6.1.2 Классификация запоминающих устройств.
Для классификации ЗУ можно использовать следующие признаки.
1. По физическим принципам действия ЗУ можно разделить на:
магнитные;
полупроводниковые;
оптические
2. По способу хранения информации.
статические - это ЗУ, в которых в режиме хранения не происходит преобразование информации. Примером статических ЗУ являются триггеры.
динамические - это ЗУ, в которых в режиме хранения происходит изменение информации, поэтому ее нужно периодически восстанавливать (регенерировать). В качестве динамических запоминающих элементов используется накопитель емкости.
3. По назначению:
- внутренние:
а) сверхоперативные;
в) оперативные;
с) постоянные;
- внешние:
а) буферные ЗУ;
в) накопители на магнитных лентах, дисках.
В зависимости от идентификатора данных.
Идентификатор данных – это признак, по которому производится набор данных из памяти. В зависимости от идентификатора различают:
адресное - это ЗУ в котором признаком для поиска данных является адрес (номер) ячейки, где эти данные хранятся. Адресные ЗУ – самый распространенные вид ЗУ;
ассоциативное – это ЗУ, в которых признаком для поиска данных является не адрес, а ее содержимое. Выбор данных производиться по результатам сравнения содержимого ячеек с некоторыми ассоциативными признаком. Ассоциативное ЗУ применяются для организации информационно – поисковых систем;
стек – это особая организация ЗУ, в котором доступной для обращения является только одна ячейка – вершина стека. Стековая память работает по принципу – первый вошел – последний вышел. В стеке считывание информации производится в порядке, обратном записи. Стек применяется для организации прерываний при многочисленном режиме (рисунок 1);
Рисунок 1 - Принцип организации стековой памяти
магазинная память – это ЗУ, в котором для обращения доступно две ячейки: через одну производится запись, через другую – считывание. Данная организация памяти подчиняется правилу FIFO (ferst input-terst output) – первый вошел – первый вышел. Магазинная память (память типа очередь) применяется для организации буферных ЗУ (рисунок 2).
Рисунок 2 - Принцип организации магазинной памяти
По принципу организации доступа адресные ЗУ делятся:
ЗУ с произвольной выборкой – это ЗУ, в которых время поиска информации не зависит от адреса (все внутренние ЗУ);
ЗУ с последовательным доступом - это доступ к последовательно размещенным данным. При такой организации доступа время поиска информации зависит от местонахождения элемента. Последовательный доступ реализован во внешних ЗУ (память SAM-serial access memory).
В зависимости от операций, реализуемых в ЗУ, различают:
постоянные ЗУ (ПЗУ) - память, предназначенная только для чтения (ROV-read only memory);
оперативные ЗУ (ОЗУ) – память позволяет производить и запись, и чтение информации (RAM- reandom access memory).
6.1.3 Иерархический принцип построения памяти.
Для получения большой емкости и одновременно высокого быстродействия применяют иерархический (многоуровневый) принцип построения памяти» ЗУ. относящиеся к разным уровням, имеют разное быстродействие» объем и назначение. Можно выделить четыре уровня памяти (рисунок 3)
Рисунок 3 - Иерархическое построение апмяти
Сверхоперативное ЗУ (СОЗУ) имеют быстродействие, соизмеримое с быстродействием процессора. Емкость СОЗУ может быть от десятков слов до нескольких тысяч, время обращения - десятые или сотые доли микросекунды.
Оперативное ЗУ (ОЗУ) и постоянное ЗУ (ПЗУ) образуют так называемую основную память. Служат для хранения постоянно используемых программ и данных. Емкость основной памяти может быть от нескольких тысяч до сотен тысяч слов, время обращения - от сотых долей микросекунды до нескольких микросекунд.
Буферные ЗУ (БЗУ) используются для хранения данных при обмене информацией между устройствами с равным быстродействием.
Внешние ЗУ (ВЗУ) служат для хранения - больших объемов информации, которая используется эпизодически (например, контрольно-диагностические программы, эксплуатационная документация, архивы и др.) Емкость ВЗУ, как правило, превышает сотни миллионов слов, время обращения - от нескольких миллисекунд до нескольких десятков секунд.
При иерархическом принципе построения памяти в программах должны быть предусмотрены операции, вызывающие обмен информацией между разными уровнями памяти. Для упрощения программирования таких операций, элементам памяти всех уровней присваивают сквозную нумерацию (сквозные адреса). В результате многоуровневая память с точки зрения адресации представляется как единая. Такая память называется виртуальной (кажущейся).
Процессору доступны все указанные математические адреса, так как именно они и включаются программистом в команды. Но при выполнении процедур обращения производится преобразование математического адреса в действительный адрес обращения к элементу памяти нужного уровня. Следовательно, виртуальная память физически включает в себя не только устройства памяти разных уровней, но и средства для преобразования адресов и перемещения информации из одного уровня в другой.