Регістрова пам’ять

Рис8.3

Рис.8.2

Рис.8.1

пам'ять для зберігання мікропрограм, яка є складовою частиною пристрою керування, та постійна пам'ять констант, яка використовується в АЛП, наприклад, у складі табличних операційних пристроїв. Між процесором і основною пам'яттю може бути включено кілька рівнів кеш пам'яті. Крім основної пам’яті в комп'ютері є ще пам'ять процесорів введення-виведення та зовнішня пам'ять великого об'єму, реалізована на магнітних дисках, стрічках та барабанах, а також оптична та флеш. Як видно з рисунку, за місцем розташування пам'ять поділяють на внутрішню і зовнішню. Найбільш швидкісну пам'ять, тобто кеш-пам'ять першого рівня, зазвичай розміщують на одному кристалі з центральним процесором, в якому є своя регістрова пам'ять. До внутрішньої пам'яті належать також основна пам'ять, пам'ять процесора введення-виведення та кеш пам'ять другого і подальших рівнів (кеш пам'ять другого рівня може також розміщуватися на кристалі процесора). Повільну пам'ять великої ємності (магнітні й оптичні диски, магнітні стрічки та барабани) називають зовнішньою пам'яттю, оскільки до ядра комп'ютера ці пристрої підключаються аналогічно до пристроїв введення-виведення.

8.2. Типи пам'яті

В комп'ютері використовуються різні типи пам'яті, які, залежно від способу доступудо інформації, можуть бути класифіковані наступним чином:

■ Пам'ять з довільним доступом. До цієї пам'яті в кожному такті може бути записане число або зчитане з неї число за довільною адресою. За принципом пам'яті з довільним доступом побудовано регістровий файл регістрової пам'яті процесора та основна пам'ять.

■ Пам'ять із впорядкованим доступом. Із такої пам'яті дані вибираються в порядку, який визначається внутрішньою структурою пам'яті. До такої пам'яті належить зокрема пам'ять з послідовним доступом, з якої дані зчитуються послідовно одне за одним. За принципом пам'яті з послідовним доступом побудовано, зокрема, буферну пам'ять, яка використовується у пристроях введення-виведення, зовнішню пам'ять на магнітних стрічках.

■ Пам'ять з асоціативним доступом. В такій пам'яті дані шукаються за їх змістом або за деякою їх ознакою. За принципом пам'яті з асоціативним доступом побудовано, зокрема, кеш- пам'ять.

Цей список може бути розширений іншими типами пам'яті, які менш розповсюджені в комп'ютері, наприклад, пам'яттю з програмованим доступом, коли записані до пам'яті дані зчитуються в наперед заданому порядку та іншими.

Кожний тип пам’яті має свої переваги та недоліки, які визначають місце використання відповідної пам'яті в комп'ютері.

Розглянемо організацію роботи та проведемо аналіз названих типів пам'яті
детальніше.

Найчастіше в комп'ютері використовується пам'ять з довільним доступом або адресна пам'ять. Ця пам'ять ділиться на два типи: оперативний запам'ятовуючий пристрій (ОЗП), англійський термін Random Ассеss Меmorу (RAM), та постійний запам'ятовуючий пристрій (ПЗП), англійський термін Read Оnlу Меmorу (RОМ).

Пам'ять із довільним доступом складається з комірок, кожна з яких зберігає одиницю інформації, яка називається словом. Слова складаються із бітів із значеннями 0 або 1. В слові є n бітів, де n - довжина слова. Кожен біт має свій номер. Нумерація бітів в слові здійснюється справа-наліво, або зліва-направо.

Комірки пам'яті нумеруються, тобто кожна з них має свій номер, або адресу. Ту ж саму адресу має і слово, яке зберігається в даній комірці. Місце розміщення слова в пам'яті називається адресою слова. Якщо пам'ять може зберігати М слів розрядністю n кожне, то в якості адреси використовуються числа від 0 до М–1. М адрес є адресним полем (простором) даного комп'ютера. Використовуючи двійкове кодування, необхідно |m бітів для представлення всіх адрес, де m =[Іоg₂М]. Значення в дужках означає більше ціле. Зазвичай пам'ять комп'ютера будується так, щоб М було кратним ступеню двійки, що дозволяє ефективніше використовувати розрядну сітку адреси, а також спрощує обробку адрес.

Пам'ять з довільним доступом виконує дві основні операції: вибірку (або зчитування) і запам'ятовування (або запис). Робота цієї пам'яті організована наступним чином. В режимі запису на адресний вхід пам'яті подається адреса комірки, в яку потрібно записати дане і сигналом запису це дане записується у вказану адресою комірку пам'яті. В режимі зчитування на адресний вхід пам'яті подається адреса комірки, з якої потрібно зчитати дані і сигналом зчитування це дане зчитується..

. З пам'яті з впорядкованим доступом дані вибираються в порядку, який визначається її внутрішньою структурою. Пам'ять з впорядкованим доступом будується таким чином, що дані вибираються, або записуються, через вхідний регістр, а правило їх переміщення між комірками пам'яті "зашите" в зв'язках між ними.До такої пам'яті належить зокрема пам'ять з послідовним доступом, широко використовувана в комп'ютерах, з якої дані зчитуються послідовно одне за одним в порядку їх запису або в порядку зчитування.

Пам'ять з послідовним доступом будується таким чином, що дані зчитуються або записуються до цієї пам'яті в послідовному порядку одне за одним, утворюючи деяку чергу. Зчитування здійснюється з черги слово за словом в порядку запису або в зворотному порядку. Прямий порядок зчитування забезпечується пам'яттю типу FIFO з дисципліною обслуговування "перший прийшов - перший вийшов" (Firstі Іn, First Оut). Обернений порядок зчитування забезпечується пам'яттю типу LIFO з дисципліною обслуговування "останній прийшов - перший вийшов" (Last Іn, Firrst Оut), або, що є тим же самим, пам'яттю типу FILO з дисципліною обслуговування "перший прийшов - останній вийшов" (Firstі Іn, Last Оut). Пам'ять з послідовним доступом, яка побудована на регістрах, часто називається стеком. Приклад такої пам'яті показано на Рис.8.2, де дані з шини через регістр даних РгД поступають до послідовно з'єднаних регістрив пам'яті Рг0, Рг1,... Рг(к-1), по яких рухаються вверх або вниз залежно від значення сигналу режиму роботи.

Пам'ять з асоціативним доступом (або асоціативна пам'ять) зберігає разом з даними" і їх ознаки, в ролі якої може бути і саме дане. Ядро пам'яті з асоціативним доступом показане на рис. 8.3. Роль комірок цієї пам'яті виконують регістри. Числа записуються в довільні вільні регістри пам'яті. Дані вибираються з такої пам'яті на основі збігу їх ознак з заданою. Для цього ознаки даних з усіх регістрів пам'яті поступають на схему порівняння, де порівнюються з заданою ознакою із регістра ознаки, і на вихід пам'яті поступають дані, ознаки яких збігаються з заданою.

В паралельній асоціативній пам'яті одночасно порівнюються з аргументом всі розряди всіх полів ознак пам'яті (так званий одночасний пошук по слову). В послідовній асоціативній пам'яті одночасно порівнюються з бітом аргументу по одному біту кожного поля ознаки (так званий порозрядний пошук). Можливість паралельної роботи є основною перевагою асоціативної пам'яті. З неї можна одночасно зчитати всі дані з однаковими ознаками. Можливість швидкого одночасного перегляду даних в такій пам'яті забезпечує їй широке використання в комп'ютерах, зокрема за принципом пам'яті з асоціативним доступом часто будується кеш- пам'ять.

Пам'ять буває енергозалежною та енергонезалежною. У енергозалежній пам'яті інформація може бути спотворена або втрачена при відключенні джерела живлення. У енергонезалежній пам'яті записана інформація зберігається і при відключенні напруги живлення. Магнітна і оптична пам'ять є енергонезалежними. Напівпровідникова пам'ять може бути як енергозалежною, так і енергонезалежною.

Залежно від технології виготовлення розрізняють наступні основні типи пам'яті: напівпровідникова пам'ять, пам'ять з магнітним носієм інформації, використовувана в магнітних дисках і стрічках, та пам'ять з оптичним носієм - оптичні диски.

Регістрова пам’ять (надоператйвна пам'ять) - це набір програмно-доступних регістрів, які знаходяться в регістровій пам'яті процесора. В сучасних процесорах регістровий файл займає одне з центральних місць. Він використовується для локального збереження операндів, адрес команд та даних, індексів, а також дозволяє організовувати ефективний обмін даними між операційними пристроями процесора та основною пам'яттю. Вибір ефективної організації регістрового файла є одним із підходів, що дозволяє підвищити продуктивність комп'ютера. Як правило, організація регістрового файла належить до технічних характеристик комп'ютера.

Читайте також:

<== попередня сторінка	\|	наступна сторінка ==>
Багаторівнева пам’ять комп’ютера	\|	Оперативна пам'ять

Не знайшли потрібну інформацію? Скористайтесь пошуком google:

Генерація сторінки за: 0.004 сек.