X Международная студенческая научная конференция Студенческий научный форум - 2018

Память ЭВМ предназначена для хранения программ и данных, причем эффективность работы ЭВМ во многом определяется характеристиками ее памяти. Во все времена к памяти предъявлялись три основных требования: большой объем, высокое быстродействие и низкая (умеренная) стоимость.

Память – один из блоков ЭВМ, состоящий из запоминающих устройств (ЗУ) и предназначенный для запоминания, хранения и выдачи информации (алгоритма обработки данных и самих данных) [1].

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

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.

Требования к увеличению емкости и быстродействия памяти, а также к снижению ее стоимости являются противоречивыми. Чем больше быстродействие, тем технически труднее достигается и дороже обходится увеличение емкости памяти. Как и большинство устройств ЭВМ, память имеет иерархическую структуру.

Обобщённая модель такой структуры, отражающая многообразие ЗУ и их взаимодействие представлена на рисунке 1. Все запоминающие устройства обладают различным быстродействием и емкостью. Чем выше уровень иерархии, тем выше быстродействие соответствующей памяти, но меньше её емкость. К самому высокому уровню - сверхоперативному - относятся регистры управляющих и операционных блоков процессора, сверхоперативная память, управляющая память, буферная память (кэш-память). На втором оперативном уровне находится оперативная память (ОП), служащая для хранения активных программ и данных, то есть тех программ и данных, с которыми работает ЭВМ. На следующем более низком внешнем уровне размещается внешняя память [2].

Рисунок 1 - Иерархическая структура памяти

В функциональном отношении в качестве буферной памяти рассматривается кэш-память, которая размещается между основной (оперативной) памятью и процессором. Основное назначение кэш-памяти - кратковременное хранение и выдача активной информации процессору, что сокращает число обращений к основной памяти, скорость работы которой меньше, чем кэш-памяти. Кэш-память не является программно доступной.

В современных ЭВМ различают кэш первого и второго уровней. Кэш первого уровня интегрирована с блоком предварительной выборки команд и данных ЦП и служит, как правило, для хранения наиболее часто используемых команд. Кэш второго уровня служит буфером между ОП и процессором. В некоторых ЭВМ существует кэш-память отдельно для команд и отдельно для данных.

Оперативная память (ОЗУ) служит для хранения информации, непосредственно участвующей в вычислительном процессе [3]. Из ОЗУ в процессор поступают коды и операнды, над которыми производятся предусмотренные программой операции, из процессора в ОЗУ направляются для хранения промежуточные и конечные результаты обработки информации.

Основное назначение кэш-памяти - кратковременное хранение и выдача активной информации процессору, что сокращает число обращений к основной памяти, скорость работы которой меньше, чем кэш-памяти. За единицу информации при обмене между основной памятью и кэш-памятью принята строка, причём под строкой понимается набор слов, выбираемый из оперативной памяти при одном к ней обращении. Хранимая в оперативной памяти информация представляется, таким образом, совокупностью строк с последовательными адресами. В любой момент времени строки в кэш-памяти представляют собой копии строк из некоторого их набора в ОП, однако расположены они необязательно в такой же последовательности, как в ОП [1].

Системы внешней памяти - это жесткий диск, гибкий диск или дискета, CD-ROM и некоторые другие. Жесткий диск, или винчестер, предназначен для хранения той информации, которая более или менее часто используется в работе: программы операционной системы, компиляторов, сервисных программ, прикладных программ пользователя, текстовых документов, файлов базы данных и прочее. Винчестер обеспечивает более быстрый доступ к данным, чем дискета, и значительно превосходит ее в емкости и надежности. Жесткий диск - это одна или более жестких пластинок, покрытых материалом, позволяющим делать магнитную запись компьютерных данных [2]. По его поверхности двигаются считывающе-записывающие головки. Между ними и поверхностью диска есть воздушный зазор, предохраняющий диск от повреждений и загрязнений. Floppy disc - это круглое плоское изделие из майлара (полиэтилен-перифталат), покрытое оксидом железа. Оксид железа представляет собой субстанцию, содержащую крошечные частицы, которые удерживают магнитное поле. Дискета упакована в защитную пластиковую оболочку. CD-ROM (CD-R) - это аббревиатура, обозначающая Compact Disc Read Only Memory. С них можно только считывать информацию, так как она наносится на поверхность диска в виде желобков. CD-ROM обладают большой емкостью - около 600 Мбайт. Кроме того, использование лазерной оптики значительно ускоряет процесс считывания данных по сравнению с магнитными средствами. Существую также CD-диски для чтения и записи информации (пишущие CD или CD-RW).

Согласно проведенной работе мы узнали, что при организации памяти современных ЭВМ (МПС) особое внимание уделяется сверхоперативной памяти и принципам обмена информацией между ОЗУ и ВЗУ; основное назначение кэш-памяти - кратковременное хранение и выдача активной информации процессору; системы внешней памяти - это жесткий диск, гибкий диск или дискета.

Список использованных источников

Лекция 7. Структурная организация ЭВМ – память [Электронный ресурс] Режим доступа: http://textarchive.ru/c-2187283-p9.html Дата обращения: 10.12.2017

Организация памяти в ЭВМ [Электронный ресурс] Режим доступа: http://apx2013.ucoz.ru/index/0-16 Дата обращения: 10.12.2017

Организация памяти ЭВМ [Электронный ресурс] Режим доступа: https://studfiles.net/preview/4288138/ Дата обращения: 10.12.2017

Код для цитирования: Скопировать