- •Раздел 2 Организация памяти эвм
- •Тема 1 Архитектура памяти эвм Память эвм
- •Организация памяти эвм
- •Основная память (оп)
- •Характеристики памяти
- •Иерархическая структура памяти
- •Структура памяти эвм
- •Виртуальная память
- •Достоверность хранения данных
- •Тема 2 Организация основной памяти
- •Основная память
- •Организация системы памяти
- •Оперативное запоминающее устройство
- •Dram-память
- •Матричная организация озу
- •Обращение к микросхеме озу
- •Операции с памятью
- •Методы повышения быстродействия
- •Повышение быстродействия ядра микросхем озу
- •Оптимизация доступа к озу
- •Оптимизация доступа к озу Последовательный режим
- •Оптимизация доступа к озу Конвейерный режим
- •Оптимизация доступа к озу Страничный режим
- •Оптимизация доступа к озу Синхронный режим
- •Оптимизация доступа к озу Режим удвоенной скорости
- •Память ddr2 sdram
- •Память ddr3 sdram
- •Оперативная память ddr4
- •Повышенное быстродействие при меньшем энергопотреблении, новая архитектура микросхем, снижение задержек и большая емкость модулей памяти
- •Видеопамять
- •Структурные методы повышения быстродействия оп
- •Пакетная обработка множества доступов к памяти
- •Типы модулей памяти
- •Статическая память
- •Память, доступная только для чтения
- •Пзу, программируемые при изготовлении (rom)
- •Однократно программируемые пзу (prom)
- •Многократно программируемые пзу
- •Флэш-память
- •Постоянные запоминающие устройства
- •Стековая память
- •Ассоциативная память
- •Эффективность кэш-памяти
- •Стратегии размещения (отображения)
- •Прямое отображение
- •Полностью ассоциативное отображение
- •Множественно-ассоциативное отображение
- •Алгоритмы замещения информации
- •Стратегии обновления основной памяти
- •Организация кэш-памяти
- •Уровни кэш-памяти
- •Дисковая кэш-память
- •Виртуальная память
- •Страничная организация памяти
- •Сегментация памяти
- •Сегментно-страничная организация памяти
- •Требования к управлению памятью
- •Тема 3 Внешние запоминающие устройства
- •Накопители на жестких магнитных дисках
- •Современный hdd
- •Производительность диска
- •Интерфейсы подключения
- •Жесткие магнитные диски
- •Оптические диски
- •Флэш-память
- •Сравнение взу
- •Устройства резервного копирования информации
-
Стратегии размещения (отображения)
-
Сущность отображения блока основной памяти на кэш-память состоит в копировании этого блока в какую-то строку кэш-памяти, после чего все обращения к блоку в ОП должны переадресовываться на соответствующую строку кэш-памяти.
-
Требования к способу отображения:
-
обеспечивает быструю проверку кэш-памяти на наличие в ней копии блока основной памяти;
-
обеспечивает быстрое преобразование адреса блока ОП в адрес строки кэша;
-
реализует достижение первых двух требований наиболее экономными средствами.
-
-
Основная память имеет емкость 256К слов
-
Кэш-память имеет емкость 2К слова.
-
Для адресации ОП необходим 18-разрядный адрес (218 =256К).
-
ОП разбивается на блоки по 16 слов в каждом, тогда блоков в ОП 16 384 = 214 блоков.
-
18-разрядный адрес делят на две части: младшие 4 разряда определяют адрес слова в блоке, а старшие 14 — номер одного из 16 384 блоков.
-
Для адресации кэш-памяти требуется 11-разрядный адрес (211= 2К). Кэш-память разбита на строки такого же размера, что и блоки в ОП 128 = 27 строк.
-
11-разрядный адрес кэш-памяти делят на две части: адрес слова в строке (4 младших разряда) и адрес строки (7 старших разрядов).
-
Для доступа к слову в блоке ОП или в строке кэш-памяти можно использовать младшие 4 разряда 18-разрядного адреса.
-
Известные варианты отображения основной памяти на кэш можно свести к трем видам:
-
Прямому отображению;
-
Полностью ассоциативному отображению;
-
Частично-ассоциативному (множественно-ассоциативному) отображению.
-
Прямое отображение
-
Адрес строки i кэш-памяти однозначно определяется выражением: i =j mod m, где m — общее число строк в кэш-памяти.
-
В нашем примере i =j mod 128, где i может принимать значения от 0 до 127, а адрес блока j— от 0 до 16 383.
-
Местоположение блока в кэш определяется на основании его адреса в памяти.
-
Прямое отображение - простой и недорогой в реализации способ отображения. Основной его недостаток — жесткое закрепление за определенными блоками ОП одной строки в кэше.
-
Полностью ассоциативное отображение
-
Полностью ассоциативное отображение позволяет преодолеть недостаток прямо разрешая загрузку любого блока ОП в любую строку кэш-памяти.
-
Логика управления кэш-памяти выделяет в адресе ОП два поля: поле тега и поле слова.
-
Поле тега совпадает с адресом блока основной памяти.
-
Такое отображение обеспечивает гибкость при выборе строки для вновь записываемого блока.
-
Принципиальный недостаток этого способа - необходимость использования дорогостоящей ассоциативной памяти.
-
Множественно-ассоциативное отображение
-
Множественно-ассоциативное отображение является одним из возможных компромиссов, сочетающим достоинства прямого и ассоциативного способов отображения и, в известной мере, свободным от их недостатков.
-
Кэш-память разбивается на v подмножеств, каждое из которых содержит к строк. Зависимость между модулем и блоками ОП такая же, как и при прямом отображении: на строки, входящие в модуль i, могут быть отображены только определенные блоки основной памяти, в соответствии с соотношением i =j mod v, где j — адрес блока ОП.
-
Размещение блоков по строкам модуля — произвольное, и для поиска нужной строки в пределах модуля используется ассоциативный принцип.
-
В предельных случаях, когда v=m,k= 1, множественно-ассоциативное отображение сводится к прямому, а при v = 1, к =m — к ассоциативному.
-
Следует отметить, что четырех-входовое множественно-ассоциативное отображение наиболее широко распространен в современных микропроцессорах