12. Организация памяти

Память в системах обработки данных построена по иерархическому признаку, что позволяет достичь наилучших показателей по стоимости и производительности. На нижней ступени иерархии находятся ЗУ, хранящие большие объемы информации, но имеющие относительно невысокое быстродействие. На верхней ступени – ЗУ небольшой емкости, но имеющие высокое быстродействие. Как правило, между медленными и быстрыми ЗУ находится буферная память, или кэш-память.

Любая программа, которая выполняется в процессоре, должна находиться в ОП. При динамическом распределении памяти требуемые фрагменты программ и данных загружаются с ВЗУ в ОП. Чтобы этот механизм работал быстро и надежно, применяется виртуальная память. Для повышения производительности систем применяется расслоение ОП и многомодульная реализация.

13. Расслоение оп.

Расслоение ОП позволяет ускорить выборку данных. Существует два вида расслоения:

1. Разделение на память команд и память данных.

Расслоение на память команд и данных уменьшает число конфликтов при обращении к ОП.

2. Расслоение по адресам.

   1. Простое расслоение.

Когда вся ОП делится на несколько модулей.

К – количество разрядов адреса памяти;

2^к определяет количество модулей, на которые разбита вся память;

2^m – количество слов в модуле.

Значения m разрядов одновременно поступают на адресные входы модулей и осуществляется чтение из ОП. Считанная информация запоминается в фиксаторах, затем осуществляется второй доступ. За это время информация с фиксаторов через коммутатор К передается на шину данных. Коммутатором управляют к младших разрядов адреса. Таким образом происходит считывание данных из ОП.

Проблемы, возникающие при данной организации: требуется высокое быстродействие; высока сложность коммутации слов к.

При записи данные поступают на коммутатор, который распределяет их по фиксаторам соответствующих модулей. Затем осуществляется доступ к модулю и данные записываются в ОП. За время доступа к памяти коммутатор должен передать на фиксаторы очередную порцию данных.

2. Сложное расслоение

Адрес поступает на фиксаторы, и организуется обращение к модулям. По завершении доступа к первому модулю данные с первого модуля коммутируются на шину данных; по завершении доступа ко второму модулю и его данные передаются на шину. Момент передачи данных на шину определяется по сигналу занятости. Снижаются требования к коммутатору, хотя требования по надежности высоки. Расслоение осуществляется и с точки зрения надежности работы системы, так как выход из строя одного из модулей приведет к сокращению объема памяти, но не к потере работоспособности системы.

14. Локальная память

Локальную память называют также буферной, или местной памятью. Она предназначена для согласования быстрого устройства с медленным. Быстродействие локальной памяти выше, чем у ОП. Как правило, локальная память имеет небольшой объем.

Первый подход к построению локальной памяти: реализация локальной памяти на базе ассоциативной памяти

В регистрах адреса хранятся адреса данных, которые находятся в данной памяти. При поступлении адреса от процессора появляется сигнал сравнения, если этот адрес совпал с находящимся в регистре; соответствующие данные подаются на выход. Быстродействие достигает единиц нс.

Второй подход к организации локальной памятиоснован на разделении местной памяти на 2 блока – буфер1 и буфер2,

из которых осуществляется попеременное считывание или запись; при этом когда из одного буфера выполняется считывание, в другой может осуществляться запись, и наоборот.

Третий подход – на основе многопортовых ЗУ.

Пм – память;

БФА – блок формирования адреса;

Это двухпортовая память, к которой подключается логика формирования адреса; и одновременно может выполняться как считывание, так и запись информации. Логика формирования адреса должна отслеживать конфликтные ситуации и предупреждать о них.

Четвертый подход – на основе стека.

FIFO – «первый пришел, первый обслужился».

Это набор стеков, которые связаны с ОП и связаны с процессором.

Пятый подход – регистровый файлы. На них очень удобно выполнять задержки. Это реализация локальной памяти (фиксаторов) на основе регистров.

Существует еще КЭШ-память, которая используется как буферная память.