En el disseny del sistema informàtic, un processador , així com una gran quantitat de dispositius de memòria, s'ha utilitzat. No obstant això, el principal problema és que aquestes peces són costoses. Doncs el organització de la memòria del sistema es pot fer per jerarquia de memòria. Té diversos nivells de memòria amb taxes de rendiment diferents. Però tot això pot proporcionar un propòsit exacte, de manera que es pot reduir el temps d'accés. La jerarquia de memòria es va desenvolupar en funció del comportament del programa. En aquest article es discuteix una visió general de la jerarquia de la memòria en l'arquitectura d'ordinadors.
Què és la jerarquia de la memòria?
La memòria d'un ordinador es pot dividir en cinc jerarquies en funció de la velocitat i de l'ús. El processador pot passar d'un nivell a un altre en funció dels seus requisits. Les cinc jerarquies de la memòria són registres, memòria cau, memòria principal, discos magnètics i cintes magnètiques. Les tres primeres jerarquies són memòries volàtils que signifiquen quan no hi ha alimentació i que perden automàticament les dades emmagatzemades. Mentre que les dues darreres jerarquies no són volàtils, el que significa que emmagatzemen les dades permanentment.
Un element de memòria és el conjunt de dispositius d'emmagatzematge que emmagatzema les dades binàries en el tipus de bits. En general, l’emmagatzematge de memòria es poden classificar en dues categories, com ara volàtils i no volàtils.
Jerarquia de la memòria en arquitectura d'ordinadors
El disseny de jerarquia de memòria en un sistema informàtic inclou principalment diferents dispositius d'emmagatzematge. La majoria dels ordinadors es van incorporar amb emmagatzematge addicional per funcionar amb més potència que superar la capacitat de memòria principal. El següent diagrama de jerarquia de memòria és una piràmide jeràrquica per a la memòria de l'ordinador. El disseny de la jerarquia de memòria es divideix en dos tipus, com ara la memòria primària (interna) i la secundària (externa).
Jerarquia de la memòria
Memòria primària
La memòria principal també es coneix com a memòria interna, i és accessible pel processador directament. Aquesta memòria inclou registres principals, memòria cau i CPU.
Memòria secundària
La memòria secundària també es coneix com a memòria externa, i aquesta és accessible pel processador mitjançant un mòdul d’entrada / sortida. Aquesta memòria inclou un disc òptic, un disc magnètic i una cinta magnètica.
Característiques de la jerarquia de la memòria
Les característiques de la jerarquia de memòria inclouen principalment les següents.
Rendiment
Anteriorment, el disseny d'un sistema informàtic es feia sense jerarquia de memòria, i la diferència de velocitat entre la memòria principal i els registres de CPU augmenta a causa de la gran disparitat en el temps d'accés, que provocarà un rendiment inferior del sistema. Per tant, la millora era obligatòria. La millora d’això es va dissenyar en el model de jerarquia de memòria a causa de l’augment del rendiment del sistema.
Capacitat
La capacitat de la jerarquia de la memòria és la quantitat total de dades que pot emmagatzemar la memòria. Perquè cada vegada que canviem de dalt a baix dins de la jerarquia de la memòria, la capacitat augmentarà.
Temps d’accés
El temps d'accés a la jerarquia de la memòria és l'interval de temps entre la disponibilitat de dades, així com la sol·licitud de lectura o escriptura. Perquè sempre que canviem de dalt a baix dins de la jerarquia de la memòria, el temps d’accés augmentarà
Cost per bit
Quan canviem de baix a dalt dins de la jerarquia de la memòria, el cost de cada bit augmentarà, cosa que significa que una memòria interna és cara en comparació amb la memòria externa.
Disseny de jerarquia de memòria
La jerarquia de memòria dels ordinadors inclou principalment el següent.
Registres
Normalment, el registre és una memòria RAM o SRAM estàtica del processador de l'ordinador que s'utilitza per contenir la paraula de dades que sol ser de 64 o 128 bits. El comptador de programes el registre és el més important així com també es troba a tots els processadors. La majoria dels processadors utilitzen un registre de paraules d’estat a més d’un acumulador. Un registre de paraules d’estat s’utilitza per a la presa de decisions, i l’acumulador s’utilitza per emmagatzemar les dades com a operació matemàtica. Normalment, als ordinadors els agrada ordinadors complexos d’instruccions tenen tants registres per acceptar la memòria principal, i RISC: conjunt d'instruccions reduït els ordinadors tenen més registres.
Memòria cau
La memòria cau també es pot trobar al processador, tot i que poques vegades pot ser una altra IC (circuit integrat) que es separa en nivells. La memòria cau conté el tros de dades que s'utilitzen amb freqüència des de la memòria principal. Quan el processador té un nucli únic, rarament tindrà dos (o) nivells de memòria cau més. Els processadors multi-nuclis actuals tindran tres nivells per a cada nucli i es comparteix un nivell.
Memòria principal
La memòria principal de l’ordinador no és altra cosa que la unitat de memòria de la CPU que comunica directament. És la unitat d’emmagatzematge principal de l’ordinador. Aquesta memòria és ràpida, així com la memòria gran que s’utilitza per emmagatzemar les dades durant les operacions de l’ordinador. Aquesta memòria està formada per memòria RAM i ROM.
Discs magnètics
Els discos magnètics de l’ordinador són plaques circulars fabricades amb plàstic, de manera diferent, metàl·lica mitjançant material magnetitzat. Freqüentment, s'utilitzen dues cares del disc, així com molts discos es poden apilar en un eix mitjançant capçals de lectura o escriptura que es poden obtenir a cada pla. Tots els discos de l'ordinador giren conjuntament a gran velocitat. Les pistes de l’ordinador no són res més que bits que s’emmagatzemen dins del pla magnetitzat en punts propers als cercles concèntrics. Normalment es divideixen en seccions que s’anomenen sectors.
Cinta magnètica
Aquesta cinta és un enregistrament magnètic normal dissenyat amb una fina capa magnetitzable sobre una pel·lícula de plàstic estesa de la tira fina. S’utilitza principalment per fer còpies de seguretat de dades enormes. Sempre que l'ordinador necessiti accedir a una tira, primer es muntarà per accedir a les dades. Un cop permeses les dades, es desmuntaran. El temps d'accés a la memòria serà més lent dins de la banda magnètica i trigarà uns minuts a accedir a una banda.
Avantatges de la jerarquia de la memòria
La necessitat d’una jerarquia de memòria inclou el següent.
- La distribució de memòria és senzilla i econòmica
- Elimina la destrucció externa
- Les dades es poden repartir per tot arreu
- Els permisos requereixen paginació i pre-paginació
- L’intercanvi serà més eficient
Per tant, tot es tracta jerarquia de memòria . De la informació anterior, finalment, podem concloure que s’utilitza principalment per disminuir el cost de bits, la freqüència d’accés i augmentar la capacitat, el temps d’accés. Per tant, correspon al dissenyador quant necessiten aquestes característiques per satisfer les necessitats dels seus consumidors. Aquí teniu una pregunta, jerarquia de memòria al SO ?
