Основная память 2 0 3
два таких уровня. В последних разработках все чаще появляется также третий уровень кэш-памяти (L3), причем разработчики ВМ говорят о целесообразности введения и четвертого уровня — L4. Каждый последующий уровень кэш-памяти имеет большую емкость, но одновременно и меньшее быстродействие по сравне­нию с предыдущим. Как бы то ни было, по «скорости» любой уровень кэш-памяти . превосходит основную память. Все виды внутренней памяти реализуются на ос­нове полупроводниковых технологий и в основном,являются энергозависимыми. Долговременное хранение больших объемов информации (программ и данных) обеспечивается внешними ЗУ, среди которых наиболее распространены запоми­нающие устройства на базе магнитных и оптических дисков, а также магнитолен-точные ЗУ.
Наконец, еще один уровень иерархии может быть добавлен между основной : памятью и дисками. Этот уровень носит название дисковой кэш-памяти и реали­зуется в виде самостоятельного ЗУ, включаемого в состав магнитного диска. Дис-;■■ ковая кэш-память существенно улучшает производительность при обмене инфор-. мацией между дисками и основной памятью.
Иерархия может быть дополнена и другими видами памяти. Так, некоторые [ модели ВМ фирмы IBM включают в себя так назьшаемую расширенную память ! (expanded storage), выполненную на основе полупроводниковой технологии, но имеющую меньшее быстродействие и стоимость по сравнению с ОП. Строго гово-■ ря, этот вид памяти не входит в иерархию, а представляет собой ответвление от ΐ нее, поскольку данные могут передаваться только между расширенной и основной , памятью, но не допускается обмен между расширенной и внешней памятью.
: Основная память
Основная память (ОП) представляет собой единственный вид памяти, к которой ЦП может обращаться непосредственно (исключение составляют лишь регистры центрального процессора). Информация, хранящаяся на внешних ЗУ, становится доступной процессору только после того, как будет переписана в основную память!
Основную память образуют запоминающие устройства с произвольным досту­пом. Такие ЗУ образованы как массив ячеек, а «произвольный доступ» означает, что обращение к любой ячейке занимает одно и то же время и может производить­ся в произвольной последовательности. Каждая ячейка содержит фиксированное число запоминающих элементов и имеет уникальный адрес, позволяющий разли­чать ячейки при обращении к ним для выполнения операций записи и считыва­ния.
Следствием огромных успехов в области полупроводниковых технологий стало изменение элементной базы основной памяти. На смену ЗУ на базе ферромагнит­ных колец пришли полупроводниковые микросхемы, использование которых в наши дни стало повсеместным1.
■! В полупроводниковвж ЗУ применяются запоминающие элементы на основе: биполярных транзисто-„ров; приборов со структурой «металл-окисел-полупроводник» (МОП-транзисторов); приборов со
структурой «металл-нитрид-окисел-полупроводник» (МНОП); приборов с зарядовой связвю (ПЗС);
МОП-транзисторов с изолированнвм затвором и др.
2 0 4 . Глава 5. Память
Основная память может включать в себя два типа устройств: оперативные за­поминающие устройства (ОЗУ) и постоянные запоминающие устройства (ПЗУ)
Преимущественную долю основной памяти образует ОЗУ, называемое опера­тивным, потому что оно допускает как запись, так и считывание информации, причем обе операции выполняются однотипно, практически с одной и той же ско­ростью, и производятся с помощью электрических сигналов. В англоязычной литературе ОЗУ соответствует аббревиатура RAM — Random Access Memory, то есть «память с произвольным доступом», что не совсем корректно, поскольку па­мятью с произвольным доступом являются также ПЗУ и регистры процессора. Для большинства типов полупроводниковых ОЗУ характерна энергозависимость — даже при кратковременном прерывании питания хранимая информация теряется. Микросхема ОЗУ должна быть постоянно подключена к источнику питания и по­этому может использоваться только как временная память.
Вторую группу полупроводниковых ЗУ основной памяти образуют энергоне­зависимые микросхемы ПЗУ (ROM — Read-Only Memory). ПЗУ обеспечивает счи­тывание информации, но не допускает ее изменения (в ряде случаев информация в ПЗУ может быть изменена, но этот процесс сильно отличается от считывания и требует значительно большего времени).
Блочная организация основной памяти
Емкость основной.памяти современных ВМ слишком велика, чтобы ее можно бьшо реализовать на базе единственной интегральной микросхемы (ИМС). Необходи­мость объединения нескольких ИМС ЗУ возникает также, когда разрядность ячеек в микросхеме ЗУ меньше разрядности слов ВМ.
Увеличение разрядности ЗУ реализуется за счет объединения.адресных вхо­дов объединяемых ИМС ЗУ. Информационные входы и выходы микросхем явля­ются входами и выходами модуля ЗУ увеличенной разрядности (рис. 5.2). Полу­ченную совокупность микросхем называют модулем памяти Модулем можно считать и единственную микросхему, если она уже имеет нужную разрядность. Один или несколько модулей образуют банк памяти.
Для получения требуемой емкости ЗУ нужно определенным образом объеди­нить несколько банков памяти меньшей емкости. В общем случае основная па-
Hosted by uCoz