5.4. Статическая память.

Статическая память используется в качестве кэш-памяти I, II и III уровня (в современных ЭВМ). Она хранит информацию при наличии питания даже без обращения к ней сколь угодно долго. Ячейки статической памяти реализуются на триггерах (устройствах с двумя устойчивыми состояниями). По сравнению с динамической памятью, эти ячейки более сложные и занимают больше места на кристалле, однако они проще в управлении и не требуют регенерации. Разновидности статической памяти – Async SRAM, SynsBurstSRAMиPipelinedBurstSRAM– рассмотрим с точки зрения применения в кэш-памяти. Описание дано в[10].

1. Async SRAM, или A-SRAM (SRAM)– традиционная асинхронная статическая память. Микросхемы этого типа имеют интерфейс, содержащий шину адреса, шину данных и сигналы управления. Время доступа составляет 12, 15 или 20 нс на частоте системной шины до 33 МГц.

2. Sync Burst (SB) SRAM– синхронная статическая память, позволяющая вести пакетную операцию обмена, свойственную работе кэш-памяти. В её структуре есть внутренний двухбитный счётчик адреса.

Кроме перечисленных в пункте один шин, есть ещё сигналы для синхронизации с системной шиной и сигналы пакетной обработки. Время доступа – 8,5; 10 и 13,5 нс на частотах 66, 60 и 50 МГц.

3. Pipelined Burst SRAM (PB SRAM)– пакетно-конвейерная синхронная память. Конвейером является дополнительный внутренний регистр данных.

Интерфейс PB SRAM аналогичен интерфейсу SB SRAM, но есть задержка из-за синхронизирующего перепада.

Функции кэш-контроллера выполняет обычно чипсет.

Микросхемы хранения данных кэша организуются в банки, число микросхем в банке должно соответствовать разрядности системной шины процессора.

Банков может быть и несколько (в зависимости от кэш-памяти).

Для хранения тегов используется отдельная микросхема – TagSRAM, а для тега, большего 8 бит – пара микросхем.

Необходимый объём памяти тегов (количество ячеек) можно вычислить, разделив объём установленной кэш-памяти на длину строки кэша, определяемой чипсетом (обычно она равна количеству байт, передаваемых за один стандартный пакетный цикл):

4 * 8 = 32 байт (для Pentium)

Микросхемы синхронной памяти используются с разрядностью 16 и 32 бит, а потому один банк для Pentiumсобирается из 4 или 2 микросхем.

Для системных плат с процессором Pentium широко распространены модули COAST(Cache on Stick) – это модули с двухсторонним печатным разъёмом. В них используется кэш-память и может быть память тегов. Она может использоваться как расширение кэша.

5.5. Стек.

Во всех предыдущих типах памяти поиск искомой информации производится по адресу ячейки памяти или по её содержанию (как в кэш-памяти). Но есть возможность использовать безадресные команды, которые ускоряют работу. Для этих целей используется стек.

Стек представляет собой группу последовательно пронумерованных регистров или ячеек памяти, снабжённых указателем стека, в которой автоматически при записи или считывании устанавливается адрес последней занятой ячейки стека (называемой вершиной стека).

При операции записи заносимое в стек слово помещается в следующую по порядку свободную ячейку стека, а при считывании из стека извлекается последнее поступившее в него слово.

Это делается автоматически, поэтому могут использоваться команды с безадресным заданием операнда – здесь команда содержит адрес ячейки памяти или регистра, откуда слово передаётся в стек или куда загружается из стека. Это позволяет экономить память на форматах команд, но сложнее передача управления.