subsistem de memorie Caracteristici

Memorie Subsistemul Calculatorul modern are o structură ierarhică formată din mai multe niveluri:

¨ Nivelul Cache (memoria locală a procesorului, memoria cache a primului și al doilea nivel);

¨ nivel operațional (memorie, cache pe disc);

¨ strat exterior (memorie externă pe disc, bandă, etc.).

Fiecare nivel este format din dispozitive de stocare care au performanțe diferite și capacitate. Cu cât nivelul, cu atât mai mare viteza de memorie respectivă, dar mai mică decât capacitatea sa.

Tehnici eficiente de a îmbunătăți performanța calculatoarelor sunt creșterea numărului de registre procesor de uz general, utilizarea cache mai multe niveluri, și de a crește lățimea de bandă de memorie, tamponarea de transfer de informații între memoria externă și PO. Creșterea capacității de memorie se realizează prin creșterea și separarea lor de partiționare.

Memorie - una dintre unitățile de calculator, constând dintr-o memorie și adaptată pentru a stoca, stocarea și afișarea de informații (algoritmul de prelucrare a datelor, precum și datele în sine).

Principalele caracteristici ale dispozitivelor individuale de memorie (dispozitive de stocare) sunt capacitatea de memorie, viteza și prețul unitar de stocare de informații (biți).

Viteză (întârziere), definită de timpul de acces la memorie și durata ciclului de memorie. Timpul de acces este timpul între emiterea cererii de citire și momentul în care o memorie de cuvânt solicitat disponibile. Durata ciclului de memorie este determinată de timpul minim între două apeluri consecutive în memorie.

pentru a crește capacitatea de memorie și cerințele de performanță, și pentru a reduce costurile sale sunt contradictorii. Cu cât viteza, cu atât mai dificil punct de vedere tehnic pentru a realiza și costisitoare pentru a crește costurile de capacitate de memorie. Costul de memorie este o parte semnificativă din costul total al calculatorului.

La fel ca cele mai multe dispozitive de calculator, memoria are o structură ierarhică. Modelul generalizat de o astfel de structură care să reflecte diversitatea memoriei și interacțiunea lor este prezentată în Figura 8.1. Toate dispozitivele de stocare au performanțe diferite și capacitatea. Nivelul mai ridicat al ierarhiei, cu atât mai mare viteza de memorie respectivă, dar mai mică decât capacitatea sa.

Fig. 8.1. Structura memoriei ierarhică

La cel mai înalt nivel - Cache - sunt registre de control și unități de operare ale procesorului, memoria scratchpad, managementul memoriei, memoria tampon (cache).

În al doilea nivel operațional, este mai mică de memorie cu acces aleator (RAM), care servește pentru a stoca programele active și date, care este, programele și datele, lucrează cu calculatoare.

La următorul nivel inferior al memoriei externe este situat extern.

Memoria locală sau un registru al memoriei procesorului. Inclus în CPU (registrele de control și unitățile operaționale ale procesorului) și este proiectat pentru stocarea temporară a informațiilor. Are o capacitate mică și cea mai mare viteză. Ea se bazează pe registrele de uz general. RON constructiv aliniat cu procesorul computerului. Acest tip de memorie este utilizat pentru administratorii de magazine și codurile de servicii și informații la care se referă cel mai adesea procesor în timpul execuției programului.

Memoria de control destinat pentru stocarea firmware procesorul de control (a se vedea. Un aparat de tip management partiție firmware). Configurat ca o memorie permanentă (ROM) sau o memorie permanentă programabilă (EEPROM). În sistemele cu metoda de prelucrare a informațiilor de firmware UE este utilizat pentru a stoca firmware-ul odată înregistrat, programe de control, constante, etc.

Memoria tampon. Din punct de vedere funcțional, memoria cache este privită ca o memorie tampon care este situată între principal (RAM), memorie și procesor. Scopul principal al memoriei cache - stocare pe termen scurt și livrarea de procesorul de informații activ, ceea ce reduce numărul de accese la memoria principală, care viteza este mai mică decât cache. Cache - memoria Cashe engleză - cache. Acesta nu este accesibil programatic. Prin urmare, acesta are un impact asupra performanței computerului, dar nu afectează programarea aplicațiilor. În computerele moderne distinge cache primul și al doilea nivel. Primul cache de nivel este integrat cu instrucțiunile CPU unitare prefetch și datele și servește ca o regulă, pentru stocarea comenzile cele mai frecvent utilizate. al doilea nivel de cache servește ca un tampon între procesor și PO. În unele calculatoare există cache-uri separate pentru instrucțiuni și date separat.

OP (RAM) este utilizat pentru a stoca informații direct implicate în procesul de calcul (un eveniment în unitatea de operare - ALU). De RAM la CPU primește codurile și operanzilor pe care operațiunile sunt efectuate în conformitate cu programul procesorului în RAM sunt trimise pentru a stoca rezultatele intermediare și finale ale prelucrării informațiilor. RAM are o capacitate relativ mare și de mare viteză, dar mai mică decât nivelul de memorie zero pad.

Memorie externă (PNB) este utilizat pentru a stoca cantități mari de informații pentru o lungă perioadă de timp. De obicei, PNB nu are nici o comunicare directă cu procesorul. Schimbul de informații este un caracter de grup, ceea ce reduce semnificativ timpul schimbului. PNB-ul are o viteză relativ mică (de regăsire a informațiilor). In discuri magnetice (flexibile și rigide) sunt folosite ca suport, discuri laser (CD-cameră), și altele.

O capacitate relativ mică de RAM (8 - 64 MBytes) este compensată de dispozitive de stocare externe capacitate practic nelimitată. Cu toate acestea, aceste dispozitive sunt relativ lente - după obținerea datelor pentru discuri magnetice de zeci de microsecunde. Pentru comparație, RAM ciclu de tratament (OP) este de 50 ns. Pornind de la aceasta, procesul de calcul ar trebui să fie posibil, cu mai puține accese în memoria externă.

creșterea productivității Calculatoare văzută în primul rând pentru a crește viteza procesorului. performanța OP este, de asemenea, în creștere, dar încă se situează în urma performanța procesorului hardware-ului, deoarece în același timp se devansand creșterea capacității sale, ceea ce face mai dificil de a reduce timpul ciclului de memorie. Ca urmare, performanța PO nu este suficientă pentru a asigura performanțele computerului necesare. Aceasta se manifestă în diferența dintre lățime de bandă de procesor și memorie. Pentru a alinia capacitatea lor de încărcare și este proiectat PanouNotițe de memorie tampon de capacitate mică (de obicei, mai puțin de 512 KB) și de înaltă performanță.

La accesarea blocului de date, care este localizată la nivel operațional, o copie este trimisă la memoria tampon scratchpad. apelurile ulterioare la blocul de date este realizată în memoria tampon. Deoarece timpul de eșantionare a SRAM tSOZU mult mai scurt decât eșantionarea de RAM TOP. introducerea în structura computerului SPM reduce tratamentul echivalent te timp, comparativ cu timpul tratamentului cu TOP RAM:

și q - .. lovit probabilitate, adică probabilitatea ca un bloc de date care sunt accesate, stocate în SRAM.