În proiectarea sistemului informatic, un procesor , precum și o cantitate mare de dispozitive de memorie, a fost utilizat. Cu toate acestea, principala problemă este că aceste piese sunt scumpe. Asa ca organizarea memoriei a sistemului se poate face prin ierarhia memoriei. Are mai multe niveluri de memorie cu rate de performanță diferite. Dar toate acestea pot oferi un scop exact, astfel încât timpul de acces poate fi redus. Ierarhia memoriei a fost dezvoltată în funcție de comportamentul programului. Acest articol discută o prezentare generală a ierarhiei memoriei în arhitectura computerului.
Ce este ierarhia memoriei?
Memoria dintr-un computer poate fi împărțită în cinci ierarhii bazate pe viteză, precum și pe utilizare. Procesorul se poate deplasa de la un nivel la altul pe baza cerințelor sale. Cele cinci ierarhii din memorie sunt registre, cache, memorie principală, discuri magnetice și benzi magnetice. Primele trei ierarhii sunt amintiri volatile, ceea ce înseamnă că atunci când nu există putere și apoi își pierd automat datele stocate. În timp ce ultimele două ierarhii nu sunt volatile, ceea ce înseamnă că stochează datele permanent.
Un element de memorie este setul de dispozitive de stocare care stochează datele binare în tipul de biți. În general, stocarea memoriei pot fi clasificate în două categorii, cum ar fi volatile, precum și non-volatile.
Ierarhia memoriei în arhitectura computerelor
proiectarea ierarhiei memoriei într-un sistem informatic include în principal diferite dispozitive de stocare. Majoritatea computerelor au fost încorporate cu spațiu de stocare suplimentar pentru a rula mai puternic dincolo de capacitatea de memorie principală. Următoarele diagrama ierarhiei memoriei este o piramidă ierarhică pentru memoria calculatorului. Proiectarea ierarhiei memoriei este împărțită în două tipuri, cum ar fi memoria primară (internă) și memoria secundară (externă).
Ierarhia memoriei
Memoria primară
Memoria primară este, de asemenea, cunoscută sub numele de memorie internă, iar aceasta este accesibilă direct de către procesor. Această memorie include registre principale, cache, precum și registre CPU.
Memorie secundară
Memoria secundară este, de asemenea, cunoscută sub numele de memorie externă și aceasta este accesibilă de către procesor printr-un modul de intrare / ieșire. Această memorie include un disc optic, un disc magnetic și o bandă magnetică.
Caracteristicile ierarhiei memoriei
Caracteristicile ierarhiei memoriei includ în principal următoarele.
Performanţă
Anterior, proiectarea unui sistem computerizat se făcea fără ierarhie de memorie, iar decalajul de viteză între memoria principală, precum și registrele procesorului se îmbunătățește din cauza disparității uriașe a timpului de acces, care va provoca performanțe mai mici ale sistemului. Deci, îmbunătățirea a fost obligatorie. Îmbunătățirea acestui lucru a fost concepută în modelul ierarhiei de memorie datorită creșterii performanței sistemului.
Abilitate
Capacitatea ierarhiei memoriei este cantitatea totală de date pe care memoria le poate stoca. Deoarece ori de câte ori ne deplasăm de sus în jos în interiorul ierarhiei memoriei, atunci capacitatea va crește.
Timpul de acces
Timpul de acces în ierarhia memoriei este intervalul de timp dintre disponibilitatea datelor, precum și cererea de citire sau scriere. Deoarece ori de câte ori ne deplasăm de sus în jos în interiorul ierarhiei memoriei, atunci timpul de acces va crește
Cost pe bit
Când ne deplasăm de jos în sus în interiorul ierarhiei memoriei, atunci costul pentru fiecare bit va crește, ceea ce înseamnă că o memorie internă este scumpă în comparație cu memoria externă.
Proiectarea ierarhiei memoriei
Ierarhia memoriei din computere include în principal următoarele.
Registrele
De obicei, registrul este o memorie RAM statică sau SRAM în procesorul computerului, care este utilizat pentru păstrarea cuvântului de date care este de obicei 64 sau 128 biți. Contorul de programe registrul este cel mai important precum și găsit în toate procesoarele. Majoritatea procesoarelor folosesc un registru de cuvinte de stare, precum și un acumulator. Un registru de cuvinte de stare este utilizat pentru luarea deciziilor, iar acumulatorul este utilizat pentru a stoca datele, cum ar fi operația matematică. De obicei, computerelor le place calculatoare complexe de instrucțiuni au atât de multe registre pentru acceptarea memoriei principale și RISC- set de instrucțiuni redus computerele au mai multe registre.
Memorie cache
Memoria cache poate fi găsită și în procesor, cu toate că rareori poate fi alta IC (circuit integrat) care este separat în nivele. Cache-ul conține o parte din datele utilizate frecvent din memoria principală. Când procesorul are un singur nucleu, atunci acesta va avea două (sau) mai multe niveluri de cache rar. Procesoarele multi-core actuale vor avea trei, 2 nivele pentru fiecare nucleu și un nivel este partajat.
Memoria principala
Memoria principală din computer nu este altceva decât unitatea de memorie din CPU care comunică direct. Este unitatea principală de stocare a computerului. Această memorie este rapidă, precum și o memorie mare utilizată pentru stocarea datelor pe parcursul operațiilor computerului. Această memorie este alcătuită din RAM, precum și din ROM.
Discuri magnetice
Discurile magnetice din computer sunt plăci circulare fabricate din plastic, altfel metalic, din material magnetizat. În mod frecvent, sunt utilizate două fețe ale discului, precum și multe discuri pot fi stivuite pe un fus prin capetele de citire sau scriere obținute pe fiecare plan. Toate discurile din computer se rotesc împreună la viteză mare. Urmele din computer nu sunt altceva decât biți care sunt stocați în planul magnetizat în locuri lângă cercuri concentrice. Acestea sunt de obicei separate în secțiuni denumite sectoare.
Banda magnetica
Această bandă este o înregistrare magnetică normală, care este proiectată cu o acoperire subțire magnetizabilă pe o folie de plastic extinsă a benzii subțiri. Acest lucru este utilizat în principal pentru a face copii de rezervă pentru date imense. Ori de câte ori computerul necesită accesarea unei benzi, mai întâi se va monta pentru a accesa datele. Odată ce datele sunt permise, atunci acestea vor fi demontate. Timpul de acces al memoriei va fi mai lent în interiorul benzii magnetice, precum și va dura câteva minute pentru a accesa o bandă.
Avantajele ierarhiei memoriei
Nevoia unei ierarhii a memoriei include următoarele.
- Distribuirea memoriei este simplă și economică
- Elimină distrugerea externă
- Datele pot fi răspândite peste tot
- Permisele cer paginare și pre-paginare
- Schimbul va fi mai eficient
Astfel, totul este vorba ierarhia memoriei . Din informațiile de mai sus, în cele din urmă, putem concluziona că este utilizat în principal pentru a reduce costul biților, frecvența de acces și pentru a crește capacitatea, timpul de acces. Deci, depinde de proiectant cât de mult au nevoie de aceste caracteristici pentru a satisface necesitățile consumatorilor lor. Iată o întrebare pentru tine, ierarhia memoriei în sistemul de operare ?
