Память мпс Основные сведения и классификация устройств в памяти.

Памятью МПС называют совокупность устройств, служащих для запоминания, хранения и выдачи информации.

Отдельное устройство, входящее в эту совокупность называют запоминающими устройствами.

В состав МПС одновременно используется несколько типов ЗУ, отличающихся принципом действия, характеристиками и назначением. Основными операциями в памяти в общем случае является значение информации в память( запись) и выборка информации из памяти (считывание). Обе эти операции называются обращением к памяти или подробнее обращением при считывании или обращением при записи.

При обращении к памяти производится считывание или запись некоторой единицы данных: байта, слова или иного блока данных.

Важнейшими характеристиками ЗУ является: емкость памяти, удельная емкость, быстродействие.

Емкость памяти определяется максимальным количеством данных, которые могут в ней храниться.

Удельная емкость – отношение емкости ЗУ к его физическому объему.

Быстродействие определяется продолжительностью операции обращений, т.е. временем, затраченным на поиск нужной единицы информации в памяти и на ее считывание или временем на поиск места в памяти, предназначенного для хранения данной единицы информации и на ее запись в память.

В некоторых устройствах памяти считывания информации сопровождается ее разрушением. В таком случае цикл обращения должен содержать операцию восстановления (регенерация) считанной информации на прежнем месте памяти.

В зависимости от реализуемых в памяти операций обращения различают:

• память с произвольным обращением, т.е. возможна и запись и считывание;

• память только для считывания информации.

По способу организации доступа различают устройства памяти:

1. с непосредственным или произвольным доступом;

2. с прямым или циклическим доступом;

3. с последовательным доступом.

В МПС содержатся:

• сверхоперативная память(СОЗУ или КЭШ – память)

• оперативная память

• постоянная память

• внешняя память

Оперативной или основной памятью называют устройство, которое служит для хранения информации(данные программ промежуточной или конечной результата обработки), непосредственно используемые в процессе выполнения операций в АЛУ и УУ МП.

В качестве оперативной памяти используется быстродействующее ЗУ с произвольным обращением и непосредственным доступом.

Оперативная память вместе с ПЗУ и КЭШ – памятью образуют внутреннюю память ПЗУ.

ЗУ любого типа состоит из запоминающего массива, хранящего информацию, и блоков, служащих для поисков в массиве записи и считывания информации.

Структура модуля памяти

А – адрес

Сs – сигнал, выбор кристалла или выбор микросхемы

We – сигнал чтение/записи

D – данные

СУ – схема управления

СА – селектор адреса или дешифратор адреса

Б – буфер данных

Селектор адреса определяет какая область адресов пространства памяти отведена данному модулю памяти.

Схема управления передает данные от памяти к магистрали или наоборот.

Информация в памяти хранится в ячейках, количество разрядов в которых равно количеству разрядов шины данных (обычно оно кратно 8). Допустимо, количество ячеек памяти определяется количеством разрядов шины адреса и определяется по формуле 2ⁿ , где n – количество разрядов шины адреса.

Чаще всего объем памяти измеряется в байтах. Независимо от разрядности ячейки памяти используется следующая единица объема памяти:

Кбайт = 2¹⁰ байт

Мбайт = 2²⁰ байт и т.д.

В пространстве памяти МПС обычно выделяются несколько особых областей, которые выполняют специальные функции:

1. память программы начального запуска (всегда выполняется на ПЗУ). Именно с этой области процессор начинает работу после включения питания и после его сброса с помощью кнопки RESET

2. память для стека или просто стек. Часто оперативная память, предназначенная для временного хранения данных в режиме LIFO(Last I First out),FIFO(первый зашел, первый вышел). Особенность стека по сравнению с остальной ОП, это заданный и неограниченный способ адресации.

3. таблица векторов прерываний

4. память устройств, подключенных к системной шине.

КЭШ – память

КЭШ – память(Cach Memory) или сверхоперативная память.

Основное назначение – служить местом временного хранения обрабатываемых в текущий момент времени кодов программ и данных, т.е. служить буфером между различными устройствами для хранения и обработки информации. В зависимости от назначения и типа процессора объем КЭШ - памяти может составлять величину, Например: 8 и 16Кбайт,128 и 256 Кбайт, а ряде случаев 2-3 Мбайт. И делится на уровни:

• внутренний кэш процессора, он же первичный кэш, или кэш первого уровня, находится на том же кристалле, что и процессор. Основное назначение – хранение команд и данных, которые в текущий момент обрабатываются в процессоре. Доступ к ячейкам памяти происходит на тактовой частоте ядра процессора.

• вторичный кэш – это или внешний кэш, который устанавливается на системной плате, или кэш большого объема, который находится на том же кристалле, что и процессор. Возможен вариант, где кэш второго уровня находится на отдельном кристалле внутри карандаша процессора, т.к. кэш второго уровня имеет объем от 1288 Кбайт до 1-4 Мбайт. Кроме того организация ячеек памяти в нем может отличаться о принятой для оперативной памяти.

• кэш третьего уровня имеют некоторые процессоры, которые предназначены для серверных приложений.

• внешний кэш, он же кэш второго уровня у современных процессоров, в старых компьютерах находится на системной плате и работает на частоте системной шины процессора.