Лекция №2 Многоуровневые организации памяти.
Прежде чем рассматривать классификацию памяти в вычислительных системах, отметим что она имеет многоуровневую организацию. Если «двигаться» от процессора в сторону системной памяти, то:
на 1ом уровне в самом процессоре существует регистровая память. Она может быть физически организована как отдельные регистры или как регистровый файл, обращения к регистровой памяти осуществляется из команд по адресу регистра, находящимся в соответствующем поле формата команды.
на 2ом уровне может быть представлена как буферная (или кэш) память с соответствующими подуровнями 1, 2, 3. Данная память предназначена для хранения частей «копий» основной или системной памяти. Обращение к ней осуществляется по значению физических адресов, после преобразования логического адреса в физический. Кэш память имеет сложный блок управления (контроля) в функции которого входит кроме формирования циклов чтения/записи анализ наличия в данный момент затребованных данных в самой кэш и их достоверность. Содержимому в оперативной памяти.
3й уровень эта сама системная память, обращение к которой (адресация) имеет достаточно долгую историю развития от указания абсолютного адреса, указанного в команде (Фон - Нейман) до использования механизмов базирования, индексирования и механизмов динамического преобразования адресов, используемых при организации виртуальной памяти в системе.
4й уровень - внешняя память. Это внешнее устройство хранения данных с достаточно широким спектром как по способам доступа, так и способом хранения, основными видами которой является до сего момента устройства хранения на магнитных лентах и дисковых подсистемах.
Архитектуру виртуальной памяти в общих чертах можно представить следующим образом.
Имеется область адресного пространства, определяемая числом бит входящих в разрядную сетку шины адреса. А=2n. А – число элементов минимального размера, хранящегося в виртуальной памяти (биты), где n – число разрядов в шине адреса.
Эта область адресного пространства не связана с размером физической памяти в процессоре и намного ее больше.
Область этого адресного пространства предоставлена пользователю полностью в его распоряжение, т.е. каждый пользователь работает в своей виртуальной памяти. При одном условии, что память эта разбивается на более «крупные» элементы, страницы и сегменты.
Физически содержимое виртуальной памяти размещается в вычислительной системе в области физической памяти процессора (та часть, которая выбирается процессором или в скором времени будет обработана) и основная ее часть на внешней памяти.
Имеется аппаратно программируемы комплекс преобразования виртуальных (логических) адресов в реальные (физические) при выполнении программ. Программа, программный код, работает с логическими адресами.
Существует системы контроля наличия информации (страница, сегмент) соответствующему тому или иному логическому адресу в данный момент в опустевшей памяти процессора, при отсутствии осуществляется подкачка с внешнего носителя страницы или сегмента в оперативную память .
