Л5 Пам’ять ЕОМ
ЕОМ та ПУ Лекція 6
ЛЕКЦІЯ 5. ПАМ'ЯТЬ ЕОМ.
ЗП; асоціативне ЗП; буферне ЗП (буфер); стекове ЗУ (стек); вершина стеку; дно стеку; кеш; статичний та динамічний запам'ятовуючий елемент (ЗЕ); RAM; SRAM; DRAM; ROM; PROM; EPROM;
Основні питання: 1. Основні параметри та характеристики
У пам'яті (ЗУ), званому також пристрої пам'яті, можуть виконуватися 2 операції: запис і читання . При записі в комірку машинне слово, що зберігається в ній, видаляється і на його місце поміщається слово з ШД. Під час читання осередку слово виставляється на ШД і зберігається у тому ж осередку.
5.1. Основні параметри та характеристики ЗУ
1. Місткість ЗП – кількість інформації, яка може зберігатися в ЗП. Вимірюється в бітах або в байтах, але частіше - у більших одиницях, що відрізняються від мінімальних К = 2 10 = 1024, М = 220, Г = 230, Т = 240 разів.
2. Швидкодія ЗП – оцінюється кількома параметрами в т. ч.:
тривалістю циклу ЗП або періодом звернення – мінімальним часом між двома зверненнями до ЗП;
3. Енергонезалежність ЗУ - здатність ЗУ зберігати інформацію за відсутності електроживлення.
4. Вартість – прийнято оцінювати вартістю зберігання одного біта
5. Типова структура ЗУ. За способами звернення до інформації, що зберігається
розрізняють 4 типи логічної організації
асоціативне, буферне, стекове.
5.2. Багаторівнева структура пам'яті
Для пам'яті ЕОМ характерний ієрархічний (багаторівневий) принцип побудови. Пам'ять ЕОМ складається з кількох видів пов'язаних (ЗП). Наявність
ЕОМ та ПУ Лекція 6
декількох видів ЗП та існуючі зв'язки між ними визначені їх залежністю від електроживлення, вартістю, швидкодією та ємністю.
Основними видамиЗП в ЕОМ є:
1. СОЗУ - надоперативний пристрій або регістровий ЗУ (РЗУ) . Використовують для зберігання невеликих обсягів інформації. СОЗУ мають короткий час читання/запису. СОЗУ зазвичай введені до складу МП, будуються на регістрах і тому є енергозалежними.
2. ОЗУ (RAM) - оперативне ЗУ, призначене для зберігання інструкцій МП, операндів та результатів. Як і СОЗУ, працює при включеному електроживленні ЕОМ в режимах запису, читання та зберігання інформації. Час читання/запису машинного слова більший, ніж у СОЗУ. У ПЕОМ сімейства IBM PC керувати ОЗУ служить контролер ОЗУ , якого подробиці – далее.
3. ПЗП (ROM) - постійне ЗП, що містять інформацію, яка не може змінюватися в ході виконання процесором поточної програми, наприклад стандартні програми та константи. Ця інформація заноситься до ПЗУ до запуску програми чи навіть ЕОМ. Тобто. Типовими режимами ПЗП є читання та зберігання. Дані в ROM можуть бути змінені не у всіх типах мікросхем, і лише за допомогою спеціального пристрою – програматора під час виконання спеціальної програми ЕОМ.
4. ВЗП – зовнішнє ЗУ. ВЗП є відносно повільними пристроями, часто з елементами механічного типу. ВЗП за допомогою контролера ВЗП зв'язується з ядром ЕОМ через системну магістраль. ВЗУ - дешева та енергонезалежна пам'ять великої ємності.
5. ПЗП УУ – спеціальна (службова) пам'ять, що входить до складу блоку УУ МП, що зберігає мікропрограми кожної окремої інструкції. Завантажується мікропрограм розробником МП.
Узгоджена робота всіх рівнів пам'яті ПЕОМ забезпечується під керівництвом програм ОС.
Ієрархічна структура пам'яті наведено на рис. 5.1. Як показано на малюнку, у міру переходу від верхніх рівнів ієрархії донижнім спостерігається наступна зміна характеристик ЗП:
- Знижується відносна вартість зберігання інформації;
- Підвищується ємність окремого модуля;
- Збільшується час доступу до інформації;
ЕОМ та ПУ Лекція 6
робота з прикладу КЭШуровня розглянуто у наступній лекції.
Рисунок 5.1.- Ієрархія пам'яті ЕОМ
5.3. Типові структури пристроїв 5.3.1. Адреса ЗУ
5.3.2. Асоціативне ЗУ
ЕОМ та ПУ Лекція 6 Щемельова Т.К.
У ЗУ з ШД ознака може займати трохи більше до розрядів збереженого слова. Для виключення розрядів двійкового коду, що не беруть участі в пошуку, використовуються схеми маскування М1 і М2. На початок пошуку в регістр асоціативного ознаки завантажується ознака пошуку , розрядністю трохи більше до біт і налаштовуються схеми маскування. Пошук інформації за ознакою полягає в почерговому порівнянні вмісту масиву, що запам'ятовується, з ознакою пошуку. Залежно від завдання один із виходів схеми порівняння управляє видачею результату з Блоку ЧТ. При цьому на ШД можуть видаватися тільки розряди, що не маскуються схемою М3.
Малюнок 5.2. асоціативного ЗУ
5.3.3. Буферне ЗУ
Буферне ЗУ найчастіше використовується в МП і контролерах різного призначення, тому його структури, що запам'ятовують, називають швидше регістрами, ніж осередками. Запис інформації в масив регістрів відбувається по шині DI завжди в одну і ту ж комірку, що називається вершиною буфера, зчитування - по шині DO завжди з іншого комірки, що називається дном буфера, як показано на рис. 5.3. Якщо розмір масиву регістрів n, то буфер затримує (зберігає) слово, завантажене у вершину буфера. Тому режим роботи буфера описується так: «першим прийшов у буфер, першим пішов з буфера» (FIFO). Упортах ЕОМ часто застосовується буферна пам'ять розміром за один рядок,
перетворюючись на буферний регістр.
ЕОМ та ПУ Лекція 6
Малюнок 5.3.- Буферне ЗУ
5.3.5. Стекове ЗУ
Стек, на відміну від буферної пам'яті працює в режимі «перший прийшов - останнім пішов» (FILO). Осередок із першим записом називається дном стека, а осередок, у якому було зроблено останній запис, називається вершиною стека . Читання машинного слова завжди проводиться з вершини стека, а запис - у вільний осередок, що йде за вершиною стека. Принцип роботи стека