Цифровые устройства и микропроцессоры: Учебное пособие, страница 39

1.  Внешние ЗУ малого быстродействия. Это сменные магнитные диски  (50…80 Гбайт, время доступа порядка 5 мс), оптические диски (10…20 Гбайт, время доступа порядка  0,5 с).  Для сравнения: 1 Мбайт – книга, состоящая примерно из  400 страниц, это около 106 букв – одна  буква записывается (кодируется) одним  байтом.

2.  Буферные ЗУ- промежуточные, служат для временного хранения информации, подлежащей немедленной обработке  или  вводу/выводу. Это, так называемая,  КЭШ – память первой и второй очереди.

3.  Постоянные ЗУ (ПЗУ) - память для длительного хранения неизменяемой в процессе работы информации (специальных программ, микропрограмм, констант). ПЗУ – память  только для чтения ( RОМ –read only memory).

4. Оперативные ЗУ (ОЗУ) – память для хранения оперативной информации – операнды, исходные данные, результаты и др. ОЗУ должны допускать запись и считывание информации. ОЗУ   -   память с произвольным доступом  (RАМ –random access memory).

В свою очередь ОЗУ делят  на:

а) адресные:  адрес – номер ячейки, в которой хранится  информация  (поиск информации производится по адресу);

б) ассоциативные:  поиск выполняется не по адресу, а по содержанию этой информации (по тегам) сразу во всех ячейках, что позволяет значительно ускорить процесс поиска и обработки информации;

в)стековые:  это тоже безадресная память. Здесь ячейки памяти соединяются последовательно, новое слово как бы “заталкивает”                                                                                                                                                                                                                                                        предыдущее слово вглубь (трамвай с одной дверью!). Память типа LIFO (last in first out - последний вошел  - первый вышел).

5. Сверхоперативные ЗУ (СОЗУ). Это набор регистров, содержимое которых непосредственно используется при обработке информации (КЭШ первой очереди).

Как правило, характеристики системы памяти находятся в противоречии – чем больше объём, тем ниже быстродействие (рисунок 6.1).

                          

Рисунок 6.1 - Связь объёма и быстродействия памяти

Память  вычислителя может содержать не все названные виды памяти.     Конфигурация системы памяти  бывает различной, в зависимости от назначения ЭВУ. Для повышения производительности пользуются иерархической организацией памяти. Это такая память, которая состоит из ряда взаимосвязанных ЗУ различной емкости и быстродействия.  Каждое ЗУ обменивается информацией только с двумя соседними ЗУ.

В современных микро и мини ЭВМ используется исключительно полупроводниковая память на всех уровнях иерархической лестницы.  Стоимость памяти достигает половины стоимости всей микро ЭВМ, а её физическая реализация занимает до  70% общего объема!

6.2 Постоянные запоминающие устройства

Очень часто в различных применениях требуется хранение информации, которая не изменяется в процессе эксплуатации устройства. Простейшие ЗУ для запоминания постоянной информации можно построить на мультиплексорах. Схема такого постоянного запоминающего устройства и его условное обозначение приведены на рисунке 6.2.

                                  

Рисунок 6.2 - Схема постоянного запоминающего устройства

на мультиплексоре и его обозначение на принципиальных схемах.

 Здесь  RD – сигнал разрешения чтения, CS – сигнал выбора кристалла.

В этой схеме  постоянное запоминающее устройство хранит восемь бит информации (содержит восемь одноразрядных ячеек). Запоминание конкретного бита в  ячейку производится запайкой провода к источнику питания (запись единицы) или запайкой провода к земле (запись нуля).   Для того, чтобы увеличить разрядность ячейки памяти ПЗУ, эти микросхемы можно соединять параллельно по адресным входам (выходы и записанная информация естественно остаются независимыми). Схема параллельного соединения одноразрядных ПЗУ приведена на рисунке 6.3.    

                                      

Рисунок 6.3 - Схема четырёхразрядного ПЗУ на восемь слов (8х4)