Запоминающие устройства ЭВМ, страница 2

<36>

Вышеуказанные временные характеристики  очень поверхностны для оценки быстродействия, так как не учитывают множество реальных физических процессов, происходящих в ЗУ.

Стоимость ЗУ оценивают чаще не общую, а относительную. Идеальна была бы оценка стоимости хранения одного бита (байта, слова, Кб, Мб) информации, в руб/бит. Эта величина ныне колеблется от 10^-2      до 10^-20 руб/бит. Зависит она как от типа используемых запоминающих элементов (запоминающей среды), так и от структуры вспомогательных (обрамляющих) элементов и устройства управления.

Каждое конкретное ЗУ при любом его физическом исполнении обладает определенными значениями быстродействия и емкости. С увеличением емкости быстродействие уменьшается, что объясняется, в частности, усложнением поиска требуемой информации.

Столь же тесно увязаны стоимость и быстродействие.

<37>

Для технического разрешения этих противоречивых требований используется иерархическая организация структуры памяти.

Но иерархия взаимоувязана с  классификацией  ЗУ ЭВМ.

Иерархическая структура памяти предполагает объединение нескольких ЗУ различных типов, отличающихся по емкости и быстродействию, в общую память вычислительной системы (машины). Иерархическая структура ЗУ ЭВМ позволяет сочетать хранение большого объема информации с быстрым доступом к информации в процессе ее обработки, что способствует в совокупности повышению производительности (более глобально – эффективности) вычислительных систем.

В иерархии памяти можно выделить следующие основные уровни:

–  внутреннюю память;

–  внешнюю память;

–  буферную память.

Иногда сюда добавляют архивную память (но строго – это разновидность внешней памяти) и вспомогательную (ОЗУ каналов и ППД).

Рис. 1.1.1

СОЗУ имеет  относительно малую емкость и высокое быстродействие и предназначено для кратковременного хранения части данных и фрагментов программ, непосредственно используемых в данный момент для общения с АЛУ в процессе вычислений. Обычный объем – от десятков до сотен тысяч машинных слов. Другие названия – регистровая память, кэш-память.

Отметим, что на первом уровне находятся и отдельные регистры – электронные ЗУ того же назначения, что и СОЗУ. Они могут входить непосредственно в состав АЛУ, устройств управления, как, впрочем, и другие устройства ЭВМ.

Регистры строятся подобно операционным устройствам в интегральных схемах.

Об управляющей памяти пойдет отдельный разговор в разделе, посвященном УУ. Ее назначение – обеспечить выдачу кодов команд, микрокоманд.

2-й уровень когда-то первоначально (лет 35 - 40 назад) строился на ферритовых сердечниках и  тонких магнитных пленках, а ныне и ОЗУ, и ПЗУ исключительно СБИС.

Назначение ОЗУ уже освещалось.

Запись в ПЗУ осуществляется однократно, чаще всего при приготовлении устройства. ПЗУ нужно для хранения неизменяемой (даже может быть за время «жизни» ЭВМ) информации: стандартных программ и подпрограмм, констант, табличных данных и т.д. ПЗУ используется на 1-ом уровне в микропрограммных системах. Важное применение ПЗУ – хранение важнейших управляющих программ (например, супервизора, монитора и др.).

Выполняется ПЗУ на диодных элементах ИС, а также на различных гибридных и, даже, на оптических элементах. Время обращения к ПЗУ сравнимо либо меньше времени обращения к ОЗУ.

<38>

Внешняя память в целом предназначена для хранения больших объемов информации и выполняется из ЗУ большой емкости – внешних ЗУ. Непосредственной связи с процессором ВЗУ не имеют. Их объем достигает сотен  Гб, но быстродействие от десятков микросекунд до  секунд.

Архив чаще всего строится на наименее быстродействующей памяти (например, МЛ!). Назначение вполне понятно из названия.