29. Проблема подсистемы памяти. Иерархия памяти. Локальность.
МОЖНО ВЫБРАТЬ ТОЛЬКО 2 ИЗ 3!
30. Матрицы памяти.
Матричная память (англ. matrix storage) — ячейки памяти расположены так, что доступ к ним осуществляется по двум или более координатам.
Данная структура содержит матрицу запоминающих элементов (ЗЭ), дешифраторы строки DCХ и столбца DСY, усилители записи и считывания. Каждый ЗЭ матрицы имеет свой собственный адрес, определяемый номерами строки и столбца. Режимы работы ЗЭ определяются логическими уровнями (значениями) сигналов на линии выборки строки и столбца, на пересечениях которых находится данный ЗЭ.
При обращении к ЗУ с матричной организацией выбирается один ЗЭ, находящийся на пересечении выбранных строки и столбца, на линии выборки которых имеются сигналы логической 1. Все остальные ЗЭ, для которых конъюнкция логических сигналов на соответствующих линиях выборки строки и столбца равна 0, находятся в режиме хранения и отключаются от общей для всех ЗЭ шины данных.
Если сигнал управления режимом работы (записи и считывания) W/R равен "0", то с выбранного по соответствующему адресу ЗЭ считывается битовая информация, которая через общую шину данных и усилитель считывания передаётся на выход DO. Для записи в ЗЭ новой информации подаётся сигнал разрешения записи W/R, равный логической 1, который открывает усилитель записи. При этом входная битовая информация через усилитель записи поступает на общую шину данных, с которой переписывается в выбранный ЗЭ. Отмеченные операции считывания и записи выполняются только в случае, если на вход CS, соединенный с входом стробирования дешифратора строки DCХ, подаётся сигнал разрешения кристалла (CS = 1). При отсутствии этого сигнала (CS = 0) работа дешифратора DCХ и, следова-тельно, самой микросхемы памяти блокируется. Другими словами, микросхема памяти переходит в режим хранения, а усилитель считывания на её выходе переводится в третье состояние с высоким импедансом и отключается от разрядной линии данного интерфейса шины. В рассмотренной микросхеме памяти с матричной организацией заданному адресу соответствует один бит информации. Аналогичные двумерные микросхемы ЗУ используются для всех остальных битов в слове.
При обращении к ЗУПВ выбирается определённый набор микросхем, количество которых соответствует разрядности кодового слова (ячейки). При этом дешифраторы строк DCX и столбцов DCY работают сразу на все микросхемы (матрицы ЗЭ) выбранного набора. Таким образом, все биты (разряды), ячейки адресуются одновременно. Следует отметить, что число выбранных линий в дешифраторах при этом не увеличивается. Кроме того, использование способа двухкоординатной выборки позволяет значительно упростить структуру микросхемы памяти, что при заданной площади кристалла является предпосылкой получения максимально большой ёмкости ЗУ.
приведена структурная схема одного разряда запоминающего устройства с произвольным доступом с матричной организацией (матричная память) .
SIMM (англ. Single In-line Memory Module, односторонний модуль памяти) — модули памяти с однорядным расположением контактов, широко применявшиеся в компьютерных системах в 1990-е годы.
DIMM (англ. Dual In-line Memory Module, двухсторонний модуль памяти) — форм-фактор модулей памяти DRAM. Данный форм-фактор пришёл на смену форм-фактору SIMM. Основным отличием DIMM от предшественника является то, что контакты, расположенные на разных сторонах модуля, являются независимыми, в отличие от SIMM, где симметричные контакты, расположенные на разных сторонах модуля, замкнуты между собой и передают одни и те же сигналы. Кроме того, DIMM реализует функцию обнаружения и исправления ошибок в 64 (без контроля чётности) или 72. Конструктивно представляет собой модуль памяти в виде длинной прямоугольной платы с рядами контактных площадок с обеих сторон вдоль её длинной стороны, устанавливаемую в разъём подключения и фиксируемую по обоим её торцам защёлками. Микросхемы памяти могут быть размещены как с одной, так и с обеих сторон платы.
В отличие от форм-фактора SIMM, используемого для асинхронной памяти FPM и EDO, форм-фактор DIMM предназначен для памяти типа SDRAM. Изготавливались модули рассчитанные на напряжение питания 3,3 В и (реже) 5 В. Однако, впервые в форм-факторе DIMM появились модули с памятью типа FPM, а затем и EDO. Ими комплектовались серверы и брендовые компьютеры.
Кэширование памяти
Кэш (англ. cache, от фр. cacher — «прятать»; произносится [k??] — «кэш») — промежуточный буфер с быстрым доступом, содержащий информацию, которая может быть запрошена с наибольшей вероятностью. Доступ к данным в кэше идёт быстрее, чем выборка исходных данных из оперативной (ОЗУ) и быстрее внешней (жёсткий диск или твердотельный накопитель) памяти, за счёт чего уменьшается среднее время доступа и увеличивается общая производительность компьютерной системы.
Кэш-память представляет собой статическое ОЗУ, обладающее значительно более высоким быстродействием, нежели динамическое. Фактически, кэш-память предназначена для согласования (компенсации) скорости работы сравнительно медленных устройств с относительно быстрым центральным процессором, т.е. она играет роль быстродействующего буфера между процессором и относительно медленной динамической памятью.При попытке доступа к данным процессор сначала обращается к внутренней кэш-памяти, если их там нет, то ко внешней, лишь затем к основной динамической памяти.Когда процессор первый раз обращается к ячейке памяти, ее содержимое параллельно копируется в кэш, и в случае повторного обращения может быть с гораздо большей скоростью выбрано из кэша.