Внутренняя память: организация и основные характеристики, аппаратное исполнение.

Уровни кэша

Кэш центрального микропроцессора разделён на несколько уровней. В универсальном микропроцессоре в текущее время число уровней может достигать 3. Кэш-память уровня N+1 обычно больше по размеру и медлительнее по скорости доступа и передаче данных, чем кэш-память уровня N.

Самой резвой памятью является кэш первого уровня — L1-cache. На самом Внутренняя память: организация и основные характеристики, аппаратное исполнение. деле, она является неотъемлемой частью микропроцессора, так как размещена на одном с ним кристалле и заходит в состав многофункциональных блоков. В современных микропроцессорах обычно кэш L1 разбит на два кэша, кэш команд (инструкций) и кэш данных (Гарвардская архитектура). Большая часть микропроцессоров без L1 кэша не могут работать. L1 кэш работает на частоте Внутренняя память: организация и основные характеристики, аппаратное исполнение. микропроцессора, и, в общем случае, воззвание к нему может выполняться каждый такт. Часто является вероятным делать несколько операций чтения/записи сразу. Латентность доступа обычно равна 2?4 тактам ядра. Объём обычно невелик — менее 128 Кбайт.

Вторым по быстродействию является L2-cache — кэш второго уровня, обычно он размещен на кристалле Внутренняя память: организация и основные характеристики, аппаратное исполнение., как и L1. В старенькых микропроцессорах — набор микросхем на системной плате. Объём L2 кэша от 128 Кбайт до 1?12 Мбайт. В современных многоядерных микропроцессорах кэш второго уровня, находясь на том же кристалле, является памятью раздельного использования — при общем объёме кэша в nM Мбайт на каждое ядро приходится по nM/nC Мбайта, где nC количество Внутренняя память: организация и основные характеристики, аппаратное исполнение. ядер микропроцессора. Обычно латентность L2 кэша, размещенного на кристалле ядра, составляет от 8 до 20 тактов ядра.

Кэш третьего уровня менее быстродействующий, но он может быть очень впечатляющего размера — более 24 Мбайт. L3 кэш медлительнее прошлых кэшей, но всё равно существенно резвее, чем оперативка. В многопроцессорных системах находится в общем использовании и предназначен для Внутренняя память: организация и основные характеристики, аппаратное исполнение. синхронизации данных разных L2.

Время от времени существует и 4 уровень кэша, заурядно он размещен в отдельной микросхеме. Применение кэша 4 уровня оправдано только для высоко производительных серверов иМейнфреймов.

Делему синхронизации меж разными кэшами (как 1-го, так и огромного количества микропроцессоров) решается Когерентностью кэша. Существует три варианта обмена информацией меж Внутренняя память: организация и основные характеристики, аппаратное исполнение. кэш-памятью разных уровней, либо, как молвят, кэш-архитектуры: инклюзивная, эксклюзивная и неэксклюзивная.

Инклюзивная архитектура подразумевает дублирование инфы кэша верхнего уровня в нижнем (предпочитает компания Intel).

Эксклюзивная кэш-память подразумевает уникальность инфы, находящейся в разных уровнях кэша (предпочитает компания AMD).

В неэксклюзивной кэши могут вести себя как угодно.

Все достоинства Внутренняя память: организация и основные характеристики, аппаратное исполнение. в использовании кэш-памяти относятся, в главном, к операциям чтении инфы. При выполнении операций записи микропроцессор передает в контроллер памяти команду записи и записываемые данные. На этом деяния микропроцессора по записи завершаются. Микропроцессор может терять время на ожидание окончания записи, только при следующих воззваниях к памяти. Команда Внутренняя память: организация и основные характеристики, аппаратное исполнение. записи может относиться к данным в формате наименьшей номинальной ширины воззвания к оперативки, к примеру в формате б либо слова, заместо двойного слова. В этих случае временные утраты могут быть увеличены. Это операции чтения "с намерением записи", которые реализуются последовательностью операций: чтение, модификация, запись.

№28. Понятие системы команд микропроцессора. RISC и Внутренняя память: организация и основные характеристики, аппаратное исполнение. CISC архитектура микропроцессора. Главные отличия.

Система команд - это набор допустимых для данного микропроцессора управляющих кодов и методов адресации данных. Система команд агрессивно связана с определенным типом микропроцессора, так как определяется аппаратной структурой блока дешифрации команд, и обычно не обладает переносимостью на другие типы микропроцессоров.

С физической точки зрения код Внутренняя память: организация и основные характеристики, аппаратное исполнение. команды ничем не отличается от обыденных данных в двоичном коде, размещенных в памяти вычислителя. Определенный двоичный код воспринимается и обрабатывается микропроцессором как команда в этом случае, когда он попадает в микропроцессор в фазе чтения кода команды.

С логической точки зрения в двоичном коде команды есть группы разрядов – поля – с Внутренняя память: организация и основные характеристики, аппаратное исполнение. разным многофункциональным предназначением.

Система команд микропроцессора - обеспечивает выполнение программкой действий по обработке данных. Большая часть команд в системе команд микропроцессора имеет прикладное предназначение, но в некие команды из набора команд микропроцессора созданы для организации управления вычислительным процессом и, таким макаром, конкретно поддерживают функционирование ОС.

Архитектуры CISC и Внутренняя память: организация и основные характеристики, аппаратное исполнение. RISC

Тут рассматриваются базисные характеристики архитектур CISC и RISC, также особенности интеграции частей RISC-архитектуры в микропроцессорах x86. Повышенное внимание уделяется описанию преимуществ и недочетов этой интеграции. Показано естественность взаимообогащения CISC и RISC-процессоров действенными аппаратно-программными решениями, также практичность развития микропроцессоров в этом направлении. Последнее проявилось в удлинении сроков Внутренняя память: организация и основные характеристики, аппаратное исполнение. разработки CISC-процессоров, также в проявлении разных ошибок в их работе. Не считая того, нерегулярность потока команд ограничила развитие топологии временным параллелизмом обработки инструкций на конвейере "подборка команды- дешифрация команды- подборка данных- вычисление- запись результата". 2-мя основными архитектурами набора команд, применяемыми компьютерной индустрией на современном шаге развития вычислительной техники являются архитектуры Внутренняя память: организация и основные характеристики, аппаратное исполнение. CISC и RISC. Основателем CISC-архитектуры можно считать компанию IBM Для CISC-процессоров типично: сравнимо маленькое число регистров общего предназначения; огромное количество машинных команд, некие из которых нагружены семантически аналогично операторам высокоуровневых языков программирования и производятся за много тактов; огромное количество способов адресации; огромное количество форматов команд Внутренняя память: организация и основные характеристики, аппаратное исполнение. различной разрядности; доминирование двухадресного формата команд; наличие команд обработки типа регистр-память.

Основой архитектуры современных рабочих станций и серверов является архитектура компьютера с сокращенным набором команд (RISC – Reduced Instruction Set Computer). традицию упрощения архитектуры С. Крэй с фуррором применил при разработке обширно известной серии суперкомпьютеров компании Cray Research. Но совсем понятие Внутренняя память: организация и основные характеристики, аппаратное исполнение. RISC в современном его осознании сформировалось на базе 3-х исследовательских проектов компов: микропроцессора 801 компании IBM, микропроцессора RISC института Беркли и микропроцессора MIPS Стенфордского института.

Посреди других особенностей RISC-архитектур необходимо подчеркнуть наличие довольно огромного регистрового файла (в типовых RISC-процессорах реализуются 32 либо большее число регистров по сопоставлению с 8 – 16 регистрами в CISC Внутренняя память: организация и основные характеристики, аппаратное исполнение.-архитектурах), что позволяет большему объему данных храниться в регистрах на процессорном кристалле большее время и упрощает работу компилятора по рассредотачиванию регистров под переменные.

Для обработки, обычно, употребляются трехадресные команды, что кроме упрощения дешифрации дает возможность сохранять большее число переменных в регистрах без их следующей перезагрузки.

Развитие архитектуры RISC в Внутренняя память: организация и основные характеристики, аппаратное исполнение. значимой степени определялось прогрессом в области сотворения оптимизирующих компиляторов. Конкретно современная техника компиляции позволяет отлично использовать достоинства большего регистрового файла, конвейерной организации и большей скорости выполнения команд. Современные компиляторы употребляют также достоинства другой оптимизационной техники для увеличения производительности, обычно используемой в микропроцессорах RISC: реализацию задержанных переходов и суперскалярной обработки, позволяющей Внутренняя память: организация и основные характеристики, аппаратное исполнение. в один и тот же момент времени выдавать на выполнение несколько команд.

Необходимо подчеркнуть, что в последних разработках компании Intel (имеются в виду Pentium и Pentium Pro), также ее последователей-конкурентов (AMD R5, Cyrix M1, NexGen Nx586 и др.) обширно употребляются идеи, реализованные в RISC-микропроцессорах, так что многие Внутренняя память: организация и основные характеристики, аппаратное исполнение. различия меж CISC и RISC стираются. Но сложность архитектуры и системы команд x86 остается и является основным фактором, ограничивающим производительность микропроцессоров на ее базе.

Достоинства и недочеты архитектуры PA-RISC компании Hewlett Packard

Внутренняя память: организация и главные свойства, аппаратное выполнение.

Виды внутренней памяти

Выделяют два главных вида памяти – оперативная Внутренняя память: организация и основные характеристики, аппаратное исполнение. и дисковая. Разглядим подробнее внутреннюю память компьютера, которая на физическом уровне представлена модулями (микросхемами) оперативной (ОЗУ либо RAM) и неизменной (ПЗУ либо ROM) памяти.

Во внутренней памяти записываются коды команд подлежащей выполнению программки. Они поочередно считываются в микропроцессор для анализа (дешифрации) и выполнения. Воззвание к внутренней памяти так Внутренняя память: организация и основные характеристики, аппаратное исполнение. же делается при выполнении разных команд процессора при указании в команде прямо либо косвенно адреса операндов в памяти.

Оперативка обеспечивает запись, считывание и хранение инфы. Для построения ОЗУ употребляют микросхемы статической и динамической памяти.

Оперативка (ОП) создана для временного хранения выполняемых программ и данных, обрабатываемых этими программками. Это энергозависимая память Внутренняя память: организация и основные характеристики, аппаратное исполнение.. На физическом уровне реализуется в модулях ОЗУ (оперативных запоминающих устройствах) разного типа. При выключении электропитания вся информация в оперативки исчезает.

Объём лежащей инфы в ОЗУ составляет от 32 до 512 Мбайт и поболее. Занесение инфы в память и её извлечение, делается по адресам. Каждый б ОП имеет собственный личный адресок (порядковый номер Внутренняя память: организация и основные характеристики, аппаратное исполнение.). Адресок – число, которое идентифицирует ячейки памяти (регистры). ОП состоит из огромного количества ячеек, в каждой из которых хранится определенный объем инфы. ОП конкретно связана с микропроцессором. Способности ПК почти во всем зависят от объёма ОП.

Кеш память - очень стремительная память малого объема служит для роста производительности компьютера, согласования Внутренняя память: организация и основные характеристики, аппаратное исполнение. работы устройств различной скорости.

Особая - неизменная, Fiash, видеопамять и тд.

Неизменное запоминающее устройство (ПЗУ) – энергонезависимая память для хранения программ управления работой и тестирования устройств ПК.Важная микросхема ПЗУ – модуль BIOS (Basic Input/Output System – базисная система ввода/вывода), в каком хранятся программки автоматического тестирования устройств после включения компьютера и загрузки Внутренняя память: организация и основные характеристики, аппаратное исполнение. ОС в оперативку. Это Неразрушимая память, которая не меняется при выключении питания

Перепрограммируемая неизменная память (Flash Memory) – энергонезависимая память, допускающая неоднократную перезапись собственного содержимого

CMOS RAM (Complementary Metal-Oxide Semiconductor) - память с низким быстродействием и наименьшим энергопотреблением от батарейки. Употребляется для хранения инфы о конфигурации и составе оборудования Внутренняя память: организация и основные характеристики, аппаратное исполнение. компьютера, о режимах его работы. Содержимое меняется программкой, находящейся в BIOS (Basic Input Output System).

Видеопамять – запоминающее устройство, расположенное на плате управления экраном и созданное для хранения текстовой и графической инфы, отображаемой на дисплее. Содержимое этой памяти сходу доступно двум устройствам – микропроцессору и монитору, что позволяет изменять изображение на дисплее Внутренняя память: организация и основные характеристики, аппаратное исполнение. сразу с обновлением видеоданных в памяти.


vnutrennij-vodnij-transport.html
vnutrennim-treniem-nazivaetsya-trenie-mezhdu-sloyami-zhidkosti-dvigayushimisya-s-razlichnimi-skorostyami.html
vnutrennyaya-dinamika-atmosferi.html