Инструменты пользователя

Инструменты сайта


examination:computer_science:question27

Вопрос №27 Классификация памяти ЭВМ.

Компьютерная память (устройство хранения информации, запоминающее устройство) — часть вычислительной машины, физическое устройство или среда для хранения данных, используемых в вычислениях, в течение определённого времени. Память, как и центральный процессор, является неизменной частью компьютера с 1940-х. Память в вычислительных устройствах имеет иерархическую структуру и обычно предполагает использование нескольких запоминающих устройств, имеющих различные характеристики.

Классификация

  1. ОЗУ(Оперативная память) — в информатике — память, часть системы памяти ЭВМ, в которую процессор может обратиться за одну операцию (jump, move и т. п.). Предназначена для временного хранения данных и команд, необходимых процессору для выполнения им операций. Оперативная память передаёт процессору данные непосредственно, либо через кеш-память. Каждая ячейка оперативной памяти имеет свой индивидуальный адрес.
  2. ВЗУ(Внешние запоминающие устройства).
  3. СОЗУ(Сверхоперативное запоминающее устройство или память процессора или кэш память)
  4. Постоянное запоминающее устройство (ПЗУ, англ. ROM — Read-Only Memory) — энергонезависимая память, используется для хранения массива неизменяемых данных.

Другой вариант классификации

Характеристики и классификация запоминающих устройств. Иерархия систем памяти

Под запоминающими устройствами (ЗУ, память) будем понимать совокупность устройств для запоминания, хранения и выдачи информации. Память является одним из основных ресурсов компьютера, влияющим как на производительность, так и на функциональность вычислительной машины.

К основным характеристикам устройств памяти можно отнести:

1) Временные характеристики :

- быстродействие - определяется временем выборки, временем обращения и другими параметрами.

- производительность - определяется пропускной способностью ЗУ, то есть - объемом информации, который можно считать/записать из/в ЗУ в единицу времени.

2) Важнейшей потребительской характеристикой ЗУ является его объем, или емкость памяти (Е), то есть количество запоминаемой информации.

3) Третьей важнейшей потребительской характеристикой ЗУ, как и любого вычислительного устройства, является его стоимость , которая также может меняться в самых широких пределах в зависимости от объема, производительности и других характеристик.

С учетом приведенных характеристик, а также - назначения ЗУ, места, занимаемого ЗУ в вычислительной системе, можно привести, например, следующую классификацию ЗУ:

1. По удаленности от процессора:

  • сверхоперативная (регистры процессора, КЭШ память);
  • основная (оперативная) память;
  • дополнительная память (внешняя)
  • вторичная память (также внешняя);
  • массовая память (внешняя, как правило, на доступных сменных носителях).

2. По организации записи :

  • постоянное запоминающее устройство - ПЗУ (ROM - read-only memory) - однократно программируемое изготовителем устройство только для чтения;
  • перепрограммируемое запоминающее устройство - ППЗУ (PROM) -возможно пере-
  • программирование, которое, однако, требует специальной процедуры, кол-во циклов записи намного меньше циклов чтения;оперативное запоминающее устройство - ОЗУ (RAM - random access memory) - количество циклов чтения может совпадать с количеством циклов записи.

3. По организации доступа :

  • с последовательным доступом (tдост меняется для различных адресов или участков памяти - чем старше адрес, тем больше время доступа);
  • с прямым доступом (tдост = const для различных адресов или участков памяти).

4. По организации поиска ячеек в памяти:

  • «М-поиск» - поиск по месту (например, в адресном ОЗУ);
  • «В-поиск» - поиск по времени (например, при работе с накопителем на магнитной ленте).

5. По физическому эффекту (технологии), используемому для запоминания и хранения информации :

  • полупроводниковая память;
  • магнитная;
  • магнитооптическая;
  • оптическая;
  • электростатическая и др.

6. ОЗУ по способу хранения делится на :

  • статическое (на триггерах);
  • динамическое (на конденсаторах).

7. По способу адресации:

  • адресная память;
  • стековая память;
  • ассоциативная память.

8. По организации памяти в систему:

  • память с расслоением;
  • виртуальная память;
  • кэш-память;
  • различные варианты блочно-конвейерных систем.

9. По зависимости от источника питания:

  • энергозависимая;
  • энергонезависимая.

Рассматривая характеристики и классификацию ЗУ, с учетом их многообразия нельзя не упомянуть иерархии систем памяти в составе вычислительной системы. Как мы помним,принцип иерархического построения систем памяти заложен еще в фон-неймановской архитектуре, в те годы, когда большинства современных ЗУ и их типов существовало. Однако и тогда существовала относительно быстрая и дорогая энергозависимая оперативная память, и внешняя память – более дешевая, намного более медленная, но при этом энергонезависимая. Сейчас иерархия выглядит намного сложнее, но общий принцип ее построения остается в основном неизменным.

На верхнем уровне иерархии располагается наиболее быстрая и дорогая регистровая память процессора, а также - буферная кэш-память первого уровня, расположенная в кристалле процессора. К ней примыкает кэш-память второго уровня, выполняемая в одном корпусе с процессором, либо - на системной плате. На следующем уровне находится оперативная (чаще всего - динамическая) память достаточно большого объема. Эти уровни вместе с процессорами образуют ядро ВС в архитектуре фон-Неймана. На более низких уровнях располагается внешняя память - внешние устройства, взаимодействующие с ядром по каналам ввода-вывода. В качестве вторичной памяти можно указать НЖМД (HDD) - накопители на жестких магнитных дисках - пожалуй, наиболее быстродействующую внешнюю память, при этом со значительным объемом. К массовой памяти можно отнести разнообразные сменные носители информации, различающиеся как по объему, так и по времени доступа (накопители на гибких магнитных дисках, магнитной ленте, CD-ROM - диски и т.д.), которые объединяет, пожалуй, относительно низкая удельная стоимость.

Легко заметить, что при движении по иерархии сверху вниз происходит снижение удельной стоимости хранения информации, рост объемов ЗУ и -падение производительности.

Подобное построение систем памяти в ВС объясняется, с одной стороны, различной функциональной направленностью ЗУ (оперативное хранение небольших объемов информации в ОЗУ, либо - долговременное хранение больших объемов данных на дисковой памяти), а с другой - попыткой достичь более-менее приемлемого соотношения между ценой и производительностью (а также функциональностью) вычислительной системы, что являлось актуальным как на заре вычислительной техники, так и сейчас.

examination/computer_science/question27.txt · Последние изменения: 2014/01/15 08:15 (внешнее изменение)