Федеральное агентство по образованию

Санкт-Петербургский государственный

электротехнический университет «ЛЭТИ»

Кафедра ВТ

Реферат № 3

по дисциплине

«Микропроцессорные системы»

на тему

«Организация подсистемы памяти»

Выполнил:

Группа:

Санкт-Петербург

2013 Оглавление

Оглавление 2

Организация памяти 3

Виртуальная память 4

Основная память 5

Дешифрация адреса 7

Дешифратор на элементах логики 7

Адресное пространство 14

Модуль управления памятью 15

Наращивание памяти 16

Кэш-память 17

Микропроцессор всегда работает совместно с системой памяти. В памяти хранится программа решаемой зада­чи, исходные, промежуточные и окончательные результаты.

Память современных систем, как правило, представляет собой сложную иерархию, включающую основную память, кэш-память, а также регистровую память. Как и в любой иерархии памяти, эти структуры упорядочиваются по убыванию объема: наибольшего - у основной и наименьшего - у регистровой памяти; и одновременно по возрастанию скорости: наибольшей - у регистров и наименьшей - у отдельных модулей памяти.

Кроме того, все эти структуры выполняют различные функции. Основная память должна не только содержать все данные для выполняющейся программы, но еще должна иметь достаточное быстродействие, согласующееся с быстродействием процессоров. Блоки кэш-памяти согласуют быстродействие основной памяти и процессоров и временно хранят информацию, которая передается между ними. Регистры встраиваются в конвейеры и используются для временной организации работы и передачи данных между отдельными его ступенями. Главными характеристиками основной памяти являются объем и скорость обмена.

За последние несколько десятков лет емкость памяти наиболее крупных вычислительных систем возросла от 103 до 108 слов, а время цикла уменьшилось с 20 мкс до 50 нс. Даже с учетом развития технологий быстродействующие ЗУ остаются более дорогими, чем медленные. Следовательно, с точки зрения стоимости эффективнее иметь иерархию памяти, которая позволяет согласовать характеристики памяти и процессора.

Из-за отсутствия такой памяти требования высокой производительности и низкой стоимости наилучшим образом удовлетворяются использованием различных технологий, позволяющих сочетать дорогие быстродействующие устройства с дешевыми и медленными блоками памяти. Память, разработанная на основе этой концепции, называется иерархической или многоуровневой системой памяти. Таким образом, память в современных вычислительных системах строится по иерархической структуре. Главной целью разработки эффективной иерархической системы памяти является обеспечение обмена необходимым количеством информации с процессором со скоростью наиболее быстродействующего ЗУ, имеющегося в иерархии.

Организация памяти

Для обеспечения сбалансированности системы с ростом скорости процессоров должна линейно расти и емкость основной памяти. В последние годы емкость микросхем динамической памяти учетверялась каждые три года, увеличиваясь примерно на 60% в год. К сожалению, скорость этих схем за этот же период росла гораздо меньшими темпами (примерно на 7% в год). В то же время, производительность процессоров, начиная с 1987 года, практически увеличивалась на 50% в год.

Т.к. быстродействующая память отличается высокой стоимостью, то используются различные технологии, которые позволяют сочетать дорогие быстродействующие устройства с дешевыми и медленными блоками памяти. Память, разработанная на основе этой концепции, называется иерархической. Главной целью разработки эффективной иерархической системы памяти является обеспечение обмена необходимым количеством информации с процессором со скоростью наиболее быстродействующего ЗУ, имеющегося в иерархии.

Наибольший по емкости является архивная память, а наименьший – регистровые файлы. Наибольшей по возрастанию скорости является регистровые файлы и наименьшей – архивная память на базе накопителей на магнитных дисках (НМД) и накопителей на оптических дисках (НОД).