Ростовский Государственный Университет
Реферат на тему:
«Подсистема памяти современных компьютеров»
Студент: Илинич К.А.
Ростов-на-дону
2001 год
Содержание:
1. Иерархическая организация памяти..................................................... 3
a. Оперативная память........................................................................ 3
b. Дисковая память.............................................................................. 3
c. Память на внешних носителях........................................................ 3
d. Кэш-память....................................................................................... 3
e. Организация кэш-памяти................................................................ 4
I. Размещение блока в кэш-памяти........................................ 4
II. Поиск блока, находящегося в кэш-памяти......................... 5
III. Замещение блока кэш-памяти при промахе...................... 5
IV. Что происходит во время записи....................................... 6
2. Динамическая память.............................................................................. 7
3. Общий принцип доступа к данным........................................................ 8
4. Традиционная память с асинхронным интерфейсом......................... 9
a. Традиционная память...................................................................... 9
b. Память FPM с быстрым страничным доступом .......................... 9
c. Память EDO, расширенный вывод данных................................... 9
d. Память BEDO, пакетная передача данных.................................... 9
5. Память с синхронным интерфейсом..................................................... 10
a. Синхронная динамическая память SDRAM.................................. 10
b. Память DDR SDRAM, удвоенная скорость данных...................... 12
6. Организация оперативной памяти......................................................... 12
a. Банки памяти.................................................................................... 12
b. Чередование банков........................................................................ 13
c. Пути увеличение производительности......................................... 13
7. Память Rambus DRAM............................................................................. 14
8. Модули памяти.......................................................................................... 18
9. Виртуальная память и организация защиты памяти......................... 19
a. Концепция виртуальной памяти.................................................... 19
b. Страничная организация памяти................................................... 20
c. Сегментация памяти........................................................................ 21
10. Терминология............................................................................................. 22
11. Литература.................................................................................................. 26
Иерархическая организация памяти
Память компьютера имеет иерархическую структуру, центральным слоем которой является оперативная память — ОЗУ или RAM (Random Access Memory — память с произвольным доступом). Оперативная память непосредственно доступна процессору: в ней хранится исполняемая в данный момент часть программного кода и данные, к которым процессор может обращаться с помощью одной из многих команд. Произвольность доступа подразумевает, что процессор в любой момент может считать или записать любой байт (слово, двойное слово...) из этой памяти. 32-разрядные процессоры x86 способны адресовать до 4 Гбайт физической памяти (кроме 386SX, урезанных до 16 Мбайт), а процессоры P6 (Pentium Pro, Pentium II и старше) в режиме расширения адреса — до 64 Гбайт. Из этого потенциально доступного пространства именно для оперативной памяти используется только часть: большинство системных плат пока ограничивают объем устанавливаемого ОЗУ на уровне 256 Мбайт–1 Гбайт. В этом же пространстве располагается и постоянная память — ПЗУ, или ROM (Read Only Memory), которая в обычной работе только читается. В ПЗУ располагается BIOS (базовая система ввода-вывода) компьютера и некоторые другие элементы.
Следующий уровень в иерархии — дисковая память. В отличие от ОЗУ и ПЗУ, для обращения к любому элементу, хранящемуся в дисковой памяти, процессор должен выполнить некоторую процедуру или подпрограмму, код которой находится в оперативной или постоянной памяти. Дисковая память является блочной — процедура доступа к этой памяти оперирует блоками фиксированной длины (обычно это сектор с размером 512 байт). Процедура доступа способна лишь скопировать целое количество образов блоков из оперативной (или постоянной) памяти на диск или обратно. Дисковая память является основным хранилищем файлов с программами и данными. Кроме того, она используется и для организации виртуальной оперативной памяти: не используемый в данный момент блок информации (страница) из оперативной памяти выгружается на диск, а на его место с диска подкачивается страница, требуемая процессору для работы.
Последняя ступень иерархии — память на внешних носителях, или просто внешняя память. Она, так же, как и дисковая, является хранилищем файлов, и доступ к ней осуществляется поблочно.
Мы перечислили программно-видимую часть “айсберга” памяти — доступную произвольно или поблочно, прямо или последовательно. Есть еще и “подводная” часть — кэш-память. Оперативная память по меркам современных процессоров обладает слишком низким быстродействием, и, обратившись за данными, процессор вынужден простаивать несколько тактов до готовности данных. Начиная с процессоров 80386, оперативную память стали кэшировать (эта идея использовалась и в “древних” больших машинах, где было СОЗУ — сверхоперативное ЗУ). Идея кэширования ОЗУ заключается в применении небольшого (по сравнению с ОЗУ) запоминающего устройства — кэш-памяти с более высоким быстродействием. Небольшого — потому, что по технико-экономическим причинам большой объем очень быстрой памяти обходится слишком дорого. В этой памяти хранится копия содержимого части ОЗУ, к которой в данный момент процессор наиболее интенсивно обращается. Определять, какую часть содержимого ОЗУ копировать в данный момент времени, должен контроллер кэша. Он это может делать, исходя из предположения о локальности обращений к данным и последовательности выборок команд. Кэш-память не дает дополнительного адресуемого пространства, ее присутствие для программы незаметно.
Организация кэш-памяти
Концепция кэш-памяти возникла достаточно рано и сегодня кэш-память имеется практически в любом классе компьютеров, а в некоторых компьютерах - во множественном числе.
Типовые значения ключевых параметров для кэш-памяти рабочих станций и серверов - типичный набор параметров, который используется для описания кэш-памяти :
Страницы: 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8
