II. Pamięci
Wprowadzenie
Umiejscowienie pamięci w komputerze (szare prostokąty)
Hierarchiczna struktura fizycznych pamięci ma cztery poziomy. W kolejności rosnącego czasu dostępu są nimi:
- rejestry, znajdują się wewnątrz procesora, mają niewielką pojemność dzięki czemu dostęp do nich jest
bardzo szybki,
- kieszenie (cache), służą do buforowania danych pomiędzy procesorem i pamięcią operacyjną,
- pamięć operacyjna (głównie ROM)
- pamięci masowe, wewnątrz i na zewnątrz komputera (dyski magnetyczne i optyczne, flash, i inne).
Hierarchia pamięci wg czasu dostępu
Typ |
Pojemność |
Czas dostępu |
Rejestry |
<1 KB |
<1ns |
Cache 1 |
~102 KB |
~1ns |
Cache 2 |
~1 MB |
~1.2ns |
Cache 3 |
~102 MB |
~2.5ns |
Operacyjna |
~10 GB |
~101ns |
Masowa |
> 10 GB |
sek., min. |
Orientacyjne pojemności i czasy dostępu wymienionych typów pamięci
Pamięci są urządzeniami do których informacja w postaci binarnej jest wysyłana na przechowanie w celu późniejszego wykorzystania. Kiedy informacja staje się potrzebna jest pobierana z danego urządzenia pamięci i wysyłana do urządzenia o krótszym czasie dostępu lub gdy znajdowała się w rejestrze do jednostki przetwarzającej. Pośrednie i końcowe wyniki przetwarzania powstałe w jednostce przetwarzającej są wysyłane powrotem do odpowiednich pamięci. Informacja w postaci binarnej przychodząca z urządzeń wejścia jest również przechowywana w pamięci. Również informacja przeznaczona do wysłania do urządzeń wyjścia oczekuje w pamięci.
Pamięci wewnętrzne komputera
Pamięć jest zbiorem dużych ilości komórek elektronicznych zdolnych do zapamiętania informacji w postaci binarnej. Ze względu na długotrwałość przechowywania informacji urządzenia dzieli się na ulotną (Random Access Memory) i trwałą (Read Only Memory). RAM przechowuje kod aktualnie wykonywanych programów, dane potrzebne tym programom i inne informacje mogące się przydać w najbliższym czasie. Operacja wprowadzania informacji do pamięci RAM nazywa się zapisywaniem, a operacja wyprowadzania lub kopiowania informacji znajdującej się w pamięci nazywa się czytaniem. RAM może wykonywać obydwie operacje, ROM tylko operację czytania. Zawartość pamięci ROM po wprowadzeniu informacji (zaprogramowaniu urządzenia w odpowiedni sposób) pozostaje bez zmiany. Jest ona szczególnym przykładem programowalnego urządzenia logicznego (Programmable Logic Device). Fizycznie PLD jest scalonym obwodem elektronicznym zbudowanym z bramek logicznych, reprezentowanym na schematach symbolami
Pojedyncza I sieć jednostek pamięci (o wielu wejściach) zbudowanych na bramkach or
Typowe urządzenie PLD może zawierać nawet miliony bramek połączonych setkami lub nawet tysiącami ścieżek.
Rodzaje urządzeń pamięci
Pamięć w sensie abstrakcyjnym, dyskutowanym powyżej czyli jako obiekt logiczny wymaga podłoża fizycznego którego właściwości można nieco zmieniać. Zmiany te są fizyczną postacią zapisanej informacji. Rodzaje urządzeń pamięci określone są przez fizyczną postać zarówno podłoża jak i informacji. Według tego kryterium istnieje wiele rodzajów pamięci.
Pamięci RAM.
Materialnym podłożem pamięci RAM są zintegrowane obwody elektryczne zawierające tranzystory i kondensatory.
