14)Взаимодействие разных видов памяти. Иерархия памяти. Кеширование. Виртуальная память. Основные характеристики памяти.

Иерархия памяти .Означает, что различные виды памяти образуют иерархию, на различных уровнях которой расположены памяти с отличающимися временем доступа, сложностью, стоимостью и объемом. Возможность построения иерархии памяти вызвана тем, что большинство алгоритмов обращаются в каждый промежуток времени к небольшому набору данных, который может быть помещен в более быструю, но дорогую и поэтому небольшую, память. Использование более быстрой памяти увеличивает производительность вычислительного комплекса.

Кэширование —размещение данных в специально отведенном месте для ускоренного доступа к ним в будущем. Например, при посещении web-сайта, браузер может сохранить данные на компьютере, чтобы потом их не скачивать второй раз.

Виртуальная память— технология управления памятью ЭВМ, разработанная для многозадачных операционных систем. При использовании данной технологии для каждой программы используются независимые схемы адресации памяти, отображающиеся тем или иным способом на физические адреса в памяти ЭВМ. Позволяет увеличить эффективность использования памяти несколькими одновременно работающими программами, организовав множество независимых адресных пространств, и обеспечить защиту памяти между различными приложениями. Также позволяет программисту использовать больше памяти, чем установлено в компьютере, за счет откачки неиспользуемых страниц на вторичное хранилище.

7)Как в компьютере представляются целые числа со знаком (дополнительный код) и без знака? Как определять диапазон чисел для различных разрядных сеток и минимальное и максимальное числа диапазона.

Особенность представления чисел в памяти компьютера – ячейки имеют ограниченный размер, а это вынуждает использовать при записи чисел и действиях с ними конечное число разрядов. В зависимости от типа числа определяется способ кодирования, количество отводимых под число ячеек памяти (разрядность числа) и перечень допустимых операций при обработке. Способы кодирования чисел и допустимые над ними действия различны для следующих числовых множеств: целые положительные числа (без знака) целые со знаком вещественные нормализованные числа. Память в компьютере имеет байтовую структуру. Целые без знака обычно занимают один, два или более байт. В однобайтовом формате они могут принимать значения в диапазоне от 0 до 255, в двухбайтовом от 0 до 65535. Представляются целые числа без знака в своем двоичном виде. Пример: 7210=10010002

в байтовом формате: 7 6 5 4 3 2 1 0

0 1 0 0 1 0 0 0

Над целыми числами определены операции сложения (по правилам двоичного сложения) и умножения (по правилам двоичного умножения). Определены именно эти операции, так как они не меняют тип результата. Вычитание и деление не определены. Целые числа со знаком Используются три формы записи целых чисел со знаком: прямой код, обратный код, дополнительный код. Прямой код При кодировании прямым n-разрядным двоичным кодом один разряд (как правило самый старший) отводится для знака числа. Остальные n-1 разрядов – для значащих цифр. Значение знакового разряда равно 0 для положительных чисел, 1 – для отрицательных. Пример: Для числа -1101: Прямой код Обратный код Дополнительный код 10001101 11110010 11110011 Замечание: для положительных чисел представление числа в прямом, обратном и дополнительном кодах совпадают. Т. образом - положительные числа всегда изображаются одинаково – двоичными кодами с цифрой 0 в знаковом разряде. Операции над целыми без знака определены сложение, вычитание (сводится к сложению с дополнительным кодом), умножение, целочисленное деление и нахождение остатка от деления. Сдвиг числа на один разряд влево увеличивает число в 2 раза; сдвиг на один разряд вправо - уменьшает его в 2 раза: В компьютерах числа представляются в двоичной форме с определенным количеством разрядов. Обычно разрядность компьютеров равна одному из следующих значений: 8, 16, 32, 64. Ограниченная разрядность приводит к ограничению диапазона используемых чисел. Если разрядность компьютера равна n, то количество различных чисел, которые можно представить с помощью n-разрядных двоичных последовательностей будет равна N = 2n Например, если разрядность компьютера равна 16, то количество различных двоичных последовательностей будет равно 216 = 26+10 = 64 * 1024 = 65536.