Адресная, ассоциативная и стековая организация памяти

Запоминающее устройство, как правило, содержит множество одинаковых запоминающих элементов, образующих запоминающий мас­сив. Массив разделен на отдельные ячейки; каждая из них предназ­начена для хранения двоичного кода, число разрядов в котором определяется шириной выборки памяти (байт, машинное слово или несколько слов). Способ организации памяти зависит от методов размещения и поиска информации в запоминающем массиве. По этому признаку различают адресную, ассоциативную и стековую память.

Адресная память

При адресной организации памяти размещение и поиск информа­ции в запоминающем массиве основаны на использовании адреса хранения слова. Адресом служит номер ячейки массива, в которой это слово размещается.

При записи (или считывании) слова в запоминающий массив инициирующая эту операцию команда должна указывать адрес, по которому производится запись (считывание).

Типичная структура адресной памяти (рис. 2.1) содержит запоминающий массив из N n-разрядных ячеек (обычно n равно 1, 4, 8 или 16) и его аппаратурное обрамление, включающее регистр адреса РгА, имеющий k разрядов (k больше или равно логарифму по основанию 2 от N), информационный регистр РгИ, блок адресной выборки БАВ, блок усилителей считывания БУС, блок разрядных усилителей-форми­рователей сигналов записи БУЗ и блок управления памятью БУП.

Рис. 2.1.

По коду адреса в регистре адреса блок адресной выборки формирует в соответствующей ячейке памяти сигналы, позволяющие произвести считывание или запись слова в ячейку.

Цикл обращения к памяти инициируется поступлением в блок управления памятью сигнала "Обращение".

Общая часть цикла обраще­ния включает в себя:

1) прием в регистр адреса с шины адреса ША адреса обращения;

2) прием блоком управления и расшифровка управляющего сигнала "Операция", указывающего вид операции (считывание или запись).

Далее, при считывании:

3) блок адресной выборки дешифрирует адрес и посылает сигналы считывания в заданную ячейку, при этом код записанного в ячейке слова считывается усилителями считывания и передается в информа­ционный регистр РгИ;

4) в памяти с разрушающим считыванием (при считывании все запо­минающие ячейки устанавливаются в нулевое состояние) производится регенерация информации в ячейке путем записи в нее из информаци­онного регистра РгИ считанного ранее слова;

5) считанное слово выдается из информационного регистра на выходную информационную шину ШИВых.

При записи:

3) производится прием записываемого слова с входной информаци­онной шины ШИВх в информационный регистр;

4) блок адресной выборки производит выборку и очистку ячейки, заданной в регистре адреса (в памяти с разрушающим считыванием для этого производится считывание без записи в информационный регистр);

5) в выбранную ячейку записывается слово из информационного регистра.

БУП генерирует необходимые последователь­ности управляющих сигналов, инициирующих работу отдельных узлов памяти.

Ассоциативная память

В памяти этого типа поиск нужной информации производится не по адресу, а по ее содержанию (по ассоциативному признаку). При этом поиск по ассоциативному признаку (или последовательно по отдельным его разрядам) происходит параллельно во времени для всех ячеек запоминающего массива. Ассоциативный поиск позволяет существенно упростить и ускорить обработку дан­ных. Это достигается за счет того, что в памяти этого типа опера­ция считывания информации совмещена с выполнением ряда логических операций.

Память этого типа применяется в специализированных вычисли­тельных машинах - машинах баз данных.