Architektura komputerów
Tydzień 9
Pamięć operacyjna
Właściwości pamięci
Położenie
Pojemność
Jednostka transferu
Sposób dostępu
Wydajność
Rodzaj fizyczny
Własności fizyczne
Organizacja
Położenie pamięci
Procesor. Pamięć wewnątrz procesora
lub podłączona bezpośrednio z
procesorem: rejestry i pamięć cache.
Wewnętrzna. Pamięć dołączona do
magistrali systemowej: RAM i ROM.
Zewnątrzna. Urządzenia pamięci
dostępne przez wejście-wyjście: dyski,
pamięci optyczne, taśmowe i inne.
Pojemność pamięci
Podawana w określonych jednostkach:
bitach, bajtach, słowach.
Używamy przedrostków:
kilo (Ki lub K) = 210 lub (k lub K) = 103
mega (Mi lub M) = 220 lub (M) = 106
giga (Gi lub G) = 230 lub (G) = 109
tera (Ti lub T) = 240 lub (T) = 1012
peta (Pi lub P) = 250 lub (P) = 1015
Jednostka transferu
Ilość danych transmitowana w jednym
cyklu.
słowo naturalna dla danego układu lub
urządzenia długość, najczęściej związana z
szerokością szyny danych.
Jednostka adresowalna. W różnych
układach jednostką adresowalną może
być bit, bajt, słowo lub blok.
blok to jednostka o wiele większa niż słowo.
Np. w przypadku dysków to może być 512
B.
Sposób dostępu
Dostęp sekwencyjny.
pamięci taśmowe
Dostęp bezpośredni.
pamięci dyskowe
Dostęp swobodny.
pamięć operacyjna
Dostęp skojarzeniowy (asocjacyjny).
pamięć podręczna
Wydajność
Czas dostępu.
czas od chwili doprowadzenia adresu do
otrzymania danych
Czas cyklu pamięci.
czas dostępu + dodatkowy czas po którym
może wystąpić następny dostęp.
Szybkość przesyłania (transferu).
szybkość z jaką dane mogą być
odczytywane lub zapisywane. Często
szybkość zapisu jest mniejsza niż odczytu.
Hierarchia pamięci
Rejestry
Pamięć podręczna
Pamięć główna
Dyskowa pamięć podręczna
Pamięć dyskowa i optyczna
Pamięć taśmowa
Hierarchia pamięci
Pamięć na szczycie piramidy jest
najszybsza. Pamięć na dole
najwolniejsza.
Pamięć na szczycie jest najdroższa w
przeliczeniu na pojemność. Pamięć na
dole najtańsza.
Dlatego stosujemy różne rodzaje
pamięci by uzyskać rozsądną szybkość i
pojemność za rozsądną cenę.
Rodzaje pamięci
półprzewodnikowych
Rodzaj pamięci Kategoria Wymazywanie Sposób zapisu Ulotna
Pamięć o dostępie elektryczne, na
odczyt-zapis elektryczny tak
swobodnym (RAM) poziomie bajtu
Pamięć stała (ROM) maska
Programowalna
tylko odczyt niemożliwe
pamięć stała
(EPROM)
Wymazywalna światłem UV, na
PROM (EPROM) poziomie układu
nie
elektryczny
Pamięć elektryczne, na
głównie
błyskawiczna poziomie bloku
odczyt
Elektrycznie
elektryczne, na
wymazywalna
poziomie bajtu
PROM (EEPROM)
Korekcja błędów
Bit parzystości pozwala wykryć błąd
pojedynczego bitu w jednostce danych.
Kod korekcyjny (ECC) pozwala
naprawić błąd pojedynczego bitu i
wykryć błąd jednego lub dwóch bitów.
najpopularniejszy kod Hamminga
bity danych bity kontrolne 1 błąd 2
błędy
8 4 5
16 5 6
32 6 7
64 7 8
Pamięć podręczna
Pamięć główna jest dzielona na bloki o
ustalonej długości (np. 256 bitów).
Pamięć podręczna jest podzielona na
wiersze.
Każdy wiersz zawiera blok danych oraz
znaczniki określające adres bloku
przechowywanych danych i dodatkowe
informacje.
Algorytmy zastępowania
LRU least recently used najdawniej
używany.
Wśród znaczników jest bit określający użycie
wiersza.
Wiersz używany ma znacznik ustawiany na 1.
W momencie zapisu lub odczytu niektóre
nieużywane aktualnie wiersze mają bit użycia
ustawiany na 0.
FIFO first in, first out.
LFU least frequently used najrzadziej
używany. Stosujemy liczniki użycia wierszy.
Przypadkowy.
Algorytm zapisu
Zapis jednoczesny (write through).
Dane zapisujemy jednocześnie do pamięci
głównej i cache.
Zapis opózniony (write back).
Dane zapisujemy do pamięci cache, notując
w odpowiednim bicie znacznika, że dane
zostały zmienione.
Kiedy wiersz ma być zastąpiony innym
następuje faktyczny zapis danych do
pamięci głównej.
Liczba pamięci podręcznych
Pierwszego poziomu (L1) wewnątrz
procesora.
niewielka ilość, gdyż bardzo kosztowna
Drugiego poziomu (L2) zewnętrzna.
więcej, ale wolniejsza niż L1.
Czasem L2 jest również wbudowana w
procesor.
Jednolita i podzielona pamięć
podręczna
Pamięć jednolita z reguły
charakteryzuje się większą liczbą
trafień (przy tej samej pojemności).
Rozdzielona pamięć podręczna dla
danych i rozkazów pozwala na
równoległe wykonywanie faz pobierania
rozkazu i danych w potoku.
Pamięć statyczna
Pamięć statyczna (SRAM) wykorzystuje
przerzutniki do pamiętania danych.
Jest bardzo szybka, ale droga w
przeliczeniu na pojemność.
Dlatego jest wykorzystywana głównie
jako pamięć podręczna i wewnątrz
procesora.
Pamięć dynamiczna
Do przechowania bitu danych
wykorzystuje kondensator.
Zdecydowanie wolniejsza od pamięci
statycznej, ale za to znacznie tańsza.
Typowa DRAM jest asynchroniczna.
Czas zapisu i odczytu nie zależy od
zegara taktującego, a tylko od własności
fizycznych układu.
Synchroniczna pamięć DRAM
Zapis i odczyt jest synchronizowany z
zegarem magistrali.
Tryb pakietowy pozwala zwiększyć
wydajność pamięci. Po ustaleniu adresu
pierwszego słowa kilka następnych jest
przesyłanych w znacznie krótszych
jednostkach czasu (najczęściej w
kolejnych cyklach zegara), ponieważ nie
jest ustalany adres na linii adresowej.
Pamięć RDRAM
Znacząco zwiększona częstotliwość
magistrali.
Układ pamięci zawiera wiele
mikroukładów połączonych wewnętrzną
magistralą.
Ze względu na małą szerokość
magistrali danych (8 i 16 bitów)
faktyczna wydajność dużo mniejsza od
teoretycznej.
Pamięć DDR SDRAM
Modyfikacja klasycznej pamięci SDRAM.
W jednym cyklu zegara magistrali dwie
operacje odczytu lub zapisu danych.
Wydajność porównywalna z RDRAM.
Znacznie niższa cena niż RDRAM
projekt nie jest obciążony kosztownymi
patentami.
Wyszukiwarka
Podobne podstrony:
8 Systemy Operacyjne 21 12 2010 Zarządzanie Pamięcią OperacyjnąZaburzenia pamięci operacyjnej, funkcji wykonawczych i objawy depresji u osób z patologiczną otyłoścpamiec operacyjna bnsZaburzenia pamięci operacyjnej i funkcji poznawczych u chorych na schizofrenie(1)ASK 09 Pamieci masowe9 Systemy Operacyjne 04 01 2011 Zarządzanie Pamięcią Operacyjną2NF 2005 09 operacja transylwania2006 09 Wielozadaniowość w systemach operacyjnych [Inzynieria Oprogramowania]sołtys,systemy operacyjne, zarządzanie pamięcią2006 08 Zarządzanie pamięcią w systemach operacyjnych [Inzynieria Oprogramowania]09 Prof Jan Ciechanowski Operacja Burza rys historyczny05 poznawcza pamiec1 09 10 st5więcej podobnych podstron