Если 90% попадания в кэш, tпроц=1нс, tоп=10нс, то
Кэш программируется аппаратно. Обычно имеет 2 уровня: 1-й до 64 кб, 2-й – 256 кб.
3) Оперативная память.
Ячейки памяти организованы в матрицу. На матрицу поступает адрес столбца и строки. Для чтения информации необходимо активизировать столбец, активизировать строку, подать команду считывания, считать информацию.
Существует строгая последовательность подачи сигналов на память, между ними должны быть выдержаны требуемые интервалы времени.
Типы задержек (измер. в тактах системной шины):
1) CAS (CL) – время ожидания между запросом процессора на получение ячейки из ОП и временем, когда ОП сделает первую ячейку доступной для чтения (время чтения первого бита из памяти, когда строка открыта);
2) RAS to CAS – число тактов между открытием строки и доступом к столбцам;
3) TPR – число тактов на закрытие строки и переход к следующей строке;
4) TRAS – время на обновление строки.
Обычно операция в памяти требует 5 тактов:
1) определение типа операции и установка адреса столбца;
2) формирование адреса строки (RAS);
3) установка адреса строки;
4) чтение/запись;
5) перевод сигналов RAS и CAS в исходное состояние.
Для уменьшения таймингов используют расслоение памяти: последовательные ячейки в разных блоках памяти.
22. Организация виртуальной памяти персонального компьютера.
Виртуальная память – совокупность программно-
аппаратных средств, позволяющих пользователю писать программы, в которых требуемый объем памяти превосходит имеющуюся оперативную память.
Виртуальная память решает задачи:
1) размещает данные в разных запоминающих устройствах (ОЗУ + внешняя память);
2) перемещает память между ОЗУ и внешней памятью по мере необходимости;
3) преобразует виртуальные адреса в физические.
Реализация виртуальной памяти:
1) страничная память; 2) сегментная память;
3) странично-сегментное распределение;
4) свопинг.
Страничное распределение.
Память, необходимая для программы, разбивается на страницы фиксированного размера. Данные постранично перемещаются во внешней памяти. В памяти создаётся таблица соответствия номера физической памяти (ОП) и виртуальной.
Nвп |
Nоп |
|
1 |
… |
|
2 |
5 |
|
10 |
6 |
|
… |
… |
Если требуется загрузка очередной страницы из ВП, а места в ОП нет, то одна из страниц ОП выгружается во внешнюю память.
Выбор выгружаемой страницы:
1) дольше всех не используемая страница;
2) страница, к которой было меньше всего обращений;
3) любая страница.
Сегментное распределение.
Память, необходимая программе, разбивается на сегменты различных размеров. Сегмент может представлять собой подпрограмму, файл данных. Все сегменты хранятся на ЖД и подгружаются в ОП.
Отличие такой реализации: один сегмент в ОП может быть связан с несколькими программами.
Странично-сегментное распределение – организуются сегменты, внутри которых формируются страницы.
Свопинг. В многопрограммном режиме при нехватке ОП одна из программ может быть приостановлена, а её данные – выгружены во внешнюю память (файл подкачки – SWOP).
23. Накопители на жмд и твердотельные накопители информации.
Информация хранится на жесткой металлической пластине, покрытой ферро-магнетиком. Используется один диск, или несколько на одной оси. Диск установлен на ротор двигателя. Во время работы шпиндель вращается со скоростью нескольких тысяч оборотов в минуту. (3600..15000 rpm). Поэтому создается воздушный поток и головка чтения/записи не контактирует с диском.
Имеется двигатель управления головкой считывания-записи. Диск разбит на секторы – минимальный объем информации, которую можно считать/записать (512 б, NTFS – 2048 б).
Для чтения/записи необходимо:
1) установить головку чтения/записи на нужную дорожку;
2) дождаться, пока диск повернется так, чтобы сектор оказался под головкой;
3) прочитать/записать информацию со
скоростью вращения диска;
Время доступа:
В современных ПК Тдост.ср. = 3-10 мс.
Стоимость: 1 МБ < 1 cent
Структура ЖД. На диске находятся:
1. PT (Partition Table) – таблица разделов.
2. MBR (Master Boot Record) – загрузочные данные диска.
3. BR (Boot Record) – программа загрузки ОС и др.
4. FAT (File Allocation Tables) – таблицы размещения файлов – информация о кластерах, занимаемых файлами.
5. Root (корневой каталог) – информация о файлах, папках, размещенных на диске.
6. File Area – область размещения файлов.
Твердотельные накопители (SSD).
В SSD нет движущихся механических частей, он основан на микросхемах памяти.
Существуют 2 основных типа:
- SSD RAM – память, подобная оперативной памяти;
- SSD на основе флеш-памяти.
Конструкция SDD RAM аналогична конструкции ОП, он энергозависим. Выпускаются SSD с разъемом SATA и конструктивно похожи на ЖД.
Основной недостаток – пропускная способность –
6 Гбит/с. Накопитель PCI-Express обеспечивает
1 Гбайт/с.
Преимущества:
- очень высокая скорость обмена информацией;
- меньшее энергопотребление.
Недостатки:
- ограниченное кол-во перезаписей ячеек (100 000);
- высокая стоимость (2-5 $ / Гб );
- небольшая ёмкость (460 ГБ – 3200 $);
- ОС, не учитывающие специфику SSD, дополнительно изнашивают диск.