32) Классификация запоминающих устройств и их характеристики

Запоминающее устройство (ЗУ) вычислительной машины – комплекс технических средств, предназначенных для записи, хранения и выдачи информации, представленной в виде цифровых кодов.

1.По методу поиска информации ЗУ подразделяются на адресные и безадресные. В адресных ЗУ поиск информации осуществляется по адресу ячейки памяти, в которой она хранится. Безадресные ЗУ можно разделить на ассоциативные и магазинные (стековые). В ассоциативных ЗУ поиск информации осуществляется по признакам самой информации (по содержанию ячейки). В магазинных (стековых) ЗУ (в отличие от адресных и ассоциативных) обращение к ячейкам возможно только в определённом порядке, при этом чтение производится в последовательности обратной записи.

2.По способу записи и считывания многоразрядных слов ЗУ делится на параллельные и последовательные. В параллельных ЗУ n – разрядное слово записывается и считывается одновременно всеми своими разрядами. В связи с этим в устройстве должно содержаться n идентичных записывающих и считывающих элементов. В последовательных ЗУ запись и считывание производится последовательно во времени – разряд за разрядом. Это увеличивает время обращения к ЗУ, однако объём оборудования уменьшается.

3.По способу хранения информации различают статические и динамические ЗУ. В статических ЗУ хранимая информация фиксируется (неподвижна) по отношению к носителю в течение всего времени хранения. Примерами статических ЗУ являются устройства на ферритовых сердечниках, электронно–лучевых трубках и т. д. В динамических ЗУ информация находится в непрерывном движении по отношению к запоминающей среде. В таких ЗУ слова информации хранятся путём непрерывной их циркуляции по некоторой замкнутой цепи (ЗУ на линиях задержки).

4.По характеру обращения к ячейкам памяти различают ЗУ с последовательным и произвольным обращением. В ЗУ с последовательным обращением считывание (запись) информации производится в строго определённом порядке при обязательном перемещении носителя относительно считывающих и записывающих элементов. В ЗУ с произвольным обращением время, необходимое для записи или считывания слова информации, является постоянной величиной, практически не зависящей от того, к какой ячейке ЗУ производится обращение, и определяется только быстродействием схем, осуществляющих выборку.

5.По характеру считывания информации ЗУ делятся на устройства со считыванием без разрушения и с разрушением информации. В последнем случае для сохранения информации необходимо её восстановление.

По функциональному назначению общепринятой считается следующая классификация ЗУ: регистровые, сверхоперативные, оперативные, постоянные и полупостоянные, внешние, буферные запоминающие устройства.

Основу регистровой памяти составляют регистры. Регистр (RG)- это узел вычислительной машины представляющий собой упорядоченную совокупность электронных запоминающих элементов с системой управления входными и выходными сигналами.

Сверхоперативные ЗУ (СОЗУ, RAM)- ЗУ, имеющие быстродействие, соизмеримое с быстродействием процессора, и служащие для хранения ряда чисел, необходимых для выполнения некоторой текущей последовательности команд программы. Выборка и запись программ в СОЗУ может быть адресной (прямой), магазинной, ассоциативной.

Оперативные запоминающие устройства (ОЗУ, RAM) – ЗУ, имеющие информационную ёмкость, достаточную для выполнения программ или их частей, и работающие с циклом, который в несколько раз больше цикла работы процессора. ОЗУ служат для хранения исходных данных, программ, промежуточных и окончательных результатов решения. ОЗУ находится в функциональных отношениях с процессором при реализации процесса обработки данных, и является основным внутренним ЗУ машины.

Постоянные запоминающие устройства (ПЗУ,ROM), полупостоянные запоминающие устройства (ППЗУ,PROM). Постоянные и полупостоянные ЗУ предназначены для хранения информации, которая не изменяется в процессе решения задачи: различные константы, таблицы, программы специализированных ЭВМ. Постоянные (или долговременные) ЗУ предназначены только для считывания информации в процессе работы устройств ЭВМ.

Внешние запоминающие устройства (ВЗУ). Внешние ЗУ предназначены для хранения больших массивов информации и работающие со сравнительно малой скоростью. Работа запоминающего устройства на магнитной ленте сводится, в простейшем случае, к записи или чтению магнитной головкой импульсов соответствующих символам слова и тактам синхронизации; при этом слова записываются и считываются последовательным кодом.

Буферные запоминающие устройства (БЗУ). Буферные ЗУ – ЗУ, предназначенные для промежуточного хранения информации при её обмене между устройствами, работающими с разной скоростью. Роль буферных ЗУ, как правило, выполняют регистровые схемы или ОЗУ с малой ёмкостью памяти.

Характеристики запоминающих устройств.

Для сравнения запоминающих устройств различных типов рассматривают их следующие основные параметры: - информационная ёмкость; - быстродействие; - надёжность.

Информационной ёмкостью ЗУ называют наибольшее количество данных, которое может храниться в запоминающем устройстве. Ёмкость ЗУ измеряется количеством ячеек памяти (N), содержащихся в нём, с указанием их размерности n или в двоичных единицах (М) – битах. Очевидно, ёмкость ЗУ в битах определяется выражением: M=Nn (бит)

Быстродействие ЗУ оценивается временем выборки информации (t_в) и циклом обращения (t_ц). Временем выборки (t_в) называется интервал времени между моментом начала операции считывания и моментом выдачи считанной информации. Циклом обращения (t_ц) называется интервал времени между двумя последовательными обращениями к памяти.

Надежность ЗУ – определяют числовыми значениями параметров конструктивной и информационной надежности. Конструктивная надежность представляет собой вероятность безотказной работы всех элементов и компонентов ЗУ в заданном интервале времени при определенных условиях эксплуатации. Информационная надежность определяет способность устройства сохранять, принимать и выдавать требуемую информацию без ее искажения при воздействии различного рода помех и допустимых неблагоприятных отклонениях параметров элементов (устройств) от номинальных значений при изменении условий эксплуатации.