При проектировании компьютерной системы процессор , а также большое количество запоминающих устройств. Однако главная проблема в том, что эти детали дорогие. Итак организация памяти системы можно сделать с помощью иерархии памяти. Он имеет несколько уровней памяти с разной производительностью. Но все это может служить точной целью, так что время доступа может быть сокращено. Иерархия памяти была разработана в зависимости от поведения программы. В этой статье обсуждается обзор иерархии памяти в компьютерной архитектуре.
Что такое иерархия памяти?
Память в компьютере можно разделить на пять иерархий в зависимости от скорости и использования. Процессор может переходить с одного уровня на другой в зависимости от своих требований. Пять иерархий в памяти - это регистры, кэш, основная память, магнитные диски и магнитные ленты. Первые три иерархии представляют собой энергозависимую память, что означает, что когда нет питания, они автоматически теряют свои сохраненные данные. В то время как последние две иерархии не изменчивы, что означает, что они хранят данные постоянно.
Элемент памяти - это набор устройства хранения данных который хранит двоичные данные в виде битов. В целом, хранение памяти можно разделить на две категории, такие как летучие и нелетучие.
Иерархия памяти в компьютерной архитектуре
В дизайн иерархии памяти В компьютерную систему в основном входят различные запоминающие устройства. Большинство компьютеров были встроены с дополнительным хранилищем, чтобы работать с большей мощностью, чем объем основной памяти. Следующее диаграмма иерархии памяти представляет собой иерархическую пирамиду компьютерной памяти. Структура иерархии памяти делится на два типа, такие как первичная (внутренняя) память и вторичная (внешняя) память.
Иерархия памяти
Первичная память
Первичная память также известна как внутренняя память и доступна процессору напрямую. Эта память включает в себя основную память, кэш, а также регистры процессора.
Вторичная память
Вторичная память также известна как внешняя память и доступна процессору через модуль ввода / вывода. Эта память включает оптический диск, магнитный диск и магнитную ленту.
Характеристики иерархии памяти
Характеристики иерархии памяти в основном включают следующее.
Спектакль
Раньше проектирование компьютерной системы осуществлялось без иерархии памяти, и разрыв в скорости между основной памятью, а также регистрами ЦП увеличивается из-за огромного несоответствия во времени доступа, что приводит к снижению производительности системы. Итак, доработка была обязательной. Усовершенствование этого было разработано в модели иерархии памяти в связи с увеличением производительности системы.
Способность
Возможность иерархии памяти - это общий объем данных, который может хранить память. Потому что всякий раз, когда мы перемещаемся сверху вниз внутри иерархии памяти, емкость увеличивается.
Время доступа
Время доступа в иерархии памяти - это интервал времени между доступностью данных, а также запросом на чтение или запись. Потому что всякий раз, когда мы перемещаемся сверху вниз внутри иерархии памяти, время доступа увеличивается.
Стоимость за бит
Когда мы перемещаемся снизу вверх внутри иерархии памяти, тогда стоимость каждого бита увеличивается, что означает, что внутренняя память дороже по сравнению с внешней памятью.
Дизайн иерархии памяти
Иерархия памяти в компьютерах в основном включает следующее.
Регистры
Обычно регистр представляет собой статическое ОЗУ или SRAM в процессоре компьютера, которое используется для хранения слова данных, которое обычно имеет размер 64 или 128 бит. Счетчик программ регистр самый важный как и во всех процессорах. Большинство процессоров используют регистр слова состояния, а также аккумулятор. Регистр слова состояния используется для принятия решений, а аккумулятор используется для хранения данных, таких как математическая операция. Обычно компьютеры любят компьютеры со сложной системой команд иметь так много регистров для приема основной памяти, и RISC-сокращенный набор инструкций у компьютеров больше регистров.
Кэш-память
Кэш-память также может быть найдена в процессоре, но редко это может быть другой IC (интегральная схема) который разделен на уровни. Кэш содержит часто используемые данные из основной памяти. Когда процессор имеет одно ядро, он редко будет иметь два (или) больше уровня кэша. Существующие многоядерные процессоры будут иметь три, по 2 уровня для каждого ядра, и один уровень будет общим.
Основная память
Основная память в компьютере - это не что иное, как блок памяти в ЦП, который взаимодействует напрямую. Это основной блок памяти компьютера. Эта память быстрая, а также большая память, используемая для хранения данных во время операций компьютера. Эта память состоит из ОЗУ и ПЗУ.
Магнитные диски
Магнитные диски в компьютере представляют собой круглые пластины, изготовленные из пластика или металла на намагниченный материал. Часто используются две стороны диска, а также множество дисков может быть уложено на одном шпинделе с помощью головок чтения или записи, доступных на каждой плоскости. Все диски в компьютере вместе вращаются с большой скоростью. Дорожки в компьютере - это не что иное, как биты, которые хранятся в намагниченной плоскости в точках рядом с концентрическими кругами. Обычно они разделены на разделы, которые называются секторами.
Магнитная лента
Эта лента представляет собой обычную магнитную запись, которая имеет тонкое намагничивающееся покрытие на вытянутой пластиковой пленке тонкой полосы. В основном это используется для резервного копирования огромных данных. Когда компьютеру требуется доступ к полосе, сначала он подключается для доступа к данным. Как только данные будут разрешены, они будут размонтированы. Время доступа к памяти будет меньше в пределах магнитной полосы, а также это займет несколько минут для доступа к полосе.
Преимущества иерархии памяти
Потребность в иерархии памяти включает следующее.
- Распределение памяти простое и экономичное
- Удаляет внешнее разрушение
- Данные могут быть распространены повсюду
- Разрешает подкачку по запросу и предварительную подкачку
- Своппинг будет более практичным
Таким образом, это все о иерархия памяти . Из приведенной выше информации, наконец, мы можем сделать вывод, что он в основном используется для уменьшения битовой стоимости, частоты доступа и для увеличения емкости, времени доступа. Таким образом, дизайнер должен решать, насколько им нужны эти характеристики для удовлетворения потребностей своих потребителей. Вот вам вопрос, иерархия памяти в ОС ?
