Архитектура ЭВМ Дмитриев Андрей Владиславович

Часть 3. Память Верная и деятельная память удваивает жизнь. О. Мирабо

Иерархия видов памяти

Системная память Предназначение. Физические основы. Два вида: – Динамическая. – Статическая. Место в структуре ЭВМ.

Динамическая память Каждый бит памяти представляется как наличие (или отсутствие) заряда на конденсаторе. Единственный способ выяснить, заряжен или разряжен конденсатор, - попытаться разрядить его. Ячейки конфигурируются обычно в матрицу строк и столбцов. Считывания организуются в специальный буфер. Содержимое буфера перезаписывается в ту же строку ячеек динамической памяти - перезарядка конденсаторов. Время хранения заряда конденсатором ограничено.

Статическая память В отличие от динамической, не требует периодического обновления состояния. Основана на триггерах с двумя устойчивыми состояниями.

Кэш Кэшнеадресуемая быстродействующая память, хранящая копии некоторых блоков ОЗУ.

Кэш (cont.) «80/20» Назначение Промахи и попадания Уровни Модель взаимодействия устройств

Стратегия записи в кэш Запись в кэш-память может проходить несколькими методами: сквозная запись (write through, store through) - информация записывается в два места: в блок кэш- памяти и в блок более низкого уровня памяти. запись с обратным копированием (write back, copy back, store in) - информация записывается только в блок кэш-памяти. Модифицированный блок кэш- памяти записывается в основную память только когда он замещается.

Основные характеристики Тип – статическая/динамическая. Объем – суммарный размер всех банков памяти. Структура – количество ячеек памяти и разрядность ячеек. Время доступа - скорость работы микросхемы (наносекунды).

Производственный процесс Производители Форм-фактор

Производители памяти ?

Transcend Kingston Corsair Samsung Sandisk Nanya OCZ …

Виды банков памяти DDR (Double Data Rate DRAM) – 184 контактный модуль. RIMM (Rambus) - снижение разрядности, передача управляющей информации отдельно от данных, увеличение количества банков. DDR2 – (240 контактов) увеличенная частота, усовершенствованная логика контроллера, сниженное энергопотребление, использование 4- битной упреждающей выборки (4-bit Prefetch).

Виды банков памяти (cont.) SIMM (Single in line Memory Module) – односторонний модуль памяти. DIMM (Dual in line Memory Module) – двусторонний модуль памяти. CELP (Card Egde Low Profile) - невысокая карта с ножевым разъемом на краю.

Классификация DRAM – динамическая память. Требует обновления знаковых зарядов. SRAM – статическая память. Энергонезависима. Fast Page Mode DRAM – однократное считывание страницы увеличило скорость доступа к битам. EDO (Extended Data Out) DRAM – с доп. набором регистров-"защелок. Данные на выходе могут удерживаться в течение следующего запроса. BEDO (Burst EDO) DRAM – выборка данных может происходить автоматически.

Классификация (cont.) SDRAM (Synchronous DRAM) – использован конвейер с чередованием адресов при доступе к данным. Данные выбираются с частотой системной шины. DDR (Double Data Rate DRAM) – синхронизация и передача данных за ½ такта. RDRAM (Rambus) – увеличение разрядности внутренней шины и внедрение контроллера.

Правда ли что… Между блоками памяти предусмотрена механическая несовместимость На материнской плате может быть не более 4 блоков памяти Старая память со временем становится дешевле новой 640 Кб хватит всем

Ссылки DDR3: – XDR DRAM: – ixbt: –

Управление памятью Оверлеи. Один процесс в памяти. Фиксированные разделы. Понятие виртуальности.

Система управления памятью Учет состояния свободных и уже распределенных областей памяти и обновление этой информации. Распределение памяти для выполнения задач. Непосредственное выделение задаче оперативной памяти. При отсутствии свободных областей оперативной памяти, предварительное их освобождение.

Виртуальная память "Расходы, затраченные на управление виртуальной памятью, окупаются И. Силин

О виртуальной памяти Механизм виртуальной памяти позволяет адресовать больший объем памяти, чем присутствует физически Программист имеет в своем распоряжении адресное пространство, ограниченное разрядностью адресной шины Предназначение: – обеспечение защиты пользовательских программ одной от другой, – предоставление операционной системе возможности динамически гибко перераспределять основную память между процессами. PDP-11 (64 Кбайт ОЗУ) первым содержал механизм виртуальной памяти

Общая классификация видов распределения Статическая – происходит в момент поступления процесса на исполнение. Динамическая – расположение элементов процесса может меняться в течение его исполнения.

Фиксированные разделы

Стратегии размещения первый подходящий наиболее подходящий наименее подходящий …

Страничная организация Производительность Thrashing/Swapping Принцип Биледи: – для замещения следует выбирать страницу, к которой в будущем наиболее долго не будет обращений. Рабочий набор П.Дэннинга и принцип локальности ссылок – Если в период времени (T-t, T) программа обращалась к страницам (С1, С2,..., Сn), то при надлежащем выборе t с большой вероятностью эта программа будет обращаться к тем же страницам в период времени (T, T+t).

Преобразование адреса

Сегментная организация Объединение данных по их природе: стек, данные, программа. Преобразование адреса. Производительность.

Преобразование сегментного адреса

Гибридная организация

Где это в моём компьютере? Настройки параметров виртуальной памяти доступны в большинстве ОС: – man mkswap – pagefile.sys

Правда ли что… Виртуальная память лишена недостатков Сегментная организация памяти более безопасна Кэширующее устройство может находиться только между процессором и основной памятью

Ссылки Э. Таненбаум «Архитектура компьютера», гл. 6. Уровень операционной системы. Учебник «Основы операционных систем»: Иртегов Д. «Введение в операционные системы» СПб.: Питер, Пособие системного администратора: Manual/admin-guide/s1-memory-concepts.html Manual/admin-guide/s1-memory-concepts.html

Спасибо! Дмитриев Андрей Владиславович