I utformningen av datorsystemet, en processor , liksom en stor mängd minnesenheter, har använts. Det största problemet är dock att dessa delar är dyra. Så den minnesorganisation av systemet kan göras genom minneshierarki. Den har flera minnesnivåer med olika prestandahastigheter. Men alla dessa kan ge ett exakt syfte, så att åtkomsttiden kan minskas. Minneshierarkin utvecklades beroende på programmets beteende. Den här artikeln diskuterar en översikt över minneshierarkin i datorarkitektur.
Vad är minneshierarki?
Minnet i en dator kan delas in i fem hierarkier baserat på hastighet och användning. Processorn kan gå från en nivå till en annan baserat på dess krav. De fem hierarkierna i minnet är register, cache, huvudminne, magnetskivor och magnetband. De tre första hierarkierna är flyktiga minnen som betyder när det inte finns någon ström och sedan automatiskt förlorar de sina lagrade data. De två sista hierarkierna är inte flyktiga, vilket innebär att de lagrar data permanent.
Ett minneselement är uppsättningen lagringsenheter som lagrar binär data i typen av bitar. I allmänhet, lagring av minne kan klassificeras i två kategorier som flyktiga såväl som icke-flyktiga.
Minneshierarki inom datorarkitektur
De minneshierarkidesign i ett datorsystem innehåller främst olika lagringsenheter. De flesta datorer var inbyggda med extra lagring för att köra mer kraftfullt utöver huvudminneskapaciteten. Det följande minneshierarkidiagram är en hierarkisk pyramid för datorminne. Utformningen av minneshierarkin är uppdelad i två typer som primärt (internt) minne och sekundärt (externt) minne.
Minneshierarki
Primärt minne
Det primära minnet kallas också internt minne, och detta är tillgängligt för processorn direkt. Detta minne innehåller huvud-, cache- och CPU-register.
Sekundärt minne
Det sekundära minnet är också känt som externt minne, och detta är tillgängligt för processorn via en in / ut-modul. Detta minne inkluderar en optisk skiva, magnetisk skiva och magnetband.
Egenskaper för minneshierarkin
Minneshierarkikarakteristiken inkluderar huvudsakligen följande.
Prestanda
Tidigare gjordes utformningen av ett datorsystem utan minneshierarki, och hastighetsgapet mellan huvudminnet liksom CPU-registren förbättras på grund av den enorma skillnaden i åtkomsttid, vilket kommer att orsaka systemets lägre prestanda. Så förbättringen var obligatorisk. Förbättringen av detta utformades i minneshierarkimodellen på grund av systemets prestationsökning.
Förmåga
Minneshierarkins förmåga är den totala mängden data som minnet kan lagra. För närhelst vi flyttar från topp till botten inuti minneshierarkin kommer kapaciteten att öka.
Åtkomsttid
Åtkomsttiden i minneshierarkin är tidsintervallet bland datatillgängligheten samt begäran om att läsa eller skriva. För närhelst vi flyttar från topp till botten inuti minneshierarkin, kommer åtkomsttiden att öka
Kostnad per bit
När vi flyttar från botten till toppen inuti minneshierarkin kommer kostnaden för varje bit att öka vilket innebär att ett internt minne är dyrt jämfört med externt minne.
Memory Hierarchy Design
Minneshierarkin i datorer innehåller huvudsakligen följande.
Register
Vanligtvis är registret ett statiskt RAM-minne eller SRAM i processorn på datorn som används för att hålla dataordet som typiskt är 64 eller 128 bitar. Programräknaren registret är det viktigaste såväl som finns i alla processorer. De flesta processorer använder ett statusordregister såväl som en ackumulator. Ett statusordregister används för beslutsfattande och ackumulatorn används för att lagra data som matematisk operation. Vanligtvis datorer som komplexa instruktionsdatorer har så många register för att acceptera huvudminnet, och RISC-reducerad instruktionsuppsättning datorer har fler register.
Cacheminne
Cacheminne finns också i processorn, men sällan kan det vara en annan IC (integrerad krets) som är uppdelade i nivåer. Cacheminnet innehåller en bit data som ofta används från huvudminnet. När processorn har en enda kärna kommer den sällan att ha två (eller) fler cache-nivåer. Nuvarande processorer med flera kärnor kommer att ha tre, två nivåer för varje kärna och en nivå delas.
Huvudminne
Huvudminnet i datorn är inget annat än minnesenheten i CPU: n som kommunicerar direkt. Det är datorns huvudlagringsenhet. Detta minne är snabbt såväl som stort minne som används för att lagra data under hela datorns funktioner. Detta minne består av både RAM och ROM.
Magnetiska skivor
Magnetskivorna i datorn är cirkulära plattor tillverkade av plast, annars metall av magnetiserat material. Ofta används två sidor på skivan såväl som många skivor kan staplas på en spindel med läs- eller skrivhuvuden som kan erhållas i varje plan. Alla datorer i datorn svänger tillsammans i hög hastighet. Spåren i datorn är bara bitar som lagras i det magnetiserade planet i fläckar bredvid koncentriska cirklar. Dessa är vanligtvis uppdelade i sektioner som namnges som sektorer.
Magnetisk tejp
Detta band är en normal magnetisk inspelning som är utformad med en smal magnetiserbar täckning på en utdragen plastfilm av den tunna remsan. Detta används främst för att säkerhetskopiera enorma data. När datorn kräver åtkomst till en remsa monteras den först för att få åtkomst till data. När data är tillåtna kommer de att avmonteras. Åtkomsttiden för minnet kommer att vara långsammare inom magnetbandet och det tar några minuter för åtkomst till en remsa.
Fördelar med minneshierarki
Behovet av en minneshierarki inkluderar följande.
- Minnesdistribution är enkelt och ekonomiskt
- Tar bort extern förstörelse
- Data kan spridas överallt
- Tillåter begärsökning och försökning
- Att byta blir mer skickligt
Således handlar det här om minneshierarki . Från ovanstående information kan vi slutligen dra slutsatsen att den huvudsakligen används för att minska bitkostnaden, åtkomstfrekvensen och för att öka kapaciteten, åtkomsttiden. Så det är upp till designern hur mycket de behöver dessa egenskaper för att tillgodose sina konsumenters behov. Här är en fråga till dig, minneshierarki i OS ?
