Nella progettazione del sistema informatico, un processore , così come una grande quantità di dispositivi di memoria, è stata utilizzata. Tuttavia, il problema principale è che queste parti sono costose. Così la organizzazione della memoria del sistema può essere fatto dalla gerarchia della memoria. Ha diversi livelli di memoria con diversi tassi di prestazioni. Ma tutti questi possono fornire uno scopo preciso, in modo tale da ridurre il tempo di accesso. La gerarchia della memoria è stata sviluppata in base al comportamento del programma. Questo articolo discute una panoramica della gerarchia della memoria nell'architettura del computer.
Cos'è la gerarchia della memoria?
La memoria in un computer può essere suddivisa in cinque gerarchie in base alla velocità e all'utilizzo. Il processore può passare da un livello all'altro in base alle sue esigenze. Le cinque gerarchie nella memoria sono registri, cache, memoria principale, dischi magnetici e nastri magnetici. Le prime tre gerarchie sono memorie volatili che significano quando non c'è alimentazione e quindi perdono automaticamente i dati memorizzati. Mentre le ultime due gerarchie non sono volatili, il che significa che memorizzano i dati in modo permanente.
Un elemento di memoria è l'insieme di dispositivi di memoria che memorizza i dati binari nel tipo di bit. In generale, la conservazione della memoria può essere classificato in due categorie come volatile e non volatile.
Gerarchia della memoria nell'architettura del computer
Il progettazione della gerarchia della memoria in un sistema informatico comprende principalmente diversi dispositivi di archiviazione. La maggior parte dei computer era dotata di spazio di archiviazione aggiuntivo per funzionare in modo più potente oltre la capacità della memoria principale. Il seguente diagramma della gerarchia della memoria è una piramide gerarchica per la memoria del computer. La progettazione della gerarchia della memoria è divisa in due tipi, come la memoria primaria (interna) e la memoria secondaria (esterna).
Gerarchia della memoria
Memoria primaria
La memoria primaria è anche nota come memoria interna ed è accessibile direttamente dal processore. Questa memoria include i registri principale, cache e CPU.
Memoria secondaria
La memoria secondaria è anche nota come memoria esterna ed è accessibile dal processore tramite un modulo di input / output. Questa memoria include un disco ottico, un disco magnetico e un nastro magnetico.
Caratteristiche della gerarchia della memoria
Le caratteristiche della gerarchia della memoria includono principalmente quanto segue.
Prestazione
In precedenza, la progettazione di un sistema informatico veniva eseguita senza gerarchia di memoria e il divario di velocità tra la memoria principale e i registri della CPU aumenta a causa dell'enorme disparità nel tempo di accesso, che causerà la riduzione delle prestazioni del sistema. Quindi, il miglioramento era obbligatorio. Il miglioramento di questo è stato progettato nel modello di gerarchia della memoria a causa dell'aumento delle prestazioni del sistema.
Capacità
La capacità della gerarchia della memoria è la quantità totale di dati che la memoria può memorizzare. Perché ogni volta che ci spostiamo dall'alto verso il basso all'interno della gerarchia della memoria, la capacità aumenterà.
Tempo di accesso
Il tempo di accesso nella gerarchia della memoria è l'intervallo di tempo tra la disponibilità dei dati e la richiesta di lettura o scrittura. Perché ogni volta che ci spostiamo dall'alto verso il basso all'interno della gerarchia della memoria, il tempo di accesso aumenterà
Costo per bit
Quando si passa dal basso verso l'alto nella gerarchia della memoria, il costo per ogni bit aumenterà, il che significa che una memoria interna è costosa rispetto alla memoria esterna.
Progettazione della gerarchia della memoria
La gerarchia della memoria nei computer include principalmente quanto segue.
Registri
Di solito, il registro è una RAM statica o SRAM nel processore del computer che viene utilizzata per contenere la parola di dati che è tipicamente 64 o 128 bit. Il contatore del programma il registro è il più importante così come si trova in tutti i processori. La maggior parte dei processori utilizza un registro delle parole di stato e un accumulatore. Un registro della parola di stato viene utilizzato per il processo decisionale e l'accumulatore viene utilizzato per memorizzare i dati come un'operazione matematica. Di solito, ai computer piace computer con set di istruzioni complesse avere così tanti registri per accettare la memoria principale e RISC - set di istruzioni ridotto i computer hanno più registri.
Memoria cache
La memoria cache può essere trovata anche nel processore, tuttavia raramente può essere un'altra IC (circuito integrato) che è suddiviso in livelli. La cache contiene il blocco di dati che vengono utilizzati di frequente dalla memoria principale. Quando il processore ha un singolo core, raramente avrà due (o) più livelli di cache. Gli attuali processori multi-core avranno tre, 2 livelli per ogni core e un livello è condiviso.
Memoria principale
La memoria principale del computer non è altro che l'unità di memoria nella CPU che comunica direttamente. È l'unità di archiviazione principale del computer. Questa memoria è veloce così come una grande memoria utilizzata per memorizzare i dati durante le operazioni del computer. Questa memoria è composta da RAM e ROM.
Dischi magnetici
I dischi magnetici nel computer sono piastre circolari fabbricate in plastica, altrimenti in metallo con materiale magnetizzato. Frequentemente vengono utilizzate due facce del disco così come molti dischi possono essere impilati su un mandrino mediante testine di lettura o scrittura ottenibili su ogni piano. Tutti i dischi del computer girano insieme ad alta velocità. Le tracce nel computer non sono altro che bit che sono memorizzati nel piano magnetizzato in punti accanto a cerchi concentrici. Questi sono solitamente separati in sezioni denominate come settori.
Nastro magnetico
Questo nastro è una normale registrazione magnetica progettata con una sottile copertura magnetizzabile su una pellicola di plastica estesa della striscia sottile. Viene utilizzato principalmente per eseguire il backup di dati di grandi dimensioni. Ogni volta che il computer richiede di accedere a una striscia, prima si monterà per accedere ai dati. Una volta che i dati sono consentiti, verranno smontati. Il tempo di accesso alla memoria sarà più lento all'interno della banda magnetica così come ci vorranno alcuni minuti per accedere a una striscia.
Vantaggi della gerarchia di memoria
La necessità di una gerarchia di memoria include quanto segue.
- La distribuzione della memoria è semplice ed economica
- Rimuove la distruzione esterna
- I dati possono essere diffusi ovunque
- Consente il paging a richiesta e il pre-paging
- Lo scambio sarà più efficiente
Quindi, questo è tutto gerarchia della memoria . Dalle informazioni di cui sopra, infine, possiamo concludere che viene utilizzato principalmente per diminuire il costo del bit, la frequenza di accesso e per aumentare la capacità, il tempo di accesso. Quindi sta al designer quanto hanno bisogno di queste caratteristiche per soddisfare le necessità dei loro consumatori. Ecco una domanda per te, gerarchia della memoria nel sistema operativo ?
