Иерархическая структура памяти эвм

Для фон-Неймановских ЭВМ память часто называют «узким местом» из-за постоянного отставания по быстродействию от процессоров. К тому же, чем меньше время доступа, тем выше стоимость устройства памяти.

Требования к увеличению емкости и быстродействия памяти, снижению времени доступа, а также к снижению ее стоимости являются противоречивыми. Чем больше быстродействие, тем технически труднее достигается и дороже обходится увеличение емкости памяти. Стоимость памяти составляет значительную часть общей стоимости ЭВМ. Исходя из этого, память ЭВМ организуется в виде иерархической структуры запоминающих устройств, обладающих различным быстродействием и емкостью.

Чем выше уровень, тем выше быстродействие соответствующей памяти, но меньше её емкость. Система управления памятью обеспечивает обмен информационными блоками между уровнями, причем обычно первое обращение к блоку информации вызывает его перемещение с низкого медленного уровня на более высокий. Это позволяет при последующих обращениях к данному блоку осуществлять его выборку с более быстродействующего уровня памяти.

Рис. . Иерархия запоминающих устройств

Сравнительно небольшая емкость оперативной памяти компенсируется практически неограниченной емкостью внешних запоминающих устройств. Однако эти устройства значительно более медленные. Исходя из этого, вычислительный процесс должен протекать с возможно меньшим числом обращений к внешней памяти.

Виды памяти Постоянная память пзу

Этот вид памяти предназначен для хранения важнейших системных программ, в частности, программ начальной загрузки. Эта область памяти находится в диапазоне младших адресов (в пределах 1М) и обычно доступна только для чтения. Информация в ПЗУ записывается как слой кристалла и в дальнейшем не может быть изменена. Существуют программируемые и перепрограммируемые ПЗУ, запись данных в которые выполняется на специальных устройствах-программаторах, либо с помощью специальных сигналов ПК. На этом принципе работает распространённая сейчас для размещения BIOS флэш-память.

Оперативная память

ОП – вид памяти, к которому ЦП может обращаться непосредственно. Информация с ВЗУ становится доступной ЦП только после того, как будет записана в ОП.

ОП может строится из микросхем динамического (DRAM) или статического (SRAM) типа.

Статическая память имеет большее быстродействие, но и большую стоимость. Она реализована на статических триггерах (элемент имеет два устойчивых состояния). После записи бита в такую ячейку ячейка может пребывать в этом состоянии при наличии питания сколь угодно долго. Из-за сложности этих элементов плотность упаковки микросхем SRAM меньше, чем DRAM. Память SRAM имеет малое время доступа, но низкую удельную ёмкость и высокое энергопотребление. Поэтому на этой технологии обычно реализуется кэш-память.

Оперативная память обычно строится на микросхемах динамического типа из простейших элементов, состоящих из одного транзистора и одного конденсатора. Это обеспечивает возможность высокой плотности интеграции, малое энергопотребление и снижение стоимости. Но в такой памяти каждый элемент – разряжаемый со временем конденсатор, и для потери данных микросхема должна постоянно регенерироваться.

Конструктивно элементы ОП выполняются в виде отдельных модулей памяти – небольших плат с напаянными на них микросхемами, которые вставляются в разъёмы системной платы. Модули различаются конструктивом, ёмкостью, временем доступа и надёжностью. Конструктивно модули ОП м.б. выполнены по-разному: SIMM и DIMM. У SIMM контакты расположены только с одной стороны печатной платы памяти, у DIMM – с обеих сторон. В настоящее время стандартным способом сборки является DIMM.