memorie Caracteristici și performanțele sale sunt contradictorii reciproc în ceea ce privește costurile. RAM cel puțin trei ordine de mărime mai rapid decât memoria externă, ci ca o regulă, este volatil și este mult mai scump și, mai important, are o cantitate limitată. Pentru a rezolva această problemă în memoria calculatorului este organizată într-o manieră ierarhică.
Memorie computer modern este o structură ierarhică pe mai multe niveluri, cu un nivel mai ridicat de volum mai mic, mai rapid și are un cost mai mare pe octet decât nivelurile inferioare. niveluri ierarhice sunt interdependente: toate datele de la un singur nivel poate fi, de asemenea, găsite la nivelul inferior, precum și toate datele de pe acest nivel inferior pot fi găsite la următorul strat inferior, și așa mai departe, până când vom ajunge la baza ierarhiei.
Ierarhia memoriei constă, de obicei, din mai multe nivele, dar de fiecare dată când sunt doar două nivel din apropiere. Unitatea minimă de informație, care poate fi prezentă sau absentă în ierarhia nazyvaetsyablokom cu două nivele. Dimensiunea blocului poate fi fixă sau variabilă. Dacă această dimensiune este fixă, memoria este un multiplu de mărimea blocului.
Succesul sau eșecul unei căi de atac la un nivel mai ridicat de memorie numit sootvetstvennopopadaniem (hit) sau dor (dor). Hit - există o referire la un obiect în memorie, care se găsește la un nivel mai ridicat, în timp ce kakpromah înseamnă că nu poate fi găsit la acest nivel. Rezultatele referitoare la raportul (rata hit) sau raportul lovit (raportul hit) este proporția de referințe găsite la un nivel superior. Uneori se pare la sută. Ponderea ratări (rata de dor) este fracțiunea de apeluri care nu se găsesc la un nivel superior.
Deoarece creșterea productivității este principala cauză a ierarhiei de memorie, frecvența hit-uri și ratări este o caracteristică importantă.
Durata tratamentului este lovit (lovit timp) este timpul tratamentului la niveluri mai ridicate ale ierarhiei, care include, în special, timpul necesar pentru a determina dacă tratamentul este lovit sau dor.
Pierdere la dor (dor penalizare) au timp să înlocuiți unitatea de la un nivel superior pe un bloc de nivel inferior, plus timpul pentru a transfera blocul la dispozitivul dorit. Pierdere prin alunecare includ în continuare două componente: un timp de acces (timp de acces) - timp de tratament pentru primul cuvânt al blocului la un moment dor și de transfer (timp de transfer) - timp suplimentar pentru expediere a blocului de cuvinte rămase. Timpul de acces asociat cu latenta memoriei de un nivel mai scăzut, în timp ce timpul de transfer asociat cu banda canalului între două niveluri adiacente ale dispozitivelor de memorie. Evident, atunci când raportul de rezultate viteză mică structură ierarhică va căuta cea mai mică viteză, ierarhia de nivel lent.
La rândul său, datele prelucrate este, în general structurată, iar astfel de structuri sunt, de obicei stocate în locații consecutive de memorie. Această caracteristică este numită localitatea spațială a datelor. În plus, programul conține o mulțime de bucle și subrutine mici, cu mici, seturi de instrucțiuni la nivel local pot fi repetate de mai multe ori într-o perioadă de timp. Această caracteristică se numește localitate temporală a programului.
Fig. 3.1. memorie structurate ierarhic
Fig. 3.1 arată că structura ierarhică a memoriei asigură o capacitate crescută de memorie. În acest caz, este ușor de văzut că schimbul de date între memoria rapidă și lentă ar trebui să fie efectuate în conformitate cu un algoritm pentru a avea acces la fiecare memorie este puternic încărcate în timpul programării. Ca o cale de ieșire din această situație a fost nașterea ideii de memorie virtuală. Sub Virtualizarea se referă la metoda de gestionare automată de stocare ierarhică, astfel încât programatorii cred că există doar o singură masă de stocare de mare viteză. Fig. 3.1 arată cum se determină interacțiunea dintre diferitele nivele ale ierarhiei memoriei.
Cel mai rapid, dar, de asemenea, capacitatea minimă pentru tipul de memorie - sunt registre CPU interne, care combină uneori conceptul de dispozitiv de memorie cache - SRAM. Numărul de registre interne este relativ mică, chiar și în RISC procesoare nu este mai mare de câteva sute. Capacitatea memoriei este mult mai multe nivele de mai jos. Între PO și registrele sunt amplasate mai multe nivele de memorie cache, care este, în esență își pierde capacitatea de OP, dar depășește considerabil în viteză, oferind în același timp registre. nivelurile cache sunt indicate prin litera L și numărul de nivel. computerele moderne au de obicei o memorie cache două niveluri (vezi. fig. 3.1), deși în cele mai recente evoluții și există un al treilea nivel (L3), care dezvoltatorii spun despre oportunității administrării, iar a patra L4 nivel. SRAM, memoria cache și OD formează o memorie internă a calculatorului.
Schimbul de informații între discul magnetic și memoria principală accelerează considerabil prin introducerea unui nivel suplimentar de - un disc de memorie cache. Memoria cache pentru disc este implementată ca o memorie separată este inclusă pe discul magnetic.
Nivelurile inferioare ale ierarhiei - memoria, benzi magnetice și discuri optice - sunt utilizate pentru depozitarea pe termen lung a informației (programe și date).
În general, putem spune că construirea unei memorii ierarhice se caracterizează prin următoarele dispoziții:
1. Există mai multe stocare ierarhică a informațiilor organizate într-un nivel de bloc.
2. Nivelurile de memorie diferă în viteză ierarhice și capacitatea, și o amintiri de mare viteză au o capacitate mai mică și dispuse la un nivel ierarhic superior, mai aproape de procesor.
3. Primul tratament conduce la blocul de informații tind să blocheze mișcarea cu o ierarhie de nivel mai lent mai rapid. Datorită principiului local al tratamentului, apelurile ulterioare la blocul plumb pentru a proba numai din memoria de mare viteză.
Memoria Ierarhică scădere caracteristică în serviciul mediu de timp CPU. În unele cazuri, această perioadă se caracterizează prin timp eficient ciclu obrascheniyaTef. Această descriere generalizată a performanței memoriei ierarhice este o funcție de componente de memorie, precum și modul de interacțiune între aceste componente și procesorul (sau procesoare în cazul paralel SC).
De exemplu, în cazul în care memoria are o structură pe două niveluri - OP și memorie cache, Tef pot fi scrise sub forma de următoarele funcții: