6. Иерархическая организация памяти
Параметры емкость и быстродействия находятся в противоречии, чем выше емкость, тем медленнее быстродействие и наоборот.
Для решения этой проблемы используют иерархическую организацию памяти
Память ВС состоит состоит из нескольких уровней
самый верхний уровень – сверхоперативная память- регистровая (самая быстрая, дорогая, маленькая);
на следующем уровне – кэш. Доступ на этом уровне смешанный. Кэш также может быть несколькоуровневым (доступ к элементам на разных уровнях разный);
электронная оперативная память, в которой хранятся программы и данные. Ее размер гораздо больше. Здесь также может быть несколько уровней. В основном используется произвольный доступ.
внешняя память, в качестве которой используется магнитная, оптическая, электронная. Наиболее типичен последовательный доступ.\
Д
ля
того, чтобы сопоставлять информацию
на соседних уровнях, используют отдельные
элементы. Минимальным элементом
сравнения является блок (обычно число
байт, кратное степени Размер блока
меньше, чем выше уровень иерархии.
Уровни отличаются быстродействием,
стоимостью, размером.
Обмен блоками информации происходит постоянно: чтение с нижнего на более высокий уровень, запись с верхнего на нижний, замещение блоков и т. п.
Принципы иерархической организации:
Целостность представления информации – разделение и обработка информации отдельными блоками не должно менять представления об информации как о едином целом
Непротиворечивость представления информации – изменение информации на каком-либо уровне обработки должно отражаться на других уровнях
Существует количественная оценка, характеризующая:
1) долю промахов и попаданий (в %). Если доля попаданий < 50 %, то это свидетельствует о неэффективном функционировании памяти. Доля попаданий зависит от величины блока и размера памяти.
2) Время обращения к блоку определяется задержкой от адресации до нахождения 1-го элемента блока.
3) Время пересылки – время обращения + время пересылки. Здесь серьезное влияние оказывает интерфейс, связывающий 2 соседних уровня иерархии.
При организации всего процесса работы решаются следующие задачи:
где блок размещается на уровне памяти (куда его поместить)?
поиск блока (адресация);
какой блок может быть замещен?
что происходит в момент записи блока при движении от верхнего уровня иерархии к нижнему?
7. Конвейеризация как способ повышения производительности памяти
Память динамического типа.
Конвейеризация — это аппаратный способ, применяемый в высокопроизводительных вычислительных машинах с целью использования определенных типов параллелизма для повышения эффективности обработки команд. Упрощенно структуру конвейерного процессора можно представить очень похожей на технологическую линию производственного предприятия; на конвейере процессора на различных стадиях выполнения одновременно могут находиться несколько команд. Такое совмещение требует несколько большего объема аппаратуры, однако позволяет существенно сократить общее время выполнения последовательности команд