Классификация запоминающих устройств

Запоминающие устройства можно классифицировать по целому ряду параметров и

признаков. На рис.8 представлена классификация по типу обращения и организации

доступа к ячейкам ЗУ.

Рис. 8. Классификация запоминающих устройств

По типу обращения ЗУ делятся на устройства, допускающие как чтение, так и запись

информации, и постоянные запоминающие устройства (ПЗУ), предназначенные только

для чтения записанных в них данных (ROM - read only memory). ЗУ первого типа

используются в процессе работы процессора для хранения выполняемых программ,

исходных данных, промежуточных и окончательных результатов. В ПЗУ, как правило,

хранятся системные программы, необходимые для запуска компьютера в работу, а также

константы. В некоторых ЭВМ, предназначенных, например, для работы в системах

управления по одним и тем же неизменяемым алгоритмам, все программное обеспечение

может храниться в ПЗУ.

В ЗУ с произвольным доступом (RAM - random access memory) время доступа не

зависит от места расположения участка памяти (например, ОЗУ).

В ЗУ с прямым (циклическим) доступом благодаря непрерывному вращению носителя

информации (например, магнитный диск - МД) возможность обращения к некоторому

участку носителя циклически повторяется. Время доступа здесь зависит от взаимного

расположения этого участка и головок чтения/записи и во многом определяется

скоростью вращения носителя.

В ЗУ с последовательным доступом производится последовательный просмотр участков

носителя информации, пока нужный участок не займет некоторое нужное положение

напротив головок чтения/записи (например, магнитные ленты - МЛ).

Иерархическая организация памяти.

в настоящее время запоминающие устройства компьютера, как это и предполагал

Нейман, строятся по иерархическому принципу (рис. 9).

Рис. 9. Иерархическая организация памяти в современных ЭВМ

Иерархическая структура памяти позволяет экономически эффективно сочетать

хранение больших объемов информации с быстрым доступом к информации в процессе ее

обработки.

На нижнем уровне иерархии находится регистровая память - набор регистров, входящих

непосредственно в состав микропроцессора (центрального процессора - CPU). Регистры

CPU программно доступны и хранят информацию, наиболее часто используемую при

выполнении программы: промежуточные результаты, составные части адресов, счетчики

циклов и т.д. Регистровая память имеет относительно небольшой объем (до нескольких

десятков машинных слов). РП работает на частоте процессора, поэтому время доступа к

ней минимально. Например, при частоте работы процессора 2 ГГц время обращения к его

регистрам составит всего 0, 5 нс.

Оперативная память - устройство, которое служит для хранения информации

(программ, исходных данных, промежуточных и конечных результатов обработки),

непосредственно используемой в ходе выполнения программы в процессоре. В настоящее

время объем ОП персональных компьютеров составляет несколько сотен мегабайт.

Оперативная память работает на частоте системной шины и требует 6-8 циклов

синхронизации шины для обращения к ней. Так, при частоте работы системной шины 100

МГц (при этом период равен 10 нс) время обращения к оперативной памяти составит

несколько десятков наносекунд.

Для заполнения пробела между РП и ОП по объему и времени обращения в настоящее

время используется кэш-память, которая организована как более быстродействующая (и,

следовательно, более дорогая) статическая оперативная память со специальным

механизмом записи и считывания информации и предназначена для хранения

информации, наиболее часто используемой при работе программы. Как правило, часть

кэш-памяти располагается непосредственно на кристалле микропроцессора (внутренний

кэш), а часть - вне его (внешняя кэш-память). Кэш-память программно недоступна. Для

обращения к ней используются аппаратные средства процессора и компьютера.

Внешняя память организуется, как правило, на магнитных и оптических дисках,

магнитных лентах. Емкость дисковой памяти достигает десятков гигабайт при времени

обращения менее 1 мкс. Магнитные ленты вследствие своего малого быстродействия и

большой емкости используются в настоящее время в основном только как устройства

резервного копирования данных, обращение к которым происходит редко, а может быть и

никогда. Время обращения для них может достигать нескольких десятков секунд