Hierarchie paměti v počítači

Otázka č. 4

Hierarchie paměti v počítači (typy a principy pamětí, princip lokality, organizace rychlé vyrovnávací paměti).

Hierarchie

• Primární paměť - operační (nad ní registry, L1, L2, L2)
• Sekundární paměť - HDD
• Terciární - CD, DVD ...

Lokalita

• Registry - součást procesoru
• L1 - součást procesoru
• L2 - u procesoru
• RAM - přes sběrnici a řadič
• Obecně platí, čím blíže k procesoru, tím menší a rychlejší paměť -> čím blíže, tím je „1MB“ dražší

Typy

DRAM

• Velmi jednoduchá, nízké provozní náklady
• Vyšší přístupová doba (60-70ns) - nutnost refresh - vybití kondensátoru, kdy by neměl
• čas potřebný k nabití a vybití kondensátoru
• Použití na operační paměť,

modifikace:

1. SDRAM - synchronní DRAM
2. RDRAM - RAMBus DRAM

• Někdy RDRRAM (RAMBus Direct)
• Menší šířka přenášených dat na 15 bitech (SDRAM - 64bitů)
• Realizace přenosů od obou hran synchronizačního pulsu
• Menší šířka z důvodu menších problémů s přeslechy -> vyšší rychlosti přenosu.

SRAM

• Statická RAM
• Uchovává informaci po celou dobu připojení elektrické energie
• Mají menší přístupovou dobu (15-20ns), ale vyšší složitost -> rostou náklady
• Použití cache paměti

CACHE paměti

• Rychlá vyrovnávací paměť (RVP)
• Realizována SRAM
• DRAM - Má nutné čekací stavy (pokud není možné realizovat požadavek)
• SRAM - Bez čekacích stavů
• Přístupová doba DRAM -> nutnost dalšího prvku - RVP

Spolupráce procesor SRAM / DRAM:

• Procesor žádá data, uloží adresu na sběrnici
• Zjišťuje se, jestli jsou požadovaní data v RVP
• Cache HIT - Data jsou v RVP a vrácena procesoru - vše bez čekacích stavů
• Cache MISS - Data jsou žádána do RVP nižší úrovně / operační paměti
• Nutno přečíst z operační paměti celý řádek (cache LINE)