Запоминающие устройства и организация памяти

Для построения памяти могут использоваться с различными способами хранения данных. Эти запоминающие устройства иначе называются накопителями данных.

Наиболее широко используются следующие типы ЗУ:

• 1. Полупроводниковые ЗУ.
• 2. Магнитные ЗУ
• 3. Оптические и магнитооптические ЗУ.

Полупроводниковые ЗУ Строятся на основе СБИС емкостью 256−1024 Мбайт, которые обеспечивают время доступа.

20 — 50 нс. Имею удельную стоимость 0,5 — 4 $/Мб.

Полупроводниковые ЗУ относятся к классу ЗУ с произвольным доступом, в которых время обращения к ЗУ постоянно.

Из полупроводниковых ЗУ строится сверх оперативная и оперативная память компьютера.

В составе памяти используются сверх оперативные ЗУ (СОЗУ), которые обеспечивают буферизацию обращений к ОП.

При наличии слова с адресом, А в СОЗУ формируется сигнал У=1, отмечающий наличие слова и выборка слова (команды, данных) производится за время близкое к одной наносекунде, за счет этого длительность обращения к СОЗУ примерно в 10 раз меньше, чем к ОП. Читаемые и записываемые слова являются копиями слов, хранимых в ОП, но каждая запись производится и в СОЗУ и в ОП. Емкость СОЗУ составляет 512−2048 Кб, что в десятки раз меньше емкости ОП.

Накопители на магнитных дисках Накопитель на магнитных дисках (НМД) строится следующим образом:

• 1. Перемещение механизма доступа на цилиндр с адресом А_1, что занимает время от 0 до 100мс Обычно среднее время на уровне 5−10 мс.
• 2. Переключение магнитной головки на дорожку А_2. Переключение занимает незначительное время (несколько нс)
• 3. Ожидание подхода сектора с адресом А₃ на линию чтения/записи, занимает время от 0 до 10 мс (в среднем 5мс).
• 4. Чтение или запись сегмента в среднем занимает доли мс, после этого обращение к НМД заканчивается.

Отметим, что ЗУ с таким принципом действия относятся к классу ЗУ с прямым доступом. Максимальное время обращения всегда ограничено сверху. По такому же принципу работает размещение на дискетах. Среднее время доступа к данным на дискете 3−10 мс.

ЗУ на магнитных лентах Чтение и запись данных производится только при движении магнитной ленты.

Эти ЗУ называют ЗУ с последовательным доступом, поскольку для поиска сегмента данных необходимо очень значительное время.

ЗУ на оптических дисках.

CD — по сути состоит из одной дорожки и как правило он содержит ограниченный каталог, в котором указаны адреса нескольких сотен участков компакт диска.

Сравнительные характеристики ЗУ.

• 1. Только п/п ЗУ имеют малое время доступа, составляющее до 50 нс на чтение/запись одного слова данных, однако удельная стоимость хранения данных велика и составляет 0,5 — 2 $/Мб
• 2. Остальные виды ЗУ обеспечивают низкую удельную стоимость хранения данных 0,15 $/Мб и ниже, но имеют обычно большое время доступа к данным.

Многоуровневая организация памяти.

• 1. Память должна обеспечивать емкость, соответствующую области применения компьютера, то есть классу реализуемых задач.
• 2. Быстродействие, достаточное для обеспечения работы процессора и устройств ввода/вывода.
• 3. Минимальную стоимость.

Максимальное быстродействие имеют СОЗУ, обеспечивающие обращение к ячейке за время около 1 нс, при малой емкости ЗУ. ОП обеспечивает произвольную выборку и запись слов. Имеет значение емкость и время чтения записи в десятки нс. Максимальную емкость имеют ВУ и обеспечивающие минимальную удельную стоимость хранения данных. Все программы и данные читаются из внешней памяти сегментами и загружаются в ОП, после чего становятся доступными для процессорной обработки.

Архивная память состоит из «томов», размещаемых вне компьютера и устанавливаемых на внешние носители человеком.

Доступ к данным, хранимым в накопителях и в УВ/В производится сегментами и инициируется одними и теми же командами ввода/вывода, поэтому все накопители и все устройства ввода/вывода относятся к классу ВУ. (периферийных устройств) Процессор, СОЗУ и ОП образуют ядро компьютера, обеспечивая требуемую скорость вычислений.