Bij het ontwerp van het computersysteem, een processor , evenals een grote hoeveelheid geheugenapparaten, is gebruikt. Het grootste probleem is echter dat deze onderdelen duur zijn. Dus de geheugen organisatie van het systeem kan worden gedaan door geheugenhiërarchie. Het heeft verschillende geheugenniveaus met verschillende prestatiesnelheden. Maar deze kunnen allemaal een exact doel opleveren, zodat de toegangstijd kan worden verkort. De geheugenhiërarchie is ontwikkeld afhankelijk van het gedrag van het programma. Dit artikel bespreekt een overzicht van de geheugenhiërarchie in computerarchitectuur.
Wat is geheugenhiërarchie?
Het geheugen in een computer kan op basis van snelheid en gebruik in vijf hiërarchieën worden verdeeld. De processor kan van het ene niveau naar het andere gaan op basis van zijn vereisten. De vijf hiërarchieën in het geheugen zijn registers, cache, hoofdgeheugen, magnetische schijven en magnetische banden. De eerste drie hiërarchieën zijn vluchtige herinneringen, wat betekent dat wanneer er geen stroom is, ze automatisch hun opgeslagen gegevens verliezen. Terwijl de laatste twee hiërarchieën niet vluchtig zijn, wat betekent dat ze de gegevens permanent opslaan.
Een geheugenelement is de set van opslagapparaten die de binaire gegevens opslaat in het type bits. In het algemeen, de opslag van geheugen kan worden ingedeeld in twee categorieën, zoals vluchtig en niet-vluchtig.
Geheugenhiërarchie in computerarchitectuur
De geheugen hiërarchie ontwerp in een computersysteem omvat voornamelijk verschillende opslagapparaten. De meeste computers waren ingebouwd met extra opslagruimte om krachtiger te werken dan de capaciteit van het hoofdgeheugen. Het volgende geheugen hiërarchie diagram is een hiërarchische piramide voor computergeheugen. Het ontwerp van de geheugenhiërarchie is verdeeld in twee typen, zoals primair (intern) geheugen en secundair (extern) geheugen.
Geheugenhiërarchie
Primair geheugen
Het primaire geheugen wordt ook wel intern geheugen genoemd, en dit is direct toegankelijk voor de processor. Dit geheugen bevat hoofd-, cache- en CPU-registers.
Tweede geheugen
Het secundaire geheugen wordt ook wel extern geheugen genoemd en is toegankelijk voor de processor via een invoer / uitvoermodule. Dit geheugen bevat een optische schijf, magnetische schijf en magnetische tape.
Kenmerken van geheugenhiërarchie
De kenmerken van de geheugenhiërarchie omvatten voornamelijk de volgende.
Prestatie
Eerder werd het ontwerpen van een computersysteem gedaan zonder geheugenhiërarchie, en de snelheidskloof tussen het hoofdgeheugen en de CPU-registers wordt groter vanwege de enorme ongelijkheid in toegangstijd, die de lagere prestaties van het systeem zal veroorzaken. Dus de verbetering was verplicht. De verbetering hiervan is ontworpen in het geheugenhiërarchiemodel vanwege de prestatieverbetering van het systeem.
Vermogen
Het vermogen van de geheugenhiërarchie is de totale hoeveelheid gegevens die het geheugen kan opslaan. Omdat elke keer dat we van boven naar beneden verschuiven binnen de geheugenhiërarchie, de capaciteit toeneemt.
Toegangstijd
De toegangstijd in de geheugenhiërarchie is het interval van de tijd tussen de beschikbaarheid van gegevens en het verzoek om te lezen of te schrijven. Omdat telkens wanneer we van boven naar beneden binnen de geheugenhiërarchie verschuiven, de toegangstijd toeneemt
Kosten per bit
Wanneer we binnen de geheugenhiërarchie van beneden naar boven verschuiven, zullen de kosten voor elke bit stijgen, wat betekent dat een intern geheugen duur is in vergelijking met extern geheugen.
Geheugenhiërarchieontwerp
De geheugenhiërarchie in computers omvat voornamelijk het volgende.
Registreert
Gewoonlijk is het register een statische RAM of SRAM in de processor van de computer die wordt gebruikt voor het vasthouden van het datawoord, dat typisch 64 of 128 bits is. De programmateller register is het belangrijkste evenals gevonden in alle processors. De meeste processors gebruiken zowel een statuswoordregister als een accumulator. Een statuswoordregister wordt gebruikt voor het nemen van beslissingen en de accumulator wordt gebruikt om de gegevens op te slaan, zoals een wiskundige bewerking. Meestal houden computers van complexe instructieset computers zoveel registers hebben voor het accepteren van het hoofdgeheugen, en RISC-gereduceerde instructieset computers hebben meer registers.
Cachegeheugen
Cachegeheugen kan ook in de processor worden gevonden, hoewel het zelden een ander is IC (geïntegreerde schakeling) die is opgedeeld in niveaus. De cache bevat het stuk gegevens dat vaak uit het hoofdgeheugen wordt gebruikt. Als de processor een enkele kern heeft, heeft deze zelden twee (of) meer cacheniveaus. De huidige multi-coreprocessors hebben drie, twee niveaus voor elke kern, en één niveau wordt gedeeld.
Hoofd geheugen
Het hoofdgeheugen in de computer is niets anders dan de geheugeneenheid in de CPU die rechtstreeks communiceert. Het is de belangrijkste opslageenheid van de computer. Dit geheugen is zowel snel als een groot geheugen dat wordt gebruikt voor het opslaan van de gegevens tijdens de bewerkingen van de computer. Dit geheugen bestaat zowel uit RAM als uit ROM.
Magnetische schijven
De magnetische schijven in de computer zijn ronde platen gemaakt van plastic, anders van metaal door middel van gemagnetiseerd materiaal. Vaak worden twee vlakken van de schijf gebruikt en kunnen veel schijven op één as worden gestapeld door lees- of schrijfkoppen die op elk vlak verkrijgbaar zijn. Alle schijven in de computer draaien gezamenlijk op hoge snelheid. De sporen in de computer zijn niets anders dan bits die in het gemagnetiseerde vlak zijn opgeslagen op plekken naast concentrische cirkels. Deze zijn meestal onderverdeeld in secties die worden genoemd als sectoren.
Magnetische tape
Deze tape is een normale magnetische opname die is ontworpen met een dunne magnetiseerbare bedekking op een verlengde, plastic film van de dunne strip. Dit wordt voornamelijk gebruikt om een back-up te maken van enorme gegevens. Wanneer de computer toegang nodig heeft tot een strip, wordt deze eerst geactiveerd om toegang te krijgen tot de gegevens. Zodra de gegevens zijn toegestaan, wordt deze ontkoppeld. De toegangstijd van het geheugen zal langzamer zijn binnen de magnetische strip en het duurt ook enkele minuten om toegang te krijgen tot een strip.
Voordelen van geheugenhiërarchie
De behoefte aan een geheugenhiërarchie omvat het volgende.
- Geheugendistributie is eenvoudig en voordelig
- Verwijdert externe vernietiging
- Gegevens kunnen overal worden verspreid
- Maakt oproepoproep en vooroproep mogelijk
- Het ruilen zal bekwamer zijn
Dit gaat dus allemaal over geheugenhiërarchie Uit de bovenstaande informatie kunnen we ten slotte concluderen dat het voornamelijk wordt gebruikt om de bitkosten, toegangsfrequentie te verlagen en de capaciteit en toegangstijd te vergroten. Het is dus aan de ontwerper hoeveel ze deze kenmerken nodig hebben om in de behoeften van hun consumenten te voorzien. Hier is een vraag voor jou, geheugenhiërarchie in OS
