Йерархия на паметта в компютърната архитектура

Йерархия на паметта в компютърната архитектура

В дизайна на компютърната система, процесор , както и голямо количество устройства с памет, е използвано. Основният проблем обаче е, че тези части са скъпи. Така че организация на паметта на системата може да се извърши чрез йерархия на паметта. Разполага с няколко нива памет с различна производителност. Но всичко това може да предостави точна цел, така че времето за достъп да може да бъде намалено. Йерархията на паметта е разработена в зависимост от поведението на програмата. Тази статия разглежда общ преглед на йерархията на паметта в компютърната архитектура.



Какво представлява йерархията на паметта?

Паметта в компютъра може да бъде разделена на пет йерархии въз основа на скоростта, както и използването. Процесорът може да премине от едно ниво на друго въз основа на своите изисквания. Петте йерархии в паметта са регистри, кеш, основна памет, магнитни дискове и магнитни ленти. Първите три йерархии са летливи спомени, което означава, че когато няма мощност, и след това автоматично те губят съхранените си данни. Докато последните две йерархии не са променливи, което означава, че съхраняват данните постоянно.


Елементът на паметта е набор от устройства за съхранение който съхранява двоичните данни във вида на битовете. Общо взето, съхранението на паметта могат да бъдат класифицирани в две категории като летливи, както и нелетливи.





Йерархия на паметта в компютърната архитектура

The дизайн на йерархията на паметта в компютърна система включва главно различни устройства за съхранение. Повечето компютри бяха вградени с допълнително място за съхранение, за да работят по-мощно отвъд основния капацитет на паметта. Следното йерархична диаграма на паметта е йерархична пирамида за компютърна памет. Проектирането на йерархията на паметта е разделено на два типа като първична (Вътрешна) памет и вторична (Външна) памет.

Йерархия на паметта

Йерархия на паметта



Първична памет

Първичната памет е известна още като вътрешна памет и тя е достъпна директно от процесора. Тази памет включва основен, кеш, както и регистрите на процесора.


Вторична памет

Вторичната памет е известна още като външна памет и тя е достъпна от процесора чрез входно / изходен модул. Тази памет включва оптичен диск, магнитен диск и магнитна лента.

Характеристики на йерархията на паметта

Характеристиките на йерархията на паметта включват основно следното.

производителност

Преди това проектирането на компютърна система беше направено без йерархия на паметта, а разликата в скоростта между основната памет, както и регистрите на процесора, се увеличава поради огромното различие във времето за достъп, което ще доведе до по-ниска производителност на системата. Така че подобрението беше задължително. Подобрението на това е проектирано в модела на йерархията на паметта поради повишаване на производителността на системата.

Способност

Способността на йерархията на паметта е общото количество данни, които паметта може да съхранява. Защото всеки път, когато се преместим отгоре надолу в йерархията на паметта, тогава капацитетът ще се увеличи.

Време за достъп

Времето за достъп в йерархията на паметта е интервалът от времето между наличността на данни, както и заявка за четене или запис. Защото всеки път, когато се преместим отгоре надолу в йерархията на паметта, тогава времето за достъп ще се увеличи

Цена на бит

Когато преминем отдолу нагоре в йерархията на паметта, тогава цената за всеки бит ще се увеличи, което означава, че вътрешната памет е скъпа в сравнение с външната памет.

Дизайн на йерархията на паметта

Йерархията на паметта в компютрите включва основно следното.

Регистри

Обикновено регистърът е статична RAM или SRAM в процесора на компютъра, който се използва за задържане на думата с данни, която обикновено е 64 или 128 бита. Броячът на програмата регистърът е най-важният както и във всички процесори. Повечето процесори използват регистър на думите за състояние, както и акумулатор. Регистърът на думите за състоянието се използва за вземане на решения, а акумулаторът се използва за съхраняване на данните като математическа операция. Обикновено компютрите харесват сложен компютър с инструкции имат толкова много регистри за приемане на основната памет и RISC - намален набор от инструкции компютрите имат повече регистри.

Кеш-памет

Кеш паметта също може да бъде намерена в процесора, но рядко може да е друга IC (интегрална схема) който е разделен на нива. Кешът съдържа по-голямата част от данните, които често се използват от основната памет. Когато процесорът има едно ядро, рядко ще има две (или) повече нива на кеш памет. Настоящите многоядрени процесори ще имат три, 2 нива за всяко едно ядро ​​и едно ниво е споделено.

Главна памет

Основната памет в компютъра не е нищо друго освен модулът памет в процесора, който комуникира директно. Това е основният модул за съхранение на компютъра. Тази памет е бърза, както и голяма памет, използвана за съхраняване на данните по време на операциите на компютъра. Тази памет се състои от RAM, както и ROM.

Магнитни дискове

Магнитните дискове в компютъра са кръгли пластини, изработени от пластмаса, иначе метал от магнетизиран материал. Често се използват две лица на диска, както и много дискове могат да бъдат подредени на един шпиндел чрез глави за четене или запис, достъпни на всяка равнина. Всички дискове в компютъра се въртят заедно с висока скорост. Следите в компютъра не са нищо друго освен битове, които се съхраняват в магнетизираната равнина на петна до концентрични кръгове. Те обикновено са разделени на секции, които са посочени като сектори.

Магнитна лента

Тази лента е нормален магнитен запис, който е проектиран с тънко намагнително покритие върху удължен пластмасов филм на тънката лента. Това се използва главно за архивиране на огромни данни. Винаги, когато компютърът изисква достъп до лента, първо ще се монтира за достъп до данните. След като данните бъдат разрешени, те ще бъдат демонтирани. Времето за достъп до паметта ще бъде по-бавно в рамките на магнитната лента, както и ще отнеме няколко минути за достъп до лента.

Предимства на йерархията на паметта

Необходимостта от йерархия на паметта включва следното.

  • Разпределението на паметта е лесно и икономично
  • Премахва външните разрушения
  • Данните могат да се разпространяват навсякъде
  • Разрешава пейджинг и предварително пейджинг
  • Размяната ще бъде по-опитна

По този начин става въпрос за всичко йерархия на паметта . От горната информация, накрая, можем да заключим, че тя се използва главно за намаляване на битовите разходи, честотата на достъп и за увеличаване на капацитета, времето за достъп. Така че от дизайнера зависи доколко те се нуждаят от тези характеристики, за да задоволят нуждите на своите потребители. Ето въпрос към вас, йерархия на паметта в OS ?