Projektując system komputerowy, procesor , a także duża liczba urządzeń pamięciowych. Jednak głównym problemem jest to, że te części są drogie. Więc organizacja pamięci systemu można wykonać za pomocą hierarchii pamięci. Ma kilka poziomów pamięci z różnymi wskaźnikami wydajności. Ale wszystko to może zapewnić dokładny cel, taki, że czas dostępu może zostać skrócony. Hierarchia pamięci została opracowana w zależności od zachowania programu. W tym artykule omówiono przegląd hierarchii pamięci w architekturze komputera.

Co to jest hierarchia pamięci?

Pamięć w komputerze można podzielić na pięć hierarchii w oparciu o szybkość i wykorzystanie. Procesor może przechodzić z jednego poziomu na inny w zależności od swoich wymagań. Pięć hierarchii w pamięci to rejestry, pamięć podręczna, pamięć główna, dyski magnetyczne i taśmy magnetyczne. Pierwsze trzy hierarchie to pamięć ulotna, co oznacza, że nie ma zasilania, a następnie automatycznie tracą zapisane dane. Podczas gdy dwie ostatnie hierarchie nie są niestabilne, co oznacza, że przechowują dane na stałe.

Element pamięci to zestaw urządzenia pamięci masowej który przechowuje dane binarne w postaci bitów. Ogólnie, przechowywanie pamięci można podzielić na dwie kategorie, takie jak zmienne i nielotne.

Hierarchia pamięci w architekturze komputerów

Plik projekt hierarchii pamięci w systemie komputerowym obejmuje głównie różne urządzenia pamięci masowej. Większość komputerów została wyposażona w dodatkową pamięć, aby działała wydajniej poza główną pojemnością pamięci. Następujące diagram hierarchii pamięci jest hierarchiczną piramidą pamięci komputera. Projektowanie hierarchii pamięci jest podzielone na dwa typy, takie jak pamięć podstawowa (wewnętrzna) i dodatkowa (zewnętrzna).

Hierarchia pamięci

Pamięć podstawowa

Pamięć podstawowa jest również nazywana pamięcią wewnętrzną i jest bezpośrednio dostępna dla procesora. Pamięć ta zawiera rejestry główne, cache oraz CPU.

Pamięć drugorzędna

“co to jest regulator napięcia? ”

Pamięć dodatkowa jest również nazywana pamięcią zewnętrzną i jest dostępna dla procesora poprzez moduł wejścia / wyjścia. Ta pamięć zawiera dysk optyczny, dysk magnetyczny i taśmę magnetyczną.

Charakterystyka hierarchii pamięci

Charakterystyka hierarchii pamięci obejmuje głównie następujące elementy.

Wydajność

Wcześniej projektowanie systemu komputerowego odbywało się bez hierarchii pamięci, a luka szybkości między pamięcią główną a rejestrami procesora zwiększa się z powodu ogromnych rozbieżności w czasie dostępu, co spowoduje obniżenie wydajności systemu. Tak więc ulepszenie było obowiązkowe. Udoskonalenie tego zostało zaprojektowane w modelu hierarchii pamięci ze względu na wzrost wydajności systemu.

Umiejętność

“użyj zasilacza komputerowego do wzmacniacza samochodowego ”

Zdolność hierarchii pamięci to całkowita ilość danych, które można przechowywać w pamięci. Ponieważ za każdym razem, gdy przechodzimy z góry na dół w hierarchii pamięci, pojemność wzrośnie.

Czas dostępu

Czas dostępu w hierarchii pamięci to przedział czasu pomiędzy dostępnością danych, a także żądaniem odczytu lub zapisu. Ponieważ za każdym razem, gdy przechodzimy z góry na dół w hierarchii pamięci, czas dostępu będzie się wydłużał

Koszt za bit

Kiedy przechodzimy od dołu do góry w hierarchii pamięci, koszt każdego bitu wzrośnie, co oznacza, że pamięć wewnętrzna jest droga w porównaniu z pamięcią zewnętrzną.

Projektowanie hierarchii pamięci

Hierarchia pamięci w komputerach obejmuje głównie następujące elementy.

Rejestry

Zwykle rejestr jest statyczną pamięcią RAM lub SRAM w procesorze komputera, który jest używany do przechowywania słowa danych, które zazwyczaj ma 64 lub 128 bitów. Licznik programów rejestr jest najważniejszy jak również we wszystkich procesorach. Większość procesorów używa rejestru słów stanu, a także akumulatora. Rejestr słów statusowych jest używany do podejmowania decyzji, a akumulator jest używany do przechowywania danych, takich jak operacje matematyczne. Zwykle komputery lubią komputery ze złożonymi instrukcjami mają tak wiele rejestrów do akceptowania pamięci głównej, a RISC - zredukowany zestaw instrukcji komputery mają więcej rejestrów.

“użyj zasady dzielenia napięcia, aby obliczyć v na rysunku. ”

Pamięć podręczna

Pamięć podręczną można również znaleźć w procesorze, jednak rzadko może to być inna IC (układ scalony) który jest podzielony na poziomy. Pamięć podręczna zawiera porcje danych, które są często używane z pamięci głównej. Gdy procesor ma jeden rdzeń, rzadko będzie miał dwa (lub) więcej poziomów pamięci podręcznej. Obecne procesory wielordzeniowe będą miały trzy, 2 poziomy na każdy rdzeń, a jeden poziom jest współdzielony.

Pamięć główna

Główna pamięć komputera to nic innego jak jednostka pamięci w CPU, która komunikuje się bezpośrednio. Jest to główna jednostka pamięci komputera. Ta pamięć jest szybka, jak również duża pamięć używana do przechowywania danych podczas operacji komputera. Ta pamięć składa się z pamięci RAM oraz ROM.

Dyski magnetyczne

Dyski magnetyczne w komputerze to okrągłe płytki wykonane z tworzywa sztucznego, w przeciwnym razie z metalu, za pomocą namagnesowanego materiału. Często używane są dwie powierzchnie dysku, jak również wiele dysków może być ułożonych w stos na jednym wrzecionie za pomocą głowic odczytujących lub zapisujących, dostępnych na każdej płaszczyźnie. Wszystkie dyski w komputerze obracają się razem z dużą prędkością. Ścieżki w komputerze to nic innego jak bity, które są przechowywane w namagnesowanej płaszczyźnie w punktach obok koncentrycznych okręgów. Są one zwykle podzielone na sekcje, które nazywane są sektorami.

Taśma magnetyczna

Ta taśma to normalne nagranie magnetyczne, które zostało zaprojektowane z cienką, magnesowalną powłoką na rozciągniętej plastikowej folii cienkiego paska. Służy to głównie do tworzenia kopii zapasowych ogromnych danych. Zawsze, gdy komputer wymaga dostępu do paska, najpierw zostanie zamontowany, aby uzyskać dostęp do danych. Gdy dane zostaną udostępnione, zostaną odmontowane. Czas dostępu do pamięci będzie wolniejszy w przypadku paska magnetycznego, a dostęp do paska zajmie kilka minut.

Zalety hierarchii pamięci

Potrzeba hierarchii pamięci obejmuje następujące elementy.

Dystrybucja pamięci jest prosta i ekonomiczna
Usuwa zewnętrzne zniszczenia
Dane można rozproszyć po całym świecie
Umożliwia stronicowanie na żądanie i wstępne stronicowanie
Zamiana będzie sprawniejsza

A więc o to chodzi hierarchia pamięci . Na podstawie powyższych informacji możemy wreszcie wywnioskować, że jest on używany głównie w celu zmniejszenia kosztu bitu, częstotliwości dostępu i zwiększenia pojemności, czasu dostępu. Zatem to od projektanta zależy, jak bardzo potrzebują tych cech, aby zaspokoić potrzeby swoich konsumentów. Oto pytanie do Ciebie, hierarchia pamięci w systemie operacyjnym ?