Презентация на тему: Архитектура ЭВМ и ВС Тема 1.7., З. 19. Организация работы памяти компьютера

Реклама. Продолжение ниже
Архитектура ЭВМ и ВС Тема 1.7., З. 19. Организация работы памяти компьютера
Архитектура ЭВМ и ВС Тема 1.7., З. 19. Организация работы памяти компьютера
Архитектура ЭВМ и ВС Тема 1.7., З. 19. Организация работы памяти компьютера
Архитектура ЭВМ и ВС Тема 1.7., З. 19. Организация работы памяти компьютера
Архитектура ЭВМ и ВС Тема 1.7., З. 19. Организация работы памяти компьютера
Архитектура ЭВМ и ВС Тема 1.7., З. 19. Организация работы памяти компьютера
Архитектура ЭВМ и ВС Тема 1.7., З. 19. Организация работы памяти компьютера
Контрольные вопросы
1/8
Средняя оценка: 4.4/5 (всего оценок: 70)
Код скопирован в буфер обмена
Скачать (318 Кб)
Реклама. Продолжение ниже
1

Первый слайд презентации: Архитектура ЭВМ и ВС Тема 1.7., З. 19. Организация работы памяти компьютера

Преподаватель: Шершова Л.Н. Архитектура ЭВМ и ВС Тема 1.7., З. 19. Организация работы памяти компьютера

Изображение слайда
1/1
2

Слайд 2

Занятие 19. 1) Кэш-память: назначение, структура, основные характеристики. 2) Организация кэш-памяти. Занятие 20. 1) Динамическая память. Принцип работы. Обобщенная структурная схема памяти. Режимы работы: запись, хранение, считывание, режим регенерации. 2) Статическая память. Применение и принцип работы Основные особенности. Разновидности статической памяти. 3) Устройства специальной памяти: постоянная память (ПЗУ), перепрограммируемая постоянная память (флэш-память), видеопамять. Назначение, особенности, применение. Занятие 21. 1) Базовая система ввода/вывода (BIOS): назначение, функции, модификации. Занятие 18. 1) Иерархическая структура памяти. 2) Основная память ЭВМ. ОЗУ и ПЗУ. Организация оперативной памяти. Адресное и ассоциативное ОЗУ: принцип работы и сравнительная характеристика. 3) Виды адресации. Стек. 4) Плоская и многосегментная модель памяти. Тема 1.7. Организация работы памяти компьютера

Изображение слайда
1/1
3

Слайд 3

Тема 1.7. Организация работы памяти компьютера Одним из немаловажных факторов повышающих производительность процессора, является наличие кэш-памяти, а точнее её объём, скорость доступа и распределение по уровням. Занятие 19. 1) Кэш-память: назначение, структура, основные характеристики. 2) Организация кэш-памяти. Уже достаточно давно практически все процессоры оснащаются данным типом памяти, что ещё раз доказывает полезность её наличия. Рассмотрим структуру, организацию, уровни и практическое назначение кэш-памяти.

Изображение слайда
Изображение для работы со слайдом
1/2
4

Слайд 4

Кэш-память – это сверхбыстрая память (СОЗУ) используемая процессором, для временного хранения данных, которые наиболее часто используются. Кэш-память построена на триггерах, которые, в свою очередь, состоят из транзисторов. Группа транзисторов занимает гораздо больше места, нежели те же самые конденсаторы, из которых состоит оперативная память. Это тянет за собой множество трудностей в производстве, а также ограничения в объёмах. Именно поэтому кэш память является очень дорогой памятью, при этом обладая ничтожными объёмами. Но из такой структуры вытекает главное преимущество такой памяти – скорость. Так как триггеры не нуждаются в регенерации, а время задержки вентиля, на которых они собраны, невелико, то время переключения триггера из одного состояния в другое происходит очень быстро. Это и позволяет кэш-памяти работать на таких же частотах, что и современные процессоры. Также, немаловажным фактором является размещение кэш-памяти. Размещена она на самом кристалле процессора, что значительно уменьшает время доступа к ней. Кэш-память реализуется на микросхемах статической памяти SRAM ( Static RAM), более быстродействующих, дорогих и малоёмких, чем DRAM  (SDRAM). Ранее, кэш память некоторых уровней размещалась за пределами кристалла процессора. Сейчас же, практически у всех процессоров, кэш-память размещена на кристалле процессора.

Изображение слайда
Изображение для работы со слайдом
1/2
5

Слайд 5

Главное назначение кэш-памяти – это хранение данных, которые часто используются процессором. Кэш является буфером, в который загружаются данные, и, несмотря на его небольшой объём, (около 4-16 Мбайт) в современных процессорах, он дает значительный прирост производительности в любых приложениях. Чтобы лучше понять необходимость кэш-памяти, представим себе организацию памяти компьютера в виде офиса. Оперативная память будет являть собою шкаф с папками, к которым периодически обращается бухгалтер, чтобы извлечь большие блоки данных (то есть папки). А стол, будет являться кэш-памятью. Есть такие элементы, которые размещены на столе бухгалтера, к которым он обращается в течение часа по несколько раз. Например, это могут быть номера телефонов, какие-то примеры документов. Данные виды информации находятся прямо на столе, что, в свою очередь, увеличивает скорость доступа к ним. Точно так же, данные могут добавиться из тех больших блоков данных (папок), на стол, для быстрого использования, к примеру, какой-либо документ. Когда этот документ становится не нужным, его помещают назад в шкаф (в оперативную память), тем самым очищая стол (кэш-память) и освобождая этот стол для новых документов, которые будут использоваться в последующий отрезок времени. Также и с кэш-памятью, если есть какие-то данные, к которым вероятнее всего будет повторное обращение, то эти данные из оперативной памяти, подгружаются в кэш-память. Очень часто, это происходит с совместной загрузкой тех данных, которые вероятнее всего, будут использоваться после текущих данных. То есть, здесь присутствует наличие предположений о том, что же будет использовано «после». Вот такие непростые принципы функционирования.

Изображение слайда
1/1
6

Слайд 6

Кэш-памятью управляет специальное устройство — контроллер, который, анализируя выполняемую программу, пытается предвидеть, какие данные и команды вероятнее всего понадобятся в ближайшее время процессору, и подкачивает их в кэш-память. При этом возможны как "попадания", так и "промахи". В случае попадания, то есть, если в кэш подкачаны нужные данные, извлечение их из памяти происходит без задержки. Если же требуемая информация в кэше отсутствует, то процессор считывает её непосредственно из оперативной памяти. Соотношение числа попаданий и промахов определяет эффективность кэширования. Уровни кэш-памяти процессора Современные процессоры, оснащены кэшем, который состоит, зачастую из 2 –ух или 3-ёх уровней. Конечно же, бывают и исключения, но в основном это именно так. L1 (первый уровень), L2 (второй уровень), L3 (третий уровень ) 1. Кэш первого уровня (L1) – наиболее быстрый уровень кэш-памяти, который работает напрямую с ядром процессора, благодаря этому плотному взаимодействию, данный уровень обладает наименьшим временем доступа и работает на частотах близких процессору. Является буфером между процессором и кэш-памятью второго уровня. Мы будем рассматривать объёмы на процессоре высокого уровня производительности Intel Core i7-3770K. Данный процессор оснащен 4х32 Кб кэш-памяти первого уровня 4 x 32 КБ = 128 Кб. (на каждое ядро по 32 КБ) 2. Кэш второго уровня (L2) – второй уровень более масштабный, нежели первый, но в результате, обладает меньшими «скоростными характеристиками». Соответственно, служит буфером между уровнем L1 и L3. Если обратиться снова к нашему примеру Core i7-3770 K, то здесь объём кэш-памяти L2 составляет 4х256 Кб = 1 Мб. 3. Кэш третьего уровня (L3) – третий уровень, опять же, более медленный, нежели два предыдущих. Но всё равно он гораздо быстрее, нежели оперативная память. Объём кэша L3 в i7-3770K составляет 8 Мбайт. Если два предыдущих уровня разделяются на каждое ядро, то данный уровень является общим для всего процессора. Показатель довольно солидный, но не заоблачный. Так как, к примеру, у процессоров Extreme -серии по типу i7-3960X, он равен 15Мб, а у некоторых новых процессоров Xeon, более 20.

Изображение слайда
1/1
7

Слайд 7

Изображение слайда
Изображение для работы со слайдом
1/2
Реклама. Продолжение ниже
8

Последний слайд презентации: Архитектура ЭВМ и ВС Тема 1.7., З. 19. Организация работы памяти компьютера: Контрольные вопросы

Наличие какого фактора повышает производительность процессора? Кэш-память – это…? Какое главное преимущество кэш-памяти по сравнению с другими видами памяти? Где размещается кэш-память? В чем главное назначение кэш-памяти? Какое устройство управляет кэш-памятью? Как определяется эффективность кэширования? Охарактеризуйте уровни кэш-памяти.

Изображение слайда
1/1
Реклама. Продолжение ниже