Память компьютера

ТЕМА: ПАМЯТЬ КОМПЬЮТЕРА, УПРАВЛЕНИЕ ПАМЯТЬЮ. МУЛЬТИПРОЦЕССОРНЫЕ ВЫЧИСЛИТЕЛЬНЫЕ СИСТЕМЫ.

 

                                                                  

 

 

 

 

 

 

 

 

 

                                Выполнила: Кенжеханқызы М.

Группа 106 ФР “A”

             Принял: Халметов  З. С.

 

 

 

 

      ПАМЯТЬ КОМПЬЮТЕРА

 

       Память – группа устройств, которые обеспечивают хранение программ и данных. В составе компьютера имеется несколько уровней, разновидностей памяти. Важнейшим для работы компьютера дами памяти являются оперативная память и внешняя память. Элементарное устройство памяти компьютера, которое применяется для хранения одной двоичной цифры машинного кода программы или данных, называется двоичным разрядом или битом.

 

 

     Слово бит произошло от английского термина bit, представляющего собой сокращение словосочетаний Binary digiT (двоичная цифра). Бит может находиться только в одном из двух возможных состояний, одно из которых принято считать изображением цифры «0», а другое – изображением цифры «1». Всегда когда в этом возникает необходимость и вне зависимости от текущего состояния, можно перевести бит из одного состояния в другое. Иначе говоря, в бит можно записать новую информацию.

 

 

Единицы измерения информации

 

• Для облегчения работы с большими объемами памяти на практике применяют более крупные единицы, такие как:
• 1 Килобайт (Кбайт)=1024 байта
• 1 Мегабайт (Мбайт)=1024 Кб
• 1 Гигабайт (Гбайт)=1024 Мб
• 1 Терабайт (Тбайт)=1024 Гб
• 1 Петабайт (Пбайт)=1024 Тб
• 1 Эксабайт (Эбайт)=1024 Пб
• 1 Зетабайт (Збайт)=1024 Эб
• 1 Йоттабайт (Йбайт)=1021 Зб

 

Внутренние  запоминающие устройства (электронные устройства) непосредственно взаимодействуют с процессором, имеют высокое быстродействие и относительно небольшую емкость. К внутренним запоминающим устройствам относятся: регистровая память (составная часть процессора); кэш – память; оперативная память, постоянная память.

Регистры  – внутренняя память процессора, в  которой хранятся промежуточные  результаты обрабатываемых процессором  данных. Она имеет высокое быстродействие, сопоставимое с быстродействием  процессора, и малую емкость (сотни  байтов). Данные загружаются в регистры из оперативной памяти, обрабатываются в них процессором, а потом  опять переписываются в оперативную  память.

 

 

Виды  памяти

Оперативной памятью называется устройство компьютера, предназначенное для хранения выполняющихся в текущий момент времени программ, а также всех данных, необходимых для их выполнения. Оперативная память обеспечивает возможность обращения процессора к любой ее ячейке, поэтому называется памятью с произвольным доступом (RAM – Random Access Memory). Каждая ячейка памяти имеет свой порядковый номер, являющимся ее адресом. Адресное пространство – номер максимальной ячейки памяти, доступной процессору.

 

 

 

Оперативная память

Кроме оперативной памяти в состав персонального компьютера входит кэш-память – память процессора. Но часто и различные внешние устройства (например, накопители на дисках) имеют свою собственную кэш – память. Она не относится к внутренним запоминающим устройствам и является специализированной памятью конкретного устройства. Кроме того, в современных операционных системах всегда используется кэширование дисков. Для этого выделяется область оперативной памяти, через которую происходит обмен данными накопителями.

В общем случае под кэш – памятью понимается быстродействующая память, предназначенная для ускорения доступа к данным, размещенным в памяти, обладающим меньшим быстродействием. Принцип ее работы состоит в том, что по мере работы устройства кэш – память заполняется данными из памяти, обладающей меньшим быстродействием, и при последующих обращениях медленной памяти сначала проверяется наличие этих данных в кэш – памяти.

 

Кэш - память

Ещё один вид памяти компьютера – постоянная память, или ROM(Read Only Memory – память только для чтения). Эта память отличается от оперативной тем, что запись информации в постоянно запоминающее устройство осуществляется только один раз на заводе – изготовителе. Постоянная память используется для хранения наиболее важных и часто используемых служебных программ, которые осуществляют проверку работы отдельных устройств компьютера, а также выполняют постоянно используемые операции по обмену данными клавиатурой, монитором и памятью компьютера. Этот комплекс программ образует базовую систему ввода- вывода или сокращенно BIOS(Base Input Output System-базовая система ввода - вывода).

 

 

 

      Постоянная память

              СМОS ПАМЯТЬ

 

Кроме обычной  оперативной памяти и постоянной памяти, в компьютере имеется также  небольшой участок памяти для  хранения параметров конфигурации компьютера. Его часто называют CMOS-памятью, поскольку  эта память обычно выполняется по технологии CMOS (complementary metal-oxide semiconductor), обладающей низким энергопотреблением. Содержимое CMOS памяти не изменяется при выключении электропитания компьютера, поскольку для нее электропитания используется специальный аккумулятор. Для изменения параметров конфигурации компьютера в BIOS содержится программа настройки конфигурации компьютера SETUP.

 

Управление  памятью

 

 

Часть операционной системы, отвечающая за управление памятью, называется модулем управления памятью или менеджером памяти. Менеджер следит за тем, какая часть памяти используется в данный момент, выделяет память процессам и по их завершении освобождает ресурсы, управляет обменом данных между ОЗУ и диском.

Системы управления памятью делят  на два класса. К первому классу относятся системы, перемещающие процессы между оперативной памятью и  диском во время их выполнения, т.е. осуществляющие подкачку процессов  целиком ( swapping ) или постранично ( paging ). Обычный и постраничный варианты подкачки являются искусственными процессами, вызванными отсутствием достаточного количества оперативной памяти для одновременного хранения всех программ. Ко второму — те, которые этого не делают.

Самая простая  схема управления памятью — однозадачная система без подкачки на диск — заключается в том, что в каждый момент времени работает только одна программа, и память разделяется между программами и операционной системой. Когда система организована таким образом, в каждый конкретный момент времени может работать только один процесс. Как только пользователь набирает команду, ОС копирует запрашиваемую программу с диска в память 
и выполняет ее, а после окончания процесса выводит на экран символ приглашения и ждет новой команды. Получив команду, она загружает новую программу в память, записывая ее поверх предыдущей. Так работают компьютеры с операционной системой MS - DOS .

 

 

ОДНОЗАДАЧНАЯ СИСТЕМА БЕЗ ПОДКАЧКИ

Существуют  два основных способа управления памятью, зависящие частично от доступного аппаратного обеспечения. Самая  простая стратегия, называемая свопингом ( swapping ) или подкачкой, состоит в том, что каждый процесс полностью переносится в память, работает некоторое время и затем целиком возвращается на диск. Другая стратегия, носящая название виртуальной памяти, позволяет программам работать даже тогда, когда они только частично находятся в оперативной памяти.

 

 

СПОСОБЫ  УПРАВЛЕНИЯ ПАМЯТЬЮ

Мультипроцессорные  вычислительные системы

 

 

Любая вычислительная система (будь то супер-ЭВМ или персональный компьютер) достигает своей наивысшей  производительности благодаря использованию  высокоскоростных элементов и параллельному  выполнению большого числа операций. Именно возможность параллельной работы различных устройств системы (работы с перекрытием) является основой  ускорения основных операций.

Параллельные  ЭВМ часто подразделяются по классификации  Флинна на машины типа SIMD (Single Instruction Multiple Data - с одним потоком команд при множественном потоке данных) и MIMD (Multiple Instruction Multiple Data - с множественным потоком команд при множественном потоке данных).

Существующие  MIMD-машины распадаются на два основных класса в зависимости от количества объединяемых процессоров, которое определяет и способ организации памяти и методику их межсоединений.

К первой группе относятся машины с общей (разделяемой) основной памятью, объединяющие до нескольких десятков (обычно менее 32) процессоров. Сравнительно небольшое  количество процессоров в таких  машинах позволяет иметь одну централизованную общую память и  объединить процессоры и память с  помощью одной шины.

. Типовая архитектура мультипроцессорной системы с общей памятью.

Вторую  группу машин составляют крупномасштабные системы с распределенной памятью. Для того чтобы поддерживать большое количество процессоров приходится распределять основную память между ними, в противном случае полосы пропускания памяти просто может не хватить для удовлетворения запросов, поступающих от очень большого числа процессоров. Естественно при таком подходе также требуется реализовать связь процессоров между собой. На рис.2 показана структура такой системы.

Типовая архитектура машины с распределенной памятью.

 

СПАСИБО ЗА ВНИМАНИЕ!