Pri zasnovi računalniškega sistema procesor , pa tudi veliko pomnilniških naprav. Vendar je glavna težava ta, da so ti deli dragi. Torej organizacija spomina sistema lahko izvede pomnilniška hierarhija. Ima več stopenj pomnilnika z različnimi stopnjami zmogljivosti. Toda vse to ima lahko natančen namen, da se lahko čas dostopa skrajša. Hierarhija spomina je bila razvita glede na vedenje programa. Ta članek obravnava pregled hierarhije pomnilnika v računalniški arhitekturi.
Kaj je Hierarhija spomina?
Spomin v računalniku lahko glede na hitrost in uporabo razdelimo na pet hierarhij. Procesor se lahko premakne z ene stopnje na drugo glede na svoje zahteve. Pet hierarhij v pomnilniku so registri, predpomnilnik, glavni pomnilnik, magnetni diski in magnetni trakovi. Prve tri hierarhije so hlapljivi spomini, kar pomeni, ko ni moči, nato pa samodejno izgubijo shranjene podatke. Medtem ko zadnji dve hierarhiji nista spremenljivi, kar pomeni, da podatke hranita trajno.
Spominski element je nabor naprave za shranjevanje ki shrani binarne podatke v vrsti bitov. Na splošno, shranjevanje pomnilnika lahko razvrstimo v dve kategoriji, kot so hlapne in nehlapne.
Hierarhija spomina v računalniški arhitekturi
The oblikovanje hierarhije pomnilnika v računalniški sistem vključuje predvsem različne pomnilniške naprave. Večina računalnikov je bila vgrajena z dodatnim pomnilnikom za zmogljivejše delovanje nad zmogljivostjo glavnega pomnilnika. Naslednji diagram hierarhije pomnilnika je hierarhična piramida za računalniški pomnilnik. Oblikovanje hierarhije pomnilnika je razdeljeno na dve vrsti, kot sta primarni (notranji) pomnilnik in sekundarni (zunanji) pomnilnik.
Hierarhija spomina
Primarni spomin
Primarni pomnilnik je znan tudi kot notranji pomnilnik, do njega pa procesor lahko dostopa neposredno. Ta pomnilnik vključuje glavne registre, predpomnilnik in registre CPU.
Sekundarni spomin
Sekundarni pomnilnik je znan tudi kot zunanji pomnilnik, do njega pa procesor dostopa prek vhodno-izhodnega modula. Ta pomnilnik vključuje optični disk, magnetni disk in magnetni trak.
Značilnosti hierarhije spomina
Značilnosti hierarhije pomnilnika vključujejo predvsem naslednje.
Izvedba
Prej je bilo oblikovanje računalniškega sistema opravljeno brez pomnilniške hierarhije, vrzel v hitrosti med glavnim pomnilnikom in registri CPU pa se povečuje zaradi velike razlike v času dostopa, kar bo povzročilo slabše delovanje sistema. Izboljšava je bila torej obvezna. Izboljšava tega je bila zasnovana v modelu hierarhije pomnilnika zaradi povečanja zmogljivosti sistema.
Sposobnost
Sposobnost hierarhije pomnilnika je skupna količina podatkov, ki jih lahko shrani pomnilnik. Kajti kadar koli se v hierarhiji pomnilnika prestavimo od zgoraj navzdol, se bo zmogljivost povečala.
Čas dostopa
Čas dostopa v hierarhiji pomnilnika je interval med razpoložljivostjo podatkov in zahtevo za branje ali pisanje. Kajti kadarkoli se v hierarhiji pomnilnika prestavimo od zgoraj navzdol, se bo čas dostopa povečeval
Cena na bit
Ko se v hierarhiji pomnilnika pomaknemo od spodaj navzgor, se bodo stroški za vsak bit povečali, kar pomeni, da je notranji pomnilnik drag v primerjavi z zunanjim pomnilnikom.
Oblikovanje spominske hierarhije
Pomnilniška hierarhija v računalnikih vključuje predvsem naslednje.
Registri
Običajno je register statični RAM ali SRAM v procesorju računalnika, ki se uporablja za shranjevanje podatkovne besede, ki je običajno 64 ali 128 bitov. Števec programov register je najpomembnejši kot tudi v vseh procesorjih. Večina procesorjev uporablja register statusnih besed in tudi akumulator. Za odločanje se uporablja register statusnih besed, akumulator pa za shranjevanje podatkov, kot je matematično delovanje. Običajno imajo računalniki všeč računalniki z zapletenimi navodili imajo toliko registrov za sprejem glavnega spomina in RISC-zmanjšan niz navodil računalniki imajo več registrov.
Predpomnilnik
Začasni pomnilnik je mogoče najti tudi v procesorju, vendar je le redko kak drug IC (integrirano vezje) ki je ločen na ravni. Predpomnilnik vsebuje del podatkov, ki se pogosto uporabljajo iz glavnega pomnilnika. Če ima procesor eno jedro, bo imel redko dve (ali) več ravni predpomnilnika. Sedanji večjedrni procesorji bodo imeli tri, dve ravni za vsako jedro, ena raven pa je v skupni rabi.
Glavni spomin
Glavni pomnilnik v računalniku ni nič drugega kot pomnilniška enota v CPU, ki neposredno komunicira. Je glavna pomnilniška enota računalnika. Ta pomnilnik je hiter kot tudi velik pomnilnik, ki se uporablja za shranjevanje podatkov med celotnim delovanjem računalnika. Ta spomin je sestavljen iz RAM-a in ROM-a.
Magnetni diski
Magnetni diski v računalniku so krožne plošče, izdelane iz plastike, sicer kovine iz magnetiziranega materiala. Pogosto se uporabljata dva obraza diska in veliko diskov je mogoče zložiti na eno vreteno z bralnimi ali zapisovalnimi glavami, ki jih je mogoče dobiti na vsaki ravnini. Vsi diski v računalniku se skupaj vrtijo pri visoki hitrosti. Skladbe v računalniku niso nič drugega kot bitki, ki so shranjeni znotraj namagnetene ravnine na mestih ob koncentričnih krogih. Ti so običajno ločeni na odseke, ki so poimenovani kot sektorji.
Magnetni trak
Ta trak je običajen magnetni posnetek, ki je zasnovan s tanko magnetizirajočo prevleko na podaljšani plastični foliji tankega traku. To se v glavnem uporablja za varnostno kopiranje ogromnih podatkov. Kadar koli računalnik zahteva dostop do traku, se najprej namesti za dostop do podatkov. Ko so podatki dovoljeni, bodo odstranjeni. Čas dostopa do pomnilnika bo znotraj magnetnega traku počasnejši, prav tako pa bo trajalo nekaj minut za dostop do traku.
Prednosti hierarhije spomina
Potreba po hierarhiji pomnilnika vključuje naslednje.
- Razdeljevanje pomnilnika je preprosto in varčno
- Odstrani zunanje uničenje
- Podatki se lahko razširijo po vsem
- Dovoljuje iskanje po straneh in predstranjevanje
- Zamenjava bo bolj spretna
Tu gre torej za to spominska hierarhija . Iz zgornjih informacij lahko končno zaključimo, da se uporablja predvsem za zmanjšanje bitnih stroškov, frekvence dostopa in za povečanje zmogljivosti, dostopnega časa. Torej je od oblikovalca odvisno, koliko te lastnosti potrebujejo za zadovoljevanje potreb svojih potrošnikov. Tukaj je vprašanje za vas, pomnilniške hierarhije v OS ?
