Память с последовательным доступом: видеопамять, буфер FIFO, кэш-память.

Память с последовательным доступом

Память с последовательным доступом строится либо с использованием про­движения данных в цепочке элементов (по подобию с регистрами сдвига), либо с хранением данных в адресном ЗУ с необходимым управлением адре­сом доступа.

Основными представителями этого вида памяти являются видеопамять, бу­фер FIFO и стек.

Видеопамять

Видеопамять работает циклично, на ее выходе последовательно в порядке сканирования экрана монитора лучом появляются коды, задающие парамет­ры светимости (цвет, яркость) элементарных точек экрана — пикселов. Те­кущее изображение на мониторе — кадр — представлено последовательно­стью слов, длина которой равна числу пикселов экрана. Слово, соответст­вующее одному пикселу, может иметь разрядность от 8 (для черно-белых мониторов) до 24 (для полноцветного режима). При реализации на основе адресной памяти циклический доступ к данным обеспечивается счетчиком адреса с модулем, равным числу запоминаемых слов. При считывании после каждого обращения адрес увеличивается на единицу, обеспечивая последовательное обращение ко всем ячейкам ЗУ. При переполнении счетчика формируется сигнал начала кадра для управле­ния монитором (для запуска кадровой синхронизации). Запись возможна в пакетном режиме или режиме одиночных записей. В первом случае сигнал переполнения счетчика и его переход на начальный адрес являются сигна­лом начала передачи блока данных из основной памяти или видеобуфера. Во втором случае адрес изменяемой ячейки (номер пиксела) и данные со­храняются в буфере, а в момент совпадения этого адреса и содержимого счетчика выполняется один цикл записи нового слова. Все остальное время ЗУ работает обычным образом.

Построение циклических ЗУ с продвижением информации (рис. 4.6) пока­зано с представлением элементов хранения и перезаписи данных в виде ста­тических регистров.

Буфер FIFO

Буфер FIFO, пример структуры которого приведен на рис. 4.7, представляет собою ЗУ для хранения очередей данных (списков) с порядком выборки слов, таким же, что и порядок их поступления. Интервалы между словами могут быть совершенно различными, т. к. моменты записи слова в буфер и считывания из него задаются внешними сигналами управления независимо друг от друга.

Возможность иметь разный темп приема и выдачи слов необходима, напри­мер, если приемник способен принимать данные, поступающие регулярно с некоторой частотой, а источник информации выдает слова в более быстром темпе и, может быть, к тому же не регулярно. Такие данные поступают в их темпе в буфер FIFO, а из него считываются регулярно с необходимой для приемника данных частотой. Новое слово ставится в конец очереди, считы­вание осуществляется с начала очереди.

Кэш-память

Кэш-память запоминает копии информации, передаваемой между устройст­вами (прежде всего между процессором и основной памятью). Она имеет небольшую емкость в сравнении с основной памятью и более высокое бы­стродействие (реализуется на триггерных элементах памяти).

При чтении данных сначала выполняется обращение к кэш-памяти (рис. 4.8). Если в кэше имеется копия данных адресованной ячейки основ­ной памяти, то кэш вырабатывает сигнал Hit (попадание) и выдает данные на общую шину данных. В противном случае сигнал Hit не вырабатывается и выполняется чтение из основной памяти и одновременное помещение считанных данных в кэш.

Эффективность кэширования обуславливается тем, что большинство при­кладных программ имеют циклический характер и многократно используют одни и те же данные. Поэтому после первого использования данных из от­носительно медленной основной памяти повторные обращения требуют меньше времени. К тому же при использовании процессором кэш-памяти основная память освобождается, и могут выполняться регенерация данных в динамическом ЗУ или использование памяти другими устройствами. Объем кэш-памяти много меньше емкости основной памяти и любая еди­ница информации, помещаемая в кэш, должна сопровождаться дополни­тельными данными (тегом), определяющими, копией содержания какой ячейки основной памяти является эта единица информации.