Organizarea de alocare de memorie în calculator

Dispozitivele de stocare sunt o parte esențială a oricărui calculator. Munca lor, după cum sa menționat mai devreme, este construit într-o manieră ierarhică. Cu privire la modul de organizare rațional utilizarea memoriei pe fiecare dintre nivelurile ierarhiei și interacțiunea dintre diferitele niveluri de memorie, depinde în mare măsură de eficiența calculatorului.

Rolul-cheie jucat de memorie în ierarhie. Este în acest program sunt stocate în timpul executării lor, de aici sunt încărcate în registrele microprocesorului pentru prelucrarea datelor brute. Aici, de regulă, sunt transferate și rezultatele finale ale programelor de lucru. Prin urmare, utilizarea rațională a RAM pentru tot timpul de operare al calculatorului este extrem de important.

În memoria multiprogramming calculatoarele stocate de obicei funcționează permanent nucleul sistemului. Programați nucleul sistemului de operare în procesul de calculator efectuează o parte, în timp ce performanța lor este scăzută. Restul sistemului de operare, de obicei, în memoria externă, și, dacă este necesar, modulele necesare sunt încărcate în memoria RAM, care ocupă o parte din ea. În restul OP conține mai multe programe care rulează în modul multitasking, și datele pe care le utilizează.

alocări de memorie sunt satisfacerea nevoilor atât utilizatorilor și a resurselor de sistem. Aceste cerințe sunt în cea mai mare parte contradictorie.

Obiectivele de sistem, în primul rând pentru a crește gradul de utilizare a memoriei în dezvoltarea mai multor procese paralele în modul multiprogramming, și, de asemenea, să pună în aplicare de protecție a informațiilor în dezvoltarea acestor procese, asigurând interacțiunea dintre procese și t. D.

Cerințele utilizatorilor pentru depozitare sunt foarte diverse:. executarea rapidă a programelor scurte, alocarea de memorie în exces față de fizică fiind, luminozitatea și ușurința de interacțiune cu alte programe prin utilizarea, de exemplu, proceduri comune, și așa mai departe N. Ca urmare, distribuția memoriei întotdeauna este un compromis.

Subsistemul de management al memoriei îndeplinește funcții, cum ar fi:

Starea de înregistrare a liber și zone de memorie deja alocate, și să actualizeze aceste informații;

distribuție de memorie pentru sarcini (definirea a ceea ce problemă atunci când și cât de mult de memorie să aloce); și altele. funcție.

solid ( "plat") modelul de memorie;

Modelul de memorie segmentate;

Memoria logică structură.

În general, memoria structură logică aranjate destul de interesant. Este în primul rând „laminat“, și în al doilea rând „fagure de miere“ în cadrul fiecărui strat. Cu toate acestea, „stratificarea“ ia în considerare numai într-un sistem de operare DOS, și alții ca ei.

* Un pic despre modul în care „evoluția“ a memoriei, sau mai degrabă domeniul său de aplicare.

* Figura 16 aici au nevoie pentru a converti un cod de 16 biți într-un cod de 20-biți (1 MB). Ie dacă vom adăuga dreptul 0000, informația în sine nu se va schimba, și va corespunde codării 20-biți.

Pe lângă caracteristicile de bază ale cipurilor de memorie - capacitate, capacitate și viteză (timpul de acces) utilizate și alte caracteristici suplimentare: de tip și o diagramă de sincronizare.

RAM pe principiul de funcționare este împărțit în două mari clase - istaticheskaya dinamic.

Memoria de tip static are o viteză mai mare. Celulele din această memorie construit pe baza unor comutatoare electronice speciale - declanșează. care au două stări stabile (0 și 1). După înregistrarea de biți într-o celulă, în prezența alimentelor poate fi stocată în acesta pe termen nelimitat. pentru că Această memorie este considerată a fi mai rapid și mai scumpe, este foarte des folosit ca o memorie cache și procesorul (înregistrare) de memorie.

Într-o celulă de memorie dinamică aranjate pe principiul condensatoarelor situate la intersecția matricei magistrală orizontală și verticală. Având în vedere că taxa în condensatoarele are doar câteva milisecunde, atunci ei trebuie să fie reîncărcată în mod constant (regenera), de unde și numele materiei și memoria - dinamice (DRAM). pentru că pe reîncărcare condensator are nevoie de timp, se degradează performanța sistemului.

După cum sa menționat în copiile stochează date de memorie cache, care au fost efectuate în ultimul tratament și probabilitatea de re-tratament în următorul ciclu de ceas. Memoria cache a înregistrat, de asemenea, rezultatele operațiunilor care tocmai a executat un procesor.

Durata tratamentului cache depinde de frecvența de ceas la care funcționează și este în mod tipic 1-2 cicluri. De exemplu, pentru cache L1 tratament prots.Pentiumvremya este de aproximativ 2-5 nsec și pentru keshL2 IL3 (dacă există) - până la 10 nsec. Cu cat mai mare cache-ul, cu atât mai repede sistemul, dar acest lucru zavisimostnelineynaya. În special, PC-urile de astăzi o creștere substanțială de performanță se oprește după 1MB keshaL2. Multe Insulele mustața de stocare externe, de exemplu, hard disk-uri au propria lor memorie cache, de exemplu, cum ar fi următoarea ur cache-aes (3, 4, 5, etc.).

Timpul necesar pentru timpul de acces la date de citire / scriere se numește (Accesstime), pentru chips-uri moderne, nu este mai mare de 40-60 ns. Timpul de acces este întotdeauna prezent în chip de memorie. Experiența practică arată că nedorit pe o placa de baza pentru a utiliza module de memorie de la diferiți producători și cu o diferență de timp de acces> 10 nsec.

Timing cicluri diagrama harakterizuetkolichestvo care efectuează neobhodimyCPUdlya 4 date succesive operațiuni de citire. De exemplu, memoria dinamică sincronă modernă este o diagramă de sincronizare 5-1-1-1. Acest lucru înseamnă că, pentru citirea primul octet trebuie să taktovCPU 5, iar pentru următoarele trei - un ciclu de ceas.

In ultimii 10-15 ani CPUuvelichilas de performanță de aproximativ 100 de ori, în timp ce capacitatea de elemente de memorie (cantitatea de informații în MB / GB trimis de chim. Bus timp de 1 sec. Între procesor și modulul de memorie) este de numai 10-12 ori . Astfel, elementele de memorie devin împiedică activitatea întregului sistem, deoarece procesorul este forțat să fie inactiv în timp ce de așteptare pentru disponibilitatea de memorie. Pentru a remedia această situație, producătorii de cipuri de memorie încearcă să găsească noi soluții tehnice.