Классификация по способу хранения информации

§ Память на магнитных носителях
Во внешних запоминающих устройствах на магнитных носителях информация хранится в виде намагниченных в определенном направлении участков ферромагнитной поверхности диска или магнитной ленты.

§ Оптическая память
В оптических внешних запоминающих устройствах информация записывается в виде участков, имеющих разные коэффициенты рассеяния света направленного луча лазера.

Ассоциативная память

В ассоциативной памяти элементы выбираются не по адресу, а по содержимому.

Поиск записи по признаку - это действие, типичное для обращений к базам данных, и поиск в базе зачастую является ассоциативным поиском. Для выполнения такого поиска следует просмотреть все записи и сравнить заданный тег с тегом каждой записи.

27. Иерархия памяти. Назначение и основные принципы работы оперативной динамической памяти.

Иерархия памяти

Иерархия компьютерной памяти — концепция построения взаимосвязи классов разных уровней компьютерной памяти на основе иерархической структуры.

Регистр процессора — блок ячеек памяти, образующий сверхбыструю оперативную память внутри процессора; используется самим процессором и большей частью недоступен программисту;

Кэш процессора — кэш, используемый микропроцессором компьютера для уменьшения среднего времени доступа к компьютерной памяти/*Кэш— промежуточный буфер с быстрым доступом, содержащий информацию, которая может быть запрошена с наибольшей вероятностью. */;

Электронный диск — программная технология, позволяющая хранить данные в быстродействующей оперативной памяти как на блочном устройстве.

Назначение и основные принципы работы оперативной динамической памяти

Запись – ячейка выбирается сигналами выбора строки и столбца (конденсатор заряжается, что соответствует единице).

Чтение – ячейка выбирается сигналами выборки строки и столбца. При этом, если конденсатор был заряжен, то напряжение на шине столбца увеличивается на некоторую величину, что соответствует логической единице.

Достоинства: дешевле статической.

Недостатки:

• Конденсатор со временем разряжается, поэтому необходимо поддерживать значение потенциала, подзаряжая конденсатор. Этот процесс называют регенерацией.

• Регенерация занимает значительный интервал времени. Во время регенерации в ячейку запись невозможна. Поэтому динамическая память медленнее статической.

28. Иерархия памяти. Основные принципы работы флэш-памяти. Кэш-память.

Иерархия памяти

Иерархия компьютерной памяти — концепция построения взаимосвязи классов разных уровней компьютерной памяти на основе иерархической структуры.

Регистр процессора — блок ячеек памяти, образующий сверхбыструю оперативную память внутри процессора; используется самим процессором и большей частью недоступен программисту;

Кэш процессора — кэш, используемый микропроцессором компьютера для уменьшения среднего времени доступа к компьютерной памяти/*Кэш— промежуточный буфер с быстрым доступом, содержащий информацию, которая может быть запрошена с наибольшей вероятностью. */;

Оперативная память — энергозависимая часть системы компьютерной памяти, в которой во время работы компьютера хранится выполняемый машинный код (программы), а также входные, выходные и промежуточные данные, обрабатываемые процессором.

Электронный диск — программная технология, позволяющая хранить данные в быстродействующей оперативной памяти как на блочном устройстве.

Магнитные диски (Магнитные ленты) - используют явление магнитного гистерезиса для записи информации. /*Гистерезис — свойство систем, мгновенный отклик которых на приложенные к ним воздействия зависит в том числе и от их текущего состояния, а поведение системы на интервале времени во многом определяется её предысторией.*/

Магнитные диски

Магнитные диски - жёсткий диск, гибкий диск(дискета).

У дисков надёжность выше (особенно у жёстких).

Вывод: выше скорость чтения/записи, т.к.

• У диска прямой доступ к информации.

• У ленты - последовательный.

Магнитные ленты

Магнитные ленты - кассеты, бобины.

Вывод: у магнитных дисков большая ёмкость при эквивалентных размерах, т.к. у дисков плотность информации выше.

Основные принципы работы флэш-памяти

Ø Запись

Если на сток подается меньшее напряжение, чем на управляющий затвор, то часть электронов в канале получает энергию, достаточную чтобы преодолеть потенциальный барьер, который создается тонким слоем диэлектрика, и переходят в область плавающего затвора.

Ø Стирание

Чтобы выполнить стирания ячейки памяти на управляющий затвор подается высокое отрицательное напряжение, а на область истока подается положительное напряжение. Это приводит к тому, что электроны стекают из области плавающего затвора в область истока.

Ø Чтение

Если на плавающий затвор поместить избыточный отрицательный заряд и подать положительное напряжение на управляющий затвор, то этот заряд компенсирует создаваемое управляющим затвором электрическое поле и не даст образовываться каналу проводимости, транзистор будет закрыт, что соответствует логическому 0.

Если заряда на плавающем затворе нет, то при подаче управляющего напряжения на затвор транзистор сразу откроется, что соответствует логической 1.

Наличие или отсутствие заряда на плавающем затворе точно определяет состояние открыт или закрыт транзистор, когда подается одно и тоже положительное напряжения на управляющий затвор.

Кэш память

§ Команды программы как правило располагаются в памяти рядом и выполняются последовательно.

§ Идея кэша - когда определенное слово вызывается из памяти, оно вместе с соседними словами переносится в кэш-память, что позволяет при очередном запросе быстро обращаться к следующим словам уже находящимися в кэше, один раз прочитать большой блок из медленной оперативной памяти в кэш, а потом много раз обращаться к быстрому кэшу.

29. Типы адресов памяти. Виртуальное адресное пространство процесса. Четыре способа определения физического адреса оперативной памяти процесса.

Типы адресов памяти

§ Символьные имена присваивает пользователь при написании программы на алгоритмическом языке.

§ Виртуальные адреса вырабатывает транслятор, переводящий программу на машинный язык. Так как во время трансляции не известно, в какое место оперативной памяти будет загружена программа, то транслятор присваивает переменным и командам виртуальные адреса.

§ Физический адрес – это конечный результат всех преобразований других типов адресов, перечисленных далее в этой статье. На нём кончается работа внутри центрального процессора по преобразованию адресов.

Совокупность виртуальных адресов процесса называется виртуальным адресным пространством. Каждый процесс имеет собственное виртуальное адресное пространство.

Виртуальное адресное пространство процесса

§ Адресное пространство процесса — это набор адресов, который может быть использован процессом для обращения к памяти.

§ Диапазон адресов, который необходим для размещения процессов в памяти.

Четыре способа определения физического адреса оперативной памяти процесса

1) На этапе разработки программы -программист использует конкретные физические адреса непосредственно в программе на языке ассемблера;

2) На этапе компиляция - программа содержит ссылки на символьные адреса, которые преобразуются в реальные физические адреса компилятором или ассемблером;

В этих случаях мы должны заранее знать, по каким физическим адресам будет помещена программа.

3) На этапе загрузки. Специальная системная программа - перемещающий загрузчик преобразует виртуальные адреса, в физические в процессе загрузки программы

4) На этапе выполнения загруженная программа загружается в неизменном виде в виртуальных адресах, которые динамически конвертируются процессором в физические во время выполнения программы.

Третий вариант подходит для загрузки в различные места физической памяти программы целиком, но не подходит для перемещения программы во время выполнения.

Для этого случая подходит четвертый режим.

30.  Методы распределения памяти. Методы распределения фиксированными и динамическими разделами

Методы распределения памяти

Методы распределения фиксированными и динамическими разделами