Počítačová škola pro začátečníky

PAMĚTI





V minulém dílu naší školy jsme se věnovali základní problematice

základních desek. Bohužel souvisejících oblastí je velké

množství, a i když „niť“ výkladu určitě jistým směrem postupuje,

jednotlivá témata se nejspíše podobají větvím stromu, vyrážejícím

z hlavního kmene, a se zatraceně propletenými větvičkami

a lístky, které si navzájem užírají životní prostor na slunci.



Dnes si splníme minulý slib, že si náramně užijeme, až budeme

probírat paměťové čipy… Upřednostnění tématu paměťových čipů

před jinými si můžeme zdůvodnit např. blížícími se předvánočními

nákupy. Investice do paměti je totiž z hlediska upgradování

počítače a zvyšování jeho zdánlivého výkonu (tím chceme říci

propustnosti systému a maximálního využití možností procesoru

a programů) je zřejmě vůbec nejefektivnější. Pro demonstraci

tohoto tvrzení bude stačit spustit tolik aplikací a počkat, až

začnou Windows protestovat, že jejich virtuální paměť – tj.

jakési umělé rozšíření paměti využívající pevný disk – je

zaplněna. V tomto okamžiku bude totiž systém nucen neustále

„swapovat“ (odkládat) části paměti na disk a výkon počítače

řádově poklesne. Toto chování je ovšem spíše otázkou pro článek

věnovaný principům operačního systému.

Podobně samostatným tématem jsou cenové relace paměťových čipů

obecně. Tady se totiž dějí ty nejneuvěřitelnější věci: ceny

prudce klesají, stoupají a vůbec se chovají v protikladu

k předchozím předpovědím odborníkům. Určitě bude užitečné nějaký

článek zasvětit komentářům o cenové politice firem a její

předvídatelnosti. To vás začně zajímat v okamžiku, kdy cena

určité mechaniky spadne na polovinu den poté, co jste si ji

koupili, zatímco všichni vaši známí to jaksi „tušili“.



Co je to paměť



S vysvětlováním těch nejzákladnějších principů bychom neměli

ztrácet příliš mnoho času, protože obeznámenost s počítačovými

technologiemi přece jen pokročila. Stále ale existují lidé,

pletoucí si velikosti paměti RAM s velikostí pevného disku.

Abychom tedy dostáli povinnosti – pamětí se rozumí ta část

počítače, simulující krátkodobou paměť nás lidí, většinou

označovaná jako RAM (Random Access Memory; a protože budeme

mluvit o hlavní paměti, bylo by správnější říkat DRAM – Dynamic

RAM). Ta neslouží k trvalému uchovávání informací, na to jsou

určeny pevné disky a příbuzná zařízení. RAM je určitá množina

polovodičových čipů schopných dočasně uschovávat informace

a velmi rychle si je vyměňovat s procesorem, který si pak s nimi

již nějaké ty operace provede podle vlastního rozumu.

Když startujete počítač, normami definovaná část systému se

nahraje z disku či zaváděcí (bootovací) diskety do paměti RAM

a postará se o zavedení zbytku systému. Podobně pracuje spouštění

aplikací, jež samotné pracují s daty většinou nataženými do své

„soukromé“ oblasti v RAM. Uložením souboru je potom vlastně

přesunutí dat z RAM na disk.

Využití RAM je ale ještě složitější. Každá komponenta počítače má

svou formu přístupových dveří – jedinečnou adresu v paměti,

skrze kterou mohou dvojice procesor – komponenta komunikovat.

Komponentami se zde myslí grafické karty či třeba sériové porty,

abychom uvedli ty s největšími a nejmenšími „dveřmi“.

Dvěma základními principy RAM jsou náhodnost přístupu (zadáním

adresy na ni přímo skočíme, na rozdíl od rotujících disků či

posouvajících se pásek, kde si musíme počkat na posun média)

a dočasnost uložení informací. Každá paměťová buňka totiž svůj

bit ukládá prostřednictvím spolupracující skupiny tranzistorů

a hlavně kondenzátorů, které mají tendenci samovolně se vybíjet.

Tento proces je poměrně rychlý, a tak nejen že obsah RAM po

vypnutí počítače zmizí, ale i za provozu je třeba jej pomocí

speciálních obvodů pravidelně obnovat. To znamená informaci

přečíst a znovu ji zapsat na totéž místo. (Tento děj – tzv

refresh – probíhá několikatisíckrát za sekundu.)

Mimochodem, skutečný způsob práce paměťové buňky závisí na

konkrétním typu a otázka, zda nelze zaznamenat více bitů do jedné

paměťové buňky, je také velmi na místě – přesně to totiž v tomto

roce jako velkou revoluci ohlásila firma Intel. (Aniž bychom

znali pozadí jejího vynálezu, co takhle nabíjet kondenzátory na

několik různých úrovní? Jejich vybíjení je bohužel exponenciální

funkcí času, takže nezbytná velikost obnovovací frekvence nám

enormně vzroste…)



Paměťové bariéry



Zde se opět dostáváme k jakýmsi pseudonormám, které jsou

v konečném důsledku zdrojem mnohých nepříjemností pro uživatele

a mají kořeny hluboko v historii vývoje PC.

PC byla původně navržena pro celý a „neuvěřitelný“ 1 MB hlavní

paměti. Byla to prostě taková doba – např. jistý pan Gates tehdy

prohlásil, že osobní počítače do konce tisíciletí více paměti

nebudou potřebovat. (Osobně jej podezřívám, že hned na to skoupil

akcie výrobců pamětí a vymyslel Microsoft Office.)

Tento jeden megabyte alias 1 024 kilobytů byl rozdělen do dvou

částí. Z hlediska růstu číselné adresy tou dolní částí bylo 640

KB rezervovaných pro operační systém a aplikace. Její název byl

base memory či conventional memory (překlad je dosti nasnadě).

Zbývajících 384 KB bylo rezervováno pro funkce počítače, např.

videopaměť grafických karet. A to je bohužel důvod, proč řada

aplikací může začít hladově kvílet, přestože jste právě do svého

počítače nacpali 256 MB RAM. Především dosovské programy a hry se

pohybují ve světě dolních 640 KB, ze kterých svůj díl užírají

i různé ovladače, jež přibývají s každým přípojeným zařízením.

Pomoci vám mohou různé utilility a pořádné operační systémy, což

už je mimo rámec tohoto textu.

Vzhledem k adresovacím možnostem dnešních systémů je množství

nainstalovatelné paměti shora omezené pouze mechanickými

možnostmi slotů. Pokud tedy máte na mateřské desce místo pouze

pro dvě paměťové „destičky“, zavisí výsledná paměť na největší

získatelné velikosti používaného typu paměti. Ta se

s technologickým vývojem zvyšuje, takže pokud vám manuál počítače

tvrdí, že podporuje pouze 2 × 32 MB RAM, znamená to, že 64MB

verze v době tisku neexistovaly a nikdo je nemohl vyzkoušet.

(Bohužel s tímto souvisejí další problémy, např. některé čipové

sady, umisťované na základních deskách zaručují implementaci

„kešování“ – viz minulý díl – jen do určitého množství

megabytů.)

Dalším „legračním“ problémem jsou geometrická a mechanická

omezení, která vlastně taktéž vyplývají z historie – dřívější

integrované obvody umožňovaly jen určité metody konstrukce

pamětí. Základní desky samozřejmě musejí nabízet sloty či banky

pro zasouvání alespoň několika nejběžnějších generací pamětí,

protože omezením se jen na tu nejmodernější by nesmírně

zkomplikovaly a prodražily uživatelům život. Něco jako

univerzální slot ale neexistuje, paměťové banky mají většinou

různou délku a tvar, protože zasunutí nevhodné paměti by mohlo

obslužné obvody na základní desce poničit. (Z hlediska statické

elektřiny tady platí stejné požadavky na opatrnost, jako

v případě práce s mateřskou deskou.)

Výsledek opět nemůže překvapit, z tohoto důvodu musí být na desce

jen pár banků od každého přítomného typu. Vypočítat maximální

velikost pamětí je potom často kombinatorická záležitost. Alespoň

že se můžeme spolehnout, že moderní paměťové oslužné obvody

dokáží zjistit osazení banků samy.

Při „osazování“ paměťových destiček se v každém případě připravme

na to, že někdy bude tlak, nezbytný na zatlačení paměti do slotu,

tak velký, že se deska prohne o několik centimetrů. Síť spojů je

ovšem většinou vůči těmto operacím dostatečně odolná. Zastrašit

bychom se ale neměli dát ani různými tvrzeními v manuálech, že

dané banky nepodporují určitou geometrickou konfiguraci

standardu, např. oboustranné SIMMy (k této typologii se dostaneme

příště). Je to skutečně jen mechanická záležitost, kdy se návrhář

rozhodl, že se mu líbí ostré úhly a uživatel náhle zjistí, že

destičky s brouky po obou stranách se do vyhrazeného prostoru

nesměstnají. Často je to přitom jen otázka pořadí obsazování

slotů, které tento problém vyřeší.

Tím jsme se dostali k potřebě pokrýt typy pamětí, kterých je více

než požehnaně. Zatímco v minulosti se jejich rodina rozrůstala

čistě z mechanických důvodů spolu s propracováváním slotů

a lišila se velikostí, kontakty, uspořádáním čipů a případně

počtem bitů, většina z těch dnes používaných vznikla v poslední

době, protože si to vynutil současný úprk procesorů směrem k 1

GHz – zkrátka značně vzrostly nároky kladené na jejich rychlost,

což si vyžádalo změny uvnitř samotných „brouků.“ To vše je

reprezentovánou dlouhou řadou akronymů, od DIPů přes SIMMy,

DIMMy, EDO RAM až po SDRAM. Ale o tom, přátelé dobrých paměťových

čipů, opravdu až příště…



7 0…/OK