|
|
Динамикалық жады Лекция. Есептеу жйесінде жадыны йымдастыру
Есептеу жүйесінде жадыны ұйымдастыру 1.Бос және толық жадыны іздеу 2.Адрестік кеңістікке қол жеткізуді басқару 3.Кодтар мен деректерді жедел жадыдан дискке ығыстыру 4.Керекті физикалық облыс жадысына программа адресін орнату 5.Белгіленген жады облысындағы процестерді қорғау ОЖ-нің жадыны басқаратын бөлігі жады менеджері деп аталады. Жадыны физикалық ұйымдастыру - Компьютердің есте сақтау құрылғысы екі деңгейге бөледі:
- 1.Негізгі(басты,оперетивті,физикалық)
- 2.Қосалқы(сыртқы)
- Негізгі жады жинақталған бір байтты ұяшықтар жиынынан тұрады.Әр ұяшықтың өзініің қайталанбайтын адресі болады.Процессор командаларды негізгі жадыдан шығарады да оларды декодтап орындайды.Командаларды орындау үшін негізгі жадының бірнеше ұяшығын қолданады.
- Қосалқы жадыны да біркелкі сызықтық адрестік кеңістік деп қарастырса болады.Негізгі жадыдан айырмашылығы энергияға тәуелсіз болып келеді және көлемі көбірек болып келеді.Негізгі жадының көлемін ұлғайту негізінде қолданылады.
Жады иерархиясы
Процессор регистрі
|
Процессор кэші
|
Негізгі жады
|
Электронды диск
|
Магнитті диск
|
Магнитті таспа
| Жедел жадыда ағымдарды көрсету - Айнымалылар мен программалар командасын идентификациялау үшін әртүрлі адрес типтері қолданылады:
- Символды-айнымалы атаулары,функциялар;
- Виртуалды-компилятормен шығарылатын шартты сандық мәндер;
- Физикалық-жедел жадыдағы нақты адрестерді орналастыру;
Виртуалды кеңістік - Кешенді виртуалдық адрестер виртуалды кеңістік деп аталады.Барлық процестерде мүмкін болатын адрестер кеңістігінің диапазоны бірдей болады.
- Әртүрлі ОЖ-лер виртуалды адрестік кеңістікті әртүрлі ұйымдастырады:
- Сызықты ұйымастыру-кеңістікте үзіліссіз сызықты тізбекті адрестер.
- Сегментті ұйымдастыру-кеңістік жеке бөліктерге бөлінеді.Осындай жағдайда сызықты адрестен басқа виртуалды адрес те қолданылуы мүмкін.
- Виртуалды адрестік кеңістік
- Виртуалды адрестік кеңістікте екі үзіліссіз бөлік болады:
- Жүйелік-барлық жүйеге модульдерді орналастыру үшін.
- Қолданбалық-қолданбалы кодтар мен деректерді орналастыру үшін.
Жадыны орналастыру алгоритмі
Сыртқы жадыны қолданусыз
|
Сыртқы жадыны қолдану арқылы
|
Нақты бөліктермен
|
Парақтық ұйымдастыру
|
Динамикалық бөліктермен
|
Сегменттік ұйымдастыру
|
Жылжымалы бөліктермен
|
Сегментті-парақтық ұйымдастыру
|
Жадыны орналастыру әдістері
№
|
ЕСҚ типі
|
1985 жыл
| | |
2000 жыл
| | | | | |
Уақыты
|
Көлемі
|
бағасы / байт
|
Уақыты
|
Көлемі
|
бағасы / байт
|
1
|
Асажедел ЕСҚ(регистрлар)
|
0,2 5 нс
|
16/32 бит
|
$ 3 - 100
|
0,01 1 нс
|
32/64/128 бит
|
$ 0,1 10
|
2
|
Жылдам буферлі ЕСҚ(кэш)
|
20 100 нс
|
8Кб - 64Кб
|
$ 10
|
0,5 - 2 нс
|
32Кб 1Мб
|
$ 0,1 - 0,5
|
3
|
Жесқ(негізгі)
|
0,5 мс
|
1Мб - 256Мб
|
$ 0,02 1
|
2 нс 20 нс
|
128Мб - 4Гб
|
$ 0,01 0,1
|
4
|
Сыртқы ЕСҚ
|
10 - 100 мс
|
1Мб - 1Гб
|
$ 0,002 - 0,04
|
5 - 20 мс
|
1Гб - 0,5Тб
|
$ 0,001 - 0,01
| Кэш жады КЭШ (ағылш. cach[a] немесе асқын жедел жад – аса үлкен емес көлемдi өте жылдам есте сақтау құрылғысы (СҚ), ол ақпараттың процессормен және одан жылдамдығы төмен жедел жадпен өңделуi жылдамдығының арасындағы айырмашылықтың орнын толтыру үшiн микропроцессор мен жедел жад арасындағы мәлiметтер айырбасы кезiнде қолданылады. КЭШ-жадын арнайы құрылғы – контроллер басқарады. Ол жақын уақытта процессорға қандай мәлiметтер мен командалар қажет болуы ықтимал екенiн алдын-ала көруге тырысады да, оларды кэш-жадына кiргiзедi. Бұнда "дәл түсу” мен "тимей қалулар” болуы мүмкiн. Дәл түскен кезде, яғни кэшке керекмәлiметтер кiргiзiлген болса, оларды жадтан алып шығу еш тоқтаусыз өтедi. Егер қажет ақпарат кэште жоқ болса, процессор оны тiкелей жедел жадынан оқиды. "Дәл тию” мен "тимей кету” қатынасы кэштеу тиiмдiлiгiн анықтайды. КЭШ-жады DRAM-ға қарағанда жылдам әрекеттi, қымбат және сиымдылығы төмен SRAM (Static RAM) статикалық жадының микросхемаларында жүзеге асады. Қазiргi кездегi микропроцессорлардың iшiне орнатылған кэш-жады бар, аталмыш бiрiншi деңгейдегi өлшемi 8-16 Кбайт кэш. Бұдан басқа, компьютердiң жүйелiк платасында сиымдылығы 64 Кбайттан 256 Кбайт және одан жоғары екiншi деңгейдегi кэш орнатылуы мүмкiн Кэш жады көлемі мен тиімділігі
Кэш-жады көлемі
|
Түсу жиілігі %
|
Өнімділіктің өсуі, %
| | | | |
16 Кб
|
81
|
35
|
32 Кб
|
86
|
38
|
64 Кб
|
88
|
39
|
128 Кб
|
89
|
39
| | | | | 10 битті адрес үшін толық ассоциативті кэш сұлбасы Motorola MC68020-да кэш жадыны ұйымдастыру сұлбасы Динамикалық жады - ДИНАМИКАЛЫҚ ЖАД (Дина-мическая память; dynamic Random Access Memory, DRAM) — бұл жадтың сақтау ұяшықтары жартылай өткізгіштік микро¬схема элементтерінен құрастырылған конденсаторлар ретінде жасалған. Тексергіш схема оқу операциясын орындаған кезде бүл конденсаторды өзінің үсті арқылы разряд жасайды: егер конденсатор зарядталған болса, онда тексеру схемасының шығысында конденсатор разрядталады да, ондағы ақпарат жойылады. Сондықтан бұндай жад конденсаторларды түрақты зарядтап түруды қажет етеді. Динамикалық жадтардың түрлері: MDRAM, FPM, VRAM, EDO, BEDO, SpRAM, SGRAM, WRAM, RDRAM жөне т.б.
Статикалық жады - Статикалық жад (Статическая память; static random access memory, SRAM) — ақпаратгы ұзақ уақыт сақтауға мүмкіндігі бар жад. Статикалық жад ұяшықтары тригерлер негізінде жүзеге асырылады. Динамикалық жадқа қарағанда бұл ұяшықтар күрделі және кристалла көбірек орын алады. Бірақ оларды басқару жеңіл және қайта-қайта жаңартудың қажетгігі жоқ. SRAM жадына қатынас құру уақыты 15-25 (ал DRAM жадына 60-100 ). Егер де SRAM жады жедел жад ретінде пайдаланылса, онда есептеу машиналарының шапшаңдығы жоғары болады және оның құны да өзгереді. Себебі, SRAM бағасы DRAM микросхемасынан әлдекайда қымбат.. Сақталатын мәліметтер жоғалмау үшін микросхема аккумулятордан қоректеніп түруы керек. Статикалық жадтың түрлері — Async SRAM, Sync Burst SRAM, Pipelined Burst SRAM
- Оперативті жадтың қазіргі технологиялары DRAM жылдамдығын арттыру үшін екі схемотехникалық шешімді қолданады :
Микросхемаға динамикалық жадыны және статикалық жадтың қосуын айтамыз; - ЦП мен жадтың синхронды жұмыс жасауы,яғни ішкі конвеерлі архетиктураны және адрестерді кезектестіруін айтамыз.
Жедел жады технологиясы
CDRAM (Cache DRAM)
|
SRAM (8, 16 Кб) қосу
|
EDRAM (Enhanced DRAM )
| |
SDRAM (Synchronous DRAM)
|
3 сатылы конвеер , "пинг-понг« типті қол жетімділігі бар 2 жад банкі
|
RDRAM (Rambus DRAM)
|
Транзакцияларды ыдырату протоколымен жұмыс істейді
|
EDO (Extended Data Out) DRAM
|
Регистр тиек Жиынтығы қосылды
|
BEDO DRAM (Burst EDO DRAM)
| |
DDR400SDRAM
|
Double Data Rate - мәліметтер алдынғы және артқы фронт арқылы беріледі
| FPM DRAM - Осы технология Intel-386 және Intel-486 системаларында кеңінен қолданылды. МП Pentium шыққан соң EDO DRAM ығыстырылып кетті.Ол МП-дің конвеерлі ұйымдастыруды қолданған үшін тиімді болатын. Жад контроллері шинаға 4 баиттық пакетті оқығанда адресті тек бір рет қоюға рұқсат етеді, сонымен қатар RAS# сигналы төмен деңгейде үсталынып тұрады.системалық шинаға 66 МГц жиілігіндегі қолжетімділік уақыты - 60 нс (35 нс – тармақ ішінде), 5-3-3-3 циклына сәйкес келеді (бірінші баитты оқу үшін 5 цикл ал келесі баиттарды оқу үшін 3 цикл).
EDO DRAM, BEDO DRAM - EDO DRAM
- FPM DRAM-ға қарағанда ,осы технологияның микросхемалар жадында әр банк үшін регистр-ілмек қосылған ,соған шығу мәліметтері сақталады. Одан есептеуді сыртқы схемалар арқылы есептелінеді келесі CAS# импульсының басылуына шейін.бет ішінде қол жетімділік 25нсқа шейін түседі , жылдамдықты 40%-ға көбейтеді,5-2-2-2 режиміне сәйкес келеді .
- Регистр ілмекті орнату микросхема бағасын көтермейді ,бірақ оның қолданылуы сыртқы ассинхронды кэш қосқанмен бірдей болады.
- BEDO DRAM
- Осы технология конвеерлі технологияның дамуы болып келеді. Регистр-ілмектен басқа,жад құрылысына , пакет циклына адрес счетчигі еңгізілді,ол адрес колонкасын тек басына қоюға мүмкіндік береді, ал қалған берілістерде тек мәліметтерді сұрайды. Конвеердің ұзаруынан шығыс мәліметтері бір CAS# сигналына қалып отырады , ал қалғандары күту ырғақсыз болады.келесі пакеттердің старттық адрестері өткен пакеттің CAS# сигналымен жіберіледі. Егер чипсет шектес режимінде жадқа айналымды істей алса онда жылдамдықтан ұтса болады ,5-1-1-1 оқу режимінде жұмыс істейді.
SDRAM SDRAM (Synchronous DRAM) технологиясының ерекшелігі жад микросхемаларымен процессордың синхронды жұмыс істеуін айтамыз. Микропроцессорларға жұмыс жылдамдығын беретін Ырғақ генераторы SDRAM ді басқарады. Сонымен қатар күту циклында күту уақыты азаяды , және мәліметтер іздеу жылдамдығы артады.ол синхронизация жад контроллерына мәліметтер дайындығын білуге мүмкіндік береді.Сөйтіп, қол жетімділік жылдамдылығы әр таймер тактында мәліметтер қол жетімді болған үшін артады. SDRAM технологиясы көптеген жад банктарын қолдануға мүмкіндік береді , бір уақытта істеп тұрған кезде . SDRAM микросхемалары программаланатын және өз командалар жиынтығы бар. Пакетті циклдың ұзындығы оқу-жазу циклында программаланады (1, 2, 4, 8, 256 элементтер) . Цикл мәліметтердің жоғалтпай арнайы команда арқылы тоқтатыла алады . 1.ДК қандай жады түрі ең жылдам болып есептеледі? 2. Қазіргі кезгі жедел жад технологиялары DRAM-да өнімділікті арттыру үшін қандай схемотехникалық шешім қолданады? 3.SRAM мен DRAM-ның айырмашылықтары? 4.Виртуалды адрестік кеңістіктің екі үзіліссіз бөлігі? Назарларыңызға рахмет!!! |
|
|
Скачать 0.72 Mb.