V konstrukci počítačového systému procesor , stejně jako velké množství paměťových zařízení, bylo použito. Hlavním problémem však je, že tyto díly jsou drahé. Takže organizace paměti systému lze provést pomocí hierarchie paměti. Má několik úrovní paměti s různými rychlostmi výkonu. Ale to vše může poskytnout přesný účel, takže lze zkrátit dobu přístupu. Hierarchie paměti byla vyvinuta v závislosti na chování programu. Tento článek pojednává o přehledu hierarchie paměti v architektuře počítače.
Co je hierarchie paměti?
Paměť v počítači lze rozdělit do pěti hierarchií na základě rychlosti i využití. Procesor se může pohybovat z jedné úrovně na druhou na základě svých požadavků. Pět hierarchií v paměti jsou registry, mezipaměť, hlavní paměť, magnetické disky a magnetické pásky. První tři hierarchie jsou volatilní paměti, což znamená, že není k dispozici žádná energie, a poté automaticky ztratí svá uložená data. Zatímco poslední dvě hierarchie nejsou nestálé, což znamená, že ukládají data trvale.
Paměťový prvek je sada paměťová zařízení který ukládá binární data v typu bitů. Obecně, ukládání paměti lze rozdělit do dvou kategorií, jako jsou těkavé a těkavé.
Hierarchie paměti v počítačové architektuře
The design hierarchie paměti v počítačovém systému zahrnuje hlavně různá úložná zařízení. Většina počítačů byla vestavěna s dalším úložištěm, aby fungovala výkonněji nad kapacitu hlavní paměti. Následující hierarchický diagram paměti je hierarchická pyramida pro paměť počítače. Návrh hierarchie paměti je rozdělen na dva typy, jako je primární (interní) paměť a sekundární (externí) paměť.
Hierarchie paměti
Primární paměť
Primární paměť je také známá jako interní paměť, která je přímo přístupná procesoru. Tato paměť obsahuje hlavní, mezipaměť a registry CPU.
Sekundární paměť
Sekundární paměť je také známá jako externí paměť a je přístupná procesoru prostřednictvím vstupního / výstupního modulu. Tato paměť obsahuje optický disk, magnetický disk a magnetickou pásku.
Charakteristika hierarchie paměti
Vlastnosti hierarchie paměti zahrnují zejména následující.
Výkon
Dříve byl návrh počítačového systému prováděn bez hierarchie paměti a rozdíl v rychlosti mezi hlavní pamětí a registry CPU se zvyšuje kvůli velkým rozdílům v přístupovém čase, což způsobí nižší výkon systému. Vylepšení tedy bylo povinné. Toto vylepšení bylo navrženo v modelu hierarchie paměti kvůli zvýšení výkonu systému.
Schopnost
Schopnost hierarchie paměti je celkové množství dat, které může paměť uložit. Protože kdykoli se v hierarchii paměti posuneme shora dolů, kapacita se zvýší.
Čas přístupu
Čas přístupu v hierarchii paměti je časový interval mezi dostupností dat a požadavkem na čtení nebo zápis. Protože kdykoli se v hierarchii paměti posuneme shora dolů, čas přístupu se zvýší
Cena za bit
Když se v hierarchii paměti posuneme zdola nahoru, cena za každý bit se zvýší, což znamená, že interní paměť je ve srovnání s externí pamětí drahá.
Návrh hierarchie paměti
Hierarchie paměti v počítačích zahrnuje hlavně následující.
Registry
Registrem je obvykle statická RAM nebo SRAM v procesoru počítače, který se používá pro uchovávání datového slova, které je obvykle 64 nebo 128 bitů. Počitadlo programu registr je nejdůležitější stejně jako u všech procesorů. Většina procesorů používá registr stavového slova i akumulátor. Pro rozhodování se používá registr stavového slova a akumulátor se používá k ukládání dat, jako je matematická operace. Počítače obvykle mají rádi komplexní instruktážní sada počítačů - mít tolik registrů pro přijímání hlavní paměti a - RISC - redukovaná sada instrukcí počítače mají více registrů.
Vyrovnávací paměť
Mezipaměť lze také najít v procesoru, ale zřídka to může být jiná IC (integrovaný obvod) který je rozdělen do úrovní. Mezipaměť obsahuje hromadu dat, která se často používají z hlavní paměti. Pokud má procesor jedno jádro, bude mít zřídka dvě (nebo) více úrovní mezipaměti. Současné vícejádrové procesory budou mít tři, 2 úrovně pro každé jedno jádro a jedna úroveň bude sdílena.
Hlavní paměť
Hlavní paměť v počítači není nic jiného než paměťová jednotka v CPU, která komunikuje přímo. Je to hlavní paměťová jednotka počítače. Tato paměť je rychlá stejně jako velká paměť používaná k ukládání dat během operací počítače. Tato paměť je tvořena RAM i ROM.
Magnetické disky
Magnetické disky v počítači jsou kruhové desky vyrobené z plastu, jinak z kovu magnetizovaným materiálem. Často se využívají dvě strany disku a mnoho disků může být naskládáno na jedno vřeteno čtecími nebo zapisovacími hlavami, které lze získat v každé rovině. Všechny disky v počítači se společně otáčejí vysokou rychlostí. Stopy v počítači nejsou nic jiného než bity, které jsou uloženy v magnetizované rovině v místech vedle soustředných kruhů. Ty jsou obvykle rozděleny do sekcí, které jsou pojmenovány jako sektory.
Magnetická páska
Tato páska je běžný magnetický záznam, který je navržen s tenkým magnetizovatelným potahem na prodloužené plastové fólii tenkého proužku. Používá se hlavně k zálohování obrovských dat. Kdykoli počítač vyžaduje přístup k pásu, nejprve se připojí, aby získal přístup k datům. Jakmile jsou data povolena, budou odpojena. Doba přístupu do paměti bude v rámci magnetického proužku pomalejší a přístup k pásu bude trvat několik minut.
Výhody hierarchie paměti
Potřeba hierarchie paměti zahrnuje následující.
- Distribuce paměti je jednoduchá a ekonomická
- Odstraňuje vnější destrukci
- Data lze rozšířit do celého světa
- Umožňuje stránkování a předběžné stránkování
- Výměna bude zdatnější
O toto tedy jde hierarchie paměti . Z výše uvedených informací nakonec můžeme vyvodit závěr, že se používá hlavně ke snížení bitových nákladů, přístupové frekvence a ke zvýšení kapacity, přístupové doby. Je tedy na návrháři, jak moc tyto vlastnosti potřebují k uspokojení potřeb svých spotřebitelů. Zde je otázka pro vás, hierarchie paměti v OS ?
