Организация адресного пространства ЭВМ. Выравнивание данных в памяти

Наиболее широкое распространение в ЭВМ получили адресные ЗУ. Адресные ЗУ – поиск требуемой инф. осущ. по адресу ячейки, хранящей инф. Для этого каждый байт имеет свой адрес.

С точки зрения процессора массив таких ЗУ состоит из элементарных ячеек длиной в один байт, каждая из которых имеет свой номер (адрес).

Совокупность таких ячеек образует адресное пространство , максимальный адрес определяется разрядностью шины адреса. При адресации в адресном рпостранстве ячеек памяти, имеющих длину более одного байта мкпроцессор Intel в качестве адреса ячейки исп. миним. адрес байта, входящего в состав ячейки.

При размещении числовых значений в ячейках адресного пространства мл. разряды числа размещаются в байте с минимальным адресом.

Выравнивание данных в памяти.

Адрес можно представить А = А31А30…А1А0, Аi = {0,1}.

Если ячейка памяти имеет длину более одного байта, то возникают вопросы, связанные с размещением ячеек памяти в ЭВМ.

Б3 Б2 Б1 Б0

При адресации такой ячейки памяти в качестве адреса можно выбрать старшие биты адреса А2-А31, а младшие биты адреса А1-А0 исп. для адресации байта внутри ячейки памяти, тогда адресом будет А=А31А30….А3А200.

Тогда адреса остальных байт в пределах ячейки будут:

Б0=А1А0=00; Б1=А1А0=01; Б2=А1А0=10; Б3=А1А0=11.

В принципе, размещение инф. в памяти может быть произвольным и в случае ячеек памяти длиной более одного байта возможны ситуации, когда для считывания дв. слова из памяти потребуется обращение по двум адресам А’ и А’+1, т.е. потребуется два цикла обращения к памяти. Поэтому при программировании рекомендуется выравнивать данные в памяти.

Для выравнивания данных в памяти ЭВМ в случае, если эти данные явл. словами, адреса должны быть четными двойными словами – кратными 4.

В общем случае, если данные в ячейке занимают 2k байт, адреса, по которым размещаются такие данные должны быть кратными 2k.

Практически это означает, что адрес такой ячейки памяти должен содержать k нулей в мл. битах А = А31А30…Аk-100000…, Аi = {0,1}.

Ассоциативная память

Являются безадресными. Поиск инф. в запоминающем массиве таких ЗУ осущ. не по адресу, а по содержанию – ассоциативному признаку. Исп. код ассоц. признака.

Для того, чтобы при поиске инф. в ассоц. ЗУ анализировать не все биты хранящихся в таких ячейках слов, а лишь выбранные биты слова исп. код маски.В этом бите 1 указаны в тех битах, где инф. будет исп. при ассоц. поиске и 0 в тех битах, кот. не исп. Структура ассоц. ЗУ:

РгАП – регистр ассоц. признака, исп. для его врем. хранения.

РгМ – регистр маски.

ЗМ – запоминающий массив.

РгИ – исп. для времен. хранения инф. в качестве буфера при записи и считыв. из ЗУ.

КС – комбинационная схема, обесп. сравнение ячеек ЗМ, РгАП, РгМ.

РгС – регистр совпадений. Разрядность этого регистра равна кол-ву ячеек памяти ЗМ. Номер любого бита РгС совпадает с номером ячейки памяти ЗМ.

РС – схема формирования р-та ассоц. признака. Он формируется в виде кода ai ={0,1}, a0 a1 a2. Если код равен 100, то в ЗУ отсутствуют ячейки памяти, удовлетв. ассоц. признаку. Если 010-есть только одна ячейка, 001 – более одной ячейки.

Есть доп. разряд , кот. исп. для указания занятости ячейки. 0 -не занята, 1 – занята.

При считывании инф. в РгАМ и РгМ предварительно заносятся коды АП и маски.

Содержимое РгАП и РгМ совместно с содержимым ячеек ЗМ поступает на входы КС, где формируется N – разрядный код, записываемый в РгС. 1 в этом коде стоятв тех битах, номера к-рых совпадают с номерами ячеек ЗМ, для к-рых имело место совпадение по АП.

ФС использует код, поступающий из РгС, формирует рез-т ассоц. поиска a0 a1 a2. Если оказывается, что a0=1, то считывание отменяется. Если a1=1, то содержимое ячейки памяти переносится в РгИ и выставляется на шину инф. выходную.

При записи инф. предварительно осущ. поиск свободных ячеек памяти, для этого в РгАП загружается код 111…1110 – бит занятости. В РгМ загружается 000…0001. Осущ. ассоц. поиска в р-те которого определяется наличие ячеек ЗМ. если a1=1, то инф. , предварит. занесенная в РгИ с Шивх, переносится в свободную ячейку памяти и ее служебный бит уст. в 1. Если есть несколько свободных ячеек, то инф. заносится в свободную ячейку с наименьшим номером. Особенностью ассоц. ЗУ явл. возможность совместить поиск инф. и ее обработку.

Стековая память

Стековые ЗУ являются безадресными. ЗМ этих ЗУ состоит из ячеек памяти, связанных между собой разрядными линиями. Это позволяет сдвигать информацию из одной ячейки памяти в другую. Доступ к информации в стековых ЗУ осуществляется через ячейку ЗМ, называемую вершиной стека.

При записи информации, поступающей по Шивх, она заносится в вершину стека. При этом информация, записанная ранее, сдвигается вглубь стека.

При считывании информации информация поступает на Шивых из вершины стека. В том случае, если считывание информации происходит без разрушения, информация, занесенная в вершину стека, теряется, а содержимое соседних ячеек памяти перемещается в ячейки с меньшими номерами.

Стековые ЗУ снабжаются счетчиком стека СчСт, в к-ом хранится код, указывающий заполнение стека. Если стек не заполнен – 0, если заполнен – N-1.