2-Ma’ruza. Kompyuter tizimi xotirasini tashkil qilish. Kompyuterlarda xotirani tashkil qilish

Magnit xotiraqarama-qarshi belgining qoldiq magnitlanishi ikki barqaror holatining bir qator magnit materiallari (masalan, temir oksidi) mavjudligiga asoslanadi. Bunday magnit materiallar to'rtburchaklar gisterezisli pastadir bilan tavsiflanadi.  B \u003d f (H), va ulardan turli harakatlantiruvchi tashuvchilar - magnit disklar yuzasida to'plangan ishlaydigan magnit qatlam qo'llaniladi. Ma'lumot yozish va o'qish uchun bo'sh joy bilan magnit yadroga o'ralgan miniatyurali indüktörler bo'lgan magnit boshlar ishlatiladi. Yozayotganda, magnit bosh magnitlangan qatlamning bir qismini ishlaydigan bo'shliq ostida, oqim oqimining yo'nalishi bilan aniqlangan yo'nalishda magnitlaydi. O'qiyotganda, sirtning magnitlangan qismlari indüktif o'qish boshiga yaqinlashadi va unga emf pulslarini keltirib chiqaradi. Ushbu printsipdan foydalanadigan xotira moslamalari ma'lumotni saqlashning juda past narxiga ega, uchuvchan emas, ammo elektromexanik bo'lib, ular tezligi, ishonchliligi va quvvat sarfi bo'yicha elektron xotiradan ancha past. HDD uchun ma'lumotlar uzatish tezligi o'nlab MB / s ga etadi va ma'lumot sig'imi yuzlab GB ni tashkil qiladi.
Ichida optik xotira Axborotni saqlash uchun tashuvchi yuzasining optik xususiyatlarining o'zgarishi (asosan, ko'zgu darajasi) qo'llaniladi. Optik vosita disk shaklida (Compact Disk - CD) bo'lib, uning aks ettiruvchi qatlami (metall purkash) organik bo'yoq qatlami bilan qoplangan. Yozib olishda lazer nurlari yozilgan bitlar oqimi bilan modulyatsiya qilinadi va trekning ba'zi joylarida bo'yoq qatlamidagi teshiklar yonib ketadi. O'qish paytida kovaklarning yorishish koeffitsienti va sirtning portlamaydigan joylari o'rtasidagi farq tufayli, o'qilgan ma'lumotni CD-dan kodlashda aks ettirilgan nurning modulyatsiyasi sodir bo'ladi. Har xil turdagi optik CD-disklar ishlab chiqariladi: CD-ROM (faqat o'qish) - faqat matritsa asosida yozilgan ma'lumotni o'qishga imkon beradigan, CD-R (yozib olinadigan) - diskka kamida bitta yozuvni yozishga va CD-RW-ga (qayta yozib olishga) ruxsat berish. diskka bir nechta qayta yozish (va albatta o'qish). Optik disklar arzon va ahamiyatli (bir GB gacha) ma'lumot sig'imiga ega, ular uchuvchan emas va osongina bir-birlarini almashadilar, ammo magnit disklar singari tezligi, ishonchliligi va quvvat sarfi jihatidan ular elektron xotiradan ancha pastdir.
Xotira qurilmasining funktsional maqsadi super operativ saqlash qurilmalari (RAM), tasodifiy kirish xotirasi (RAM), faqat o'qish uchun mo'ljallangan xotira (ROM) va tashqi saqlash qurilmalariga (RAM) tasniflanishi mumkin.
Operativ xotira Hozirgi vaqtda CPU tomonidan to'g'ridan-to'g'ri ishlatiladigan dasturlarni (tizim, dastur) va ma'lumotlarni saqlash uchun mo'ljallangan. RAM uchun o'qish va yozish tsikllarining davomiyligi odatda bir xil. Odatda, bir necha GB gacha dinamik xotira, operatsion tizimning maqsadi va hajmiga qarab, RAM sifatida ishlatiladi.
Operativ xotirayoki  kesh xotirasi - bu oz sonli tezkor xotira, unda t tsikli protsessorning kompyuter tsiklining davomiyligidan kam bo'ladi. Shuning uchun, kesh xotirasiga kirishda protsessorning kutish vaqtini kirish xotirasining mashina aylanishiga kiritish shart emas. Kesh xotirasi RAM va CPU o'rtasidagi bufer xotira bo'lib, statik xotiraga asoslangan. Keshda dastur bloklari (sahifalari) nusxalari va operativ xotiraning so'nggi kirishlari bo'lgan joylarning ma'lumotlari, shuningdek katalog saqlanadi - ularning tezkor xotirasiga tegishliligi ro'yxati. Xotiraga kirish har safar katalogdagi kesh boshqaruvchisi so'ralgan blokning (sahifaning) keshga to'g'ri nusxasi bor-yo'qligini tekshiradi. Agar u erda nusxasi bo'lsa, unda bu shunday keshni urish, va ma'lumotlarga yoki kodga faqat kesh orqali kirish mumkin. Agar haqiqiy nusxasi bo'lmasa, unda bu shunday keshni sog'inish, va RAMdan talab qilingan blok (sahifa) keshga yoziladi va yozuv RAMdagi keshdan o'chirib tashlangan eng kam tegishli blok (sahifa) o'rniga yoziladi, ya'ni. eng kichik qo'ng'iroqlar soni bo'lgan ma'lumot bloki. Dastur va ma'lumotlarga xos bo'lgan asosiy xususiyatlar tufayli, masalan fazoviy va vaqtincha joylashish/ 2,7,13 / kesh xitlari soni kesh hajmini kichik bo'lgan (hatto bir necha o'nlab Kbaytlar) kesh hajmiga ega bo'lsa ham, keshni o'tkazib yuborishga qaraganda bir necha baravar ko'p. Shuning uchun keshdan foydalanish VM ishini sezilarli darajada yaxshilaydi. Odatda, kesh uch bosqichli sxemada amalga oshiriladi: birlamchi kesh (L1 Cache), o'nlab Kbayt hajmga ega, va yuzlab Kbayt hajmga ega ikkinchi darajali kesh (L2 Cache) MP chipida, uchinchi darajali keshda (L3 Cache), MB bloklari tizim platasida yoki o'rnatilgan. MP holatida.
ROM - bu o'zgarmaydigan yoki kamdan-kam hollarda o'zgaradigan ma'lumotni saqlash uchun foydalaniladigan VM operatsion tizimi: tizim dasturlari (BIOS), o'rnatilgan va bortli VM uchun amaliy dasturlar, jadval to'plamlari, turli xil tizimlarning konfiguratsiya parametrlari va boshqalar. ROM ishining asosiy rejimi bu o'qishdir, bu bunday ROM uchun boshqa umumiy nomga olib keladi (Faqat o'qing). Dasturlash deb nomlangan ROM-da ma'lumot yozish odatda o'qishdan ko'ra ko'proq vaqt va kuch talab qiladigan ancha murakkabroq.
Vzu Katta hajmdagi tuzilgan ma'lumotni ma'lum bir tarzda uchuvchi bo'lmagan saqlash uchun mo'ljallangan: fayllar, ma'lumotlar bazalari, arxivlar. Tashqi xotiraning o'ziga xos xususiyati shundaki, uning qurilmalari RAM ruxsat berganidek bayt yoki so'zlardan emas, balki ma'lumot bloklari bilan ishlaydi. Bundan tashqari, protsessor faqat RAMga tasodifiy kirish xotirasi orqali kirishi mumkin. Disk disklari (HDD) odatda yuzlab GB ma'lumotlarni saqlashga imkon beradigan qattiq disk drayverlari sifatida ishlatiladi.
Tamponlangan elektron xotirau ma'lumotni ko'rsatish va kiritish, aloqa vazifalari, signalni o'zgartirish va hokazolarni hal qiladigan turli xil tashqi qurilmalar kontrollerlari tarkibiga kiritilgan. Tamponli xotiraning mavjudligi tizim avtobusida va tashqi qurilmalarda ma'lumotlarni uzatish tezligini sezilarli darajada muvofiqlashtirish, tizim avtobusidagi har bir tashqi qurilmadan foydalanish vaqtini qisqartirish va VM ish faoliyatini oshirishga imkon beradi.
Xotirani tashkil etish usuli xotirada ma'lumotlarni joylashtirish va qidirish usuli bilan belgilanadi. Ushbu xususiyat asosida manzil, assotsiativ va stack xotira tashkiloti ajralib turadi.
Ichida manzil xotirasi ular xotira hujayralariga kirish uchun ishlatiladi manzillari, bu xotira hujayralari raqamlari kodlari sifatida tushuniladi. Xotiraning manzilni tashkil qilish tizimi o'zlarining manzillarida joylashgan xotira xujayralariga o'zboshimchalik bilan kirish huquqini beradi va kirish siklining davomiyligi, manzilidan qat'i nazar, barcha hujayralar uchun bir xil. Shuning uchun bunday xotiraning nomi uchun "tasodifiy kirish xotirasi (RAM)" yoki RAM (Random Access Memory) atamalari ham ishlatiladi. Xotirada bo'ladigan manzilni tashkil qilish, masalan, RAM va ROMga ega.
Ichida assotsiativ xotira (AZU) ma'lumotni xotira xujayralarining manzillari bo'yicha qidirishmaydi, lekin ularning tarkibiy qismlari yoki uning qismlari bo'yicha qidirishadi. Umumiy holda, assotsiativ xotirani so'rash xotira hujayrasini qidirish uchun bitlarning ro'yxatini belgilash va tanlangan bitlarning tarkibini belgilash orqali amalga oshiriladi. Qidiruv uchun raqamlar ro'yxati kiritilgan sumka niqobi.Ushbu registr operativ xotiraning xotira xujayrasi bilan bir xil chuqurlikka ega va faqat qidirilayotgan raqamlardagi birliklarni o'z ichiga oladi. Ichida katta harflarni hisobga olish ushbu bitlarning tarkibi o'rnatildi va uning bit sig'imi registr-niqobning bit sig'imiga teng.
Agar berilgan nol va ularning birikmasi bo'lgan hujayra topilsa, RAM topilgan hujayraning manzilini ko'rsatgan holda ijobiy javob hosil qiladi. Keyinchalik, manzil manzilni dekoderga yuboriladi va bunday hujayraning butun tarkibini yangi tarkib bilan o'qish yoki unga yozish mumkin. Aks holda, AZU so'rovga salbiy javob beradi.
Xotiradagi kontekst bo'yicha ma'lumot izlash bir vaqtning o'zida barcha xotira hujayralari uchun amalga oshiriladi, shuning uchun xotira tezkor xotiradan bir necha baravar tezroq, ammo ular ancha qimmatga tushadi. Zamonaviy hisoblash tizimlarida AZUlar, masalan, kesh xotirasining bir qismi sifatida ishlatiladi.
Stack xotira(Stack), assotsiativ kabi, manzilsizdir. Stekni qo'shni hujayralar bir-biri bilan bit so'zli so'z uzatish zanjirlari orqali bog'langan bir o'lchovli qatorni tashkil etadigan hujayralar to'plami deb hisoblash mumkin. Ushbu xotirada yozish va o'qish "Oxirgi yozuv avval o'qiladi" yoki "So'nggi kirish birinchi chiqishi (LIFO)" qoidalariga muvofiq amalga oshiriladi. Shuning uchun, teskari tartibda o'qish buyrug'i bilan "saqlash" xotirasi deb ataladi. Odatda, stack operativ xotirada tashkillashtirilgan. Stakandagi so'zlar soni SP stackning ko'rsatkich registri bilan belgilanadi va stakandan yozish va o'qish mos ravishda PUSH va POP buyruqlari yordamida amalga oshiriladi. Stek xotirasi, yuqorida aytib o'tilganidek, uzluksiz ishlov berish va pastki dasturlarni chaqirishda keng qo'llaniladi.
Yig'ilgan xotira bilan bir qatorda, to'g'ridan-to'g'ri o'qish tartibiga ega "saqlash" xotirasi, ya'ni "Birinchi yozuv avval o'qiladi" yoki "Birinchi kirish birinchi chiqishi (FIFO)". Ushbu xotira bufer deb nomlanadi va stack kabi, RAMda tashkillashtirilgan.