2. Виды и структура основной памяти.

В традиционных ЭВМ используется иерархическая система памяти. Непосредственно в процессоре могут быть интегрированы регистры общего назначения (РОНы), первые ступени кэш-памяти система памяти, дополнительные устройства памяти, иногда – программно недоступные. Это устройства сохранения адресов возврата, аппаратные таблицы переадресации, буфера предсказаний ветвлений и т.д. Основной памятью, на работу с которой ориентирован процессор, является оперативная память. Остальные системы иерархии памяти для процессора, как правило, являются внешними устройствами. По принципам размещения и поиска информации устройства оперативной памяти разделяются на:

• адресные,

• ассоциативные,

• стековые.

Адресная память. В адресных устройствах памяти массив элементов хранения информации разбивается на отдельные нумерованные последовательности. Номер конкретной последовательности является ее адресом, по которому происходит обращение для записи или чтения информации. Это модель плоской (двухкоординатной) памяти. Иногда используются наборы плоских устройств памяти для получения структурированных систем памяти. Обычно для хранения информации в ЭВМ используются двоичные элементы (хранимые значения – биты), а минимально адресуемой последовательностью бит является байт. Байт – это количество бит, необходимое для кодирования символов в используемых стандартных кодах. В настоящее время байт – это 8 бит. Ассоциативная память. В ассоциативных системах памяти массив элементов хранения информации, как и в адресных системах, разбивается на отдельные последовательности, но нумерация последовательности необязательна. Кроме функций записи и хранения, в ассоциативных системах памяти аппаратно реализуются функции ассоциативного поиска информации. В простейшем случае – это поиск информации по совпадению входного "эталона" с частью последовательности хранимой информации. Результаты ассоциативного поиска используются в операциях чтения или записи из или в ячейки памяти. Ассоциативный поиск реализуется сравнением входной информации со всеми хранимыми объектами (байтами, словами и т.д.). Ассоциативный поиск может быть реализован чисто программным способом последовательным перебором ячеек в обычной адресной памяти последовательным сравнением эталона с хранимой в памяти информацией. В ассоциативной памяти ассоциативный поиск реализуется аппаратно, параллельным сравнением слова-эталона со всеми записанными словами. Для этого каждый набор элементов хранения программных объектов дополняется схемами сравнения. Части хранимой информации, по которым производится ассоциативный поиск, могут быть выделены в отдельный блок (блок тегов) или задаваться схемами маскирования в блоке хранения информации.

Стековая память.

Стековая память – это очередь со стратегией работы "последний вошел – первый вышел" (LIFO). Стековая память обычно реализуется на основе обычной линейной адресной памяти с использованием специального регистра – указателя стека (SP). Для стековой памяти определены две операции: занесение в стек и удаление из стека. При занесении в стек объекта, например, слова содержимое указателя стека уменьшают на длину объекта и результат используют в качестве адреса записи. При удалении объекта из стека производят чтение из вершины стека, а затем производят корректировку указателя стека: увеличивают содержимое SP на длину удаляемого объекта. Это вариант стека с распространением (при заполнении) в сторону уменьшения адресов. Возможен симметричный вариант стека с распространением в сторону увеличения адресов.

• Стек может использоваться в аппаратных процедурах, например, для сохранения контекста программ в процедурах передач управления на подпрограммы, (включая программы обработки прерываний) и возврата из подпрограмм.

• Для программной работы со стеком используются или специальные команды или режимы адресации.

Использование специальных команд для организации стека.

• Многие процессоры имеют наборы команд работы со стеком. Наиболее общими из них являются команды:

• PUCH А – поместить в стек А, где А – непосредственный операнд, регистр или ячейка памяти;

• POP A – восстановить (выбрать) данные из стека в А, где А – регистр или ячейка памяти.

Использование режимов адресации.

В процессорах корпорации DEC нет специальных команд (кодов операций) для работы со стеком. Для создания стека может использоваться любая область единой адресной памяти. Одна из областей памяти выделена для аппаратного стека. Аппаратный стек предназначен для использования аппаратурой или операционной системой. Аппаратура использует стек для сохранения данных в процедурах передач управления к подпрограммам, включая подпрограммы обработки прерываний. Программы пользователей также могут использовать множество стеков. Но для работы со стеками используются не специальные команды, а режимы адресации: автоинкрементный и автодекрементный. В качестве указателя стека может использоваться любой регистр общего назначения (РОН)

• В современных ЭВМ используются все три типа памяти. Как правило, в качестве оперативной памяти используется адресная память.