компютърна памет
Компютърна памет - раздел История, Компютърна памет: Историята на развитието на компютрите Памет - Един от блоковете на компютрите, състоящ се от памет и предназначен.
Памет е един от компютърните блокове, състоящ се от памет и предназначен за съхранение, съхранение и издаване на информация (алгоритъм за обработка на данни и самите данни).
Основните характеристики на отделните устройства с памет (устройства с памет) са капацитет на паметта, скорост и цена на съхраняване на единица информация (бит).
Скоростта (латентността) на паметта се определя от времето за достъп и продължителността на цикъла на паметта. Времето за достъп е интервалът от време между издаването на заявка за четене и момента, в който исканата дума пристигне от паметта. Продължителността на един цикъл на паметта се определя от минималното време между два последователни достъпа до паметта.
Изискванията за увеличаване на капацитета и скоростта на паметта, както и за намаляване на цената й сапротиворечиви. Колкото по-висока е скоростта, толкова по-трудно е технически да се постигне и толкова по-скъпо е увеличаването на капацитета на паметта. Цената на паметта е значителна част от общата цена на компютрите.
Както повечето компютърни устройства, паметта има йерархична структура. Обобщен модел на такава структура, отразяващ многообразието на паметта и тяхното взаимодействие, е показан на фигура 8.1. Всички устройства за съхранение имат различни скорости и капацитет. Колкото по-високо е йерархичното ниво, толкова по-висока е скоростта на съответната памет, но толкова по-малък е нейният капацитет.
Ориз. 8.1. Йерархична структура на паметта
Най-високото ниво -супербързо - включва регистри на контролни и операционни блокове на процесора, супер бърза памет, контролна памет, буферна памет (кеш памет).
На второтооперативно ниво, по-ниско,има памет с произволен достъп (RAM), която служи за съхраняване на активни програми и данни, тоест тези програми и данни, с които работи компютърът.
Следващото по-нисковъншно ниво хоства външна памет.
Локална памет или памет на регистъра на процесора. Той е част от процесора (регистри на управляващите и операционните блокове на процесора) и е предназначен за временно съхранение на информация. Има малък капацитет и най-висока скорост. Изграден на базата на регистри с общо предназначение. RON е структурно комбиниран с компютърния процесор. Този тип памет се използва за съхраняване на контролни и сервизни кодове, както и информация, която най-често е достъпна от процесора при изпълнение на програма.
Управляваща памет е предназначена да съхранява управляващи микропрограми на процесора (вижте раздел Устройство за управление на типа фърмуер). Изработени под формата на постоянна памет (ROM) или програмируема постоянна памет (PROM). В системи с микропрограмен метод на обработка на информацията, UE се използва за съхраняване на веднъж записани микропрограми, управляващи програми, константи и др.
Буферна памет. От функционално отношение кеш паметта се счита за буферна памет, разположена между основната (RAM) памет и процесора. Основната цел на кеш паметта е краткосрочно съхранение и издаване на активна информация към процесора, което намалява броя на достъпите до основната памет, чиято скорост е по-малка от кеш паметта. Кеш - памет от английското cashe - кеш. Не е достъпно програмно. Следователно това влияе върху производителността на компютъра, но не засяга програмирането на приложни проблеми. В съвременните компютри се разграничава кеш от първо и второ ниво. Кеш от първо ниво, интегриран с предварително извличанекоманди и данни на процесора и служи като правило за съхраняване на най-често използваните команди. Кеш паметта от второ ниво служи като буфер между RAM и процесора. В някои компютри има кеш памет отделно за инструкции и отделно за данни.
OP (RAM) служи за съхраняване на информация, пряко включена в изчислителния процес (възникваща в операционната единица - ALU). От RAM процесорът получава кодове и операнди, върху които се извършват операциите, предоставени от програмата, от процесора към RAM, междинните и крайните резултати от обработката на информация се изпращат за съхранение. RAM има сравнително голям капацитет и висока скорост, но по-малко от супер бързата памет.
Външна памет (VnP) се използва за съхраняване на големи количества информация за дълго време. Обикновено GNP няма директна връзка с процесора. Обменът на информация има групов характер, което значително намалява времето за обмен. БНП има относително ниска производителност (извличане на информация). Използваните носители са магнитни дискове (гъвкави и твърди), лазерни дискове (CD-room) и др.
Сравнително малкият капацитет на RAM (8 - 64 MB) се компенсира от почти неограничения капацитет на външните устройства за съхранение. Тези устройства обаче са относително бавни - времето за достъп до данни за магнитните дискове е десетки микросекунди. За сравнение: цикълът на достъп до основната памет (RAM) е 50 ns. Въз основа на това, изчислителният процес трябва да продължи с възможно най-малко достъпи до външна памет.
Увеличаването на производителността на компютъра се проявява предимно в увеличаване на скоростта на процесора. Скоростта на ОП също расте, но през цялото време изостава от скоросттапроцесорен хардуер, тъй като в същото време има изпреварващ ръст на неговия капацитет, което затруднява намаляването на времето за цикъл на паметта. В резултат на това скоростта на ОП е недостатъчна, за да осигури необходимата производителност на компютъра. Това се проявява в несъответствието между честотната лента на процесора и паметта. За изравняване на тяхната пропускателна способност е предназначена ултра-бърза буферна памет с малък капацитет (като правило не повече от 512 KB) и повишена производителност.
При достъп до блок данни, намиращ се на оперативно ниво, неговото копие се прехвърля в паметта на скреч буфера. Последващите достъпи до този блок данни се извършват в буферната памет. Тъй като времето за достъп от SRAM tSRAM е много по-малко от времето за достъп от RAM tOS, въвеждането на SRAM в компютърната структура води до намаляване на еквивалентното време за достъп te в сравнение с времето за достъп до RAM tOP:
и q е вероятността за попадение, т.е. вероятността блокът от данни, до който има достъп, да е в SRAM.