หน่วยความจำแคช

หน่วยความจำแคช
หน่วยความจำ Cache ใน CPU
หน่วยความจำ Cache ใน CPU เป็นส่วนที่ใช้สำหรับเก็บข้อมูลหรือคำสั่งแบบชั่วคราวก่อนจะป้อนให้ CPU ประมวลผล โดยข้อมูลหรือคำสั่ง ดังกล่าวจะเป็นส่วนที่มีการเรียกใช้งานจาก CPU บ่อย ๆ เมื่อ CPU ต้องการใช้ข้อมูลเหล่านั้น ก็สามารถค้นหาได้รวดเร็ว ไม่ต้องไปหาจากหน่วยความจำแรมหรือฮาร์ดิสที่มีความช้ากว่าและอยู่ไกล
หน่วยความจำแคช เป็นหน่วยความจำแบบ Static RAM (SRAM) มีความเร็วในการทำงานสูง แต่ราคาแพงกว่าหน่วยความจำหลักของระบบที่เป็นแบบ Dynamic RAM (DRAM) อยู่มาก ทำให้หน่วยความจำมีขนาดเล็ก เราแบ่งแคชออกเป็น 3 ระดับ ได้แก่
หน่วยความจำแคชระดับ 1 (Cache Level 1 : L1) เป็นแคชที่สร้างอยู่ภายในตัว CPU เราเรียกว่า Internal Cache มีขนาดไม่ใหญ่นัก หน่วยความจำแคชจะมีอยู่ใน CPU ทุกชนิด ทุกรุ่นที่ขายอยู่ในท้องตลาดปัจจุบัน
หน่วยความจำแคชระดับ 2 (Cache Level 2 : L2) มีทั้งแบบที่สร้างอยู่ภายในตัว CPU และแบบที่อยู่ภายนอก ซึ่งขนาดของแคชระดับ 2 นั้นจะแตกต่างกันตามรุ่นและชนิดของ CPU เช่น CPU เซลเลอรอนจะมีหน่วยความจำแคชระดับ 2 ขนาด 128 KB ส่วน CPU แพนเทียม III และแพนเทียม II จะมีขนาด 512 KB แคชระดับ 2 นี้ มีทั้งแบบที่สร้างมาบนตัว CPU เลย เช่น แพนเทียม II แพนเทียม III เป็นต้น แต่ถ้าเป็น CPU 6X86, K5, แพนเทียม MMX จะไม่มีหน่วยความจำแคชระดับ 2 มาด้วย CPU จึงมองแคชบน Mainboad เป็นแคชระดับ 2 แทน
หน่วยความจำแคชระดับ 3 (Cache Level 3 : L3) เป็นแคชที่อยู่ภายนอกตัว CPU เราเรียกว่า External Cache โดยแคชในระดับนี้จะเป็นแคชที่ติดตั้งอยู่บน Mainboad เท่านั้น
หน่วยความจำไดนามิกแรมหรือดีแรม (Dynamic RAM : DRAM)
DRAM จะทำการเก็บข้อมูลในตัวเก็บประจุ ( Capacitor ) ซึ่งจำเป็นจะต้องมีการ refresh เพื่อ เก็บข้อมูลให้
คงอยู่ โดยการ refresh นี้ ทำให้เกิดการหน่วงเวลาขึ้นในการเข้าถึงข้อมูล และก็เนื่อง จากที่มันต้อง refresh ตัวเองอยู่ตลอดเวลานี้เอง จึงเป็นเหตุให้ได้ชื่อว่า Dynamic RAM ปัจจุบันนี้แทบจะหมดไปจากตลาดแล้ว
ปัจจุบันมีการคิดค้นดีแรมขึ้นใช้งานอยู่หลายชนิด เทคโนโลยีในการพัฒนาหน่วยความจำประเภทแรม เป็นความพยายามลดเวลา ในส่วนที่สองของการอ่านข้อมูล นั่นก็คือช่วงวงรอบการทำงาน ดังนี้
Fast Page Mode DRAM (FPM DRAM)
FPM นั้น ก็เหมือนๆกับ DRAM เพียงแต่ว่า มันลดช่วงการหน่วงเวลาในขณะเข้าถึงข้อมูลลง ทำให้มัน มีความเร็วในการเข้าถึงข้อมูลสูงกว่า DRAM ปกติ โดยที่สัญญาณนาฬิการปกติในการเข้าถึงข้อมูล จะเป็น 6-3-3-3 ( Latency เริ่มต้นที่ 3 clock พร้อมด้วย 3 clock สำหรับการเข้าถึง page ) และสำหรับระบบแบบ 32 bit จะมีอัตราการส่งถ่ายข้อมูลสูงสุด 100 MB ต่อวินาที ส่วนระบบแบบ 64 bit จะมีอัตราการส่งถ่ายข้อมูลสูงสุดที่ 200 MB ต่อวินาที เช่นกันครับ ปัจจุบันนี้ RAM ชนิดนี้ก็แทบจะหมดไปจากตลาดแล้ว แต่ก็ยังคงเห็นได้บ้างและมักจะมีราคา ที่ค่อนข้างแพงเมื่อเทียบกับ RAM รุ่นใหม่ๆ เนื่องจากที่ว่า ปริมาณที่มีในท้องตลาดมีน้อยมาก ทั้งๆที่ ยังมีคนที่ต้องการใช้ RAM ชนิดนี้อยู่
Extended-Data Output (EDO)
DRAM หรืออีกชื่อหนึ่งก็คือ Hyper-Page Mode DRAM ซึ่งพัฒนาขึ้นอีกระดับหนึ่ง โดยการที่มันจะอ้างอิงตำแหน่ง ที่อ่านข้อมูลจากครั้งก่อนไว้ด้วย ปกติแล้วการดึงข้อมูลจาก
RAM ณ ตำแหน่งใดๆ มักจะดึงข้อมูล ณ ตำแหน่งที่อยู่ใกล้ๆ จากการดึงก่อนหน้านี้ เพราะงั้น ถ้ามีการอ้างอิง ณ ตำแหน่งเก่าไว้ก่อน ก็จะทำให้ เสียเวลาในการเข้าถึงตำแหน่งน้อยลง และอีกทั้งมันยังลดช่วงเวลาของ CAS latency ลงด้วย และด้วยความสามารถนี้ ทำให้การเข้าถึงข้อมูลดีขึ้นกว่าเดิม กว่า 40% เลยทีเดียว และมีความ สามารถโดยรวมสูงกว่า FPM กว่า 15%
EDO จะทำงานได้ดีที่ 66MHz ด้วย Timming 5-2-2-2 และ ก็ยังทำงานได้ดีเช่นกันถึงแม้จะใช้งานที่ 83MHz ด้วย Timming นี้ และหากว่า chip EDO นี้ มีความเร็วที่สูงมากพอ ( มากกว่า 50ns ) มันก็สามารถใช้งานได้ ณ 100 MHz ที่ Timming 6-3-3-3 ได้อย่างสบาย อัตราการส่งถ่ายข้อมูลสูงสุดของ DRAM ชนิดนี้อยู่ที่ 264M ต่อวินาที
EDO RAM เองก็เช่นกัน ณ ปัจจุบันนี้ ก็หาได้ค่อนข้างยากแล้วในท้องตลาด เนื่องจากบริษัทผู้ผลิต หยุดผลิต หรือ ผลิตในปริมาณน้อยลงแล้ว เพราะหันไปผลิต RAM รุ่นใหม่ๆ แทน ทำให้ราคาเมื่อเทียบเป็น เมกต่อเมก กับ SDRAM จึงแพงกว่า
Burst EDO (BEDO) DRAM
BEDO ได้เพิ่มความสามารถขึ้นมาจาก EDO เดิม คือ Burst Mode โดยหลังจากที่มันได้ address ที่ต้องการ address แรกแล้ว มันก็จะทำการ generate อีก 3 address ขึ้นทันที ภายใน 1 สัญญาณนาฬิกา ดังนั้นจึงตัดช่วงเวลาในการรับ address ต่อไป เพราะฉะนั้น Timming ของมันจึงเป็น 5-1-1-1 ณ 66 MHz
BEDO ไม่เป็นที่แพร่หลาย และได้รับความนิยมเพียงระยะเวลาสั้นๆ เนื่องมาจากว่าทาง Intel ตัดสินใจใช้ SDRAM แทน EDO และไม่ได้ใช้ BEDO เป็นส่วนประกอบในการพัฒนา chipset ของตน ทำให้บริษัทผู้ผลิตต่างๆ หันมาพัฒนา SDRAM กันแทน
Synchronous DRAM (SDRAM)
SDRAM นี้ จะต่างจาก DRAM เดิม ตรงที่มันจะทำงานสอดคล้องกับสัญญาณนาฬิกา สำหรับ DRAM เดิมจะทราบตำแหน่งที่จะอ่าน ก็ต่อเมื่อเกิดทั้ง RAS และ CAS ขึ้น แล้วจึงทำการ ไปอ่านข้อมูล โดยมีช่วงเวลาในการ
เข้าถึงข้อมูล ตามที่เราๆมักจะได้เห็นบน chip ของตัว RAM เลย เช่น -50 , -60, -80 โดย -50 หมายถึง ช่วงเวลา
เข้าถึง ใช้เวลา 50 นาโนวินาทีเป็นต้น แต่ว่า SDRAM จะใช้สัญญาณนาฬิกาเป็นตัวกำหนดการทำงาน โดยจะใช้ความถี่
ของสัญญาณเป็นตัวระบุ SDRAM จะทำงานตามสัญญาณนาฬิกาขาขึ้น เพื่อรอรับตำแหน่งที่ต้องการให้มันอ่าน
แล้วจากนั้น มันก็จะไปค้นหาให้ และให้ผลลัพธ์ออกมา หลังจากได้รับตำแหน่งแล้ว เท่ากับ ค่า CAS เช่น CAS 2 ก็คือ หลังจากรับตำแหน่งที่จะอ่านแล้ว มันก็จะให้ผลลัพธ์ออกมา ภายใน 2 ลูกของสัญญาณนาฬิกา
SDRAM จะมี Timming เป็น 5-1-1-1 ซึ่งแน่นอน มันเร็วพอๆ กันกับ BEDO RAM เลยทีเดียว แต่ว่ามันสามารถ ทำงานได้ ณ 100 MHz หรือ มากกว่า และมีอัตราการส่งถ่ายข้อมูลสูงสุดอยู่ที่ 528 M ต่อวินาที
DDR SDRAM ( หรือ ที่เรียกกันว่า SDRAM II )
DDR DRAM นี้ แยกออกมาจาก SDRAM โดยจุดที่ต่างกันหลักๆ ของทั้งสองชนิดนี้คือ DDR SDRAM นี้ สามารถที่จะใช้งานได้ทั้งขาขึ้น และ ขาลง ของสัญญาณนาฬิกา เพื่อส่งถ่ายข้อมูล นั่นก็ทำให้อัตราส่งถ่ายเพิ่มได้ถึงเท่าตัว ซึ่งจะมีอัตราส่งถ่ายข้อมูลสูงสุดถึง 1 G ต่อวินาทีเลยทีเดียว
Rambus DRAM (RDRAM)
ชื่อของ RAMBUS เป็นเครื่องหมายการค้าของบริษัท RAMBUS Inc. ซึ่งตั้งขึ้นมาตั้งแต่ยุค 80 แล้ว เพราะฉะนั้น ชื่อนี้ ก็ไม่ใช่ชื่อที่ใหม่อะไรนัก โดยปัจจุบันได้เอาหลักการของ RAMBUS มาพัฒนาใหม่ โดยการลด pin, รวม static buffer, และ ทำการปรับแต่งทาง interface ใหม่ DRAM ชนิดนี้ จะสามารถทำงานได้ทั้งขอบขาขึ้นและลง ของสัญญาณนาฬิกา และ เพียงช่องสัญญาณเดียว ของหน่วยความจำแบบ RAMBUS นี้ มี Performance มากกว่าเป็น
3 เท่า จาก SDRAM 100MHz แล้ว และ เพียงแค่ช่องสัญญาณเดียวนี้ก็มีอัตราการส่งถ่ายข้อมูลสูงสุดถึง 1.6 G ต่อวินาที ถึงแม้ว่าเวลาในการเข้าถึงข้อมูลแบบสุ่มของRAMชนิดนี้จะช้า แต่การเข้าถึงข้อมูลแบบต่อเนื่องจะเร็วมากๆ ซึ่งหากว่า RDRAM นี้มีการพัฒนา Interface และ มี PCB ที่ดีๆ แล้วละก็ รวมถึง Controller ของ Interface ให้สามารถใช้งานมันได้ถึง 2 ช่องสัญญาณแล้วหล่ะก็ มันจะมีอัตราส่งถ่ายข้อมูลเพิ่มเป็น 3.2 G ต่อวินาทีและหากว่า
สามารถใช้งานได้ถึง 4 ช่องสัญญาณ ก็จะสามารถเพิ่มไปถึง 6.4 G ต่อวินาที มหาศาลเลย
หน่วยความจำStatic Random Access Memory (SRAM)
จะต่างจาก DRAM ตรงที่ว่า DRAM จะต้องทำการ refresh ข้อมูลอยู่ตลอดเวลา แต่ในขณะที่ SRAM จะเก็บข้อมูลนั้นๆ ไว้ และจะไม่ทำการ refresh โดยอัตโนมัติ ซึ่งมันจะทำการ refresh ก็ต่อเมื่อ สั่งให้มัน refresh เท่านั้น ซึ่งข้อดีของมัน ก็คือความเร็ว ซึ่งเร็วกว่า DRAM ปกติมาก แต่ก็ด้วยราคาที่สูงกว่ามาก จึงเป็นข้อด้อยของมันเช่นกัน

ใบงาน

เรื่อง ค่าแรงดันไฟฟ้าตามสีของสายในเพาเวอร์ซับพลาย

คำชี้แจง           ให้นักศึกษาบอกค่าแรงดันไฟฟ้า ตามสีของสายในเพาเวอร์ซับพลาย ดังต่อไปนี้

ที่	รายการ	แรงดันไฟฟ้า	หน่วย (Volt)
1	สายสีส้ม	+5	V.
2	สายสีดำ	Ground	V.
3	สายสีเหลือง	+12	V.
4	สายสีเขียว	PS-ON	V.
5	สายสีน้ำเงิน	-12	V.
6	สายสีขาว	-5	V.
7	สายสีแดง	+5	V.
8	สายสีม่วง	+5 VSB	V.
9	สายสีเทา	Power Good	V.
10	สายสีน้ำตาล	+3.3	V.