Память. Виды и организация памяти. Кэш-память. Реализация виртуальной памяти в операционных системах.

Память — это тот компонент компьютера, в котором хранятся программы и данные. Можно также употреблять термин запоминающее устройство. Без памяти, откуда процессоры считывают и куда записывают информацию, не было бы цифровых компьютеров со встроенными программами. Основной единицей хранения данных в памяти является двоичный разряд, который называется битом. Бит может содержать 0 или 1. Эта самая маленькая единица памяти. Виды: -Регистры;-Кеш-память;-Основная память;-Магнитный диск;-Ленточный накопитель;-Оптический диск.

Кэш-память. Процессоры всегда работали быстрее, чем память. На практике такое несоответствие в скорости работы приводит к тому, что, когда процессор обращается к памяти, проходит несколько машинных циклов, прежде чем он получит запрошенное слово. есть два пути решения проблемы. Самый простой из них — начать считывать информацию из памяти и при этом продолжать выполнение команд, но если какая-либо команда попытается использовать слово до того, как оно считано из памяти, процессор должен приостановить работу. Размещение памяти большого объема на микросхеме. Таким образом, приходится выбирать между быстрой памятью небольшого объема и медленной памятью большого объема. Память небольшого объема с высокой скоростью работы называется кэш-памятью. Основная идея кэш-памяти проста: в ней находятся слова, которые чаще все- всего используются. Если процессору нужно какое-нибудь слово, сначала он обращается к кэш-памяти. Только в том случае, если слова там нет, он обращается к основной памяти. Если значительная часть слов находится в кэш-памяти, среднее время доступа значительно сокращается. Идея состоит в том, что когда определенное слово вызывается из памяти, оно вместе с соседними словами переносится в кэш-память, что позволяет при очередном запросе быстро обращаться к следующим словам. Виртуальная память – дополнительная память на жёстком диске. Реализация страничной организации памяти. Копию программы, сохраненную на диске, удобнее рассматривать как оригинал, а фрагменты, регулярно записываемые в основную память, — как копии. Виртуальное адресное пространство разбивается на ряд страниц равного размера, обычно от 512 байт до 64 Кбайт, хотя иногда встречаются страницы по 4 Мбайт. Размер страницы всегда должен быть степенью двойки. Физическое адресное пространство тоже разбивается на части равного размера таким образом, чтобы каждая такая часть основной памяти вмещала ровно одну страницу. Когда программа пытается обратиться к слову из первых 64 Кбайт виртуальной памяти, сначала она генерирует виртуальный адрес от 0 до 65 532 (предполагается, что адреса слов должны делиться на 4). Для этого могут использоваться любые стандартные механизмы адресации, в том числе индексирование и косвенная адресация. В конце концов, память воспринимает только реальные, а не виртуальные адреса, поэтому такое отображение должно быть сделано. Каждый компьютер с виртуальной памятью содержит устройство для отображения виртуальных адресов на физические. Это устройство называется диспетчером памяти (Memory Management Unit, MMU). Он может находиться на микросхеме процессора или на отдельной микросхеме рядом с процессором. В нашем примере диспетчер памяти отображает 32-разрядный виртуальный адрес на 15-разрядный физический адрес, поэтому ему требуется 32-разрядный входной регистр и 15-разрядный выходной.

Не нашли, что искали? Воспользуйтесь поиском: