Регистровая кэш-память

ЗАПОМИНАЮЩИЕ УСТРОЙСТВА ПК

• Регистровая КЭШ-память

• Основная память

• Внешняя память

• Сравнительные характеристики
запоминающих устройств

Регистровая КЭШ-памятъ — высокоскоростная память сравнительно большой
емкости, являющаяся буфером между ОП и МП и позволяющая увеличить скорость выполнения операций. Создавать ее целесообразно в ПК с тактовой частотой задающего генерато-

pa 40 МГц и более. Регистры КЭШ-памяти недоступны для пользователя, отсюда и название КЭШ (Cache), в переводе с английского означает "тайник".

В КЭШ-памяти хранятся данные, которые МП получили будет использовать в ближайшие такты своей работы. Быстрый доступ к этим данным и позволяет сократить время
выполнения очередных команд программы. При выполнении программы данные, считанные из ОП с небольшим опережением, записываются в КЭШ-память.

По принципу записи результатов различают два типа КЭШ-памяти:

Кэш-память "с обратной записью" — результаты операций прежде, чем
их записать в ОП, фиксируются в КЭШ-памяти, а затем контроллер КЭШ-памяти самостоятельно перезаписывает эти данные в ОП;

КЭШ-память "со сквозной записью" — результаты операций одновременно, параллельно записываются и в КЭШ-память, и в ОП.

Микропроцессоры начиная от МП 80486 имеют свою встроенную КЭШ-память
(или КЭШ-память 1-го уровня), чем, в частности, и обусловливается их высокая
производительность. Микропроцессоры Pentium и Pentium Pro имеют КЭШ-память отдельно для данных и отдельно для команд, причем если у Pentium емкость этой памяти небольшая — по 8 Кбайт, то у Pentium Pro она достигает 256 -512 Кбайт.

Следует иметь в виду, что для всех МП может использоваться дополнительная
КЭШ-память (КЭШ-память 2-го уровня), размещаемая на материнской плате вне
МП, емкость которой может достигать нескольких мегабайтов.

Примечание. Оперативная память может строиться на микросхемах динамического (Dinamic Random Access Memory — DRAM) или статического (Static
Random Access Memory — SRAM) типа. Статический тип памяти обладает существенно более высоким быстродействием, но значительно дороже динамического. Для регистровой памяти (МПП и КЭШ-память) используются SRAM,
а ОЗУ основной памяти строится на базе DRAM-микросхем.

ОСНОВНАЯ ПАМЯТЬ

Физическая структура

Основная память содержит оперативное (RAM — Random Access Memory — память
с произвольным доступом) и постоянное (ROM — Read-Only Memory) запоминающие устройства.

Оперативное запоминающее устройство предназначено для хранения информации (программ и данных), непосредственно участвующей в вычислительном
процессе на текущем этапе функционирования ПК.

ОЗУ — энергозависимая память: при отключении напряжения питания информация,
хранящаяся в ней, теряется. Основу ОЗУ составляют большие интегральные схемы, содержащие матрицы полупроводниковых запоминающих элементов (триггеров). Запоминающие
элементы расположены на пересечении вертикальных и горизонтальных шин матрицы; запись и считывание информации осуществляются подачей электрических импульсов по тем
шинам матрицы, которые соединены с элементами, принадлежащими выбранной ячейке памяти.

Конструктивно элементы оперативной памяти выполняются в виде отдельных микросхем типа DIP (Dual In-line Package — двухрядное расположение выводов) или в виде моду-
лей памяти типа SIP (Single In-line Package — однорядное расположение выводов), или, что
чаще, SIMM (Single In line Memory Module — модуль памяти с одноразрядным расположением выводов). Модули SIMM имеют емкость 256 Кбайт, 1, 4, 8, 16 или 32 Мбайта,
с контролем и без контроля четности хранимых битов; могут иметь 30- ("короткие")

и 72- ("длинные") контактные разъемы, соответствующие разъемам на материнской плате
компьютера. На материнскую плату можно установить несколько (четыре и более) модулей
SIMM.

Постоянное запоминающее устройство также строится на основе установленных на материнской плате модулей (кассет) и используется для хранения неизменяемой информации: загрузочных программ операционной системы, программ
тестирования устройств компьютера и некоторых драйверов базовой системы ввода-вывода
(BIOS — Base Input-Output System) и др. Из ПЗУ можно только считывать информацию, запись информации в ПЗУ выполняется вне ЭВМ в лабораторных условиях. Модули и кассеты ПЗУ имеют емкость, как правило, не превышающую нескольких сот килобайт. ПЗУ —
энергонезависимое запоминающее устройство.

Примечание. В последние годы в некоторых ПК стали использоваться полупостоянные, перепрограммируемые запоминающие устройства — FLASH-память. Модули или карты FLASH-памяти могут устанавливаться прямо в
разъемы материнской платы и имеют следующие параметры: емкость от
32 Кбайт до 4 Мбайт, время доступа по считыванию 0,06 икс, время записи
одного байта примерно 10 мкс; FLASH-память — энергонезависимое запоминающее устройство.

Для перезаписи информации необходимо подать на специальный вход FLASH-
памяти напряжение программирования (12В), что исключает возможность случайного стирания информации. Перепрограммирование FLASH-памяти может
выполняться непосредственно с дискеты или с клавиатуры ПК при наличии
специального контроллера либо с внешнего программатора, подключаемого к
ПК.

FLASH-память может быть полезной как для создания весьма быстродействующих, компактных, альтернативных НЖМД запоминающих устройств - "твердотельных дисков", так и для замены ПЗУ, хранящего программы BIOS, позволяя "прямо с дискеты" обновлять и заменять эти программы на более новые версии при модернизации ПК.

Структурно основная память состоит из миллионов отдельных ячеек памяти емкостью
1 байт каждая. Общая емкость основной памяти современных ПК обычно лежит в пределах
от 1 до 32 Мбайт. Емкость ОЗУ на один-два порядка превышает емкость ПЗУ: ПЗУ занимает 128 (реже 256) Кбайт, остальной объем — это ОЗУ.

Дата добавления: 2014-11-29