18. Организация памяти современного компьютера

1) Физическая организация.

Память – устройство для хранения данных, используемых в вычислениях.

С физической точки зрения в современном компьютере существует несколько видов памяти, которые могут быть реализованы в виде различных запоминающих устройств. Некоторые основные виды ЗУ приведены в следующей таблице:

	ЦП		Кэш процессора второго уровня (L2)	Основная память	Жёсткий диск			Оптический диск			Магнитная лента
	внутренние регистры	внутренний кэш (первого уровня, L1)			кэш		кэш/ буфер дисковода
Примерный объём	16-24 регистра по 4-8 Б	32-64 КБ	0.5-1 МБ	1-8 ГБ	8-64 МБ	100-3000 ГБ	2-8 МБ		650 МБ – 128 ГБ	40 МБ – 2500 ГБ
Время доступа	0.3-0.5 нс	0.3-0.5 нс	1-3 нс	5-60 нс		10 мс и более			150 – 500 мс	50 с и более

Внутренние регистры процессора предназначены для использования инструкциями, выполняемыми в данный момент. Кэш-память процессора используется процессором и для ОС и прикладных программ обычно недоступна.

Некоторые процессоры имеют кэш-память 3, 4 уровней (L3, L4). Общие правила таковы: 1) на каждом следующем уровне используется более дешёвая, медленная память, но большего объёма; 2) при чтении сначала проверяется наличие значения в кэше L1, потом в L2 и т.д., и, если значение не было найдено ни в одном из кэшей, происходит обращение к основной памяти.

Современные ОС обычно выделяют дополнительный кэш для жёсткого диска в оперативной памяти.

Память может быть разделена на оперативную (информация исчезает после отключения питания) и долговременную.

Под «памятью» обычно имеют в виду основную память.

Для долговременного хранения информации в последнее время чаще начинают использоваться облачные хранилища, доступ к которым осуществляется по высокоскоростным каналам связи. Их достоинством является доступность информации по всему миру и доступность больших объёмов. Недостатками являются нестабильность времени доступа (может составлять от нескольких до сотен и тысяч миллисекунд) и потребность в быстром канале связи.

2) Логическая организация:

С точки зрения ОС и прикладной программы оперативная память компьютера – линейное (одномерное) адресное пространство, отражающее особенности аппаратного обеспечения, но не соответствующее современной технологии создания программного обеспечения.

Каждой ячейке памяти присвоен адрес. 32-разрядная операционная система оперирует с адресами размером 32 бита, что позволяет (теоретически) адресовать 2³² Б = 4 ГБ памяти. 64 разрядная оперирует с адресами размером 64 бита.