PC հիշողություն առանձին սարքերի հավաքածու է, որը հիշում, պահպանում և տրամադրում է տեղեկատվություն: Անհատական ​​հիշողության սարքերը կոչվում են պահեստավորման սարքեր (ZU). ԱՀ-ի կատարումը մեծապես կախված է պահեստավորման սարքերի կազմից և բնութագրերից, որոնք իրենց հերթին տարբերվում են իրենց գործառնական սկզբունքով և նպատակներով: Հիշողության հիմնական գործողությունները ընթացակարգերն են գրառումներԵվ ընթերցանություն(նմուշներ) . Այս ընթացակարգերի ընդհանուր անվանումը կոչվում է մուտք դեպի հիշողություն.Հիշողության հիմնական բնութագրերն են հզորությունըԵվ կատարումը(հիշողության հասանելիության ժամանակը):

Պահպանման հզորությունը չափվում է բայթերով (1 բայթ = 8 բիթ), կիլոբայթ (1 կԲ = 2 10 բայթ), մեգաբայթ (1 մբ = 2 10 կԲ), գիգաբայթ (1 գբ = 2 10 մԲ), տերաբայթ (1 տբ = 2): 10 ԳԲ):

Արդյունավետությունը չափվում է վայրկյաններով և ներկայումս տատանվում է 10-2-ից մինչև 10-9 վայրկյան՝ կախված տեղեկատվության հասանելիության մեթոդից:

Մուտքի մեթոդովԴրանցում պահվող տեղեկատվությանը հիշողությունները բաժանվում են՝ պատահական մուտքի պահեստավորում. Ուղղակի մուտքի հիշողություն; Սերիական մուտքի հիշողություն:

IN Պատահական մուտքի հիշողությունմուտքի ժամանակը կախված չէ տվյալների գտնվելու վայրից: Նման մուտքն իրականացվում է ընդհանուր նշանակության ռեգիստրներում, քեշի հիշողության և ԱՀ-ի ներքին հիշողության մեջ:

Պահպանման միջավայրը Ուղղակի մուտքի հիշողությունանընդհատ պտտվում է, ինչի արդյունքում տվյալները հասանելի են դառնում որոշակի ժամանակահատվածից հետո: Ուղղակի մուտքով հիշողությունը ներառում է HDD, NMHD, GCD:

Սերիական հիշողություն, նախքան անհրաժեշտ տվյալները գտնելը, «նայում է» բոլոր նախորդ հիշողության տարածքները: Հերթական մուտքն իրականացվում է պահեստավորման սարքերում, որոնք օգտագործում են մագնիսական ժապավեն, օրինակ, ժապավենային կրիչներ:

Հարկ է նշել, որ պահեստավորման հզորության և արագության պահանջները փոխադարձաբար հակասական են տեխնիկական իրականացման տեսակետից։ Հետևաբար, ԱՀ-ում արդյունավետ գործելու համար հիշողությունը կառուցվում է հիերարխիկ սկզբունքով, որտեղ տարբեր բնութագրերով հիշողությունները տեղակայված են հիերարխիայի տարբեր մակարդակներում: ԱՀ-ի հիշողության հիերարխիկ կառուցվածքը ներկայացված է Նկար 1-ում:

Հիերարխիայի 1-ից 3-րդ մակարդակ տեղափոխվելիս հիշողության արագությունը նվազում է, իսկ հզորությունը մեծանում է։

Հիշողության հիերարխիկ կազմակերպումը բարելավում է ԱՀ-ի աշխատանքը և օգտվողին ապահովում է գործնականում անսահմանափակ հիշողության հզորություն:

1-ին մակարդակի հիշողության նպատակը և հիմնական բնութագրերը նկարագրված են դասախոսություն 3-ում: Դիտարկենք ԱՀ-ի հիշողության հիերարխիայի 2-րդ և 3-րդ մակարդակները:

Արտաքին հիշողություն վերաբերում է արտաքին ԱՀ սարքերին և օգտագործվում է ցանկացած տեղեկատվության երկարաժամկետ պահպանման համար, որը երբևէ կարող է պահանջվել խնդիրների լուծման համար: Արտաքին հիշողությունը պարունակում է տարբեր տեսակի պահեստավորման սարքեր, սակայն ամենատարածվածները, որոնք հասանելի են գրեթե ցանկացած համակարգչում, HDD, HDD և GCD են: Այս կրիչները նախատեսված են մեծ ծավալի տեղեկություններ պահելու, պահված տեղեկատվությունը խնդրանքով գրանցելու և պատահական մուտքի հիշողության սարքում տեղադրելու համար:

HDD- կոշտ սկավառակ)խոսակցական լեզվով կոչվում է «Վինչեստեր»: Ի տարբերություն RAM-ի՝ HDD-ները երաշխավորում են տեղեկատվության երկարաժամկետ պահպանում, որը չի պահանջում համակարգչի մշտական ​​էներգիայի մատակարարում արտաքին էներգիայի աղբյուրից: Կոշտ սկավառակներն օգտագործում են մագնիսական շերտ՝ տվյալների գրանցման համար: Այն ծածկում է կոշտ սկավառակի ներսում հսկայական արագությամբ պտտվող սկավառակները: Կարդալու/գրելու գլուխները շարժվում են սկավառակների երկայնքով: Ժամանակակից HDD-ների հիմնական բնութագրերն են՝ հզորությունը (մինչև 1 ՏԲ); թիթեղների քանակը (մինչև 5); գլուխների քանակը (10 գլուխ); տեղեկատվության որոնման միջին ժամանակը (10 ms-ից պակաս); սկավառակի պտտման արագություն (մինչև 10 հազար rpm); քաշը (100 գ-ից պակաս): HDD-ների հիմնական արտադրողներն են IBM, Seegate, Toshiba, Fujitsu, Samsung:

FDD- անգործունյա սկավառակի սկավառակ)շարժական սկավառակի ընթերցող/գրող է ( անգործունյա սկավառակներ, անգործունյա սկավառակներ) Նախկինում մագնիսական սկավառակներն օգտագործվում էին 2 չափսի՝ 5,25" (133 մմ) և 3,5" (89 մմ): Առաջինները վաղուց անհետացել են, իսկ 3.5""-ն օգտագործվում է միայն համակարգիչների միջև համեմատաբար փոքր (1.44 ՄԲ) տեղեկատվության փոխանցման համար: Անգործունյա սկավառակների վրա տվյալները պահվում են կոշտ սկավառակի տվյալների նման, միակ բացառությամբ, որ սկավառակի սկավառակը պտտվում է շատ ավելի ցածր արագությամբ, և կա միայն մեկ սկավառակ: Անբավարար կնքման պատճառով ճկուն սկավառակներն ամենից հաճախ ձախողվում են: Այսպիսով, որպես պահեստավորման միջոց, ճկուն սկավառակը չափազանց անվստահելի է և այժմ ավելի ու ավելի քիչ է օգտագործվում:

GCDներկայումս ամենահուսալի և տարածված արտաքին հիշողության պահպանման սարքերն են: Օպտիկական սկավառակից տեղեկատվության ընթերցումը տեղի է ունենում ալյումինե շերտից արտացոլված ցածր էներգիայի լազերային ճառագայթման ինտենսիվության փոփոխություններ գրանցելու միջոցով:

GCD- ները բաժանվում են. CD-ROM (կոմպակտ Սկավառակ Կարդացեք Միայն Հիշողություն) - CD-ն միայն կարդալու է; CD-R (կոմպակտ Սկավառակ Ձայնագրելի -Մեկ անգամ գրել CD; CD-RW (կոմպակտ Սկավառակ վերագրանցելի)- վերագրանցելի CD; DVD(Թվային Բազմակողմանի Սկավառակ -ունիվերսալ թվային սկավառակ .

Ստանդարտ օպտիկական սկավառակը ունի մոտ 650-800 ՄԲ հզորություն, DVD սկավառակը՝ մինչև 17 ԳԲ:

DVD սկավառակՈւնենալով նույն չափերը, ինչ սովորական օպտիկական CD-ն, այն պարունակում է չափազանց մեծ քանակությամբ տեղեկատվություն՝ 4,7-ից մինչև 17 ԳԲ: Ներկայումս DVD սկավառակն օգտագործվում է միայն երկու ոլորտում՝ տեսաֆիլմերի (DVD-Video կամ պարզապես DVD) և չափազանց մեծ տվյալների բազաների (DVD-ROM, DVD-R) պահպանման համար: Ի տարբերություն CD-ROM-ների, DVD-ները գրված են երկու կողմից: Ավելին, յուրաքանչյուր կողմում կարող է կիրառվել տեղեկատվության մեկ կամ երկու շերտ: Այսպիսով, միակողմանի միաշերտ սկավառակներն ունեն 4,7 ԳԲ հզորություն (դրանք հաճախ կոչվում են DVD-5, այսինքն՝ մոտ 5 ԳԲ հզորությամբ սկավառակներ), երկկողմանի միաշերտ սկավառակներ՝ 9,4 ԳԲ (DVD-10), միակողմանի երկշերտ՝ 8,5 ԳԲ (DVD-9), իսկ երկկողմանի երկշերտ՝ 17 ԳԲ (DVD-18): Կախված պահվող տվյալների քանակից, ընտրվում է DVD սկավառակի տեսակը: Երբ խոսքը վերաբերում է ֆիլմերին, երկկողմանի սկավառակները հաճախ պարունակում են նույն ֆիլմի երկու տարբերակ՝ մեկը լայնէկրանով, մյուսը՝ դասական հեռուստատեսային ձևաչափով:

Արխիվային հիշողություն ԱՀ-ը նախատեսված է ծրագրերի և տվյալների երկարաժամկետ և հուսալի պահպանման համար: Ինչպես երևում է Նկար 2.3-ից, տեղեկատվությունը կարող է պահպանվել ճկուն սկավառակների, օպտիկական սկավառակների, շարժական կոշտ սկավառակների, մագնիսական ժապավենի և ֆլեշ հիշողության վրա:Քանի որ առաջին երեք պահեստային կրիչները նկարագրված են վերևում, և շարժական HDD-ն էապես չի տարբերվում սովորական HDD-ից, եկեք նշենք ֆլեշ հիշողության հիմնական հատկությունները:

Ֆլեշ հիշողությանանկայուն վերագրանցելի կիսահաղորդչային հիշողության հատուկ տեսակ է։ Սա նշանակում է, որ այն լրացուցիչ էներգիա չի պահանջում տվյալների պահպանման համար (էներգիան պահանջվում է միայն գրելու համար), թույլ է տալիս փոփոխել (վերագրանցել) դրանում պահվող տվյալները), չի պարունակում մեխանիկորեն շարժվող մասեր (օրինակ՝ սովորական HDD կամ GCD) և կառուցված է։ ինտեգրալ սխեմաների վրա:

Ֆլեշ հիշողության վրա գրանցված տեղեկատվությունը կարող է պահպանվել շատ երկար ժամանակ (մի քանի տարի) և կարող է դիմակայել զգալի մեխանիկական բեռներին (5-10 անգամ ավելի, քան սովորական HDD-ների համար թույլատրելի առավելագույնը):

Ֆլեշ հիշողության հիմնական առավելությունը սովորական կրիչների նկատմամբ այն է, որ ֆլեշ հիշողությունը շահագործման ընթացքում զգալիորեն (մոտ 10-20 անգամ կամ ավելի) քիչ էներգիա է ծախսում: HDD-ում, HDD-ում, GCD-ում, ձայներիզներում և մեխանիկական պահպանման այլ կրիչներում, բ ՕԷներգիայի մեծ մասը ծախսվում է այս սարքերի մեխանիկայի վարման վրա: Բացի այդ, ֆլեշ հիշողությունն ավելի կոմպակտ է, քան մյուս մեխանիկական միջոցների մեծ մասը:

Ֆլեշ հիշողության կրիչների չափը տատանվում է 20-ից 40 մմ երկարությամբ, լայնությամբ և հաստությամբ՝ մինչև 3 մմ, հզորությունը հասնում է 1 ԳԲ-ի, կախված ֆլեշ հիշողության տեսակից՝ տեղեկատվությունը կարող է վերաշարադրվել 10 հազարից մինչև 1 միլիոն անգամ:

Իր ցածր էներգիայի սպառման, կոմպակտության, դիմացկունության և համեմատաբար բարձր կատարողականության շնորհիվ ֆլեշ հիշողությունը իդեալական է որպես պահեստային սարք օգտագործելու համար ոչ միայն ԱՀ-ներում, այլ նաև շարժական սարքերում, ինչպիսիք են թվային ֆոտո և տեսախցիկները, բջջային հեռախոսները, նոութբուքերը, MP3-ը: - նվագարկիչներ, թվային ձայնագրիչներ և այլն: Առաջիկա տարիներին ֆլեշ հիշողությունը կլինի ամենաօգտագործվող կոմպակտ պահեստային սարքը, որը աստիճանաբար կփոխարինի սովորական անգործունյա սկավառակներին:

Կատարման և հիշողության հզորության միջև փոխզիջումը պահեստավորման սարքերի հիերարխիա օգտագործելու որոշումն է, այսինքն՝ օգտագործել հիերարխիկ հիշողության մոդել:

Հիերարխիկ հիշողության համակարգերի օգտագործումը հիմնավորված է երկու կարևոր գործոնով՝ հասանելիության տեղայնության սկզբունքով և ցածր (տնտեսապես շահավետ) ծախս/արդյունավետ հարաբերակցությամբ: Զանգերի տեղայնության սկզբունքն այն է, որ ծրագրերի մեծամասնությունը սովորաբար հավասար հավանականությամբ մուտք չի գործում իրենց բոլոր հրամաններն ու տվյալները, բայց ժամանակի յուրաքանչյուր պահի նախապատվությունը տալիս են իրենց հասցեների տարածքի որոշ հատվածին:

Հիշողության հիերարխիան սովորաբար բաղկացած է բազմաթիվ մակարդակներից, բայց միայն երկու մոտակա մակարդակները փոխազդում են ցանկացած պահի: Տեղեկատվության նվազագույն միավորը, որը կարող է լինել կամ չլինել երկաստիճան հիերարխիայում, կոչվում է բլոկ կամ տող: Բլոկի չափը սովորաբար ֆիքսված է, իսկ հիշողության քանակը բլոկի չափի բազմապատիկն է:

Ավելի բարձր մակարդակի հաջող կամ անհաջող զանգը, համապատասխանաբար, կոչվում է հարված կամ բաց թողնված: Հիթը հղում է հիշողության մեջ գտնվող օբյեկտին, որը գտնվում է ավելի բարձր մակարդակում, մինչդեռ բաց թողնելը նշանակում է, որ այն չի գտնվել այդ մակարդակում:

Հիթերի արագություն - ավելի բարձր մակարդակում հայտնաբերված տվյալների հասանելիության տոկոսը: Բաց թողնման տոկոսադրույքը տվյալների հասանելիության տոկոսն է, որը չի գտնվել ավելի բարձր մակարդակում:

Հարվածի ժամանակն այն ժամանակն է, որն անհրաժեշտ է հիերարխիայի ավելի բարձր մակարդակի հասնելու համար, որը ներառում է, մասնավորապես, այն ժամանակը, որը պահանջվում է որոշելու՝ հարվածը հարված է, թե բաց թողնված: Բաց թողնված տույժը այն ժամանակն է, որը տևում է, որպեսզի ավելի բարձր մակարդակի բլոկը փոխարինվի ավելի ցածր մակարդակի բլոկով, գումարած ժամանակը ցանկալի սարքին (սովորաբար պրոցեսոր) ուղարկելու համար:

• մուտքի ժամանակ - բաց թողնվելու դեպքում բլոկի առաջին բառին մուտք գործելու ժամանակը.
• փոխանցման ժամանակ - լրացուցիչ ժամանակ բլոկի մնացած բառերը փոխանցելու համար: Մուտքի ժամանակը կապված է ավելի ցածր մակարդակի հիշողության հետաձգման հետ, իսկ փոխանցման ժամանակը կապված է երկու հարակից մակարդակների հիշողության սարքերի միջև կապուղու թողունակության հետ:

Քեշ հիշողությունկամ քեշ հիշողությունը` հիերարխիկ հիշողության բաղադրիչ, բուֆերային հիշողություն է, որն աշխատում է արագությամբ, որն ապահովում է պրոցեսորի աշխատանքը առանց սպասման ռեժիմների (նկ. 3.38):

Քեշ հիշողություն ստեղծելու անհրաժեշտությունը առաջացավ, քանի որ հայտնվեցին գերարագ պրոցեսորներ։ Մինչդեռ կիրառման բարդ գործընթացները պահանջում են մեծ հիշողություն: Մեծ գերարագ հիշողության օգտագործումը տնտեսապես ձեռնտու չէ: Հետեւաբար, RAM-ի և պրոցեսորի միջև տեղադրվեց ավելի փոքր, բարձր արագությամբ բուֆեր:

Հետադարձ կապ

Բրինձ. 3.38. RAM-ի հիերարխիա

հիշողություն, կամ քեշ հիշողություն.Այն հետագայում բաժանվեց երկու մակարդակի. ներկառուցվածպրոցեսորի մեջ (on-die) և արտաքին(մայր տախտակի վրա):

Մակարդակ 1 քեշ (Մակարդակ 1 քեշ, կամ L 1): 1-ին մակարդակի քեշը կամ առաջնային քեշը գտնվում է պրոցեսորի տախտակի վրա և օգտագործվում է 32 բայթանոց բլոկներում կազմակերպված հրահանգներն ու տվյալները ժամանակավորապես պահելու համար: Առաջնային քեշը հիշողության ամենաարագ ձևն է: Ներկառուցված լինելով չիպի մեջ՝ այն ապահովում է նվազագույն ինտերֆեյսի հետաձգում ALU-ին, սակայն չափսերով սահմանափակ է: Ll քեշն իրականացվում է ստատիկ պատահական մուտքի հիշողության (SRAM) սկզբունքով և երկար ժամանակ ուներ միջինը 16 ԿԲ չափ:

1997 թվականի սկզբին թողարկված P55 Pentium MMX պրոցեսորը պարունակում էր մինչև 32 ԿԲ չափի 1-ին մակարդակի քեշ: AMD KB և Cyrix M2 պրոցեսորները, որոնք թողարկվել են նույն թվականին, արդեն ապահովել են 1-ին մակարդակի քեշի 64 ԿԲ հզորություն:

2-րդ մակարդակի քեշ, կամ L2: 2-րդ մակարդակի քեշը (երկրորդային քեշը) օգտագործում է նույն կառավարման տրամաբանությունը, ինչ 1-ին մակարդակի քեշը և նաև SRAM տեսակ է:

2-րդ մակարդակի քեշը սովորաբար լինում է երկու չափով՝ 256 ԿԲ կամ 512 ԿԲ, և գտնվում է մայր տախտակի վրա՝ Card Edge Low Profile (CELP) բնիկում կամ քեշի վրա (COAST) մոդուլում: Վերջինս հիշեցնում է SIMM, բայց մի փոքր ավելի կարճ է և ներառում է COAST վարդակից, որը սովորաբար գտնվում է պրոցեսորին մոտ և հիշեցնում է PCI բնիկ։ Pentium պրոցեսորը, այնուամենայնիվ, տեղադրեց L2 քեշը անմիջապես պրոցեսորի չիպի վրա:

2-րդ մակարդակի քեշի նպատակը պահպանված տեղեկատվությունը պրոցեսորին առանց ուշացման (սպասման վիճակ) հասցնելն է: Այդ նպատակով պրոցեսորային ավտոբուսի ինտերֆեյսը ունի փոխանցման հատուկ արձանագրություն, որը կոչվում է խումբ(կամ պայթել) ռեժիմ (պայթել ռեժիմ): Սա սովորաբար օգտագործում է հիշողության համաժամանակյա տեսակ, որը վերահսկվում է պրոցեսորի ժամացույցով: Փաթեթի ցիկլը բաղկացած է չորս տվյալների փոխանցումից, որտեղ միայն առաջին 64 բիթերի հասցեն է ուղարկվում հասցեային ավտոբուս: Սովորաբար, 2-րդ մակարդակի քեշը համաժամանակյա փաթեթային-խողովակային հիշողություն է (Pipelined Burst Static RAM PB, SRAM):

) Սա նշանակում է, որ հիշողության տարբեր տեսակներ կազմում են հիերարխիա, որի տարբեր մակարդակներում կան հիշողություններ՝ տարբեր մուտքի ժամանակներով, բարդությամբ, արժեքով և հզորությամբ: Հիշողության հիերարխիա կառուցելու ունակությունը պայմանավորված է նրանով, որ ալգորիթմների մեծամասնությունը յուրաքանչյուր ժամանակային ընդմիջումով մուտք է գործում տվյալների փոքր հավաքածու, որը կարող է տեղադրվել ավելի արագ, բայց թանկ և, հետևաբար, փոքր հիշողության մեջ (տես en. հղումի տեղայնությունը): Ավելի արագ հիշողության օգտագործումը մեծացնում է հաշվողական համակարգի աշխատանքը: Հիշողությունն այս դեպքում նշանակում է տվյալների պահպանման սարք (պահեստավորման սարք) հաշվողական կամ համակարգչային հիշողության մեջ:

Բարձր արդյունավետությամբ համակարգիչներ և համակարգեր նախագծելիս պետք է կատարվեն բազմաթիվ փոխզիջումներ, ինչպիսիք են չափերը և տեխնոլոգիաները հիերարխիայի յուրաքանչյուր մակարդակի համար: Դուք կարող եք դիտարկել մի շարք տարբեր հիշողություններ (m 1 ,m 2 ,…,m n), որոնք գտնվում են հիերարխիայում, այսինքն՝ յուրաքանչյուր m i մակարդակ, կարծես, ստորադասված է հիերարխիայի m i-1 մակարդակին։ Ավելի բարձր մակարդակներում սպասման ժամանակը նվազեցնելու համար, ավելի ցածր մակարդակները կարող են պատրաստել տվյալներ մեծ կտորներով բուֆերացման միջոցով և, երբ բուֆերը լցված է, վերին մակարդակին ազդանշան տալ տվյալների ստացման հնարավորության մասին:

Հաճախ կան հիերարխիայի 4 հիմնական (ընդլայնված) մակարդակ.

1. Ներքին պրոցեսորի հիշողություն (գրանցիչներ կազմակերպված ռեգիստրի ֆայլում և պրոցեսորի քեշում):
2. Համակարգի RAM (RAM) և օժանդակ հիշողության քարտեր:
3. Սկավառակներ «տաք» մուտքով (օնլայն զանգվածային պահեստավորում) կամ համակարգչի երկրորդային հիշողություն: Կոշտ սկավառակներ և պինդ վիճակում գտնվող կրիչներ, որոնք չեն պահանջում երկար (վայրկյան կամ ավելի) գործողություններ՝ տվյալներ ստանալու համար
4. Սկավառակներ, որոնք պահանջում են լրատվամիջոցների փոխարկում (Off-line զանգվածային պահեստավորում) - կամ երրորդական հիշողություն: Սա ներառում է մագնիսական ժապավեններ, ժապավեններ և սկավառակների գրադարաններ, որոնք պահանջում են երկար ետ ոլորել կամ մեխանիկական (կամ ձեռքով) միացնել պահեստային կրիչները:

Հիշողության հիերարխիա ժամանակակից ԱՀ-ներում

Ժամանակակից ԱՀ-ների մեծ մասը հաշվի է առնում հետևյալ հիշողության հիերարխիան.

1. Պրոցեսորների ռեգիստրները, որոնք կազմակերպված են ռեգիստրի ֆայլում, ամենաարագ մուտքն են (1 ժամացույցի ցիկլի կարգով), բայց ունեն ընդամենը մի քանի հարյուր կամ, հազվադեպ, հազարավոր բայթ չափեր:
2. Պրոցեսորի քեշի մակարդակ 1 (L1) - մուտքի ժամանակը մի քանի ժամացույցի ցիկլերի կարգի է, տասնյակ կիլոբայթ չափերով
3. Պրոցեսորի քեշի մակարդակ 2 (L2) - մուտքի ավելի երկար ժամանակ (2-ից 10 անգամ ավելի դանդաղ, քան L1), մոտ կես մեգաբայթ կամ ավելի
4. Պրոցեսորի քեշի մակարդակ 3 (L3) - մուտքի ժամանակը մոտավորապես հարյուր ժամացույցի ցիկլ է, մի քանի մեգաբայթ չափով (վերջերս օգտագործված զանգվածային պրոցեսորներում)
5. Համակարգի RAM - մուտքի ժամանակ հարյուրավորից մինչև միգուցե հազարավոր ցիկլեր, բայց հսկայական չափեր՝ մի քանի գիգաբայթ, մինչև տասնյակ: RAM-ի մուտքի ժամանակը կարող է տարբեր լինել դրա տարբեր մասերի համար NUMA դասի համալիրների դեպքում (ոչ միասնական հիշողության հասանելիությամբ)
6. Սկավառակի պահեստավորում. շատ միլիոնավոր ցիկլեր, եթե տվյալները նախապես քեշավորված կամ բուֆերացված չեն, չափերը մինչև մի քանի տերաբայթ
7. Երրորդական հիշողություն - ձգձգում է մինչև մի քանի վայրկյան կամ րոպե, բայց գործնականում անսահմանափակ ծավալներ (ժապավենների գրադարաններ):

Ծրագրավորողների մեծամասնությունը սովորաբար ենթադրում է, որ հիշողությունը բաժանված է երկու մակարդակի՝ RAM-ի և սկավառակի կրիչների, թեև անսամբլի լեզուներում և անսամբլի-համատեղելի լեզուներում (օրինակ՝) հնարավոր է ուղղակիորեն աշխատել ռեգիստրների հետ: Հիշողության հիերարխիայի առավելություններից օգտվելը պահանջում է ծրագրավորողի, սարքաշարի և կոմպիլյատորների համագործակցություն (ինչպես նաև հիմնական աջակցություն օպերացիոն համակարգում).

• Ծրագրավորողները պատասխանատու են սկավառակների և հիշողության (RAM) միջև տվյալների փոխանցումների կազմակերպման համար՝ օգտագործելով ֆայլի I/O; Ժամանակակից ՕՀ-ները դա իրականացնում են նաև որպես էջավորում:
• Սարքավորումը պատասխանատու է հիշողության և քեշերի միջև տվյալների փոխանցման կազմակերպման համար:
• Օպտիմիզացնող կոմպիլյատորները պատասխանատու են կոդ ստեղծելու համար, որը թույլ է տալիս սարքաշարին արդյունավետորեն օգտագործել պրոցեսորի ռեգիստրները և քեշը:

Շատ ծրագրավորողներ ծրագրավորելիս հաշվի չեն առնում բազմաստիճան հիշողությունը։ Այս մոտեցումն աշխատում է այնքան ժամանակ, քանի դեռ հավելվածը չի զգում կատարողականի վատթարացում՝ հիշողության պատի անբավարար աշխատանքի պատճառով: Կոդը (Refactoring) շտկելիս անհրաժեշտ է հաշվի առնել հիշողության հիերարխիայի վերին մակարդակների առկայությունն ու աշխատանքը՝ ամենաբարձր կատարողականությանը հասնելու համար։

գրականություն

• Միխայիլ Գուկ «IBM PC Hardware» Սանկտ Պետերբուրգ 1998 թ

Նշումներ

Վիքիմեդիա հիմնադրամ. 2010 թ.

Տեսեք, թե ինչ է «Հիշողության հիերարխիան» այլ բառարաններում.

հիշողության հիերարխիա- - Հեռահաղորդակցության թեմաներ, հիմնական հասկացություններ EN հիշողության հիերարխիա...

Հիերարխիկ կառուցվածքի հիման վրա համակարգչային հիշողության տարբեր մակարդակների դասերի միջև հարաբերություններ կառուցելու հայեցակարգը: RAM-ի հիերարխիա, որն իրականացվում է պրոցեսորների վրա հիմնված հաշվողական համակարգում ... Վիքիպեդիա

- (պահեստավորման սարքեր) հաշվարկներում: տեխնոլոգիա (տես Էլեկտրոնային համակարգիչ) տեղեկատվության ձայնագրման, պահպանման և վերարտադրման սարքեր։ Ֆիզիկական անձը կարող է հանդես գալ որպես տեղեկատվության կրող: ազդանշանը տարածվում է միջավայրում... Ֆիզիկական հանրագիտարան

Այս տերմինը այլ իմաստներ ունի, տես Գերարխիա։ Հիերարխիա (այլ հունարենից ἱεραρχία, ἱερός «սուրբ» և ἀρχή «կանոն») ստորին օղակների ավելի բարձրներին ենթակայության կարգը, դրանց կազմակերպումը ծառատիպ կառուցվածքի. կառավարման սկզբունքը ... Վիքիպեդիայում

Հիշողության կառավարիչը համակարգչային ծրագրի մի մասն է (և հավելված, և օպերացիոն համակարգ), որը մշակում է RAM-ի հատկացման և ազատման հարցումները կամ (որոշ համակարգչային ճարտարապետության համար) հարցումները՝ որոշակի հիշողության տարածքը միացնելու համար... Վիքիպեդիա

Դիագրամ, որը ցույց է տալիս միկրոճարտարապետական ​​մակարդակի տեղը համակարգչի բազմաստիճան կառուցվածքում: Համակարգչային ճարտարագիտության մեջ... Վիքիպեդիա

վերահսկիչի ճարտարապետություն Տեխնիկական թարգմանչի ուղեցույց

վերահսկիչի ճարտարապետություն- Կարգավորիչի ճարտարապետությունը նրա հիմնական բաղադրիչների և նրանց միջև կապերի ամբողջությունն է: Տիպիկ PLC-ն ներառում է կենտրոնական պրոցեսոր, հիշողություն, ցանցային միջերեսներ և մուտքային/ելքային սարքեր: Տիպիկ....... Տեխնիկական թարգմանչի ուղեցույց

- << Intel 80486 >> Կենտրոնական մշակման միավոր... Վիքիպեդիա

Այս հոդվածն առաջարկվում է ջնջման։ Պատճառների բացատրությունը և համապատասխան քննարկումը կարելի է գտնել Վիքիպեդիայի էջում՝ Ջնջվում է / 24 դեկտեմբերի, 2012թ. Մինչ գործընթացը քննարկվում է ... Վիքիպեդիա

Գրքեր

• Դասախոսություններ Հին եկեղեցու պատմության վերաբերյալ. 4 հատորներում (հատորների քանակը՝ 4) Բոլոտովը Վ.Վ.Վ. ; ուսումնասիրել...
• Համակարգչային գիտություն Համակարգչային գիտության ներածություն, Լ. Կորոլև, Ա. Միկով Դասագրքում մանրամասն քննարկվում են ալգորիթմի մաթեմատիկական հայեցակարգը, ռեկուրսիվ ալգորիթմները և ռեկուրսիվ տվյալների կառուցվածքները, տեսակավորման և որոնման ալգորիթմները: Բարդության տեսության հիմունքները ուրվագծված են...

Հիշողության հիերարխիա (արագություն և հզորություն)

Սկավառակի զանգվածի կառուցում

Բարձր արդյունավետությամբ համակարգիչներ և համակարգեր նախագծելիս պետք է կատարվեն բազմաթիվ փոխզիջումներ, ինչպիսիք են չափերը և տեխնոլոգիաները հիերարխիայի յուրաքանչյուր մակարդակի համար: Դուք կարող եք դիտարկել մի շարք տարբեր հիշողություններ (m 1 ,m 2 ,…,m n), որոնք գտնվում են հիերարխիայում, այսինքն՝ յուրաքանչյուր m i մակարդակ, կարծես, ստորադասված է հիերարխիայի m i-1 մակարդակին։ Ավելի բարձր մակարդակներում սպասման ժամանակը նվազեցնելու համար, ավելի ցածր մակարդակները կարող են պատրաստել տվյալներ մեծ կտորներով բուֆերացման միջոցով և, երբ բուֆերը լցված է, վերին մակարդակին ազդանշան տալ տվյալների ստացման հնարավորության մասին:

Հաճախ կան հիերարխիայի 4 հիմնական (ընդլայնված) մակարդակ.

1. Պրոցեսորի ներքին հիշողությունը (գրանցիչներ կազմակերպված ռեգիստրի ֆայլում և պրոցեսորի քեշում):
2. Համակարգի RAM (RAM) և օժանդակ հիշողության քարտեր:
3. Սկավառակներ «տաք» մուտքով (օնլայն զանգվածային պահեստավորում) կամ համակարգչի երկրորդային հիշողություն: Կոշտ սկավառակներ և պինդ վիճակում գտնվող կրիչներ, որոնք չեն պահանջում երկար (վայրկյան կամ ավելի) գործողություններ՝ տվյալներ ստանալու համար:
4. Սկավառակներ, որոնք պահանջում են լրատվամիջոցների փոխարկում (Off-line զանգվածային պահեստավորում) - կամ երրորդական հիշողություն: Սա ներառում է մագնիսական ժապավեններ, ժապավեններ և սկավառակների գրադարաններ, որոնք պահանջում են երկար ետ ոլորել կամ պահեստավորման կրիչների մեխանիկական (կամ ձեռքով) միացում:

Ժամանակակից ԱՀ-ների մեծ մասը օգտագործում է հետևյալ հիշողության հիերարխիան.

1. Պրոցեսորների ռեգիստրները, որոնք կազմակերպված են ռեգիստրի ֆայլում, ամենաարագ մուտքն են (1 ժամացույցի ցիկլի կարգով), բայց ունեն ընդամենը մի քանի հարյուր կամ, հազվադեպ, հազարավոր բայթ չափեր:
2. Պրոցեսորի քեշի մակարդակ 1 (L1) - մուտքի ժամանակը մի քանի ժամացույցի ցիկլերի կարգի է, տասնյակ կիլոբայթ չափերով
3. Պրոցեսորի քեշի մակարդակ 2 (L2) - մուտքի ավելի երկար ժամանակ (2-ից 10 անգամ ավելի դանդաղ, քան L1), մոտ կես մեգաբայթ կամ ավելի
4. Պրոցեսորի քեշի մակարդակ 3 (L3) - մուտքի ժամանակ մոտ հարյուր ժամացույցի ցիկլեր, մի քանի մեգաբայթ չափով (վերջերս օգտագործված զանգվածային պրոցեսորներում)
5. Համակարգի RAM - մուտքի ժամանակ հարյուրավորից մինչև միգուցե հազարավոր ցիկլեր, բայց հսկայական չափեր՝ մի քանի գիգաբայթ, մինչև հարյուրավոր: RAM-ի մուտքի ժամանակը կարող է տարբեր լինել դրա տարբեր մասերի համար NUMA դասի համալիրների դեպքում (ոչ միասնական հիշողության հասանելիությամբ)
6. Սկավառակի պահեստավորում. շատ միլիոնավոր ցիկլեր, եթե տվյալները նախապես քեշավորված կամ բուֆերացված չեն, չափերը մինչև մի քանի տերաբայթ
7. Երրորդական հիշողություն - ձգձգում է մինչև մի քանի վայրկյան կամ րոպե, բայց գործնականում անսահմանափակ ծավալներ (

Կառավարման ապակենտրոնացումը ներառում է հիերարխիկ կազմակերպություն համակարգչային կառուցվածքի ձևավորում . Հիմնական կամ կենտրոնական պրոցեսորի կառավարման սարքը որոշում է միայն ստրուկ մոդուլների աշխատանքի հաջորդականությունը և դրանց սկզբնավորումը, որից հետո նրանք շարունակում են աշխատել իրենց սեփական կառավարման ծրագրերի համաձայն: Պահանջվող գործողությունների կատարման արդյունքները նրանց կողմից ներկայացվում են «հիերարխիայում»՝ բոլոր աշխատանքների ճիշտ համակարգման համար:

Slave մոդուլները (կարգավորիչներ, ադապտերներ, KVV) կարող են, իր հերթին, օգտագործել հատուկ անվադողեր կամ մայրուղիներ տեղեկատվության փոխանակման համար: Ստանդարտացումը և միավորումը հանգեցրին անվադողերի հիերարխիայի և դրանց մասնագիտացման առաջացմանը: Առանձին սարքերի և ԱՀ կառուցվածքների գործառնական արագությունների տարբերությունների պատճառով հայտնվեցին հետևյալը.

համակարգային ավտոբուս - հիմնական սարքերի փոխազդեցության համար;

տեղական ավտոբուս - արագացնել վիդեո տվյալների փոխանակումը;

ծայրամասային ավտոբուս - «դանդաղ» ծայրամասային սարքերը միացնելու համար:

Շինարարության և կառավարման հիերարխիկ սկզբունքը բնորոշ է ոչ միայն համակարգչային կառուցվածքին որպես ամբողջություն, այլև նրա առանձին ենթահամակարգերին: Օրինակ, համակարգչային հիշողության համակարգը կառուցված է նույն սկզբունքով:

Հիշողության հիերարխիայի սկզբունքը

Օգտագործողի համար նպատակահարմար է ունենալ մեծ տեղեկատվական հզորությամբ և բարձր արագությամբ օպերատիվ հիշողություն ունեցող համակարգիչ: Այնուամենայնիվ, մեկ մակարդակի հիշողության դիզայնը թույլ չի տալիս միաժամանակ բավարարել այս երկու հակասական պահանջները: Հետեւաբար, ժամանակակից համակարգիչների հիշողությունը կառուցված է բազմամակարդակ, բրգաձեւ սկզբունքով:

Պրոցեսորները կարող են պարունակել սուպեր պատահական մուտքի հիշողություն փոքր հզորություն, որը ձևավորվում է մի քանի տասնյակ կամ մի քանի հարյուր ռեգիստրների միջոցով՝ մեկ պրոցեսորային ցիկլի արագ մուտքի ժամանակով (նանվայրկյաններ, ns): Այստեղ սովորաբար պահվում են ուղղակիորեն օգտագործվող տվյալները:

Հաջորդ մակարդակը ձևավորվում է քեշ հիշողություն , կամ scratchpad հիշողություն , որը բուֆերային պահեստային սարք է՝ տասնյակ և հարյուրավոր կիլոբայթ ծավալով ակտիվ էջերը պահելու համար։ Ժամանակակից ԱՀ-ներում այն, իր հերթին, բաժանված է. դեպի L2 քեշ (E p = 128-512 ԿԲ՝ 3-5 ժամացույցի ցիկլ մուտքի ժամանակով) և նույնիսկ դեպի L3 քեշ (E p = 2-4 ՄԲ՝ 8-10 ժամացույցի ցիկլ մուտքի ժամանակով): Քեշ հիշողությունը, լինելով ավելի արագ, նախատեսված է արագացնելու ծրագրի հրամանների և մշակված տվյալների որբերումը: Այստեղ հնարավոր է ասոցիատիվ տվյալների ընտրանք: Օգտատիրոջ ծրագրերի և դրանց համար տվյալների հիմնական ծավալը գտնվում է պատահական մուտքի հիշողության մեջ (հզորությունը՝ միլիոնավոր մեքենայական բառեր, նմուշառման ժամանակը ՝ 10-20 պրոցեսորային ցիկլ):

Մշտական ​​տվյալների մի մասը, որն անհրաժեշտ է օպերացիոն համակարգին` հաշվարկները կառավարելու համար և առավել հաճախ օգտագործվում է, կարող է տեղակայվել այնտեղ մշտական ​​պահեստավորման սարք(ROM): Հիերարխիայի ցածր մակարդակներում են արտաքին պահեստավորման սարքերմագնիսական կրիչների վրա: Դրանք կարող են ներդրվել կոշտ և ճկուն մագնիսական սկավառակների, մագնիսական ժապավենների, մագնիսական օպտիկական սկավառակների և այլնի վրա: Դրանք բնութագրվում են ցածր արագությամբ և շատ մեծ հզորությամբ:

Տարբեր մակարդակների հիշողությունների միջև տեղեկատվական հոսքերի նախնական փոխանակման կազմակերպումը դրանց ապակենտրոնացված կառավարմամբ թույլ է տալիս մեզ դիտարկել հիշողության հիերարխիան որպես վերացական մեկ ակնհայտ (վիրտուալ) հիշողություն: Օպերացիոն համակարգերի ծրագրերի հսկողության ներքո ապահովվում է բոլոր մակարդակների համակարգված աշխատանքը։ Դրա շնորհիվ օգտագործվող հիշողության ծավալը զգալիորեն գերազանցում է RAM-ը: