Организация оперативной памяти. Адресное и ассоциативное ОЗУ

 

Емкость оперативной памяти современных компьютеров слишком велика, чтобы ее можно было реализовать на единственной микросхеме. Разрядность микросхем обычно тоже ниже, чем требуется в оперативной памяти. По этим причинам оперативную память строят из нескольких микросхем.

Увеличение разрядности достигается путем параллельного соединения необходимого количества микросхем памяти. Параллельно соединяются адресные входы и входы управления. Информационные выводы при этом образуют шину данных требуемой разрядности.

Для получения требуемой емкости ОЗУ в словах используют несколько банков памяти. На рис. 2.21 приведена структурная схема оперативной памяти, состоящей из m банков.

При обращении к ОЗУ адрес A, поступающий по шине AB, разделяется на 2 части. Из s адресных линий подключены дешифратор ДШБ адреса банка. Остальные s - b линий параллельно соединены с соответствующими адресными входами всех m банков. Выходы ДШБ стробируются сигналом CS, формируемым в цикле обращения к памяти. Благодаря этому активный уровень будет сформирован на входе CS только одного банка.

Используются различные схемы распределения разрядов шины AB для адресов банков и ячеек внутри банков. В блочной схеме для адресации банков выделяется b старших разрядов адреса. В этом случае адреса последовательно нарастают, начиная с банка с младшим номером и заканчивая старшим. В циклической схеме адрес Ab банка наоборот определяется младшими разрядами A, т.е. Ab = A mod m. При этом соседние адреса памяти распределяются по разным банкам.

Адресная память

При адресной организации памяти размещение и поиск информации в запоминающем массиве основаны на использовании адреса хранения слова. Другими словами, адресный поиск предполагает, что искомый операнд извлекается из ячейки памяти, номер которой формируется на основе информации в адресном поле команды. По коду адреса в регистре адреса блок адресной выборки формирует в соответствующей ячейке памяти сигналы, позволяющие произвести считывание или запись слова в ячейку.

Ассоциативная память

В памяти этого типа поиск нужной информации производится не по адресу, а по ее содержанию (по ассоциативному признаку). При этом поиск по ассоциативному признаку (или последовательно по отдельным его разрядам) происходит параллельно во времени для всех ячеек запоминающего массива.

Память этого типа применяется в специализированных вычислительных машинах, машинах баз данных и при организации работы кэш-памяти. Если использовать адресную память или стек, то процедура поиска и вывода нужной информации сводится к последовательному считыванию содержимого отдельных ячеек памяти, выделению с помощью маски десяти его первых битов, сравнению выделенных битов с искомым кодом и выводом результата. Это очень нерационально.

 

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Выполнение данных заданий отвечает следующим требованиям к уровню подготовки студентов по соответствующим специальностям или программам дисциплин федерального компонента государственных образовательных стандартов среднего профессионального образования.

В результате освоения учебной дисциплины студент должен уметь:

- определять оптимальную конфигурацию оборудования и характеристик устройств для конкретных задач;

- идентифицировать основные узлы персонального компьютера, разъемы для подключения внешних устройств;

- обеспечивать совместимость аппаратных и программных средств вычислительной техники (ВТ).

В результате освоения учебной дисциплины обучающийся должен знать:

- построение цифровых вычислительных систем и их архитектурные особенности;

- принципы работы основных логических блоков системы;

- параллелизм и конвейеризацию вычислений;

- классификацию вычислительных платформ;

- принципы вычислений в многопроцессорных и многоядерных системах;

- принципы работы кэш-памяти;

- методы повышения производительности многопроцессорных и многоядерных систем;

- основные энергосберегающие технологии.

 

Использовать приобретенные знания и умения в практической деятельности и повседневной жизни.