Глава 4

ПРИНЦИПЫ ПОСТРОЕНИЯ УСТРОЙСТВ ПАМЯТИ

1. Общие сведения и классификация устройств памяти

Памятью ЭВМназывается совокупность устройств, служа­щих для запоминания, хранения и выдачи информации. Отдель­ные устройства, входящие в эту совокупность, называютзапо­минающими устройствамиили памятями того или иного типа.

Оба эти термина в настоящее время стали почти синонима­ми. Однако термин «запоминающее устройство» (ЗУ) обычно употребляют, когда речь идет о принципе построения некоторого устройства памяти (например, полупроводниковые ЗУ, ЗУ на магнитных дисках и т.д.), а термин «память» — когда хотят подчеркнуть выполняемую устройством памяти логическую фун­кцию или место расположения в составе оборудования ЭВМ (например, оперативная память, внешняя память и т.д.).

Производительность и вычислительные возможности ЭВМ в значительной степени определяются составом и характеристи­ками ее ЗУ. В составе ЭВМ используется одновременно несколь­ко типов ЗУ (несколько типов памятей), отличающихся прин­ципом действия, характеристиками и назначением.

Основными операциями в памяти в общем случае являются занесение информации в память — записьи выборка информа­ции из памяти —считывание.Обе эти операции называютсяобращением к памяти,или, подробнее,обращением при считыва­нии и обращением при записи.

При обращении к памяти производится считывание или запись некоторой единицы данных — различной для устройств разного типа. Такой единицей может быть, например, байт, машинное слово или блок данных.

Важнейшими характеристиками отдельных устройств памя­ти (запоминающих устройств) являются емкость памяти, удель­ная емкость, быстродействие.

Емкость памятиопределяется максимальным количеством данных, которые могут в ней храниться. Емкость измеряется в двоичных единицах (битах), машинных словах, но большей частью в байтах (1 байт = 8 бит), при этом часто емкость памяти выражают через число /(=1024: Кбит (килобит), Кслов (кило­слов) или Кбайт (килобайт), при этом 1024 Кбайт обозначают как 1 Мбайт (мегабайт).

Удельная емкостьесть отношение емкости ЗУ к его физиче­скому объему.

Быстродействие памятиопределяется продолжительностью операции обращения, т. е. временем, затрачиваемым на поиск * нужной единицы информации в памяти и на ее считывание (время обращения при считывании), или временем на поиск места в памяти, предназначаемого для хранения данной едини­цы информации, и на ее запись в память (время обращения при записи).

Продолжительность обращения к памяти (время цикла па­мяти) при считывании

/СЧИТ ^счит , f МП

*обр *ДОСТ I счит» ¹/

где f™_c^r_T — время доступа, определяющееся промежутком време­ни между моментом начала операции обращения при считыва­нии до момента, когда становится возможным доступ к данной единице информации; /_счит— продолжительность самого физиче­ского процесса считывания, т. е. процесса обнаружения и фикса­ции состояний соответствующих запоминающих элементов или участков поверхности носителя информации.

В некоторых устройствах памяти считывание информации сопровождается ее разрушением (стиранием). В таком слу­чае цикл обращения должен содержать операцию восста­новления (регенерации) считанной информации на прежнем месте в памяти.

Продолжительность обращения (время цикла) при записи Ср = Сст + <за„. (4-2)

где /дос_Т— время доступа при записи, т. е. время от момента начала обращения при записи до момента, когда становится возможным доступ к запоминающим элементам (или участкам поверхности носителя), в которые производится запись; /_подг— время подготовки, расходуемое на приведение в исходное состоя* ние запоминающих элементов или участков поверхности носителя информации для записи определенной единицы информации (например, байта или слова);t_3an — время занесения инфор­мации, т. е. изменения состояния запоминающих элементов (участков поверхности носителя).

Большей частью