Memoria este unul dintre blocurile de calculatoare, format dintr-o memorie și destinat stocării, stocării și emiterii de informații (algoritmul de prelucrare a datelor și datele în sine).
Caracteristicile principale ale dispozitivelor individuale de memorie (dispozitive de memorie) sunt capacitatea de memorie, viteza și costul de stocare al unei unități de informații (bit).
Viteza (latența) memoriei este determinată de timpul de acces și de durata ciclului de memorie. Timpul de acces este intervalul de timp dintre emiterea unei cereri de citire și momentul în care cuvântul solicitat este primit din memorie. Durata ciclului de memorie este determinată de timpul minim dintre două accesări consecutive ale memoriei.
Cerințele pentru creșterea capacității și a vitezei memoriei, precum și reducerea costurilor sunt contradictorii. Cu cat este mai mare viteza, cu atat este mai dificil sa se obtina si cu cat este mai scump capacitatea de memorie. Costul memoriei este o parte semnificativă a costului total al unui computer.
Ca majoritatea dispozitivelor informatice, memoria are o structură ierarhică. Un model generalizat al unei astfel de structuri, care reflectă diversitatea memoriei și interacțiunea acesteia, este prezentată în Figura 8.1. Toate dispozitivele de memorie au o viteză și o capacitate diferite. Cu cât este mai mare nivelul de ierarhie, cu atât este mai mare viteza memoriei corespunzătoare, dar cu atât mai mică este capacitatea acesteia.
Fig. 8.1. Structura ierarhică a memoriei
Registrele blocurilor de control și de operare ale procesorului, memoria cache, memoria de control, memoria tampon (memoria cache) aparțin celui mai înalt nivel - cel superoperator.
La cel de-al doilea nivel operațional, mai mic, există memoria operativă (OP), care servește la stocarea programelor și a datelor active, adică acele programe și date cu care computerul operează.
La următorul nivel extern inferior, este alocată o memorie externă.
Memoria locală sau memoria de memorie a procesorului. Acesta face parte din CPU (registrele blocurilor de operare și de operare ale procesorului) și este destinat stocării temporare a informațiilor. Are o capacitate mică și viteza cea mai mare. Acesta este construit pe baza registrelor cu scop general. RON combinată constructiv cu un procesor de calculator. Acest tip de memorie este utilizat pentru a stoca codurile de control și de serviciu, precum și informațiile cele mai des accesate de procesor atunci când execută programul.
Memoria de control este destinată pentru stocarea microprogramelor de control ale procesorului (vezi secțiunea Dispozitiv de control al tipului microprogramului). Este realizat sub forma unei memorii permanente (ROM) sau a unei memorii permanente programabile (PROM). În sistemele cu procesare a informațiilor în microprograme, UE este utilizată pentru stocarea odată înregistrată firmware, programe de control, constante și așa mai departe.
Memorie tampon. Funcțional, memoria cache este tratată ca o memorie tampon alocată între memoria principală (operativă) și procesor. Scopul principal al cache-ului este stocarea pe termen scurt și ieșirea informațiilor active către procesor, ceea ce reduce numărul de apeluri către memoria principală, viteza acesteia fiind mai mică decât memoria cache. Memoria cache - memorie din memoria cache. Nu este accesibilă pentru software. Prin urmare, afectează performanța calculatorului, dar nu afectează programarea aplicațiilor. În computerele moderne, se disting cache-ul de la primul și al doilea nivel. Cache-ul de nivel 1 este integrat cu unitatea prefetch de comenzi și date CPU și servește, de regulă, pentru stocarea celor mai utilizate comenzi. Cache-ul L2 servește drept tampon între OP și procesor. În unele computere, există o memorie cache separată pentru comenzi și separat pentru date.
OP (RAM) servește la stocarea informațiilor implicate direct în procesul de calcul (care apare în dispozitivul de operare - ALU). De la RAM la procesor, se primesc coduri și operanzi, peste care se efectuează operațiile furnizate de program, rezultatele intermediare și finale ale procesării informațiilor sunt trimise de la procesor la memoria RAM. RAM are o capacitate relativ mare și o viteză mare, dar mai puțin o memorie superoperatorie.
Memoria externă (VLP) este utilizată pentru a stoca cantități mari de informații pentru o perioadă lungă de timp. De obicei, GNP nu are o conexiune directă cu procesorul. Schimbul de informații are un caracter de grup, ceea ce reduce în mod semnificativ timpul de schimb. GNP are o viteză relativ mică (recuperarea informațiilor). Ca purtător, se folosesc discuri magnetice (flexibile și rigide), discuri laser (CD-room), etc.
Capacitatea relativ mică de memorie operativă (8 - 64 MB) este compensată de capacitatea practic nelimitată a dispozitivelor de stocare externe. Cu toate acestea, aceste dispozitive sunt relativ lente - timpul pentru accesul la date pentru discurile magnetice este de zeci de microsecunde. Pentru comparație: ciclul de acces la RAM (RAM) este de 50 ns. Continuând, procesul de calcul trebuie să procedeze cu cât mai puține cereri de memorie externă posibil.
Creșterea performanței computerelor se manifestă în primul rând prin creșterea vitezei procesorului. Performanța OP, de asemenea, crește, dar se situează în spatele performanței hardware-ului procesorului, deoarece simultan este mai rapid decât capacitatea sa, ceea ce face mai dificilă reducerea timpului ciclului de memorie. Ca rezultat, performanța OP nu este suficientă pentru a asigura performanțele necesare ale computerului. Acest lucru se manifestă prin discrepanța dintre lățimea de bandă a procesorului și memorie. Pentru a egaliza transferurile lor, o memorie tampon super-activă de capacitate mică (de obicei nu mai mult de 512 KB) este proiectată și viteză crescută.
Când se accesează un bloc de date care se află la nivel operațional, o copie a acestuia este trimisă în memoria tampon superoperator. Apelurile suplimentare către acest bloc de date sunt făcute în memoria tampon. Deoarece timpul de prelevare din sistemul SRAM este mult mai scurt decât timpul de prelevare din memoria RAM tPO. introducerea în structura unui calculator a unei memorii de rulare duce la o scădere a timpului echivalent de revoluție te în comparație cu timpul de acces la memoria ROP tOP:
și q este probabilitatea de lovire, adică probabilitatea ca blocul de date la care se face referința să fie în SRAM.