Структура контроллера DMA Intel 8237A

В активном цикле обслуживание подсистемы DMA возможно в одном из четырех режимов:

• режим одиночной передачи (Single Transfer Mode);

• режим передачи блока (Block Transfer Mode);

• режим передачи по требованию (Demand Transfer Mode);

• каскадный режим (Cascade Mode).

 

Для формирования 24-разрядного адреса используется регистр страницы, который определяет старшие биты адреса. Младшие 16 бит задаются регистром базы соответствующего канала контроллера. Такая схема обеспечивает передачу данных в пределах адресного пространства 16 Мбайт.

Каскадное включение контроллеров в IBM PC AT

 

 

25. Адресация памяти и ввода-вывода. Циклы обмена между процессором и памятью.

 

26. Непосредственная, прямая и косвенная адресация

27. Автоинкрементная и автодекрементная адресация.

28. Стек. Работа стека и его использование.

29. Иерархия памяти. Кэш памяти.

Память часто называют «узким местом» фон-Неймановских ВМ из-за ее серьезного отставания по быстродействию от процессоров, причем, разрыв этот неуклонно увеличивается.

Так, если производительность процессоров возрастает вдвое примерно каждые 1,5 года, то для микросхем памяти прирост быстродействия не превышает 9% в год (удвоение за 10 лет), что выражается в увеличении разрыва в быстродействии между процессором и памятью приблизительна на 50% в год.

При создании системы памяти постоянно приходится решать задачу обеспечения требуемой емкости и высокого быстродействия за приемлемую цену. Наиболее эффективным решением является создание иерархической памяти. Иерархическая память состоит из ЗУ различных типов (см. рисунок ниже), которые, в зависимости от характеристик, относят к определенному уровню иерархии.

Более высокий уровень меньше по емкости, быстрее и имеет большую стоимость в пересчете на бит, чем более низкий уровень. Уровни иерархии взаимосвязаны: все данные на одном уровне могут быть также найдены на более низком уровне, и все данные на этом более низком уровне могут быть найдены на следующем нижележащем уровне и т. д.

Фундамент пирамиды – внешняя память (жесткий и гибкий магнитный диск, магнитные ленты, оптические диски, флэшки):

1. Объем – десятки и сотни гигабайт

2. Время доступа – десятки миллисекунд

Оперативная память:

3. Объем – гигабайты

4. Время доступа – 10-20 наносекунд

5. Реализуется на относительно медленной динамической памяти DRAM

Быстродействующая память (ее же называют Кэш??)

6. На основе статической памяти SRAM

7. Объем – десятки-сотни килобайт

8. Время доступа – до 8 наносек

Регистры процессора

9. Объем – десятки байт

10. Время доступа – 2-3 наносекунды (определяется быстродействием процессора)

 

Кэширование данных

Чем быстрее память, тем она дороже. Но нам хотелось бы быструю и недорогую память. Для этого есть компромиссное решение – кэширование.

Кэширование – это способ совместного функционирования двух типов запоминающих устройств, отличающихся временем доступа и стоимостью хранения данных. При кэшировании за счет копирования наиболее часто использующихся фрагментов информации из медленного ЗУ в быстрое достигается уменьшение времени доступа к данным, но при этом экономится быстродействующая память.

При этом КЭШем называют не только способ организации памяти, но и само быстрое ЗУ, куда производится копирование информации. Более медленное ЗУ называют основной памятью.

Кэширование – универсальный метод, пригодный для ускорения доступа к:

- оперативной памяти – роль КЭШа выполняет быстрая память

- к данным, хранящимся на диске – роль КЭШа выполняют буферы в оперативной памяти

- к другим видам ЗУ.

Виртуальная память по сути – тоже разновидность кэширования, где оперативная память выступает в роли КЭШа по отношению к диску. Правда здесь цель – не ускорение доступа, а увеличение объема и подмена оперативной памяти.