эвм и периферийные устройства

это внутренние регистры ЦП, которые иногда объединяют понятием сверхоперативное запоминающее

устройство – СОЗУ. Как правило, количество регистров невелико, хотя в архитектурах с сокращенным набором команд их число может доходить до нескольких сотен. Основная память (ОП), значительно большей емкости, располагается несколькими уровнями ниже. Между регистрами ЦП и основной памятью часто размещают кэш-память, которая по емкости ощутимо проигрывает ОП, но существенно превосходит последнюю по быстродействию, уступая в то же время СОЗУ. В большинстве современных ВМ имеется несколько уровней кэш-памяти, которые обозначают буквой L и номером уровня кэш-памяти. В последних разработках все чаще появляется также третий уровень кэш-памяти (L3), причем разработчики ВМ говорят о целесообразности введения и четвертого уровня – L4.

меньшее быстродействие по сравнению с предыдущим. Как бы то ни

было, по «скорости» любой уровень кэш-памяти превосходит основную память. Все виды внутренней памяти реализуются на основе полупроводниковых технологий и в основном, являются энергозависимыми.

ЦП может обращаться непосредственно (исключение составляют лишь регистры центрального процессора).

Информация, хранящаяся на внешних ЗУ, становится доступной процессору только после того, как будет переписана в основную память. . Основная память может включать в себя два типа устройств: оперативные запоминающие устройства (ОЗУ) и постоянные запоминающие устройства (ПЗУ).

Основная память

основном с миниатюризацией запоминающих элементов. Наибольшие успехи достигнуты в интерфейсной

части ИМС, касаются они, главным образом, операции чтения, то есть способов доставки содержимого ячейки на шину данных. Наиболь­шее распространение получили следующие шесть фундаментальных подходов:

последовательный;
конвейерный;
регистровый;
страничный;
пакетный;
удвоенной скорости.

сигналы подаются на микросхему до поступления синхроимпульса. Конвейерный режим (pipelined mode)

– это такой метод доступа к данным, при котором можно продолжать операцию чтения по предыдущему адресу в процессе запроса по следующему. . Регистровый режим (Register to Latch) используется относительно редко и отличается наличием регистра на выходе микросхемы. . В основе идеи страничного режима лежит тот факт, что при доступе к ячейкам со смежными адресами (согласно принципу локальности такая ситуация наиболее вероятна), причем к таким, где все ЗЭ расположены в одной строке матрицы, доступ ко второй и последующим ячейкам можно производить существенно быстрее.

собой модификацию стандартного страничного режима. Основное отличие заключается в способе

занесения новой информации в регистр адреса столбца. . Пакетный режим (Burst Mode) – режим, при котором на запрос по конкретному адресу память возвращает пакет данных, хранящихся не только по этому адресу, но и по нескольким последующим адресам. . Важным этапом в дальнейшем развитии технологии микросхем памяти стал режим DDR (Double Data Rate) – удвоенная скорость передачи данных. Сущность метода заключается в передаче данных по обоим фронтам импульса синхронизации, то есть дважды за период. Каким образом, пропускная способность увеличивается в те же два раза.

(DRAM – Dynamic Random Access Memory) и статическую память (SRAM

– Static Random Access Memory). . В статических ОЗУ запоминающий элемент может хранить записанную информацию неограниченно долго (при наличии питающего напряжения). Запоминающий элемент динамического ОЗУ способен хранить информацию только в течение достаточно короткого промежутка времени, после которого информацию нужно восстанавливать заново, иначе она будет потеряна. Динамические ЗУ, как и статические, энергозависимы.

– микросхемы для видеоадаптеров

. Слово «постоянные» в названии этого вида запоминающих

устройств относится к их свойству хранить информацию при отсутствии питающего напряжения. Микросхемы ПЗУ также построены по принципу матричной структуры накопителя, где в узлах расположены перемычки в виде проводников, полупроводниковых диодов или транзисторов, одним концом подключенные к адресной линии, а другим - к разрядной линии считывания. В такой матрице наличие перемычки может означать 1, а ее отсутствие – 0. В некоторых типах ПЗУ элемент, расположен­ный на перемычке, исполняет роль конденсатора. Тогда заряженное состояние конденсатора означает 1, а разряженное – 0. Современные ПЗУ реализуются в виде полупроводниковых микросхем, которые по возможностям и способу программирования разделяют на:

программируемые при изготовлении;
однократно программируемые после изготовления;
многократно программируемые.

можно перевести как «вспышка молнии», что подчеркивает относительно высокую скорость

перепрограммирования). Впервые анонсированная в середине 80-х годов, флэш-память во многом похожа на EEPROM, но использует особую технологию построения запоминающих элементов.
Аналогично EEPROM, во флэш-памяти стирание информации производится электрическими сигналами, но не побайтово, а по блокам или полностью. Здесь следует отметить, что существуют микросхемы флэш-памяти с разбивкой на очень мелкие блоки (страницы) и автоматическим постраничным стиранием, что сближает их по возможностям с EEPROM. Как и в случае с EEPROM, микросхемы флэш-памяти выпускаются в вариантах с последовательным и параллельным доступом.

Флэш-память

ОЗУ, где стандартные функции (запись, хранение, считывание) сочетаются с некоторыми

дополнительными возможностями или учитывают особенности применения памяти. Такие виды ОЗУ называют специализированными и к ним причисляют:

память для видеоадаптеров;
память с множественным доступом (многопортовые ОЗУ);
память типа очереди (ОЗУ типа FIFO).

Два последних типа относятся к статическим ОЗУ.

Специальные типы оперативной памяти

– аппаратно-программный стек

программы в ОП невозможно из-за ее большого размера. В этом,

однако, и нет принципиальной необходимости, поскольку в каждый момент времени «внимание» машины концентрируется на определенных сравнительно небольших участках программы. Таким образом, в ОП достаточно хранить только используемые в данный период части программ, а остальные части могут располагаться на внешних ЗУ (ВЗУ). Сложность подобного подхода в том, что процессы обращения к ОП и ВЗУ существенно различаются, и это усложняет задачу программиста.

Понятие виртуальной памяти

вто­ричная память, реализуемая на базе различных ЗУ. Наиболее распространенные виды

таких ЗУ – это магнитные и оптические диски и магнитоленточные устройства.

Выходом из такой ситуации было появление в 1959 году идеи виртуализации памяти, под которой понимается метод автоматического управления иерархи­ческой памятью, при котором программисту кажется, что он имеет дело с единой памятью большой емкости и высокого быстродействия. Эту память называют виртуальной (кажущейся) памятью. По своей сути виртуализация памяти представ­ляет собой способ аппаратной и программной реализации концепции иерархической памяти.

называемого расслоением или расщеплением (striping). В его основе лежит разбиение

данных и дискового пространства на сегменты, так называемые полосы (strip – узкая полоса). Полосы распределяются по различным дискам массива, в соответствии с определенной системой. Это позволяет производить параллельное считывание или запись сразу нескольких полос, если они расположены на разных дисках. В идеальном случае производительность дисковой подсистемы может быть увеличена в число раз, равное количеству дисков в массиве. Размер (ширина) полосы выбирается исходя из особенностей каждого уровня RAID и может быть равен биту, байту, размеру физического сектора МД (обычно 512 байт) или размеру дорожки.

Повышение производительности дисковой подсистемы

компакт-дисков (CD – compact disk). Компакт-диск – это односторонний диск,

способный хранить более чем 60-минутную аудиоинформацию. Громадный коммерческий успех CD способствовал развитию технологии дешевых оптических запоминающих устройств для ВМ. За последующие годы были созданы различные системы памяти на оптических дисках, три из которых в прогрессирующей степени приживаются в вычислительных машинах: CD-ROM, WARM и стираемые оптические диски.

Оптическая память