Последовательная интерполяция (геометрическая интерполяция функции 2-х переменных). Формула Лагранжа для неравностоящих узлов. Способы организации размещения и поиска информации в ЭВМ. ВЗУ на магнитных дисках, страница 3

Вопрос 11

Организация памяти ЭВМ

Выгоднее всего в ЭВМ иметь быстродействующую память большой емкости и малой стоимости. Быстродействующая память – дорогая.

Выход ищут в комбинации большой по объему памяти, но медленной и наоборот. В этом суть многоуровневой структуры памяти.

ПЗУ (ROM) предназначен для хранения программы начального тестирования компьютера, а также базовой системы ввода-вывода (BIOS) – это элементарные функции ввода и вывода данных.

Математический сопроцессор предназначен для выполнения арифметических операций и вычисления значений элементарных функций (в настоящее время FPU совмещен с CPU).

ПЗУ программируется на заводе-изготовителе. Бывают ПЗУ перепрограммируемые (EPROM).

Регистры (быстрые регистры) предназначены для хранения данных, которыми непосредственно манипулирует процессор. Регистры   - устройства на основе триггеров.

ОЗУ – оперативное запоминающее устройство (RAM – Random Access Memory) – предназначен для хранения программ, исходных и промежуточных данных, а также данных о состоянии ЭВМ. ОЗУ часто состоит из двух памятей: статической (cache) (малая по объему, дорогая, большое энергопотребление, но быстрая) и динамической памяти (большая по объему, дешевая и медленная).

Работа Cache основана на использовании триггеров (электронных двухтранзисторных устройств, имеющих два устойчивых состояния).

Объем cache – 10% от объема ОЗУ. Кэш бывает внутренний и внешний.

Системная шина – система проводников, по которым передаются данные, команды и адреса. В современных  персональных компьютерах разрядность данных или адресов равна 32 или 64.

Динамическая память (динамически обновляемая) – её работа основана на свойстве электрического конденсатора сохранять электрический заряд. Для TTL (транзисторно-транзисторной логики) единице соответствует U≥2.4 В, но меньше 5 В, а ноль – меньше 0.6 В.

Поскольку любой конденсатора имеет токи утечки, приходится периодически подзаряжать его.

Вопрос 12

Способы организации размещения и поиска информации в ЭВМ

По способам организации, размещения и поиска информации ЗУ подразделяются на:

1) адресный способ. Каждой ячейке памяти (байт, слово, сектор, кластер) выделяется адрес – некоторое целое число, по которому процессор определяет расположение информации.

Это характерно для регистров, ПЗУ, ВЗУ и динамической памяти.

2) ассоциативный способ. Поиск производится по некоторому признаку (ассоциации). При этом обращение производится по всему массиву и над каждой ячейкой в массиве выполняются некоторые простейшие логические операции.

Характерен для статической (cache) памяти и обеспечивает более высокое быстродействие.

Человеческая память имеет такой же способ организации.

3) стековый способ. Данные загружаются и считываются через вершину стека. Используется для выполнения подпрограммы и прерываний.

Вопрос 13

ОЗУ и ПЗУ. Кэш

Важнейшими характеристиками ОЗУ и ПЗУ помимо объема является быстродействие. Быстродействие имеет 2 стороны: время доступа и время цикла.

Время доступа:

Подаем адрес, затем сигнал управления на считывание. Через некоторое время после подачи СУ на выходе появляются данные. Это и есть время доступа.

Для ОЗУ может быть и сигнал на запись.

Время цикла – минимальное необходимое время между двумя последовательными сигналами управления (наиболее важный параметр).

В cache находится та часть программы, которую процессор непосредственно обрабатывает в данный момент.

Если в cache не оказывается нужного фрагмента программы, то она подкачивается из динамической памяти. Эта ситуация называется cache-промахом. Если фрагмент оказался – cache-попаданием.

Для подкачки и откачки программы из динамической памяти в статическую и обратно применяют специальные контроллеры. Положительный эффект достигается, если cache-попаданий больше cache-промахов.

Cache-память недоступна программисту.

При перезаписывании из Cache в динамическую память используют сквозную запись (данные одновременно записываются и в кэш, и в динамическую память) или обратную запись (сначала в кэш, а потом  в динамическую).