2.6 Последовательные шины Serial ata и usb

Интерфейс Serial ATA (SATA) — последовательного типа, служит для обмена данными с дисковыми накопителями. SATA является раз­витием параллельного интерфейса ATA [14]. По сравнению с Parallel ATA, интерфейс SATA - более быстрый и надежный, имеет более низкое напряжение и меньшее число выводов.

Serial ATA заменяет широкий и плоский ленточный кабель ин­терфейса Parallel ATA тонким и гибким кабелем последовательной связи, длина которого может достигать до 1 метра. Увеличенная дли­на позволяет более удобно размещать устройства хранения в корпусе. Serial ATA осуществляет проверку ошибок и их исправление.

eSATA (External SATA) — интерфейс подключения внешних устройств, поддерживающий режим «горячей замены» (Hot-plug). Был создан после SATA в середине 2004 года.

Основные особенности eSATA:

• разъёмы менее хрупкие и конструктивно рассчитаны на большее число подключений;

• требует для подключения два провода: шину данных и кабель питания. В новых спецификациях планируется отказаться от отдельного кабеля питания для выносных eSATA устройств;

• длина кабеля увеличена до 2 м (по сравнению с метровым кабе­лем у SATA);

• существенно снижается нагрузка на центральный процессор;

• уменьшены требования к сигнальным напряжениям по сравне­нию с SATA.

Шина USB разработана для подключения к персональному компьютеру внешних периферийных устройств по технологии PLUG&PLAY:

• подключение устройства к работающему компьютеру;

• автономное распознавание устройства сразу после подключе­ния;

• автономная загрузка драйверов.

По шине может подаваться питание для маломощных периферий­ных устройств. Преимущество — требование только одного прерыва­ния в компьютере не зависимо от числа подключенных устройств. В настоящее время реализована высокая скорость передачи — 480 МВ/s при длине кабеля до пяти метров.

Шина USB может использоваться для подключения любых устройств, кроме высокоскоростных накопителей на жестких дисках. Системы, построенные на шинах USB, имеют топологию дерева.

3 Организации памяти в эвм

3.1 Иерархическая организация памяти и принцип локальности ссылок

Память — совокупность устройств, служащих для приема, хране­ния и выдачи данных в центральный процессор или внешнюю среду компьютера. Основные операции с памятью — запись и чтение.

В вы­числительных системах память является одним из основных компо­нентов, определяющим как быстродействие, так и функциональные возможности всей системы.

Организация памяти имеет сложный ха­рактер и строится по иерархическому принципу. Ос­нов­ная идея иерархии памяти - согласование скоростей работы операционных устройств, в первую очередь процессора, с запоминающими устрой­ствами.

Иерархическая организация памяти имеет вид, представленный на рис. 3.1, где показаны диапазоны значений емкости и производи­тельности устройств памяти для современных компьютеров.

Р и с. 3.1. Иерархическая организация памяти

ОЗУ - оперативное запоминающее устройство;

ПЗУ - постоянное запоминаю­щее устройство;

CD/DVD - накопитель на оптических дисках;

HDD (Hard Disk Drive) - накопитель на жестком магнитном диске;

SSD (Solid State Drive) - накопитель на«твердом» диске

На рис. 3.1 видно, что на более высоких уровнях иерархии расположены устройства с меньшей емкостью памяти, но с большим быстродей­ствием.

Регистровая память или регистровый файл изготавливается в кри­сталле процессора по такой же технологии и имеет такое же быстро­действие, как и операционные элементы процессора.

Кэш-память первого уровня также выполняется внутри процессора, что дает воз­можность обращения к командам и данным с тактовой частотой рабо­ты процессора.

Во многих моделях процессоров кэш- память второго уровня интегрирована в ядро процессора.

Кэш-память третьего уровня выполняется в виде отдельной ми­кросхемы с высоким быстродействием, либо в процессоре, как в ар­хитектуре Nehalem.

Эффективность иерархической организации связана с важней­шим принципом локальности ссылок или принципом локальности по обращению.

При выполнении большинства программ было замечено, что ад­рес следующей команды будет расположен либо непосредственно за адресом выполняемой команды, либо недалеко от него.

При этом с очень высокой вероятностью данные, используемые этими команда­ми, обычно структурированы и расположены в последовательных ячейках памяти.

Кроме того, программы содержат множество не­больших циклов и подпрограмм, которые многократно повторяются в течение интервала времени.

Н а рис. 3.2 показаны размещенные в па­мяти два участка программы и соответствующие им области данных.

Р и с. 3.2. Расположение программы и данных в памяти и локальность ссылок

Это явление называется локальность ссылок или локальность по обращению. Известно правило «90/10» - то есть 90% времени работы программы связано с обращением к 10% адресного пространства этой программы.