Компютрите

отвън и отвътре

©Христо Тужаров, 2007

ЙЕРАРХИЧНА СТРУКТУРА НА ПАМЕТТА

[Home] [Карта на книгата] [Асеневци] [Инфопедия] [За проекта] [Начало на книгата]

ПАМЕТ НА КОМПЮТЪРА

СЪЩНОСТ ПАМЕТТА 

КЛАСИФИКАЦИЯ НА ПАМЕТТА

ЙЕРАРХИЧНА СТРУКТУРА НА ПАМЕТТА

ОРГАНИЗАЦИЯ НА ПАМЕТТА

 

 

Основни принципи  на йерархичната структура

  • Повторяемост на обръщенията - голяма част от програмите не се обръщат към всички свои команди  и данни равновероятно, а предпочитат части от своето адресно пространство.

  • Съотношение цена/производителност - йерархията на паметта се изгражда на няколко нива, при което по-високото ниво има по-малък обем, по-голямо бързодействие и по-голяма  цена, в сравнение с по-ниското ниво.

 

                                                    Йерархия на паметта (параметри след 2000г)

йерархия на паметта

Йерархични нива на паметта

  • Йерархичните нива са взаимосвързани:

  • Всички данни на едно ниво могат да бъдат намерени на по-ниското ниво.

  • Всички данни на това по-ниско ниво могат да бъдат намерени  на следващото по-ниско стоящо ниво и т.н. докато не се достигне основата на йерархията.

  • Йерархията на  паметта се състои от няколко нива, но във всеки момент от времето процесорът работи само с две съседни нива.

  • Минималната единица данни, която може да присъства или да отсъства в две съседни нива се нарича блок. Размерът на блока може да бъде фиксиран или променлив.

Описание на нивата на паметта

Описанието на нивата трябва да включва:

  • Разполагане на блока

  • Идентификация на блока

  • Заместване на блокове

  • Стратегия на запис

Определяне на производителността на паметта

Йерархията на  паметта цели  повишаване на производителността. В тази връзка честотата на попадания и грешки е от съществено значение.

  • Попадение (hit) - успешно обръщение към по-високото ниво (намерен блок).

  • Грешка (miss) - неуспешно обръщение към по-високото ниво (ненамерен блок).

  • Коефициент на попадения (hit ratio)  = Брой попадения/Брой обръщения % ( на по-високото ниво)

Функционална блок схема на паметта

функционална схема на паметта

       Процесорна (свръх оперативна) памет - вградена е в процесора.  Характеризира се с голямо бързодействие и малък капацитет.

ROM - постоянна памет, в която са записани програмите за изпълнение на процесорните инструкции(набор от микроинструкции).

 

 ВР - вътрешни регистри, които изпълняват важна роля при съхранение моментното състояние на компютъра и изпълнимата програма, при обработка на прекъсванията  и при управление процеса на адресация. Те съхраняват данните, използвани от изпълнимата инструкция. Обръщенията към регистрите на процесора се извършва като правило по техните мнемонични обозначения в процесорните инструкции.

            КЕШ - малка буферна памет, в която се съхраняват често използваните от процесора инструкции и операнди. Използва се за съгласуване скоростта на работа на процесора и основната памет.

  • В съвременните компютри се използва кеш на няколко нива – кеш от І ниво (L1), кеш от II ниво (L2) и т.н.

  • В настолните системи обикновено се използва кеш на две нива, а в сървърите – на три нива.

  • Кешът съхранява данни или команди, които с голяма вероятност предстои да бъдът обработени от процесора.

       Вътрешна (оперативна) памет

           Оперативна  памет - съхранява като правило функционално завършени програмни модули (ядрото на операционната система, изпълняваните програми  и техните библиотеки, драйверите на използваните устройства и т.н.) и техните данни. Използва се също за съхранение на резултатите от изпълнение на инструкциите, преди да се изпратят към външната памет или комуникационни интерфейси.

            Дисков кеш  - място в оперативната памет, където компютърът пази някои от  прочетените от диска данни.

 

 

                 дисков кеш                

 

Всеки път когато компютърът бъде включен, кеширащият софтуер автоматично заделя определен обем оперативна памет. В него се запазва копие от данните при всяко четене от диска.При следващата заявка за  четене, кеш софтуера първо преглежда кеша и ако открие там исканите данни,  ги изпраща  на процесора без да се обръща към диска. Кеш софтуера изтегля и данни от диска, които предполага , че ще са му необходими. В някои от случаите той записва и данни от процесора към твърдия диск. Дисковия кеш повишава значително скоростта на обмен процесор - твърд диск, при това не се изискват допълнителни разходи.

 

RAМ дискове - могат да се считат като твърди дискове, но по бързи. За разлика от дисковия  кеш, RAM дисковия софтуер създава в оперативната памет структура, идентична с тази на твърдите дискове. Проблем се явява това, че съдържанието се губи при рестартиране на компютъра. Тъй като оперативната памет взаимодейства с процесора значително по бързо, то е препоръчително RAM дисковете да се използват при често изпълнявани програми; при съхраняване на временни файлове и при буфериране на файловете, чакащи за принтиране.

 

Външна  памет

Склад на информация, към който компютърът се обръща всеки път, когато му липсват данни и информация. В тази памет продължително време се съхраняват данните и програмите във вид на файлове.