Muistihierarkia tietokonearkkitehtuurissa

Kokeile Instrumenttia Ongelmien Poistamiseksi





Tietokonejärjestelmän suunnittelussa prosessori , samoin kuin paljon muistilaitteita, on käytetty. Suurin ongelma on kuitenkin, että nämä osat ovat kalliita. Joten muistijärjestely järjestelmän hierarkian avulla. Siinä on useita muistitasoja, joiden suorituskyky on erilainen. Mutta kaikki nämä voivat tarjota tarkan tarkoituksen, jotta pääsyn aikaa voidaan lyhentää. Muistihierarkia kehitettiin ohjelman käyttäytymisen mukaan. Tässä artikkelissa käsitellään yleiskatsaus tietokoneen arkkitehtuurin muistihierarkiaan.

Mikä on muistihierarkia?

Tietokoneen muisti voidaan jakaa viiteen hierarkiaan nopeuden ja käytön perusteella. Prosessori voi siirtyä vaatimuksiltaan tasolta toiselle. Viisi hierarkiaa muistissa ovat rekisterit, välimuisti, päämuisti, magneettilevyt ja magneettinauhat. Kolme ensimmäistä hierarkiaa ovat epävakaita muistoja, jotka tarkoittavat, kun virtaa ei ole, ja sitten ne menettävät automaattisesti tallennetut tiedot. Kaksi viimeistä hierarkiaa eivät ole haihtuvia, mikä tarkoittaa, että ne tallentavat tietoja pysyvästi.




Muistielementti on joukko tallennuslaitteet joka tallentaa binaaritiedot bittityyppiin. Yleisesti, muistin varastointi voidaan luokitella kahteen luokkaan, kuten haihtuvat ja haihtumattomat.

Muistihierarkia tietokonearkkitehtuurissa

muistihierarkian suunnittelu tietokonejärjestelmässä sisältää pääasiassa erilaisia ​​tallennuslaitteita. Suurin osa tietokoneista oli rakennettu ylimääräisellä tallennustilalla, jotta ne toimisivat tehokkaammin päämuistikapasiteetin ulkopuolella. Seuraavat muistihierarkiakaavio on hierarkkinen pyramidi tietokonemuistille. Muistihierarkian suunnittelu on jaettu kahteen tyyppiin, kuten ensisijainen (sisäinen) muisti ja toissijainen (ulkoinen) muisti.



Muistihierarkia

Muistihierarkia

Ensisijainen muisti

Ensisijainen muisti tunnetaan myös nimellä sisäinen muisti, ja prosessori pääsee siihen suoraan. Tämä muisti sisältää pää-, välimuisti- ja prosessorirekisterit.


Toissijainen muisti

Toissijainen muisti tunnetaan myös ulkoisena muistina, ja prosessori pääsee siihen sisääntulo- / lähtömoduulin kautta. Tämä muisti sisältää optisen levyn, magneettilevyn ja magneettinauhan.

Muistihierarkian ominaisuudet

Muistihierarkian ominaisuudet sisältävät pääasiassa seuraavat.

Esitys

Aikaisemmin tietojärjestelmän suunnittelu tehtiin ilman muistihierarkiaa, ja päämuistin ja CPU-rekistereiden välinen nopeusero kasvaa, koska pääsyajan välillä on valtava ero, mikä aiheuttaa järjestelmän heikomman suorituskyvyn. Joten parannus oli pakollinen. Tämän parannus suunniteltiin muistihierarkiamallissa järjestelmän suorituskyvyn kasvun vuoksi.

Kyky

Muistihierarkian kyky on muistin tallennettavien tietojen kokonaismäärä. Koska aina kun siirrymme ylhäältä alas muistihierarkian sisällä, kapasiteetti kasvaa.

Kirjautumisaika

Muistihierarkian pääsyaika on ajanjakso tietojen saatavuuden sekä luku- tai kirjoituspyynnön välillä. Koska aina kun siirrymme ylhäältä alas muistihierarkian sisällä, pääsyaika kasvaa

Kustannus bittiä kohti

Kun siirrymme alhaalta ylöspäin muistihierarkian sisällä, kunkin bitin hinta kasvaa, mikä tarkoittaa, että sisäinen muisti on kallista verrattuna ulkoiseen muistiin.

Muistihierarkian suunnittelu

Tietokoneiden muistihierarkia sisältää pääasiassa seuraavat.

Rekisterit

Yleensä rekisteri on staattinen RAM tai SRAM tietokoneen prosessorissa, jota käytetään pitämään datasana, joka on tyypillisesti 64 tai 128 bittiä. Ohjelmalaskuri rekisteri on tärkein samoin kuin kaikissa prosessoreissa. Suurin osa prosessoreista käyttää tilasanarekisteriä sekä akkua. Tilasanarekisteriä käytetään päätöksentekoon, ja akkua käytetään tietojen tallentamiseen kuten matemaattinen operaatio. Yleensä tietokoneet pitävät monimutkaiset ohjeet tietokoneet - sinulla on niin monta rekisteriä päämuistin vastaanottamista varten, ja RISC-alennettu käskyjoukko tietokoneilla on enemmän rekistereitä.

Välimuisti

Välimuisti löytyy myös prosessorista, mutta harvoin se voi olla toinen IC (integroitu piiri) joka on erotettu tasoiksi. Välimuisti sisältää tiedon, jota usein käytetään päämuistista. Kun prosessorilla on yksi ydin, sillä on kaksi (tai) enemmän välimuistitasoja harvoin. Nykyisillä monisydämisillä prosessoreilla on kolme, 2 tasoa kutakin ydintä kohden, ja yksi taso on jaettu.

Päämuisti

Tietokoneen päämuisti on vain keskusyksikön muistiyksikkö, joka kommunikoi suoraan. Se on tietokoneen tärkein tallennusyksikkö. Tämä muisti on nopea sekä suuri muisti, jota käytetään tietojen tallentamiseen tietokoneen kaikkien toimintojen ajan. Tämä muisti koostuu sekä RAM-muistista että ROM-muistista.

Magneettilevyt

Tietokoneen magneettilevyt ovat pyöreitä levyjä, jotka on valmistettu muovista, muuten metallista magnetoidulla materiaalilla. Usein käytetään levyn kahta pintaa, samoin kuin monet levyt voidaan pinota yhdelle karalle luku- tai kirjoituspäillä, jotka ovat saatavana jokaiselle tasolle. Kaikki tietokoneen levyt pyörivät yhdessä suurella nopeudella. Tietokoneen raidat ovat vain bittiä, jotka on tallennettu magnetoidussa tasossa samankeskisten ympyröiden viereen. Nämä on yleensä jaettu osiin, jotka on nimetty sektoreiksi.

Magneettinen teippi

Tämä nauha on normaali magneettitallenne, joka on suunniteltu ohuella magnetoitavalla päällysteellä ohuen nauhan pidennetylle, muovikalvolle. Tätä käytetään pääasiassa valtavien tietojen varmuuskopiointiin. Aina kun tietokone vaatii nauhan käyttöä, se ensin asennetaan tietojen käyttämiseksi. Kun tiedot on sallittu, ne irrotetaan. Muistin käyttöaika on hitaampi magneettinauhan sisällä, samoin kuin muutaman minuutin saaminen nauhalle.

Muistihierarkian edut

Muistihierarkian tarve sisältää seuraavat.

  • Muistin jakaminen on yksinkertaista ja taloudellista
  • Poistaa ulkoisen tuhon
  • Tiedot voidaan levittää kaikkialle
  • Sallii vaatimushakemisen ja etukäteen hakemisen
  • Vaihto on taitavampaa

Näin ollen kyse on kaikesta muistihierarkia . Edellä olevista tiedoista voidaan lopuksi päätellä, että sitä käytetään pääasiassa bittikustannusten, pääsytaajuuden ja kapasiteetin, pääsyajan lisäämiseen. Joten suunnittelijan vastuulla on, kuinka paljon he tarvitsevat näitä ominaisuuksia kuluttajien tarpeiden tyydyttämiseksi. Tässä on kysymys sinulle, muistihierarkia käyttöjärjestelmässä ?