Computerwijs 3A
pagina 1De snelheid van geheugens
De snelheid van geheugens wordt uitgedrukt via een grootheid die men de gemiddelde toegangstijd noemt. Dat is de tijd die gemiddeld nodig is om de inhoud van een bepaalde locatie in het geheugen op te vragen.
Een RAM-chip moet je beschouwen als een kast met (enorm) veel vakjes. Eén vakje noemen we een
geheugencel. Een geheugencel bevat een bitreeks die een veelvoud is van acht. Tegenwoordig
bevat-ten de meeste geheugencellen 64 bits. De waarde die in een cel opgeslagen is, noemt men de
geheugeninhoud. Aangezien er in een RAM-chip duizenden geheugencellen zijn, is het absoluut
noodzakelijk dat elke cel een afzonderlijke naam krijgt. Daardoor kan die cel bij zoekacties snel teruggevonden worden. In feite is die naam gewoon een binair getal dat men het geheugenadres van de cel noemt. Elke cel heeft dus een geheugeninhoud en een geheugenadres.
Schematisch
De gemiddelde toegangstijd van een RAM-chip is de tijd die nodig is om de geheugeninhoud op te vragen van een cel waarvan het geheugenadres bekend is. Die snelheid wordt uitgedrukt in de eenheid
ns (nanoseconden). Een nanoseconde is een miljardste van een seconde (10-9). Die toegangstijd kan
variëren van minder dan vijf tot enkele tientallen ns. Dit is snel, zeker als je het vergelijkt met de snel -heid van een harde schijf. De snelste harde schijven hebben momenteel een gemiddelde toegangstijd van rond de vijf ms.
Bij de nieuwste RAM-chips spreekt men niet meer van de gemiddelde toegangstijd, maar van de
maximale busfrequentie: dat is het aantal geheugenbewerkingen (lees- en schrijfopdrachten) dat per
seconde uitgevoerd kan worden. De busfrequentie wordt, net zoals de kloksnelheid van de processor, uitgedrukt in MHz. De snelste RAM-chips die tegenwoordig gebruikt worden, hebben een busfre-quentie van 400 MHz of meer.
1100010101110
1011101101 0II
geheugenadres geheugeninhoud
Computerwijs 3A
pagina 2De snelheid van geheugens
Een magneetschijf die als geheugen gebruikt wordt (bv. een vaste schijf of een diskette), bevat bits in de vorm van kleine magnetische deeltjes die in twee verschillende richtingen gemagnetiseerd kunnen worden (0-1). Om gegevens op te zoeken wordt echter wel een heel ander principe gebruikt dan in een chipgeheugen. Zo wordt de schijf ingedeeld in concentrische cirkels (sporen) en cirkelsegmenten (sectoren). Sporen en sectoren worden genummerd.
Schematisch
Door de indeling in sporen en sectoren ontstaat een coördinatensysteem waarmee gegevens teruggevonden kunnen worden. Elke nieuwe schijf moet op die manier ingedeeld worden. Men noemt dat formatteren. Gegevens over de exacte locatie van elke byte op de schijf worden bijgehouden in de bestandstoewijzingstabel (Engels: File Allocation Table of FAT). De gemiddelde toegangstijd van een schijfgeheugen is de tijd die gemiddeld nodig is om gegevens op te vragen waarvan de coördi-naten bekend zijn (spoornummer en sectornummer). Die wordt in het geval van magneetschijven uitgedrukt in ms (milliseconden). Een milliseconde is een duizendste van een seconde (10-3).
spoor
Computerwijs 3A
pagina 3De snelheid van geheugens
Een optische schijf die als geheugen gebruikt wordt (bv. een cdrom), bevat bits in de vorm van put -jes en heuvelt-jes (0-1) in een aluminiumlaag. De gegevens op het schijfje vormen een spiraalvormig spoor dat van binnen naar buiten wordt gelezen. Ook deze schijfjes worden van een coördinatensys-teem voorzien om gegevens te lokaliseren. De gemiddelde toegangstijd wordt ook hier uitgedrukt in
ms (milliseconden).
Een andere grootheid die bij cd-roms belangrijk is, is de snelheid van gegevensoverdracht (Engels:
Data Transfer Rate). Dat is de hoeveelheid bytes die per seconde afgelezen kunnen worden. De
stan-daardsnelheid bedraagt maximaal (op de buitenste sporen van het schijfje) 150 kB/sec. Een
double-speed cd-rom heeft dan een maximale snelheid van 300 kB/sec, een 50-double-speed cd-rom een maximale
snelheid van 7 500 kB/sec. Staar je niet blind op die hoge snelheden: ze worden alleen op de buitenste sporen bereikt. Aangezien de gegevens op de cd-rom van binnen naar buiten worden geschreven, worden die hoge snelheworden op de meeste cdroms nooit bereikt. Een 50speed cdrom is dan ook nauweli -jks sneller dan een 32-speed cd-rom.
Vergelijkend voorbeeld
RAM-geheugen met een gemiddelde toegangstijd van 50 ns Vaste schijf met een gemiddelde toegangstijd van 10 ms 32-speed cd-rom met een gemiddelde toegangstijd van 100 ms
Het RAM-geheugen is 200 000 keer sneller dan de vaste schijf. De cd-rom is 10 keer trager dan de vaste schijf!
Uit het voorbeeldje blijkt duidelijk dat het RAM-geheugen ongelooflijk snel is en dat de snelle cd-roms nog trager zijn dan vaste schijven! Gewone diskettes zijn op hun beurt nog veel trager dan vaste schijven en cd-roms!
