Загальні відомості та класифікація пристроїв пам’яті

План

1 Характеристики та параметри запам’ятовуючих пристроїв

2 Класифікація запам’ятовуючих пристрої

1 Запам'ятовувальний пристрій (ЗП) - технічний прилад, призначений для реалізації функцій пам'яті в ЕОМ.

Пам'ять ЕОМ - функціональна частина ЕОМ, призначена для запам'ятовування й (або) видачі даних.

Пам'ять (або ЗП) складається з величезного числа елементів пам'яті, кожний з яких може перебувати в одному із двох станів, кодуємих двійковою цифрою 0 або 1. Елементи ЗП (або біти, що кодують стани цих елементів) групуються в слова, тобто такі порції інформації, які можуть одночасно пересилатися між пам'яттю й процесором й (або) оброблятися останнім. До такої інформації відносяться програми рішення завдань, вихідні, проміжні й кінцеві дані. Запис або зчитування інформації називають також загальним терміном - звертання до ЗП. Час доступу (або звертання) - часовий інтервал від моменту, коли процесор виставив на адресній шині адресу необхідного осередку пам'яті й послав по шині керування наказ на читання або запис даних, до моменту здійснення зв'язку адресуємого осередку із шиною даних.

Основними параметрами ЗУ є ємність і швидкодія. Ємність ЗП визначається числом одиниць двійкової інформації (бітів), що дорівнює добутку кількості збережених слів (чисел) на їхню розрядність. Швидкодія ЗП характеризується часом циклу звертання t _зв, що при записі інформації складається із часу пошуку числа t _п, стирання раніше записаної інформації t _ст (при необхідності) і запису нового числа t _зап, тобто t _зв = t _п + t _ст + t _зап. При зчитуванні інформації час циклу звертання t _зв складається із часу пошуку t _п, зчитування t _зч і відновлення t _відн зчитаних кодів (при необхідності), тобто t _зв = t _п + t _зч + t _відн.

2 Залежно від використання розрізняють ЗП зовнішні й внутрішні.

За фізичними принципами дії ЗП можуть бути магнітні, напівпровідникові, надпровідні, оптичні і т. ін..

За способом зберігання інформації ЗП можуть бути статичні й динамічні.

У статичних ЗП адреса осередку визначається її місцем розташування в просторі. У статичних ЗП цифровий код залишається нерухомим щодо носія інформації протягом усього часу зберігання інформації; у динамічних ЗП цифрові коди перебувають у безперервному русі щодо носія інформації (регенеруються).

За здатністю записувати дані ЗП бувають такі, що тільки зчитують дані (ROM - Read Only Memory) і такі, що можуть і зчитувати, і записувати дані (RW - Read/Write).

За характером звертання бувають ЗП з адресним звертанням (або адресною вибіркою) і з асоціативним звертанням (асоціативною вибіркою).

У ЗП з адресним звертанням пошук необхідної інформації виконується за адресою - номеру запам'ятовувального осередку, у який під час запису була поміщена ця інформація.

У ЗП з асоціативним звертанням (в асоціативних ЗП) вибірка інформації відбувається не за адресою, а по деякій ознаці, що втримується в самому збереженому слові, тобто по змісту.

За способом доступу до заданого осередку (для адресних ЗП) розрізняють ЗП з послідовним, циклічним і довільним доступом.

У ЗП з послідовним доступом здійснюється послідовне звертання до осередків до тих пір, поки не відбудеться звертання до заданого осередку. Прикладом такого ЗУ може служити накопичувач на магнітній стрічці (НМС). Тут зона з потрібною інформацією знаходиться шляхом послідовного перегляду номерів зон при перемотуванні стрічки.

У ЗП із циклічним доступом інформація із заданого осередку зчитується тільки в певні моменти, розділені інтервалом часу. Інтервал часу між зчитуванням двох слів називається циклом роботи такого ЗП.

У ЗП з довільним доступом (RAM - Random Access Memory) інформація записується й зчитується по будь-якій адресі. У цих ЗП час звертання до необхідного осередку не залежить від того, до якого саме осередку звертаються, а залежить від швидкодії комутаційних схем, що забезпечують вибір заданого осередку. Запам'ятовувальні пристрої з довільним доступом найбільш швидкодіючі.

Для одержання одночасно великої інформаційної ємності й високої швидкодії в сучасних засобах обчислювальної техніки використовується ієрархічний принцип побудови ЗП. Технічна реалізація ієрархічних структур забезпечує більшу ємність пам'яті, малий час обігу, що дозволяє вирішувати на ЕОМ складні завдання, які вимагають зберігання великої кількості даних. В ієрархічній структурі можна виділити наступні рівні пам'яті.

Надоперативні ЗП (НОЗП) (або кеш - пам’ять) - ЗП, що мають швидкодію, порівняну зі швидкодією процесора. Ємність НОЗП звичайно становить 8, 16, 32 кБайт, а період обігу - кілька наносекунд. Вони призначаються для зберігання ряду чисел, використовуваних деякою поточною послідовністю команд програми. Кеш - пам’ять першого рівня (внутрішня) розташована у самому ядрі процесора, кеш – пам’ять другого рівня (зовнішня) – на системній платі.

Оперативні ЗП (ОЗП) - ЗП, призначені для зберігання даних і програм поточних обчислень, а також програм, до яких варто швидко перейти, якщо в ході обчислювального процесу виникло переривання. Оперативні ЗП мають ємність 128, 256, 512 Мбайт і період обігу десятки наносекунд. Оперативний ЗП може бути пов'язаний із процесором як безпосередніми зв'язками, так і через НОЗП.

Зовнішні ЗП (ВЗП) - ЗП, призначені для зберігання великих масивів інформації. Обсяг даних, які можуть одночасно зберігатися в таких ЗП, звичайно перевищує сотні мільйонів слів, однак період звертання до них становить від декількох мілісекунд до декількох десятків секунд. Дані, що зберігаються в зовнішніх ЗП, безпосередньо не використаються в обчислювальному процесі, а передаються із ВЗП в ОЗП. У якості зовнішніх ЗП найчастіше використають накопичувачі інформації на магнітних дисках (НМД), CD – диски, флеш – картки і т. ін.

Буферні ЗП (БЗП) - ЗП, призначені для проміжного зберігання даних при обміні між пристроями з різною швидкодією, наприклад між ОЗП й ВЗП. По ємності й швидкодії БЗА займають проміжне місце між ОЗП й ВЗП.

Постійні (однобічні) ЗП (ПЗП) - ЗП, призначені тільки для зберігання й зчитування інформації, що не змінюється в процесі обчислень (наприклад, постійно використовувані програми, різні константи, таблиці функцій, мікропрограми й т.д.). У ПЗП інформація записується один раз при виготовленні, а при роботі тільки зчитується. Такі ПЗП мають більшу швидкодію й меншу апаратну складність, чим ОЗП.

Домашнє завдання:

[5] С. 122-124

[6] С. 141-145