Memory Hierarchy sa Computer Architecture

Memory Hierarchy sa Computer Architecture

Sa disenyo ng computer system, isang processor , pati na rin ang isang malaking halaga ng mga aparato sa memorya, ay ginamit. Gayunpaman, ang pangunahing problema ay, ang mga bahaging ito ay mahal. Kaya ang samahan ng memorya ng system ay maaaring gawin ng memorya hierarchy. Ito ay may maraming mga antas ng memorya na may iba't ibang mga rate ng pagganap. Ngunit ang lahat ng ito ay maaaring magbigay ng isang eksaktong layunin, tulad na ang oras ng pag-access ay maaaring mabawasan. Ang hierarchy ng memorya ay binuo depende sa pag-uugali ng programa. Tinalakay ng artikulong ito ang isang pangkalahatang ideya ng hierarchy ng memorya sa arkitektura ng computer.



Ano ang Memory Hierarchy?

Ang memorya sa isang computer ay maaaring nahahati sa limang hierarchies batay sa bilis pati na rin sa paggamit. Ang processor ay maaaring ilipat mula sa isang antas patungo sa isa pa batay sa mga kinakailangan nito. Ang limang hierarchies sa memorya ay mga rehistro, cache, pangunahing memorya, mga magnetic disc, at mga magnetikong teyp. Ang unang tatlong mga hierarchy ay pabagu-bago ng isipan na nangangahulugang kapag walang lakas, at pagkatapos ay awtomatikong nawala ang kanilang nakaimbak na data. Samantalang ang huling dalawang mga hierarchy ay hindi pabagu-bago na nangangahulugang itinatago nila ang data nang permanente.


Ang isang elemento ng memorya ay ang hanay ng mga aparato sa pag-iimbak na nag-iimbak ng binary data sa uri ng mga piraso. Sa pangkalahatan, ang pag-iimbak ng memorya maaaring maiuri sa dalawang kategorya tulad ng pabagu-bago ng isip pati na rin hindi pabagu-bago.





Memory Hierarchy sa Computer Architecture

Ang disenyo ng hierarchy ng memorya sa isang computer system pangunahin na may kasamang iba't ibang mga aparato sa pag-iimbak. Karamihan sa mga computer ay itinayo na may labis na imbakan upang magpatakbo ng mas malakas na lampas sa pangunahing kapasidad ng memorya. Ang mga sumusunod diagram ng hierarchy ng memorya ay isang hierarchical pyramid para sa memorya ng computer. Ang pagdidisenyo ng hierarchy ng memorya ay nahahati sa dalawang uri tulad ng pangunahing (Panloob) na memorya at pangalawang (Panlabas) na memorya.

Memory Hierarchy

Memory Hierarchy



Pangunahing memorya

Ang pangunahing memorya ay kilala rin bilang panloob na memorya, at ito ay maa-access ng processor nang diretso. Ang memorya na ito ay may kasamang pangunahing, cache, pati na rin ang mga rehistro ng CPU.


Pangalawang memorya

Ang pangalawang memorya ay kilala rin bilang panlabas na memorya, at maa-access ito ng processor sa pamamagitan ng isang input / output module. Kasama sa memorya na ito ang isang optical disk, magnetic disk, at magnetic tape.

Mga Katangian ng Hierarchy ng Memory

Pangunahing isinasama ng mga katangian ng hierarchy ng memorya ang mga sumusunod.

Pagganap

Dati, ang pagdidisenyo ng isang computer system ay ginawa nang walang hierarchy ng memorya, at ang agwat ng bilis sa gitna ng pangunahing memorya pati na rin ang mga rehistro ng CPU ay nagpapabuti dahil sa malaking pagkakaiba-iba sa oras ng pag-access, na magiging sanhi ng mas mababang pagganap ng system. Kaya, sapilitan ang pagpapahusay. Ang pagpapahusay nito ay dinisenyo sa modelo ng hierarchy ng memorya dahil sa pagtaas ng pagganap ng system.

Kakayahan

Ang kakayahan ng hierarchy ng memorya ay ang kabuuang halaga ng data na maiimbak ng memorya. Dahil tuwing lumilipat kami mula sa itaas hanggang sa ibaba sa loob ng hierarchy ng memorya, pagkatapos ay tataas ang kapasidad.

Oras ng pagtanggap

Ang oras ng pag-access sa hierarchy ng memorya ay ang agwat ng oras sa gitna ng pagkakaroon ng data pati na rin ang kahilingan na basahin o magsulat. Dahil tuwing lumilipat kami mula sa itaas hanggang sa ibaba sa loob ng hierarchy ng memorya, pagkatapos ay tataas ang oras ng pag-access

Cost per bit

Kapag lumipat kami mula sa ibaba hanggang sa itaas sa loob ng hierarchy ng memorya, pagkatapos ay tataas ang gastos para sa bawat bit na nangangahulugang ang isang panloob na memorya ay mahal kumpara sa panlabas na memorya.

Disenyo ng Hierarchy ng Memorya

Pangunahin na kasama ang hierarchy ng memorya sa mga computer ang mga sumusunod.

Mga rehistro

Karaniwan, ang rehistro ay isang static na RAM o SRAM sa processor ng computer na ginagamit para sa paghawak ng salitang data na karaniwang 64 o 128 bits. Ang counter ng programa ang magparehistro ang pinakamahalaga pati na rin ang matatagpuan sa lahat ng mga nagpoproseso. Karamihan sa mga nagpoproseso ay gumagamit ng isang rehistro sa katayuan ng salita pati na rin isang nagtitipon. Ginagamit ang isang rehistro sa katayuan ng salita para sa paggawa ng desisyon, at ginagamit ang nagtitipon upang iimbak ang data tulad ng pagpapatakbo ng matematika. Karaniwan, gusto ng mga computer kumplikadong pagtuturo set computer maraming rehistro para sa pagtanggap ng pangunahing memorya, at RISC- nabawasan ang hanay ng pagtuturo mas maraming rehistro ang computer.

Memory ng Cache

Ang memorya ng cache ay maaari ding matagpuan sa processor, subalit bihira na maaaring iba pa ito IC (integrated circuit) na pinaghiwalay sa mga antas. Hawak ng cache ang tipak ng data na madalas gamitin mula sa pangunahing memorya. Kapag ang processor ay may isang solong core pagkatapos magkakaroon ito ng dalawa (o) higit pang mga antas ng cache na bihirang. Ang kasalukuyang mga nagpoproseso ng multi-core ay magkakaroon ng tatlo, 2-antas para sa bawat isang core, at isang antas ang ibinahagi.

Pangunahing memorya

Ang pangunahing memorya sa computer ay walang anuman, ang yunit ng memorya sa CPU na direktang nakikipag-usap. Ito ang pangunahing yunit ng imbakan ng computer. Ang memorya na ito ay mabilis pati na rin ang malaking memorya na ginamit para sa pag-iimbak ng data sa buong pagpapatakbo ng computer. Ang memorya na ito ay binubuo ng RAM pati na rin ang ROM.

Mga Magnetic Disks

Ang mga magnetic disk sa computer ay mga bilog na plato na gawa sa plastik kung hindi man ay metal sa pamamagitan ng pang-magnet na materyal. Kadalasan, ang dalawang mukha ng disk ay ginagamit pati na rin maraming mga disk ang maaaring isinalansan sa isang suliran sa pamamagitan ng pagbabasa o pagsulat ng mga ulo na makukuha sa bawat eroplano. Ang lahat ng mga disk sa computer ay magkakasamang lumiliko sa mataas na bilis. Ang mga track sa computer ay walang iba kundi ang mga piraso na nakaimbak sa loob ng magnetized na eroplano sa mga spot sa tabi ng mga bilog na concentric. Karaniwan itong pinaghihiwalay sa mga seksyon na pinangalanan bilang mga sektor.

Magnetic Tape

Ang tape na ito ay isang normal na magnetikong pagrekord na idinisenyo na may isang payat na magnetizable na takip sa isang pinalawig, plastic film ng manipis na strip. Pangunahin itong ginagamit upang mai-back up ang napakalaking data. Kailan man nangangailangan ang computer na mag-access sa isang strip, una itong mai-mount upang ma-access ang data. Kapag pinapayagan ang data, pagkatapos ay maaalis ito. Ang oras ng pag-access ng memorya ay magiging mas mabagal sa loob ng magnetic strip pati na rin magtatagal ng ilang minuto para sa pag-access sa isang strip.

Mga kalamangan ng Hierarchy ng Memory

Ang pangangailangan para sa isang hierarchy ng memorya ay nagsasama ng mga sumusunod.

  • Ang pamamahagi ng memorya ay simple at matipid
  • Tinatanggal ang panlabas na pagkasira
  • Maaaring kumalat ang data sa buong lugar
  • Permits demand paging & pre-paging
  • Ang pagpapalit ay magiging mas bihasa

Kaya, ito ay tungkol sa lahat hierarchy ng memorya . Mula sa impormasyon sa itaas, sa wakas, maaari nating tapusin na ito ay pangunahing ginagamit upang bawasan ang kaunting gastos, dalas ng pag-access, at upang madagdagan ang kapasidad, oras ng pag-access. Nasa sa taga-disenyo kung gaano nila kailangan ang mga katangiang ito para sa pagtugon sa mga pangangailangan ng kanilang mga mamimili. Narito ang isang katanungan para sa iyo, memorya hierarchy sa OS ?