V dizajne počítačového systému procesor , ako aj veľké množstvo pamäťových zariadení. Hlavným problémom však je, že tieto diely sú drahé. Takže organizácia pamäte systému je možné vykonať pomocou hierarchie pamätí. Má niekoľko úrovní pamäte s rôznymi rýchlosťami výkonu. Všetky tieto skutočnosti však môžu poskytnúť presný účel, takže je možné skrátiť čas prístupu. Hierarchia pamäte bola vyvinutá v závislosti od správania programu. Tento článok pojednáva o prehľade hierarchie pamätí v architektúre počítačov.
Čo je to hierarchia pamäte?
Pamäť v počítači je možné rozdeliť do piatich hierarchií na základe rýchlosti a použitia. Procesor sa môže pohybovať z jednej úrovne na druhú na základe svojich požiadaviek. Päť hierarchií v pamäti sú registre, vyrovnávacia pamäť, hlavná pamäť, magnetické disky a magnetické pásky. Prvé tri hierarchie sú volatilné pamäte, čo znamená, že nie je napájanie, a potom automaticky stratia uložené údaje. Zatiaľ čo posledné dve hierarchie nie sú nestále, čo znamená, že ukladajú údaje natrvalo.
Pamäťový prvok je sada úložné zariadenia ktorý ukladá binárne dáta v type bitov. Všeobecne, ukladanie pamäte možno rozdeliť do dvoch kategórií, ako sú napríklad prchavé a neprchavé.
Hierarchia pamäte v počítačovej architektúre
The návrh hierarchie pamäte v počítačovom systéme obsahuje hlavne rôzne úložné zariadenia. Väčšina počítačov bola zabudovaná s extra úložným priestorom, ktorý účinnejšie beží nad kapacitu hlavnej pamäte. Nasledujúci diagram hierarchie pamäte je hierarchická pyramída pre pamäť počítača. Návrh hierarchie pamäte je rozdelený do dvoch typov, ako je primárna (interná) pamäť a sekundárna (externá) pamäť.
Pamäťová hierarchia
Primárna pamäť
Primárna pamäť je tiež známa ako interná pamäť a je prístupná priamo procesorom. Táto pamäť obsahuje hlavné, medzipamäťové a CPU registre.
Sekundárna pamäť
Sekundárna pamäť je tiež známa ako externá pamäť a je prístupná pre procesor cez vstupno-výstupný modul. Táto pamäť obsahuje optický disk, magnetický disk a magnetickú pásku.
Charakteristika hierarchie pamäte
Charakteristiky hierarchie pamätí zahŕňajú hlavne nasledujúce.
Výkon
Predtým sa návrh počítačového systému uskutočňoval bez hierarchie pamätí a rozdiel v rýchlosti medzi hlavnou pamäťou a registrami CPU sa zväčšuje z dôvodu obrovských rozdielov v prístupovom čase, čo spôsobí nižší výkon systému. Vylepšenie bolo teda povinné. Toto vylepšenie bolo navrhnuté v modeli hierarchie pamäte z dôvodu zvýšenia výkonu systému.
Schopnosť
Schopnosť hierarchie pamäte je celkové množstvo dát, ktoré môže pamäť uložiť. Pretože kedykoľvek sa posunieme zhora nadol vo vnútri hierarchie pamäte, kapacita sa zvýši.
Čas prístupu
Čas prístupu v hierarchii pamätí je časový interval medzi dostupnosťou údajov a požiadavkou na čítanie alebo zápis. Pretože kedykoľvek sa v hierarchii pamäte posunieme zhora nadol, čas prístupu sa zvýši
Cena za bit
Keď sa v hierarchii pamäte posunieme zdola nahor, potom sa cena za každý bit zvýši, čo znamená, že interná pamäť je v porovnaní s externou pamäťou drahá.
Dizajn hierarchie pamäte
Hierarchia pamätí v počítačoch obsahuje hlavne nasledujúce.
Registre
Registrom je zvyčajne statická RAM alebo SRAM v procesore počítača, ktorá sa používa na uchovávanie dátového slova, ktoré je zvyčajne 64 alebo 128 bitov. Počítadlo programov register je najdôležitejší ako aj vo všetkých procesoroch. Väčšina procesorov používa register stavových slov aj akumulátor. Na rozhodovanie sa používa register stavových slov a akumulátor sa používa na ukladanie údajov, ako napríklad matematická operácia. Počítače sa zvyčajne páčia komplexná inštruktážna sada počítačov - majú toľko registrov na príjem hlavnej pamäte a - RISC - redukovaná sada inštrukcií počítače majú viac registrov.
Rýchla vyrovnávacia pamäť
Cache pamäť možno nájsť aj v procesore, ale zriedka to môže byť iná IC (integrovaný obvod) ktorá je rozdelená do úrovní. Cache uchováva kopu dát, ktoré sa často používajú z hlavnej pamäte. Ak má procesor jedno jadro, bude mať zriedka dve (alebo) viac úrovní vyrovnávacej pamäte. Súčasné viacjadrové procesory budú mať tri, 2 úrovne pre každé jedno jadro a jedna úroveň je zdieľaná.
Hlavná pamäť
Hlavná pamäť v počítači nie je nič iné ako, pamäťová jednotka v CPU, ktorá komunikuje priamo. Je to hlavná pamäťová jednotka počítača. Táto pamäť je rýchla a veľká ako pamäť používaná na ukladanie údajov počas operácií počítača. Táto pamäť je tvorená RAM a ROM.
Magnetické disky
Magnetické disky v počítači sú kruhové platne vyrobené z plastu, inak z kovu, magnetizovaným materiálom. Často sa používajú dve strany disku, rovnako ako veľa diskov môže byť naskladaných na jedno vreteno čítacou alebo zapisovacou hlavou, ktorú je možné získať v každej rovine. Všetky disky v počítači sa otáčajú spoločne vysokou rýchlosťou. Stopy v počítači nie sú ničím iným ako bitmi, ktoré sú uložené v magnetizovanej rovine na miestach vedľa sústredných kruhov. Spravidla sú rozdelené do sekcií, ktoré sú pomenované ako sektory.
Magnetická páska
Táto páska je normálny magnetický záznam, ktorý je navrhnutý so štíhlym magnetizovateľným krytom na predĺženej plastovej fólii tenkého prúžku. Používa sa hlavne na zálohovanie obrovských dát. Kedykoľvek počítač vyžaduje prístup k pásu, najskôr sa pripojí, aby získal prístup k údajom. Keď budú údaje povolené, budú odpojené. Čas prístupu do pamäte bude v rámci magnetického prúžku pomalší, rovnako ako prístup k prúžku bude trvať niekoľko minút.
Výhody hierarchie pamäte
Potreba hierarchie pamätí zahrnuje nasledujúce.
- Distribúcia pamäte je jednoduchá a ekonomická
- Odstraňuje vonkajšie zničenie
- Dáta môžu byť rozšírené všade
- Umožňuje stránkovanie a predbežné stránkovanie
- Výmena bude zdatnejšia
Toto je teda všetko o hierarchia pamäti . Z vyššie uvedených informácií nakoniec môžeme vyvodiť záver, že sa používajú hlavne na zníženie bitových nákladov, prístupovej frekvencie a na zvýšenie kapacity, prístupového času. Je teda na návrhárovi, ako veľmi tieto vlastnosti potrebujú, aby uspokojili potreby svojich spotrebiteľov. Tu je otázka pre vás, hierarchia pamätí v OS ?
