Иерархия памяти

С точки зрения управления интересны два вида памяти: логическое адресное пространство, доступное конкретному процессу, и физическая, или основная, память компьютера на котором процесс выполняется.

Объем памяти компьютера в 1970 году составлял примерно 64 Кбайт, в 1980 – уже 1 Мбайт, в 1990 – 16 Мбайт, 2000 – 1Гбайт, а сейчас уже 8Гбайт и более.

С точки зрения конструктора системы важным свойством основной памяти является ее энергозависимость – в случае сбоя питания вся хранящаяся в ней информация теряется. Дисковая память энергонезависимая, и поэтому разработчики систем стараются обеспечить своевременную запись критической информации на диск, чтобы предотвратить ее потерю.

На Рис.5.1 изображена иерархия памяти типичной компьютерной системы.

Рис.5.1.            Иерархия памяти компьютерной системы.

Основная память – это программно адресуемая память, быстродействие которой соизмеримо с быстродействием центрального процессора, предназначенная для временного хранения программ и данных.

Самыми быстродействующими являются регистры центрального процессора, и они же имеют наименьшую емкость.

Кэш-память процессора в целом отличается меньшим объемом, но более высоким быстродействием по сравнению с основной памятью. Она функционирует как буфер между процессором и основной памятью и содержит копии областей памяти, которые использовались последними. Каждый раз, когда процессору требуется обратиться к памяти по заданному адресу, он сначала обращается к кэшу. Если происходит промах кэша, то есть этот адрес в кэше отсутствует, производится обращение к основной памяти. Данные считываются из памяти в указанный в команде регистр процессора, а их копия записывается в кэш. Если повторное обращение происходит достаточно скоро, и нужные данные все еще будут в кэше, то их не придется считывать из основной памяти. Такая ситуация называется попаданием в кэш.

Передача данных между основной памятью и кэшем производится не отдельными байтами или машинными словами, а так называемыми строками кэша. Размер строки кэша, как правило, составляет 32 или 64 байта.

Друзья! Приглашаем вас к обсуждению. Если у вас есть своё мнение, напишите нам в комментарии.