Многоуровневая организация памяти электронных вычислительных машин

Определение 1 (ГОСТ): память – это часть ЭВМ, предназначенная для запоминания и выдачи информации по запросам.

Функции памяти: прием информации на хранение по запросам записи, хранение, выдача информации по запросам чтения.

Память современных ЭВМ строится по трехуровневой иерархической схеме (рисунок 2.11). Первый уровень памяти состоит из РОН и кэш-памяти и строится на базе сверхоперативных ЗУ (СОЗУ). Второй уровень памяти состоит из ячеек ООП и строится на базе ОЗУ. Третий уровень памяти составляют ЗУ, информация которых напрямую недоступна ЦП. Строится она на базе различного рода внешних ЗУ (ВЗУ): накопителей на магнитных дисках (НМД), накопителей на магнитных лентах (НМЛ), накопителей на оптических дисках (НОД) и др.

Определение 2: память ЭВМ - это совокупность ЗУ, объединенных в единую систему, управляемую ЦП.

Память первого уровня (т.н. СОП) строится на основе СОЗУ небольшой емкости и сверх высокого быстродействия. Например, количество РОН в разных типах ЭВМ измеряется единицами, десятками, быстродействие в несколько раз (3-5) выше быстродействия ОЗУ. Удельная стоимость хранения информации – высокая.

Память второго уровня (ООП): емкость большая, измеряется МВ, быстродействие высокое, удельная стоимость умеренная.

Память третьего уровня (ВП) строится на базе ВЗУ (НМД, МОД, НМЛ и др.) очень большой емкости, но не высокого быстродействия и удельной стоимости.

Трехуровневая организация обеспечивает существенное увеличение емкости памяти при умеренном росте ее стоимости: S=δ₁E₁+δ₂E₂+δ₃E_3.и умеренном быстродействии: V₁>V_пам>V₂>>V₃. Доказательство: δ₁> δ₂>> δ_3, E₃>> E₂>> E_1.

Это компромиссное решение. Чем больше емкость E и выше быстродействие V памяти, тем выше производительность ЭВМ. С другой стороны, чем больше E и V, тем больше стоимость памяти. Отсюда противоречие в смысле цены производительности: I=S/L - что растет больше - числитель или знаменатель? При трехуровневой организации знаменатель растет больше, чем числитель. Следовательно, цена производительности уменьшается и эффективность растет.

Совсем простое обоснование.Первое, СОП увеличивает быстродействие ОП и, следовательно, быстродействие ЦП и скорость обработки информации. Второе, ВП существенно снижает удельную стоимость всей памяти. Другая причина появления ВП - съемные носители информации, которые можно использовать индивидуально, т.е. как средства ввода/вывода больших объемов информации.

Дата добавления: 2014-01-11