21 Классификация п/п зу. Последовательные и ассоциативные зу. Стековая память.

ЗУ с последовательным доступом

В них записываемые данные образуют некоторую очередность. Считывание происходит из очереди слово за словом либо в том же порядке, что и запись, либо в обратном порядке. Моделью такого ЗУ является последовательная цепочка ЗЭ, в которой данные передаются между соседними элементами.

Прямой порядок считывания имеет место в буферах FIFO, в файловых и циклических ЗУ.

1) В FIFO (работает по принципу "первый пришел — первый вышел" (First In — First Out)) запись в пустой буфер сразу же становится доступной для чтения, т. е. поступает в конец цепочки модели ЗУ.

2) В файловых ЗУ данные поступают в начало цепочки и появляются на выходе после некоторого числа обращений, равного числу элементов в цепочке. При этом записываемые данные объединяют в блоки, обрамляемые специальными символами конца и начала (файлы). Прием данных из файлового ЗУ начинается после обнаружения символа начала блока.

3) В циклических ЗУ слова доступны одно за другим с постоянным периодом, определяемым емкостью памяти. К такому типу среди полупроводниковых ЗУ относится видеопамять (VRAM).

ЗУ с последовательным доступом. Стековые ЗУ

В ЗУ этого типа слова считываются в порядке, обратном порядку записи, т. е. по правилу LIFO (Last In First Out - последним вошел, первым вышел). Стек можно представить в виде вертикально расположенного массива ячеек. Доступ осуществляется всегда к верхней ячейке, которая называется вершиной стека.

При записи в вершину стека все слова сдвигаются вниз на одну ячейку, а содержимое нижней ячейки теряется, т. е. стек опускается и происходит операция вталкивания в стек (PUSH). При чтении из вершины стека происходит обратное действие, т. е. стек поднимается и происходит операция выталкивания из стека (POP). При этом становится доступным слово из второй ячейки, а последняя ячейка становится пустой.

Для организации стека используется реверсивный счетчик - указатель стека. В стандартном стеке в указателе стека всегда находится адрес ячейки памяти, которая соответствует вершине стека.

При записи в стек слова сначала указатель стека уменьшается на 1, а затем слово помещается по адресу, полученному в указателе стека. При чтении слова из стека сначала слово извлекается из вершины стека (по адресу, находящемуся в указателе стека), а затем указатель стека увеличивается на 1.

В универсальных МП стек и стековая адресация используются при организации переходов к подпрограммам и возврате из них, а также при обработке прерываний.

Ассоциативные ЗУ

Ассоциативная обработка основана на извлечении данных из памяти по их содержимому, т. е. обращение к данным происходит по некоторым признакам этих данных. При этом обращение (поиск) производится путем сравнения и сопоставления.

В качестве признаков может использоваться различная информация:

• найти числа, равные заданному,

• найти числа, большие (меньшие) заданного значения,

• степень совпадения или несовпадения этих признаков с признаками данных

• и др. более сложные зависимости.

В ассоциативной обработке отсутствует понятие адресации, и обработка по своей сущности является параллельной, так как поиск по признаку происходит параллельно во времени для всех ячеек памяти.

Ассоциативная память - память, аппаратные средства которой ориентированы на реализацию ассоциативной обработки. Ассоциативное ЗУ - это устройство, способное хранить информацию, сравнивать ее с некоторым заданным образцом и указывать на их соответствие или несоответствие друг другу.

Признак, по которому производится поиск информации, будем называть ассоциативным признаком, а кодовую комбинацию, выступающую в роли образца для поиска, - признаком поиска. Ассоциативный признак может быть частью искомой информации или дополнительно придаваться ей. В последнем случае его принято называть тегом или ярлыком.

Иные названия ассоциативной памяти:

• память, адресуемая по содержанию (content-addressable memory);

• память, адресуемая по данным (data addressed memory);

• память с параллельным поиском (parallel search memory);

• каталоговая память (catalog memory);

• информационное ЗУ (information storage);

• тегированная память (tag memory).

• Главное преимущество ассоциативных ЗУ – в том, что время поиска информации зависит только от числа разрядов в признаке поиска и скорости опроса разрядов и не зависит от числа ячеек в запоминающем массиве.

• Различают два вида поиска информации в ассоциативных ЗУ:

• 1) Простой поиск требует полного совпадения всех разрядов признака поиска с одноименными разрядами слов, хранящихся в запоминающем массиве.

• 2) К сложным видам поиска относятся варианты поиска с частичным совпадением. Например, ставить задачу поиска слов с максимальным или минимальным значением ассоциативного признака.

Очевидно, что реализация сложных методов поиска связана с соответствующими изменениями в архитектуре ассоциативного ЗУ, в частности с усложнением схемы ЗУ и введением в нее дополнительной логики.

• Ассоциативная память имеет большую стоимость, так как она содержит достаточно большое множество логических схем (блок сравнения, блок формирования результата ассоциативного обращения). Поэтому ассоциативная память в основном используется для специальных целей, например, для реализации кэш-памяти и виртуальной памяти.