No projeto do sistema de computador, um processador , bem como uma grande quantidade de dispositivos de memória, foi usado. No entanto, o principal problema é que essas peças são caras. Então o organização da memória do sistema pode ser feito por hierarquia de memória. Possui vários níveis de memória com diferentes taxas de desempenho. Mas todos eles podem fornecer uma finalidade exata, de modo que o tempo de acesso possa ser reduzido. A hierarquia da memória foi desenvolvida dependendo do comportamento do programa. Este artigo discute uma visão geral da hierarquia da memória na arquitetura do computador.
O que é hierarquia de memória?
A memória em um computador pode ser dividida em cinco hierarquias com base na velocidade e também no uso. O processador pode passar de um nível para outro com base em seus requisitos. As cinco hierarquias na memória são registros, cache, memória principal, discos magnéticos e fitas magnéticas. As três primeiras hierarquias são memórias voláteis, o que significa quando não há energia e, em seguida, perdem automaticamente os dados armazenados. Considerando que as duas últimas hierarquias não são voláteis, o que significa que armazenam os dados permanentemente.
Um elemento de memória é o conjunto de dispositivos de armazenamento que armazena os dados binários no tipo de bits. No geral, o armazenamento de memória podem ser classificados em duas categorias, como voláteis e não voláteis.
Hierarquia de memória em arquitetura de computador
O design de hierarquia de memória em um sistema de computador inclui principalmente diferentes dispositivos de armazenamento. A maioria dos computadores foi embutida com armazenamento extra para funcionar com mais potência além da capacidade de memória principal. Os seguintes diagrama de hierarquia de memória é uma pirâmide hierárquica para a memória do computador. O projeto da hierarquia da memória é dividido em dois tipos, como memória primária (interna) e memória secundária (externa).
Hierarquia de Memória
Memória primária
A memória primária também é conhecida como memória interna e pode ser acessada diretamente pelo processador. Essa memória inclui registros principais, de cache e também de CPU.
Memória secundária
A memória secundária também é conhecida como memória externa e pode ser acessada pelo processador por meio de um módulo de entrada / saída. Essa memória inclui um disco óptico, disco magnético e fita magnética.
Características da Hierarquia de Memória
As características da hierarquia de memória incluem principalmente o seguinte.
Desempenho
Anteriormente, o projeto de um sistema computacional era feito sem hierarquia de memória, e a lacuna de velocidade entre a memória principal e os registros da CPU aumenta devido à grande disparidade de tempo de acesso, o que acarretará no menor desempenho do sistema. Portanto, o aprimoramento era obrigatório. O aprimoramento disso foi projetado no modelo de hierarquia de memória devido ao aumento de desempenho do sistema.
Habilidade
A capacidade da hierarquia da memória é a quantidade total de dados que a memória pode armazenar. Porque sempre que mudamos de cima para baixo dentro da hierarquia de memória, a capacidade aumentará.
Tempo de acesso
O tempo de acesso na hierarquia da memória é o intervalo de tempo entre a disponibilidade dos dados e a solicitação de leitura ou escrita. Porque sempre que mudamos de cima para baixo dentro da hierarquia de memória, o tempo de acesso aumentará
Custo por bit
Quando mudamos de baixo para cima dentro da hierarquia de memória, o custo de cada bit aumenta, o que significa que uma memória interna é cara em comparação com a memória externa.
Design de Hierarquia de Memória
A hierarquia da memória em computadores inclui principalmente o seguinte.
Registros
Normalmente, o registro é uma RAM estática ou SRAM no processador do computador que é usado para armazenar a palavra de dados que é normalmente de 64 ou 128 bits. O contador do programa registrar é o mais importante bem como encontrado em todos os processadores. A maioria dos processadores usa um registrador de status word, bem como um acumulador. Um registrador de status word é usado para a tomada de decisão, e o acumulador é usado para armazenar os dados como operações matemáticas. Normalmente, os computadores gostam computadores com conjuntos de instruções complexas tem tantos registros para aceitar a memória principal, e RISC- conjunto de instruções reduzido os computadores têm mais registros.
Memória cache
A memória cache também pode ser encontrada no processador, mas raramente pode ser outra IC (circuito integrado) que é separado em níveis. O cache armazena a porção de dados que são freqüentemente usados da memória principal. Quando o processador tem um único núcleo, raramente terá dois (ou) mais níveis de cache. Os atuais processadores de vários núcleos terão três níveis de 2 para cada núcleo e um nível é compartilhado.
Memória principal
A memória principal do computador nada mais é do que a unidade de memória da CPU que se comunica diretamente. É a principal unidade de armazenamento do computador. Esta memória é rápida, bem como grande memória usada para armazenar os dados durante as operações do computador. Essa memória é composta de RAM e ROM.
Discos Magnéticos
Os discos magnéticos no computador são placas circulares fabricadas de plástico ou metal por material magnetizado. Freqüentemente, duas faces do disco são utilizadas, assim como muitos discos podem ser empilhados em um eixo por cabeçotes de leitura ou gravação obtidos em todos os planos. Todos os discos no computador giram juntos em alta velocidade. As trilhas no computador nada mais são do que bits armazenados dentro do plano magnetizado em pontos próximos a círculos concêntricos. Geralmente, são separados em seções denominadas setores.
Fita magnética
Esta fita é uma gravação magnética normal projetada com uma cobertura magnetizável delgada sobre uma película plástica estendida da tira fina. Isso é usado principalmente para fazer backup de dados enormes. Sempre que o computador precisar acessar uma faixa, primeiro ele será montado para acessar os dados. Assim que os dados forem permitidos, eles serão desmontados. O tempo de acesso à memória será mais lento dentro da faixa magnética, assim como levará alguns minutos para acessar uma faixa.
Vantagens da hierarquia de memória
A necessidade de uma hierarquia de memória inclui o seguinte.
- A distribuição de memória é simples e econômica
- Remove a destruição externa
- Os dados podem ser espalhados por toda parte
- Permite paging de demanda e pré-paging
- A troca será mais eficiente
Portanto, isso é tudo sobre hierarquia de memória . A partir das informações acima, finalmente, podemos concluir que é usado principalmente para diminuir o custo de bit, a frequência de acesso e, para aumentar a capacidade, o tempo de acesso. Portanto, cabe ao designer o quanto ele precisa dessas características para atender às necessidades de seus consumidores. Aqui está uma pergunta para você, hierarquia de memória no sistema operacional ?
