Основные характеристики памяти

Основные характеристики памяти и единицы их измерения. Иерархическая структура памяти. Внутренняя память процессора. Стековая память. Организация КЭШ-памяти.

Памятью ЭВМ называется совокупность устройств, служащих для запо­минания, хранения и выдачи информации.

Основными характеристиками отдельных устройств памяти (запоми­нающих устройств) являются емкость памяти, быстродействие и стоимость хранения единицы информации (бита).

Емкость памяти определяется максимальным количеством данных, ко­торые могут в ней храниться. Емкость измеряется в двоичных единицах (би­тах), машинных словах, но большей частью в байтах (1 байт = 8 бит). Часто емкость памяти выражают через число К = 1024, например, Кбит — килобит, Кбайт — килобайт, 1024 Кбайт = 1 Мбайт (Мегабайт), 1024 Мбайт = 1 Гбайт(гигабайт), 1024 Гбайт = 1 Тбайт (терабайт).

Быстродействие (задержка) памяти определяется временем доступа и длительностью цикла памяти. Время доступа представляет собой промежуток времени между выдачей запроса на чтение и моментом поступления запро­шенного слова из памяти. Длительность цикла памяти определяется мини­мальным временем между двумя последовательными обращениями к памяти.

Люди также интересуются этой лекцией: 22 - Круговорот воды в природе.

Чем выше уровень, тем выше бы­стродействие соответствующей памяти, но меньше её емкость. К верхнему (сверхоперативному) уровню относятся регистры операционных и управ­ляющих блоков процессора, сверхоперативная память, управляющая память, буферная память. На втором уровне находится основная или оперативная па­мять. На последующих уровнях размещается внешняя и архивная память.

Рис.4.1. Иерархическая структура памяти

Кэш-память, вхо­дящую в состав процессора, называют кэш-памятью первого уровня. В со­временных компьютерах применяют кэш-память второго уровня, которая на­ходится между процессором и ОП и еще больше повышает производитель­ность ЭВМ.

Стековая память получила широкое распространение. Для ее реа­лизации в ЭВМ разработаны специальные микросхемы. Но часто ра­бота стековой памяти эмулируется в основной памяти ЭВМ: с помо­щью программ операционной системы выделяется часть памяти под стек (в IBM PC для этой цели выделяется 64 Кбайта). Специальный регистр микропроцессора (указатель стека) постоянно хранит адрес ячейки ОП, выполняющей функции вершины стека. Чтение числа все­гда производится из вершины стека, после чего указатель стека изме­няется и указывает на очередную ячейку стековой памяти (т.е. фак­тически стек остается неподвижным, а перемещается вершина сте­ка). При записи числа в стек сначала номер ячейки в указателе стека модифицируется так, чтобы он указывал на очередную свободную ячейку, после чего производится запись числа по этому адресу. Такая работа указателя стека позволяет реализовать принцип «первым во­шел — последним вышел».