Память мпс Основные сведения и классификация устройств в памяти.
Памятью МПС называют совокупность устройств, служащих для запоминания, хранения и выдачи информации.
Отдельное устройство, входящее в эту совокупность называют запоминающими устройствами.
В состав МПС одновременно используется несколько типов ЗУ, отличающихся принципом действия, характеристиками и назначением. Основными операциями в памяти в общем случае является значение информации в память( запись) и выборка информации из памяти (считывание). Обе эти операции называются обращением к памяти или подробнее обращением при считывании или обращением при записи.
При обращении к памяти производится считывание или запись некоторой единицы данных: байта, слова или иного блока данных.
Важнейшими характеристиками ЗУ является: емкость памяти, удельная емкость, быстродействие.
Емкость памяти определяется максимальным количеством данных, которые могут в ней храниться.
Удельная емкость – отношение емкости ЗУ к его физическому объему.
Быстродействие определяется продолжительностью операции обращений, т.е. временем, затраченным на поиск нужной единицы информации в памяти и на ее считывание или временем на поиск места в памяти, предназначенного для хранения данной единицы информации и на ее запись в память.
В некоторых устройствах памяти считывания информации сопровождается ее разрушением. В таком случае цикл обращения должен содержать операцию восстановления (регенерация) считанной информации на прежнем месте памяти.
В зависимости от реализуемых в памяти операций обращения различают:
память с произвольным обращением, т.е. возможна и запись и считывание;
память только для считывания информации.
По способу организации доступа различают устройства памяти:
с непосредственным или произвольным доступом;
с прямым или циклическим доступом;
с последовательным доступом.
В МПС содержатся:
сверхоперативная память(СОЗУ или КЭШ – память)
оперативная память
постоянная память
внешняя память
Оперативной или основной памятью называют устройство, которое служит для хранения информации(данные программ промежуточной или конечной результата обработки), непосредственно используемые в процессе выполнения операций в АЛУ и УУ МП.
В качестве оперативной памяти используется быстродействующее ЗУ с произвольным обращением и непосредственным доступом.
Оперативная память вместе с ПЗУ и КЭШ – памятью образуют внутреннюю память ПЗУ.
ЗУ любого типа состоит из запоминающего массива, хранящего информацию, и блоков, служащих для поисков в массиве записи и считывания информации.
Структура модуля памяти
А – адрес
Сs – сигнал, выбор кристалла или выбор микросхемы
We – сигнал чтение/записи
D – данные
СУ – схема управления
СА – селектор адреса или дешифратор адреса
Б – буфер данных
Селектор адреса определяет какая область адресов пространства памяти отведена данному модулю памяти.
Схема управления передает данные от памяти к магистрали или наоборот.
Информация в памяти хранится в ячейках, количество разрядов в которых равно количеству разрядов шины данных (обычно оно кратно 8). Допустимо, количество ячеек памяти определяется количеством разрядов шины адреса и определяется по формуле 2n , где n – количество разрядов шины адреса.
Чаще всего объем памяти измеряется в байтах. Независимо от разрядности ячейки памяти используется следующая единица объема памяти:
Кбайт = 210 байт
Мбайт = 220 байт и т.д.
В пространстве памяти МПС обычно выделяются несколько особых областей, которые выполняют специальные функции:
память программы начального запуска (всегда выполняется на ПЗУ). Именно с этой области процессор начинает работу после включения питания и после его сброса с помощью кнопки RESET
память для стека или просто стек. Часто оперативная память, предназначенная для временного хранения данных в режиме LIFO(Last I First out),FIFO(первый зашел, первый вышел). Особенность стека по сравнению с остальной ОП, это заданный и неограниченный способ адресации.
таблица векторов прерываний
память устройств, подключенных к системной шине.
КЭШ – память
КЭШ – память(Cach Memory) или сверхоперативная память.
Основное назначение – служить местом временного хранения обрабатываемых в текущий момент времени кодов программ и данных, т.е. служить буфером между различными устройствами для хранения и обработки информации. В зависимости от назначения и типа процессора объем КЭШ - памяти может составлять величину, Например: 8 и 16Кбайт,128 и 256 Кбайт, а ряде случаев 2-3 Мбайт. И делится на уровни:
внутренний кэш процессора, он же первичный кэш, или кэш первого уровня, находится на том же кристалле, что и процессор. Основное назначение – хранение команд и данных, которые в текущий момент обрабатываются в процессоре. Доступ к ячейкам памяти происходит на тактовой частоте ядра процессора.
вторичный кэш – это или внешний кэш, который устанавливается на системной плате, или кэш большого объема, который находится на том же кристалле, что и процессор. Возможен вариант, где кэш второго уровня находится на отдельном кристалле внутри карандаша процессора, т.к. кэш второго уровня имеет объем от 1288 Кбайт до 1-4 Мбайт. Кроме того организация ячеек памяти в нем может отличаться о принятой для оперативной памяти.
кэш третьего уровня имеют некоторые процессоры, которые предназначены для серверных приложений.
внешний кэш, он же кэш второго уровня у современных процессоров, в старых компьютерах находится на системной плате и работает на частоте системной шины процессора.