21. Алгоритм замещения lru и случайный алгоритм

Алгоритм Least Recently Used (LRU). Данный алгоритм замещения страниц основан на следующем принципе: Замещается та страница, которая раньше всего использовалась.

При возникновении промаха, контроллер кэш-памяти должен выбрать подлежащий замещению блок. Польза от использования организации с прямым отображением заключается в том, что аппаратные решения здесь наиболее простые. Выбирать просто нечего: на попадание проверяется только один блок и только этот блок может быть замещен. При полностью ассоциативной или множественно-ассоциативной организации кэш-памяти имеются несколько блоков, из которых надо выбрать кандидата в случае промаха. Как правило, для замещения блоков применяются две основных стратегии: случайная (Random) и LRU.

В первом случае, чтобы иметь равномерное распределение, блоки-кандидаты выбираются случайно. В некоторых системах, чтобы получить воспроизводимое поведение, которое особенно полезно во время отладки аппаратуры, используют псевдослучайный алгоритм замещения.

Во втором случае, чтобы уменьшить вероятность выбрасывания информации, которая скоро может потребоваться, все обращения к блокам фиксируются. Заменяется тот блок, который не использовался дольше всех (LRU - Least-Recently Used).

Достоинство случайного способа заключается в том, что его проще реализовать в аппаратуре. Когда количество блоков для поддержания трассы увеличивается, алгоритм LRU становится все более дорогим и часто только приближенным. В таблице показаны различия в долях промахов при использовании алгоритма замещения LRU и случайного алгоритма.

22. Организация основной памяти

Про оперативку и ПЗУ (блоки памяти, где хранится БИОС и т.д НЕ HDD!!!)

Запоминающие схемы основной памяти вычислительной машины организованы в небольшие блоки [доступные как единое целое], которые называются ячейками памяти [или машинными словами]. Как правило, размер ячейки памяти составляет восемь бит. Для идентификации отдельных ячеек основной памяти машины каждой ячейке присваивается уникальное имя, называемое адресом.

Существуют два основных класса основной памяти: оперативное запоминающее устройство [ОЗУ], называемое также памятью с произвольной выборкой [Random Access Memory, RAM], и постоянное запоминающее устройство [ПЗУ], называемое также памятью только для чтения [Read-Only Memory, ROM]. В ОЗУ коды в соответствии с решаемыми задачами постоянно изменяются и полностью пропадают при выключении питания. В ПЗУ хранятся управляющие работой ЭВМ стандартные программы, константы, таблицы символов и другая информация, которая сохраняется и при выключении компьютера.

(дополнительно)

ОЗУ подразделяются на статическую память [Static RAM, SRAM] и динамическую [Dynamic RAM, DRAM].

Динамическая память выполнена в виде конденсаторов, образованных элементами полупроводниковых микросхем. При записи логической единицы в ячейку конденсатор заряжается, при записи нуля - разряжается.

Схема считывания разряжает через себя этот конденсатор, и, если заряд был ненулевым, выставляет на своем выходе единичное значение, и подзаряжает конденсатор до прежнего значения.

При отсутствии обращения к ячейке со временем за счет токов утечки конденсатор разряжается и информация теряется, поэтому заряд конденсатора необходимо регулярно возобновлять с помощью специальной схемы, называемой цепью регенерации. Благодаря относительной простоте элемента динамической памяти на одном кристалле удается размещать миллионы ячеек и получать самую дешевую полупроводниковую память достаточно высокого быстродействия с умеренным энергопотреблением, используемую в качестве основной памяти компьютера. Расплатой за низкую цену являются некоторые сложности в управлении динамической памятью.

Статическая память, как и следует из ее названия, способна хранить информацию в статическом режиме - то есть сколь угодно долго при отсутствии обращений [но при наличии питающего напряжения]. Элементы статической памяти реализуются на триггерах - элементах с двумя устойчивыми состояниями. По сравнению с динамической памятью эти ячейки более сложные и занимают больше места в кристалле, однако они проще в управлении и не требуют регенерации.

Память DDR - это DDR SDRAM (Double Data Rate Synchronous Dynamic Random Access Memory — синхронная динамическая память с произвольным доступом и удвоенной скоростью передачи данных))