2. Основная, внешняя и кэш – память Запоминающие устройства персонального компьютера

Память (storage, store, memory) - устройство, среда или но­ситель, на которых можно сохранять данные для последующего их считывания.

Запоминающее устройство (ЗУ, storage device) - устройст­во, способное принимать данные и сохранять их для последую­щего считывания.

Наиболее важными качественными показателями памяти явля­ются:

• плотность записи/хранения информации (бит/см²);

• общая (информационная) ёмкость (бит, байт);

• время доступа (время от запроса информации до её выдачи);

• скорость считывания (Кбайт/сек);

• удельная стоимость (на 1 бит) хранения информации.

В состав памяти компьютера для достижения максимальной эффективности работы входят различные типы памяти.

К запоминающим устройствам персонального компьютера можно отнести:

• микропроцессорную намять (рассматривалась ранее);

• Кэш-память разных уровней;

• основную память, состоящую из постоянного и оперативно: запоминающего устройств;

• внешние запоминающие устройства, в том числе накопители на магнитных дисках со съёмными и несъёмными носителя­ми, накопители на магнитных лентах, накопители на оптиче­ских дисках и т.д.

Кроме того, устройства ввода-вывода используют буферную память для промежуточного хранения информацией между уст­ройствами, работающими с различной скоростью. Это тоже сво­его рода КЭШ. Такая память часто входит в состав внешнего устройства или относится к системной шине.

Важным элементом видеосистемы является видеопамять, в которой хранятся характеристики каждой точки (пикселя) изображения на экране (координаты, цвет, яркость и т.д.). Качество изображения во многом зависит от характеристик видеопамяти.

Оперативная память может строиться на микросхемах динами­ческого (Dynamic Random Access Memory - DRAM) или статическо­го (Static Random Access Memory - SRAM) типа. Статический тип памяти обладает существенно более высоким быстродействием, но значительно дороже динамического. Для регистровой памяти (МПП и Кэш-память) используются SRAM, а ОЗУ основной памяти стро­ится на базе DRAM-микросхем.

Кэш-память

Кэш-память - высокоскоростная память сравнительно боль­шой (по сравнению с МПП) емкости, являющаяся буфером между ОП и МП и позволяющая увеличить скорость выполнения операций.

Создавать ее целесообразно в ПК с тактовой частотой задающе­го генератора 40 МГц и более.

Регистры Кэш-памяти недоступны для пользователя, отсюда и название КЭШ (Cache), которое в переводе с английского означает «тайник».

В Кэш-памяти хранятся данные, которые МП получил и бу­дет использовать в ближайшие такты своей работы. Быстрый дос­туп к этим данным и позволяет сократить время выполнения оче­редных команд программы.

При выполнении программы данные, считанные из ОП с не­большим опережением, записываются в Кэш-память.

Быстродействие КЭШ обычно таково, что процессор полу­чает от неё информацию в течение следующего за запросом такта, в отличие от 3-4 тактов для оперативной памяти. Спе­циальная микросхема-диспетчер «подкачивает» данные в КЭШ из более медленного ОЗУ, с расчетом на то, что очередные Данные, которые потребуются процессору, окажутся в нужный момент уже в КЭШ.

По принципу записи результатов различают два типа Кэш-памяти:

• Кэш-память «с обратной записью» - результаты операций прежде, чем их записать в ОП, фиксируются в Кэш-памяти, а затем контроллер Кэш-памяти самостоятельно перезаписывает эти данные в ОП.

• Кэш-память «со сквозной записью» - результаты операций одновременно, параллельно записываются и в Кэш-память, и в ОП.

В современных ПК используются два уровня кэш-памяти, получившие название кэш-памяти первого (L1) и второго уровней (L2).

Микропроцессоры, начиная от МП 80486, имеют свою встро­енную Кэш-память (или Кэш-память 1-го уровня), чем, в частно­сти, и обусловливается их высокая производительность. Микропро­цессоры Pentium и Pentium Pro имеют Кэш-память отдельно для данных и отдельно для команд. Основная особенность Кэш-памяти первого уровня состоит в том, что она всегда интегрирована с ядром процессора и работает на его частоте. Это свойство делает кэш-память важной составляющей эффективности системы.

Следует иметь в виду, что для всех МП может использоваться дополнительная Кэш-память (Кэш-память 2-го уровня), разме­щаемая на материнской плате вне МП, емкость которой может дос­тигать нескольких мегабайтов.