4-mavzu: Xotiraning tashkil etilishi va turlari. (8 soat) reja

Xotira ierarxiyasi
Kompyuter xotirasi katta ma'lumot hajmiga, qisqa kirish vaqtiga (yuqori tezlik), yuqori ishonchlilikka va arzon narxga ega bo'lishi kerak. Ammo imkoniyatlarning oshishi bilan ishlash pasayadi va xarajatlar oshadi. Xotirani RAM va ROM ga bo'lish bu ziddiyatni to'liq bartaraf etmaydi, chunki protsessor, RAM va TXQ tezligining farqi juda katta. Shuning uchun axborot almashinuvi qo'shimcha buferli qurilmalar orqali amalga oshiriladi, ya'ni kompyuter xotirasi ierarxik ko'p darajali tuzilishga ega. Xotiraning tezligiqanchalik baland bo'lsa, 1 baytni saqlash qiymati shuncha yuqori bo'lsa, xotira hajmi shunchalik kam bo'ladi. Xotira ierarxiyasi quyidagicha (4.1-rasm):

4.1-rasm - Xotirani to'rt darajali tashkil etilish.

Xotira turlari:

1) mikroprotsessor xotirasining registrlari, shuningdek birinchi va ikkinchi darajadagi kesh xotirasi;

2) ichki xotira ROM, RAM;
3) tashqi xotira (Накопи́тель на жёстких магни́тных ди́сках, Накопитель на гибких магнитных дисках);
4) ommaviy yoki arxiv xotirasi.
Ushbu saqlash moslamalari tizimi katta hajmli (tashqi saqlash moslamalari tufayli) va yuqori tezlikda (ichki saqlash moslamalari tufayli) bitta saqlash qurilmasi sifatida ishlaydi.
Mikroprotsessorli xotira - bu kichik hajmli yuqori tezlikda ishlaydigan, MP ga kiritilgan va ALU tomonidan operandlarni va oraliq hisoblash natijalarini saqlash uchun foydalaniladi.
Har qanday EXM arxitekturasidan qat’i nazar, ma’lumotlar saqlash qurilmalarida (xotirada) saqlanadi, ularning xususiyatlari, joylashuvi va protsessor bilan o‘zaro ta’sir usulini hisobga olgan holda ichki yoki tashqi xotiraga murojaat qilinadi.
Sekin yuqori sig‘imli saqlash qurilmalari (qattiq holatdagi, magnit va optik disklar, magnit lentalar) tashqi xotira deb ataladi, chunki ular EXM ga kirish-chiqish qurilmalariga o‘xshash tarzda ulanadi. Xotiraning asosiy funksiyalari EXM ishlashi paytida ma’lumotlarni qabul qilish, saqlash va chiqarishdir. Ma’lumotlarni qabul qilish jarayoni, ular xotiraga kiritilgan vaqt ichida yozib olish, ma’lumotlarni berish jarayoni o‘qish yoki ular birgalikda xotiraga kirish jarayonlari sifatida belgilanadi.
Xotirani ko‘p xollarda Fon-Neyman xisoblash mashinalarining “nozik joyi” deb atashadi. Protsessorlarning ishlashidan tezlik jixatda jiddiy orqada qolishi tufayli, ishlashdagi samaradorli bo‘shliqlarini tobora ortib borishiga sabab bo‘lmoqda. Shunday qilib, agar protsessorlarning ishlashi taxminan har 1,5 yilda ikki baravar ko‘paysa, unda xotira chiplari uchun ishlashning o‘sishi yiliga 9% dan oshmaydi (10 yil ichida ikki baravar ko‘payadi), bu protsessor va xotira o‘rtasidagi ishlashdagi bo‘shliqning yiliga taxminan 50% ga oshishida ifodalanadi.
Agar hozirda ishlatiladigan xotira turlarini tahlil qilsak, quyidagi qonuniyat aniqlanadi:

• 
  Tanlash vaqti qancha qisqa bo‘lsa, bitni saqlash narxi shuncha yuqori bo‘ladi;
  
• 
  Hajm qancha katta, bitni saqlash qiymati past, lekin tanlash vaqti shuncha ko‘p.
  

Xotira tizimini yaratishda biz doimo kerakli quvvat va yuqori ishlashni arzon narxlarda ta’minlash muammosini hal qilishimiz kerak. Bu erda eng keng tarqalgan yondashuv iyerarxik asosda EXM ning xotira tizimini yaratishdir.Iyerarxik xotira har xil turdagi ma’lumot saqlovchi qurilma xotiralaridan iborat. Ular qaysidir, xususiyatlariga, muayyan murojaat qilishiga qarab tashkil topgan.
Xotira tizimini yaratishda biz doimo kerakli quvvat va yuqori ishlashni arzon narxlarda ta’minlash muammosini hal qilishimiz kerak. Bu erda eng keng tarqalgan yondashuv iyerarxik asosda EXM ning xotira tizimini yaratishdir. Iyerarxik xotira har xil turdagi ma’lumot saqlovchi qurilma xotiralaridan iborat. Ular qaysidir, xususiyatlariga, muayyan murojaat qilishiga qarab, iyerarxiyaning ma’lum bir darajada tegishli. Yuqori daraja hajmi jihatidan kichikroq, past darajadan tezkor va bit uzatish uchun katta tannarxga ega.

4.1-rasm. Xotira ierarxiyasi.