A számítógépes rendszer kialakításakor egy processzor , valamint nagy mennyiségű memóriaeszközt használtak. A fő probléma azonban az, hogy ezek az alkatrészek drágák. Így a memóriaszervezés a rendszer memóriahierarchiával végezhető el. Több memóriaszintje van, különböző teljesítményarányokkal. De mindezek pontos célt szolgáltathatnak, így csökkenthető a hozzáférési idő. A memória hierarchiáját a program viselkedésétől függően fejlesztették ki. Ez a cikk a számítógép-architektúra memóriahierarchiájának áttekintését tárgyalja.
Mi az Memória Hierarchia?
A számítógép memóriája öt hierarchiára osztható a sebesség, valamint a felhasználás alapján. A processzor a követelményei alapján léphet egyik szintről a másikra. A memóriában található öt hierarchia: regiszterek, gyorsítótár, fő memória, mágneslemezek és mágneses szalagok. Az első három hierarchia ingatag memória, ami azt jelenti, hogy nincs áram, majd automatikusan elveszítik tárolt adataikat. Míg az utolsó két hierarchia nem ingatag, ami azt jelenti, hogy az adatokat tartósan tárolják.
A memóriaelem a halmaza tárolóeszközök amely a bináris adatokat a bitek típusában tárolja. Általánosságban, a memória tárolása két kategóriába sorolhatók, mint például az illékony és a nem illékony.
Memória hierarchia a számítógépes építészetben
A memória hierarchia kialakítása egy számítógépes rendszerben főleg különböző tárolóeszközöket tartalmaz. A számítógépek többségét külön tárolóval építették be, hogy erősebben fussanak a fő memória kapacitása felett. A következő memória hierarchia diagram a számítógépes memória hierarchikus piramisa. A memóriahierarchia kialakítása két típusra oszlik, mint például az elsődleges (belső) és a másodlagos (külső) memória.
Memória hierarchia
Elsődleges memória
Az elsődleges memóriát belső memóriának is nevezik, és ezt a processzor közvetlenül elérheti. Ez a memória tartalmazza a main, a cache és a CPU regisztereket.
Másodlagos memória
A másodlagos memóriát külső memóriának is nevezik, és ezt a processzor egy bemeneti / kimeneti modulon keresztül érheti el. Ez a memória tartalmaz optikai lemezt, mágneslemezt és mágnesszalagot.
A memória-hierarchia jellemzői
A memória hierarchia jellemzői főleg a következőket tartalmazzák.
Teljesítmény
Korábban a számítógépes rendszer tervezése memóriahierarchia nélkül történt, és a fő memória, valamint a CPU regiszterek közötti sebességkülönbség fokozódik a hozzáférési idő hatalmas eltérése miatt, ami a rendszer alacsonyabb teljesítményét fogja okozni. Tehát a fejlesztés kötelező volt. Ennek továbbfejlesztését a memória hierarchia modelljében tervezték a rendszer teljesítményének növekedése miatt.
Képesség
A memória hierarchia képessége a memória által tárolható összes adatmennyiség. Mert valahányszor fentről lefelé haladunk a memóriahierarchián belül, akkor a kapacitás növekszik.
Hozzáférési idő
A memória-hierarchiában a hozzáférési idő az adatok elérhetősége, valamint az olvasási vagy írási kérelem közötti időintervallum. Mert valahányszor fentről lefelé haladunk a memória hierarchiájában, a hozzáférési idő megnő
Bitenkénti költség
Amikor alulról felfelé haladunk a memória hierarchiájában, akkor az egyes bitek költsége megnő, ami azt jelenti, hogy a belső memória drága a külső memóriához képest.
Memória hierarchia kialakítása
A számítógépek memóriahierarchiája főként a következőket tartalmazza.
Nyilvántartások
A regiszter általában egy statikus RAM vagy SRAM a számítógép processzorában, amelyet az általában 64 vagy 128 bites adatszó tárolására használnak. A program számlálója a regisztráció a legfontosabb valamint megtalálható az összes processzorban. A processzorok többsége állapotszó regisztert, valamint akkumulátort használ. A döntéshozatalhoz egy státuszszó regisztert használnak, az akkumulátort pedig az adatok, például matematikai műveletek tárolására. Általában a számítógépek szeretik komplex utasításkészletű számítógépek annyi regiszterrel rendelkezik a fő memória elfogadásához, és RISC-csökkentett utasításkészlet a számítógépek több regisztert tartalmaznak.
Cache memória
A gyorsítótár is megtalálható a processzorban, de ritkán lehet más IC (integrált áramkör) amelyet szintekre osztanak. A gyorsítótár tárolja a fő memóriából gyakran használt adatok darabját. Ha a processzornak egyetlen magja van, akkor ritkán két (vagy) több gyorsítótár-szintje lesz. A jelenlegi többmagos processzoroknak három, 2 szinttel kell rendelkezniük mindegyik maghoz, és egy szint megosztott.
Fő memória
A számítógép fő memóriája nem más, mint a közvetlenül kommunikáló memória a CPU-ban. Ez a számítógép fő tárolóegysége. Ez a memória gyors, valamint nagy memória, amelyet az adatok tárolására használnak a számítógép műveletei alatt. Ez a memória RAM-ból és ROM-ból áll.
Mágneslemezek
A számítógép mágneslemezei kör alakú lemezek, amelyeket mágnesezett anyagból műanyagból, egyébként fémből gyártanak. Gyakran a lemez két oldalát használják, valamint sok lemezt lehet egy orsóra halmozni minden síkon beszerezhető olvasó vagy író fejjel. A számítógép összes lemeze együtt forog nagy sebességgel. A számítógép sávjai nem más, mint bitek, amelyeket a mágnesezett síkban koncentrikus körök mellett foltokban tárolnak. Ezeket általában szakaszokra osztják, amelyeket szektorként neveznek meg.
Mágneses szalag
Ez a szalag egy normál mágnesfelvétel, amelyet vékony mágnesezhető borítással terveztek a vékony szalag meghosszabbított, műanyag filmjén. Ezt elsősorban hatalmas adatok biztonsági mentésére használják. Amikor a számítógépnek hozzáférnie kell egy sávhoz, először fel kell szerelnie az adatok eléréséhez. Miután az adatokat engedélyezték, akkor azokat leválasztják. A memória elérési ideje lassabb lesz a mágnescsíkokon belül, valamint néhány percet igénybe vesz egy csík elérése.
A memória-hierarchia előnyei
A memóriahierarchia szükségessége a következőket foglalja magában.
- A memória elosztása egyszerű és gazdaságos
- Eltávolítja a külső pusztítást
- Az adatok elterjedhetnek az egész oldalon
- Engedélyezi a keresést és az előzetes lapozást
- A csere sokkal jártasabb lesz
Így erről van szó memória hierarchia . A fenti információkból végül arra következtethetünk, hogy elsősorban a bitköltség, a hozzáférési frekvencia csökkentésére, valamint a kapacitás, a hozzáférési idő növelésére szolgál. Tehát a tervezőn múlik, mennyire van szüksége ezekre a tulajdonságokra a fogyasztói szükségletek kielégítéséhez. Itt van egy kérdés az Ön számára, memória hierarchia az operációs rendszerben ?
