Организация памяти пк. Иерархия памяти. Организация кэш-памяти.
Физическая организация памяти компьютера
Запоминающие устройства компьютера разделяют, как минимум, на два уровня: основную (главную, оперативную, физическую ) и вторичную (внешнюю) память.
Основная память представляет собой упорядоченный массив однобайтовых ячеек, каждая из которых имеет свой уникальный адрес (номер). Процессор извлекает команду из основной памяти, декодирует и выполняет ее. Для выполнения команды могут потребоваться обращения еще к нескольким ячейкам основной памяти. Обычно основная память изготавливается с применением полупроводниковых технологий и теряет свое содержимое при отключении питания.
Вторичную память (это главным образом диски) также можно рассматривать как одномерное линейное адресное пространство, состоящее из последовательности байтов. В отличие от оперативной памяти, она является энергонезависимой, имеет существенно большую емкость и используется в качестве расширения основной памяти.
Кэш-это быстродействующая память, используемая примерно так же, как мы используем записную книжку-еженедельник. Если нам вскоре понадобится телефонный номер, мы записываем его в еженедельник. Когда необходимость помнить этот номер отпадает, он стирается, а освободившееся место используется для чего-то другого. От способа организации такой «записной книжки» зависит, как система будет ее использовать. Существуют три основных способа организации кэш-памяти: полностью ассоциативный, с прямым отображением и частично ассоциативный.
Полностью ассоциативная кэш-память. В этом случае в кэш-памяти содержатся блоки, наиболее часто используемые процессором. Однако между адресами всех этих блоков нет однозначной зависимости, поэтому в кэш-памяти кроме самих блоков надо хранить еще и их полные адреса
Когда процессор запрашивает данные, кэш-контроллер сравнивает адрес требуемых данных с каждым адресом в кэш-памяти. Если обнаружено соответствие, данные, расположенные по этому адресу, направляются в процессор
Организация оперативной памяти (ram). Типы и классификация оп. Адресация информации и обработка адресов.
Оперативная память – это основная память, на работу с которой ориентирован процессор, точнее программа, выполняемая процессором. Это адресная память.
В большинстве ЭВМ оперативная память – энергозависимая. Это означает, что при выключении питания информация в оперативной памяти не сохраняется. Для сохранения информации при выключении питания содержимое оперативной памяти переписывают в энергонезависимую память, например на основе записи на магнитную поверхность. Это вторичная (внешняя) память на магнитных дисках (память прямого доступа) или на магнитных лентах (архивная память).
Множество адресов, которые могут использоваться в командах процессора, составляют его адресное пространство.
Здесь применяются различные термины – адресное пространство процессора, адресное пространство математической памяти, адресное пространство программы.
Адресное пространство процессора определяется разрядностью ЭВМ по заданию адреса. Процессоры, использующие 32-х разрядные адреса, имеют адресное пространство равное 232 (4 Гб).
Но это не значит, что адресное пространство оперативной памяти должно соответствовать адресному пространству процессора.
Современные ЭВМ ориентированы на работу с "наращиваемым" объемом физической памяти. Это означает, что:
адресное пространство процессора и физической памяти могут не совпадать,
размещение программы и данных в физической памяти могут не совпадать с их размещением по адресам в адресном пространстве процессора,
прикладные программы вместо прямой адресации физической памяти используют обращение к некоторой модели (отображению) памяти,
обращение к физической памяти производится при помощи диспетчера памяти, согласующего модель математической памяти с динамикой распределения программ и данных в физической памяти.
Три основных типа:
ROM (Read Only Memory). Постоянное запоминающее устройство - ПЗУ, не способное выполнять операцию записи данных.
DRAM (Dynamic Random Access Memory). Динамическое запоминающее устройство с произвольным порядком выборки.
SRAM (Static RAM). Статическая оперативная память.
Методы адресации:
прямой;
- косвенный;
- индексный;
- относительный.