Идея использования иерархичечской памяти

•Пусть в среднем каждый байт вызывается N раз. Пусть время выборки из памяти

нижнего уровня – T, а из верхнего – t. Среднее время =t+T/N

t

T

•Четыре верхних уровня иерархии образуют внутреннюю память ВМ, а все нижние уровни — это внешняя или вторичная память. По мере движения вниз по иерархической структуре:

•1.Уменьшается соотношение «стоимость/бит».

•2.Возрастает емкость.

•3.Растет время доступа.

•4.Уменьшается частота обращения к памяти со стороны центрального процессора.

•Вывод: иерархическая организация памяти ведет к

уменьшению общей стоимости при заданном уровне производительности.

•На каждом уровне иерархии информация разбивается на блоки, выступающие в качестве наименьшей информационной единицы, пересылаемой между двумя соседними уровнями иерархии. Размер блоков может быть фиксированным либо переменным. При фиксированном размере блока емкость памяти обычно кратна его размеру. Размер блоков на каждом уровне иерархии чаще всего различен и увеличивается от верхних уровней к

•нижним.

•При доступе к командам и данным, например, для их считывания, сначала производится поиск в памяти верхнего уровня. Факт обнаружения нужной информации называют попаданием (hit), в противном случае говорят о промахе (miss). При промахе производится поиск в ЗУ следующего более низкого уровня, где также возможны попадание или промах. После обнаружении необходимой информации выполняется последовательная пересылка блока, содержащего искомую информацию, с нижних уровней на верхние. Следует отметить, что независимо от числа уровней иерархии

пересылка информации может осуществляться только между двумя соседними

уровнями.

•

Параллельность работы. Идея

•Параллельная работа разных уровней памяти, устройств ввода.вывода обеспечивается комплексом программных и аппаратных средств.

•Буфер – это запоминающее устройство небольшой ёмкости.(принцип FIFO)

•Контроллер – специализированный процессор.

Буфер и Кэш

•Эти термины не являются взаимоисключающими, и их функции часто смешиваются, но существует различие в их предназначении. Буфер — временное хранилище, где большие блоки данных сливаются или разбиваются на части. Это необходимо для взаимодействия с запоминающим устройством, которое работает с большими блоками данных, или когда данные передаются в другом порядке чем тот, в котором они формируются, и лишь желательно — в том случае, когда использование мелких блоков неэффективно. Использование буфера приносит пользу, даже если буферизуемые данные пишутся в буфер и читаются из него однократно.

•В свою очередь, использование Кэша предполагает, что данные будут читаться из кэша чаще, чем записываться туда. Его назначение — уменьшить число обращений к запоминающему устройству, а не сделать их более эффективными.

Основная память удовлетворяет запросы кэш- памяти и служит в качестве интерфейса ввода/вывода, поскольку является местом назначения для ввода и источником для вывода.

•Основная память современных компьютеров реализуется на микросхемах статических и

динамических ЗУПВ (Запоминающее Устройство

). Микросхемы статических ЗУПВ (СЗУПВ) имеют меньшее время доступа и не требуют циклов регенерации. Микросхемы динамических ЗУПВ (ДЗУПВ) характеризуются большей емкостью и меньшей

•Итак, напомним, что вся современная оперативная память относится к синхронной динамической памяти с произвольным доступом (Synchronous Dynamic Random Access Memory, SDRAM). Под синхронностью в данном случае понимают тот факт, что все управляющие сигналы и сами данные на шине памяти синхронизированы с некоторой опорной частотой (тактирующими импульсами). Динамической память является

втом смысле, что информация

вней сохраняется только при включенном питании, а кроме того, содержимое этой памяти (в отличие от статической памяти) необходимо периодически обновлять (производить регенерацию памяти).

•Ядро микросхемы SDRAM- памяти принято рассматривать как некий двумерный массив (матрицу) ячеек памяти, находящихся на пересечении строк (Row) и столбцов (Column) (столбцы матрицы памяти также иногда называют страницами (Page)). По сути, ячейки памяти подсоединены к линиям строк и линиям столбцов

•На элементарном уровне запоминающая ячейка SDRAM-памяти, способная запомнить 1 бит информации, представляет собой конденсатор, который выполняет функцию хранителя заряда. Наличие заряда на конденсаторе можно ассоциировать с единичным битом информации, а его отсутствие — с нулевым битом.

•Однако одного лишь конденсатора недостаточно для формирования ячейки памяти. Дело в том, что если конденсатор соединить с линией строк и линией столбцов, то он мгновенно разрядится, то есть не сможет сохранять информацию. Поэтому в паре с конденсатором в элементарной ячейке памяти применяется транзистор, выполняющий функцию электронного ключа. Затвор транзистора (управляющий электрод) подключается к линии строк, а остальные два электрода (сток и исток) подключены к одной из обкладок конденсатора и линии столбцов. Если на затвор транзистора не подается напряжение, то транзистор находится в запертом состоянии и конденсатор физически отсоединен от линии столбцов.