Раздел 3. Организация памяти в эвм

Память используется для хранения следующих объектов:

1. Компьютерные программы.

2. Состояния всех устройств.

3. Данные (постоянные или переменны).

В памяти недопустима обработка данных и следовательно применимы всего две операции:

выборка ( информация не разрушается) и запись (предыдущая информация разрушается).

Память понимается как линейная последовательность ячеек наделенных адресами, по которым осуществляется доступ к содержимому.

1. МАЕП – минимально адресуемая единица памяти.

В зависимости от вида данных:

1 бит (флаги слова состояния процессора, внешних устройств);

1 байт ( арифметические данные, команды).

2. Слово – наибольшая длина данного, выбираемого за одно обращение (16, 32, 64 бита).

Основные характеристики памяти:

1. Емкость(обозначается С) с диапазоном: 1 байт (регистр памяти) –n*100Гбайт (винчестер, оптический диск).

2. Быстродействие(обозначается Т) с диапазоном:n* 1нсек (регистровая память) –n* 10 секунд (магнитная лента, оптический диск).

Чем больше емкость памяти, тем обычно меньше ее быстродействие. Для преодоления противоречия емкости и быстродействия используется иерархическая организация памяти (см.ниже).

Основные параметры, характеризующие быстродействие памяти:

а) t_{ВЫБОРКИ}– время от запуска памяти для считывания данного и до появления его в буферном регистре (не включает установку и дешифрацию адреса).

б) t _{ОБРАБОТКИ}– время, затраченное на чтение данного в двух последовательных циклах чтение и запись данных по разным адресам (включая время задания адреса и его дешифрации).

Как правило, выполняется соотношение: t_ОБР2t_ВЫБ

3. Надежность– зависит от возникновения сбоев при считывании или записи данных и обеспечивается с помощью средств контроля (обнаружения и исправления ошибок):

а) Paritycontrol– контроль по четности, позволяет обнаружить одиночные ошибки (в одном бите);

б) ECC(errorcheckingandcorrectioncontrol) – контроль с использованием корректирующих кодов, использует два дополнительных бита. Позволяет обнаружить двойную ошибку или скорректировать одиночную ошибку.

4. Плотность записи(бит / см²), зависит от типа среды хранения информации, наиболее высокая плотность у оптических накопителей.

5. Стоимость хранения одного бита - важна для пользователя с финансовой точки зрения.

Основные среды хранения информации.

1. Магнитная среда.

Исторически самые первые запоминающие устройства использовали магнитную среду, где в качестве носителя информации использовались магнитные материалы, в настоящее время применяются только в устройствах внешней памяти из-за низкого быстродействия.

2. Среда с накоплением зарядов.

В данном случае в качестве элемента памяти используются конденсатор и транзистор, позволяющие хранить один бит информации. В зависимости от вида материалов, различают: биполярную полупро-водниковую память (более быстрая) и память на МОП-структурах (металл – окисел - полупроводник), более медленная, но дешевая.

3. Память на активных элементах с усилительными свойствами.

В качестве элементов памяти используются триггеры – электронные схемы с двумя устойчивыми состояниями, а сами структуры хранения называются регистрами (самый быстрый вид памяти, но имеет малую емкость).

4. Оптические запоминающие устройства.

Запись информации осуществляется лазерным лучом, а представление информации определяется либо различными свойствами прохождения луча через среду, либо поляризацией материала среды (достаточно высокая плотность записи и малая цена хранения одного бита информации).