2. Адресная, ассоциативная, буферная и стековая организации памяти

ЗУПВ, как правило, содержит множество одинаковых запоминающих элементов, образующих запоминающий массив (ЗМ). Массив разделён на отдельные ячейки; каждая из них предназначена для хранения двоичного кода, число разрядов в котором определяется шириной выборки памяти. Способ организации памяти зависит от методов размещения и поиска информации в ЗМ. По этому признаку различают адресную, ассоциативную, буферную и стековую память.

2.1. Адресная память.

В памяти с адресной организацией размещение и поиск информации в ЗМ основаны на использовании адреса хранения слова. Адресом служит номер ячейки ЗМ, в которой это слово размещается.

При записи или считывании слова в ЗМ инициирующая эту операцию команда должна указывать адрес, по которому производится запись (считывание). Приведём типичную структуру адресной памяти:

Error: Reference source not found

Массив ЗМ состоит из N-разрядных ячеек. Аппаратурное обрамление ЗМ включает в себя регистр адреса (Р2.А), имеющий К ( ) разрядов, регистр данных (Р2.Д), блок адресной выборки, блок усилителей считывания (БУС), блок усилителей сигналов записи (БУЗ), блок управления памятью (БУП).

По коду адреса в Р2.А БАВ формирует в соответствующей ячейке памяти сигналы, позволяющие произвести в ячейке считывание или запись слова.

Цикл обращения к памяти инициируется поступлением в БУП извне сигнала «обращение». Общая часть цикла обращения включает в себя приём в Р2.А с ШA адреса обращения и приём в БУП, и расшифровку управляющего сигнала «операция», указывающего вид запрашиваемой операции (считывание или запись). Далее при считывание БАВ дешифрирует адрес, посылает сигналы считывания в заданную ячейку ЗМ, при этом код записанного в ячейке слова считывается усилителями считывания (БУС) и передаётся в Р2.Д. Операция считывания завершается выдачей слова из Р2.А на выходную информационную шину (ШИ Вых).

При записи помимо выполнения указанной выше общей части цикла обращения производится приём записываемого слова с выходной информационной шины в Р2.Д. Затем в выбранную ячейку записывается слово из Р2.Д БУП генерирует необходимые последовательности управляющих сигналов, инициирующих работу отдельных узлов памяти.

2.2. Ассоциативная память.

В памяти этого типа поиск нужной информации производится не по адресу, а по её содержанию (ассоциативному признаку). При этом поиск по ассоциативному признаку (или последовательно по отдельным разрядам этого признака) происходит параллельно во времени для всех ячеек ЗМ. Во многих случаях ассоциативный поиск позволяет существенно упростить и ускорить обработку данных. Это достигается за счёт того, что в памяти этого типа операция считывания информации совмещена с выполнением ряда логических операций. Типичная структура ассоциативной памяти имеет вид.

ЗМ содержит N(n+1)-разрядных ячеек. Для указания занятности ячеек используется служебный n-й разряд (0-ячейка свободна, 1-ячейка занята словом). По входной информационной шине ШИВх в регистр ассоциативного признака Р2.АП в разряды (0 ÷ n-1) поступает n-разрядный ассоциативный запрос, а в регистр маски Р2.М – код маски поиска, при этом n-й разряд Р2.М устанавливается в 0. Ассоциативный поиск производится лишь для совокупности разрядов Р2.АП, которым соответствует 1 в Р2.М (незамаскированные разряды Р2.АП). Для слов, в которых цифры в разрядах совпали с незамаскированными разрядами Р2.АП, комбинационная схема устанавливает 1 в соответствующие разряды регистра совпадения Р2.Св. и 0 в остальные разряды. Таким образом, значение j разряда в Р2.Св. определяется выражением:

значения i-ого разряда соответственно Р2.АП, Р2.М и j-ой ячейки ЗМ.

Комбинационная схема формирования результата ассоциативного обращения ФС формирует из слова, образовавшегося в Р2.Св. сигналы соответствующие случаям отсутствия слов в ЗМ, удовлетворяющих ассоциативному признаку, и наличия одного (и более) такого слова. Для этого ФС реализует следующие булевы функции:

Формирование содержимого Р2.Св и сигналов по содержимому Р2.АП, Р2.М и ЗМ называется операцией контроля ассоциации. Эта операция является составной частью операции считывания и записи, хотя и имеет «самостоятельное» значение.

При считывании сначала производится контроль ассоциации по ассоциативному признаку в Р2.АП. Затем при считывание отменяется из-за отсутствия искомой информации, при считывается в Р2.Д найденное слово, при Р2.Д считывается слово из ячейки, имеющий наименьший номер среди ячеек, отмеченных 1 у Р2.Св. из Р2.Д считанное слово выдается на ШиВых.

При записи сначала отыскивается свободная ячейка. Для этого выполняется операция контроля ассоциации при Р2.АП=111…10 и Р2.М=00…01, при этом свободные ячейки отмечаются 1 в Р2.Св. Для записи выбирается ячейка с наименьшим номером. В нее записывается слово, поступившее с ШиВх в Р2.Д.

С помощью операции контроля ассоциации, можно, не считывая слов из памяти, определить по содержимому Р2.Св, сколько в памяти слов, удовлетворяющих ассоциативному признаку. При использовании соответствующих комбинационных схем в ассоциативной памяти могут выполняться достаточно сложные логические операции, такие, как поиск большего (меньшего) числа, поиск слов, заключенных в определенных границах, поиск max(min) числа и др.