toǵı artadı, bul artıq quwat sarplanıwına hám ıssılıqqa alıp keledi... Ekinshiden, joqarı saat jiyilikleriniń artıqmashılıqları biraz yad keshigiwi sebepli joq boladı, sebebi yadqa kiriw waqtı ósip baratırǵan saat jiyilikleri menen teń qádem basa almaǵan. Úshinshiden, ayırım qollanıwlar ushın, processorlar tezlesken sayın dástúrli seriyalı arxitekturalar (atalǵan fon Neyman tosqınlıǵı sebepli) nátiyjeliligin joǵaltıp baradı, bul jiyilik artıwınan keletuǵın paydanı jáne de tómenletedi. Oǵan qosımsha, biraz qattı jaǵdaylı qurılmalarda induktivlikti payda etiw usıllarınıń shekleniwleri sebepli, ólshemler kishireygen sayın signal uzatıwdaǵı qarsılıq-sıyımlılıq (RC) keshigiwleri ósip baradı, bul jiyilik artıwı sheshe almaytuǵın qosımsha tosqınlıqtı jaratadı.

Signal uzatıwdaǵı RC keshigiwleri "Saat jiyiligi hám IPC: Dástúrli mikroarxitekturalardıń jolınıń aqırı" maqalasında da atap ótilgen, onda 2000-jıl menen 2014-jıl aralıǵında ortasha jıllıq CPU ónimdarlıǵınıń maksimal 12.5% jaqsılanıwı boljanǵan.

Basqa bir koncepciya - processor-yadtıń ónimdarlıq ayırmashılıǵı, onı 2D chipte bir-birinen uzaǵıraq jaylasqan logika hám yad aspektleri arasındaǵı aralıqtı qısqartatuǵın 3D integraciyalanǵan sxemalar arqalı sheshiwge boladı. Yad ishki sistemasın jobalaw waqıt ótiwi menen keńeyip baratırǵan bul ayırmashılıqqa itibar qaratıwdı talap etedi. Bul ayırmashılıqtı joq etiwdiń tiykarǵı usılı - keshlerdi paydalanıw; processordıń janında jaylasqan, jaqında orınlanǵan operaciyalar hám buyrıqlardı saqlaytuǵın kishi kólemdegi joqarı tezliktegi yad, bul operaciyalar yamasa buyrıqlar jiyi shaqırılǵan jaǵdayda olardıń orınlanıwın tezletedi. Keńeyip baratırǵan ayırmashılıqtı joq etiw ushın bir neshe dárejeli keshlew islep shıǵılǵan, al zamanagóy joqarı tezlikli kompyuterlerdiń ónimdarlıǵı rawajlanıp baratırǵan keshlew texnikalarına baylanıslı. Processor tezliginiń ósiwi menen tiykarǵı yadqa kiriw tezliginiń artta qalıwı arasında 53% ke shekem ayırmashılıq bolıwı múmkin.

Qattı jaǵdaylı qattı diskler tezligin arttırıwdı dawam etti, 2012-jılı SATA3 arqalı shama menen 400 Mbit/s ten 2024-jılı NVMe/PCIe arqalı shama menen 7 GB/s ke shekem jetti, operativ yad hám qattı diskler arasındaǵı tezlik ayırmashılıǵın qısqarttı. Biraq, operativ yad ele de bir tártipke tezirek bolıp qalmaqta, bir kanallı DDR5 8000MGc 128 GB/s tezlikke erise aladı, al zamanagóy GDDR onnan da tezirek. Tez, arzan, turaqlı qattı jaǵdaylı diskler burın operativ yad tárepinen orınlanǵan ayırım funkciyalardı almastırdı, mısalı, server fermalarında ayırım maǵlıwmatlardı dárhal jetkerip beriw ushın saqlaw - 1 terabayt SSD saqlaw qurılmasın 200 dollarǵa alıwǵa boladı, al 1 TB operativ yad mıń dollardan qımbatqa túsedi.