БГУИР---2012 / Лекции в БГУИР / FK16

1

Память компьютера - – это функциональная часть

компьютера, предназначенная для записи, хранения и выдачи данных независимо от ее содержания.

Различают два основных режима работы памяти:

Режим хранения,

Режим обращения (запись-чтение).

Запоминающие устройства (ЗУ) – это устройства реализующие функции памяти.

Важнейшими характеристиками запоминающего устройства являются:

Емкость

Быстродействие (время доступа).

Организация ЗУ определяет способы передачи информации в устройство и из него. Обычно информация передается порциями, состоящими из фиксированного числа битов и называемыми словами.

Во всех случаях когда слово информации передается в ЗУ,

оно помещается в некоторую конкретную позицию. Этот

Физика компьютеров 2011

процесс называется записью в память. Когда информация

Л.А.Золоторевич

3

Классификация запоминающих устройств

По типу

Внутренняя и внешняя память.

По назначению

Оперативная память (RAM) и постоянная память (ROM

- ПЗУ)

Оперативная предназначена для хранения

информации, к которой приходиться часто обращаться, и которая обеспечивает режимы ее

записи, считывания и хранения.

Постоянная – энергонезависимая может

сохранять данные и при отключенном питании. Предназначена для хранения данных, которые не меняются.

По физическим принципам действия

Магнитная (диски, ферритовые сердечники) Полупроводниковая (триггеры, конденсаторы,

триоды) ОптическаяФизика(лазеры,компьютеровголография)2011

Л.А.Золоторевич

4

Классификация запоминающих устройств (прдлж)

По способу доступа

Последовательный доступ (магнитная лента, стример)

Циклический доступ

Данные считываются только в определенные моменты, разделенные

интервалом времени. Например, винчестер – движение головки

и вращение диска. Динамическая память - нужно

время на регенерацию данных.

Прямой доступ

Запись-чтение по адресу.

По характеру обращения

Адресное обращение

Поиск данных по номеру (адресу).

АссоциативноеФизика компьютеровобращение2011

Выборка Лданных.А.Золоторевичне по адресу, а по некоторому

6

Обобщенная схема классификации ЗУ

В современных компьютерах можно выделить внутреннее и

внешнее ЗУ. Внутреннее ЗУ – это память, которая

используется для хранения информации непосредственно участвует в процессе ее обработки (т.е. при решении задачи).

Внешние ЗУ – это память, которая используется для

долговременного хранения информации и участвует в

Физика компьютеров 2011

процессе ее обработки по мере надобности.

Л.А.Золоторевич

7

Обобщенная схема классификации ЗУ (прдлж)

Внутренняя память может содержать несколько уровней, например, основное оперативное ЗУ (ОЗУ), буферные регистры (БР) процессора, сверхоперативное ЗУ (СОЗУ), ассоциативное ЗУ (АЗУ), постоянное ЗУ (ПЗУ) и программируемое постоянное ЗУ (ППЗУ).

ОЗУ – запоминающее устройство, которое используется для кратковременного хранения информации и непосредственно участвует в процессе ее обработки. ОЗУ по принципу работы запоминающего элемента (ЗЭ) разделяются на статические ОЗУ (СтОЗУ) и динамические ОЗУ (ДОЗУ). СтОЗУ – ОЗУ, запоминающими элементами которого являются статические триггеры.

ДОЗУ – ОЗУ, запоминающими элементами которого являются МОП-транзисторы.

В современныхФизикаусловияхкомпьютеровуменьшение2011 времени

доступа к памятиЛ.А.Золоторевичдостигается введением

8

Сверхоперативное ОЗУ

Сверхоперативное ОЗУ – это быстродействующая память, размещенная в одном кристалле с МП или же внешняя по отношению к кристаллу МП, но находящаяся на той же плате вычислителя, и используемая в качестве высокоскоростного буфера между МП и относительно медленной оперативной памятью.

К СОЗУ относится кэш-память (в переводе слово «кэш» означает склад или тайник), которая в современных

компьютерах строится по двухуровневой схеме: 1)первичный КЭШ или L1 Cache (Level 1Cache) – кэш 1 уровня (это внутренний кэш МП 486 и старше) 8 Кбайт в процессорах 486DX и 32, 64 Кбайт и более в современных моделях.

2) вторичный кэш или L2 Cache (Level2Cache) – кэш второго

уровня. Обычно это внешний кэш, установленный на системной плате. В МП Pentium Pro и Pentium II-IV вторичный кэш расположен в одном корпусе с процессором.

В настоящее время размер в некоторых компьютерах

применяется Физикакэш 3 компьютеровуровня. 2011

Л.А.Золоторевич

10

Организация многоуровневой памяти компьютера

Типовая современная иерархия памяти имеет следующую структуру:

1)Регистры 64-256 слов с временем доступа – 1 такт процессора;

2)КЭШ 1 уровня – 8к слов с временем доступа 1-2 такта;

3)КЭШ 2 уровня – 256к слов с временем доступа 3-5 тактов;

4)Основная память – до 4гигослов с временем доступа 15- 155 тактов.

Эффект от данной системы тем больше, чем больше время обработки данных по сравнению с временем пересылки между буферной и основной памятью. Это достигается

при локальности обрабатываемых данных, когда процессор многократно использует одни и те же данные для выработки некоторого результата (решение систем уравнений в научных и инженерных задачах, когда короткие участки программного кода с большим

количеством вложенных циклов обрабатываются

поочередно, переходя от точки к точке, используя одни и

те же данныеФизикаи внутренниекомпьютероврезультаты)2011 .

Контроллер КЭШАЛ.А.Золоторевичдолжен обеспечивать