Организация памяти.

Память – это одно из основных устройств ЭВМ, которое используется для записи, хранения и выдачи по запросу информации, необходимой для решения задачи на ЭВМ.

С точки зрения процессора, оперативная память представляет собой массив пронумерованных ячеек. Номер каждой ячейки памяти называется ее адресом. Разрядность адреса является одной из важнейших характеристик процессора и реализуемой им системы команд, ею обусловлен объем адресуемой памяти - адресного пространства.

У некоторых компьютеров адресация (нумерация) ячеек памяти фиксированная: одна и та же ячейка памяти всегда имеет один и тот же номер. Такая адресация называется физической.

Большинство современных процессоров общего назначения используют виртуальную адресацию, когда номер конкретной ячейки памяти определяется не физическим размещением этой ячейки, а контекстом, в котором происходит адресация.

Существует множество видов памяти, которые различаются по устройству, организации, назначению и т.д.

ОРГАНИЗАЦИЯ ВНУТРЕННЕЙ ПАМЯТИ

Ячейка, слово, байт

Наиболее просто была организована память в ЭВМ первых двух поколений. Она состояла из отдельных ячеек, каждая из которых считывалась или записывалась как единое целое. Любая ячейка имела свой номер (адрес). Адреса соседних ячеек были последовательными целыми числами, отличались на единицу. В первых ЭВМ использовались данные только одного типа - вещественные числа, их длина для простоты устройства равнялась длине машинной команды и совпадала с разрядностью памяти и остальных устройств машины.

БЭСМ-6 имела слово разрядностью 48 бит и команды длиной 24 бита, состоявшие из 15-разрядного адресного поля и 9-разрядного кода операции. Адресное поле позволяло адресовать 32К слов. В одном слове размещалось две команды, при этом команды перехода могли указывать только на первую из упакованных в одно слово команд.

В процессорах манчестерской архитектуры, которые могут использовать одну и ту же память, как для команд, так и для данных, оба размера определялись длиной команды. У процессоров гарвардской архитектуры (имеющих раздельные памяти для команд и данных) разрядность АЛУ и размер команды не связаны.

В ЭВМ третьего поколения построение памяти изменилось; минимальная порция информации для обмена с ОЗУ была установлена равной 1 байту. Введение байтовой структуры памяти позволило обрабатывать несколько типов данных разной длины: символы текста (1 байт), целые числа (2 байта), вещественные числа обычной или двойной точности (4 или 8 байт). Вместо термина "ячейка" был принят другой - машинное слово: слово равнялось 4 байтам и соответствовало длине стандартного вещественного числа. Все объемы информации стали измеряться в кратных единицах: двойное слово, полуслово - и т.п.

Размер машинного слова был выбран исходя из форматов информации (определялся объемом обрабатываемой информации), а не из-за разрядности устройств ЭВМ.

Адрес в машинах с байтовой организацией стал относиться к отдельному байту, и байты памяти получили возрастающие на единицу номера. В качестве адреса слова, которое состоит из нескольких последовательно расположенных байтов, используют адрес байта с наименьшим номером. В итоге адреса слов изменяются в зависимости от длины машинного слова в байтах.

Различные процессоры по-разному подходят к адресации слов. Некоторые процессоры (PDP-П, SPARC) запрещают обращения к словам, адрес которых не кратен размеру слова, и генерируют при попытках такого обращения ошибку шины. Другие процессоры (VAX, х86) такие обращения разрешают, но обращения к невыровненным словам будут в два раза медленнее, чем к выровненным.

Дата добавления: 2015-11-04