Виртуальная память

В первых микропроцессорах из-за небольшого объема основной памяти большая часть времени работы программ отводилось проблеме перекрытия. Перекрытие определяет организацию передачи информации между основной и внешней памятью за счет добавления соответствующих команд и процедур в основную программу. Эти команды и процедуры производят разбиение программы на последовательность сегментов, которые перекрывают друг друга в памяти.

С увеличением емкости ЗУ эффективные методы перекрытия и принцип иерархии памяти стали играть еще большую роль при их построении. Необходимость размещения больших программ в малых пространствах памяти стимулировало развитие аппаратных и программных средств ЭВМ которые обеспечивали автоматическое размещение информации между основной и внешней памятью. Это привело к разработке двух подходов распределения памяти: статического и динамического.

Статический подход предусматривал наличие сведений о доступных ресурсах памяти программе до начала ее работы, тогда как динамический подход не предполагал наличие этих предварительных сведений в программе и предусматривал сокращение или расширение выделяемой основной памяти в соответствии с текущими потребностями программы. Создание более совершенных, машинно-независимых, модульных, перемещаемых программ с эффективной структурой, использующей каталоги, сделало статическую концепцию менее привлекательной.

Динамическое распределение памяти основывается на концепции виртуальной памяти. Виртуальная память создает у пользователя иллюзию одного большого, одноуровневого пространства хранения информации. При этом, все функции эффективного управления этой памяти по передаче информации между основной и внешней запоминающими устройствами возлагаются на систему.

Основная память

Основная память удовлетворяет запросы кэш-памяти и служит в качестве интерфейса ввода/вывода, поскольку является местом назначения для ввода и источником для вывода. Для оценки производительности основной памяти используются два основных параметра: задержка и полоса пропускания. Традиционно задержка основной памяти имеет отношение к кэш-памяти, а полоса пропускания или пропускная способность относится к вводу/выводу. В связи с ростом популярности кэш-памяти второго уровня и увеличением размеров блоков у такой кэш-памяти, полоса пропускания основной памяти становится важной также и для кэш-памяти.

Задержка памяти традиционно оценивается двумя параметрами: временем доступа и длительностью цикла памяти. Время доступа представляет собой промежуток времени между выдачей запроса на чтение и моментом поступления запрошенного слова из памяти. Длительность цикла памяти определяется минимальным временем между двумя последовательными обращениями к памяти.

Как правило, данная память использует три типа БИС: постоянное запоминающее устройство (ПЗУ), перепрограммируемое постоянное запоминающее устройство (ППЗУ) и запоминающее устройство с произвольным доступом (ЗУПВ).

ПЗУ и ППЗУ являются энергонезависимыми и используются для хранения постоянных величин, таблиц и для окончательных вариантов отлаженных программ в многосерийных изделиях. База основной памяти строится на энергозависимых микросхемах статических и динамических ЗУПВ (Запоминающее Устройство с Произвольной Выборкой). Микросхемы статических ЗУВП (строятся на триггерах) имеют меньшее время доступа и не требуют циклов регенерации. Микросхемы динамических ЗУПВ (строятся на МОП-транзисторах) характеризуются большей емкостью и меньшей стоимостью, но требуют схем регенерации и имеют значительно большее время доступа. Логически ЗУПВ представляют собой линейную последовательность ячеек с последовательными адресами и с произвольным доступом к любой ячейке. Обычно ЗУПВ организован в виде матричной формы