Класифікація пристроїв, що запам'ятовують

Пристрої, що запам'ятовують, можна класифікувати по цілому ряду параметрів і ознак.

За типом звернення ЗП діляться на пристрої, що допускають як читання, так і запис інформації, і постійні пристрої (ПЗП), що запам'ятовують, призначені тільки для читання записаних в них даних (ROM - read only memory). ЗП першого типу використовуються в процесі роботи процесора для зберігання виконуваних програм, початкових даних, проміжних і остаточних результатів. У ПЗП, як правило, зберігаються системні програми, необхідні для запуску комп'ютера в роботу, а також константи. У деяких ЕОМ, призначених, наприклад, для роботи в системах управління по одних і тих же незмінних алгоритмах, все програмне забезпечення може зберігатися в ПЗП.

У ЗП з довільним доступом (RAM - random access memory) час доступу не залежить від місця розташування ділянки пам'яті (наприклад,ОЗП).

У ЗП з прямим (циклічним) доступом завдяки безперервному обертанню носія інформації (наприклад, магнітний диск - МД) можливість звернення до деякої ділянки носія циклічно повторюється. Час доступу тут залежить від взаємного розташування цієї ділянки і головок читання/запису і багато в чому визначається швидкістю обертання носія.

У ЗП з послідовним доступом проводиться послідовний перегляд ділянок носія інформації, поки потрібну ділянку не займе деяке потрібне положення напроти головок читання/запису (наприклад, магнітні стрічки - МЛ).

Як наголошувалося вище, основні характеристики пристроїв, що запам'ятовують, - це ємкість і швидкодія. Ідеальний пристрій, що запам'ятовує, повинен володіти нескінченно великою ємкістю і мати нескінченний малий час звернення. На практиці ці параметри знаходяться в суперечності один одному: в рамках одного типу ЗП поліпшення одне з них веде до погіршення значення іншого. До того ж слід мати на увазі і економічну доцільність побудови пристрою, що запам'ятовує, з тими або іншими характеристиками при даному рівні розвитку технології. Тому пристрої комп'ютера, що в даний час запам'ятовують, як це і припускав Неймана, будуються за ієрархічним принципом.

Ієрархічна структура пам'яті дозволяє економічно ефективно поєднувати зберігання великих об'ємів інформації з швидким доступом до інформації в процесі її обробки.

На нижньому рівні ієрархії знаходиться регістрова пам'ять - набір регістрів, що входять безпосередньо до складу мікропроцесора (центрального процесора - CPU). Регістри CPU (до декількох десятків машинних слів). РП працює на частоті процесора, тому час доступу до неї мінімально. Наприклад, при частоті роботи процесора 2 Ггц час звернення до його регістрів складе всього 0,5 нс. програмно доступні і зберігають інформацію, найчастіше використовувану при виконанні програми: проміжні результати, складові частини адрес, лічильники циклів і так далі Регістрова пам'ять має відносно невеликий об'єм

Оперативна пам'ять - пристрій, який служить для зберігання інформації (програм, початкових даних, проміжних і кінцевих результатів обробки), безпосередньо використовуваної в ході виконання програми в процесорі. В даний час об'єм ОП персональних комп'ютерів складає декілька сотень мегабайт. Оперативна пам'ять працює на частоті системної шини і вимагає 6-8 циклів синхронізації шини для звернення до неї. Так, при частоті роботи системної шини 100 Мгц (при цьому період рівний 10 нс) час звернення до оперативної пам'яті складе декілька десятків наносекунд.

Для заповнення пропуску між РП і ОП за об'ємом і часу звернення в даний час використовується кеш-пам'ять, яка організована як більш швидкодіюча (і, отже, дорожча) статична оперативна пам'ять із спеціальним механізмом запису і прочитування інформації і призначена для зберігання інформації, найбільш часто використовуваної при роботі програми. Як правило, частина кеш-пам'яті розташовується безпосередньо на кристалі мікропроцесора (внутрішній кеш), а частина - поза ним (зовнішня кеш-пам'ять). Кеш-пам'ять програмно недоступна. Для звернення до неї використовуються апаратні засоби процесора і комп'ютера.

Зовнішня пам'ять організовується, як правило, на магнітних і оптичних дисках, магнітних стрічках. Ємкість дискової пам'яті досягає десятків гігабайт при часі звернення менше 1 мкс. Магнітні стрічки унаслідок своєї малої швидкодії і великої ємкості використовуються в даний час в основному тільки як пристрої резервного копіювання даних, звернення до яких відбувається рідко, а може бути і ніколи. Час звернення для них може досягати декількох десятків секунд.