Bei der Gestaltung des Computersystems ein Prozessor sowie eine große Anzahl von Speichergeräten wurde verwendet. Das Hauptproblem ist jedoch, dass diese Teile teuer sind. Also die Speicherorganisation des Systems kann durch Speicherhierarchie erfolgen. Es verfügt über mehrere Speicherebenen mit unterschiedlichen Leistungsraten. All dies kann jedoch einen genauen Zweck erfüllen, so dass die Zugriffszeit reduziert werden kann. Die Speicherhierarchie wurde in Abhängigkeit vom Verhalten des Programms entwickelt. Dieser Artikel beschreibt einen Überblick über die Speicherhierarchie in der Computerarchitektur.
Was ist Speicherhierarchie?
Der Speicher in einem Computer kann je nach Geschwindigkeit und Verwendung in fünf Hierarchien unterteilt werden. Der Prozessor kann je nach seinen Anforderungen von einer Ebene zur anderen wechseln. Die fünf Hierarchien im Speicher sind Register, Cache, Hauptspeicher, Magnetplatten und Magnetbänder. Die ersten drei Hierarchien sind flüchtige Speicher, dh wenn kein Strom vorhanden ist, verlieren sie automatisch ihre gespeicherten Daten. Während die letzten beiden Hierarchien nicht flüchtig sind, speichern sie die Daten dauerhaft.
Ein Speicherelement ist die Menge von Speichergeräte Hier werden die Binärdaten in der Art der Bits gespeichert. Im Allgemeinen, die Speicherung von Speicher kann in zwei Kategorien eingeteilt werden, z. B. flüchtig und nichtflüchtig.
Speicherhierarchie in der Computerarchitektur
Das Speicherhierarchie-Design In einem Computersystem sind hauptsächlich verschiedene Speichergeräte enthalten. Die meisten Computer waren mit zusätzlichem Speicher ausgestattet, um über die Hauptspeicherkapazität hinaus leistungsfähiger zu sein. Folgende Speicherhierarchiediagramm ist eine hierarchische Pyramide für den Computerspeicher. Der Entwurf der Speicherhierarchie ist in zwei Typen unterteilt, z. B. primären (internen) Speicher und sekundären (externen) Speicher.
Speicherhierarchie
Hauptspeicher
Der Primärspeicher wird auch als interner Speicher bezeichnet, auf den der Prozessor direkt zugreifen kann. Dieser Speicher enthält Haupt-, Cache- und CPU-Register.
Sekundärspeicher
Der Sekundärspeicher wird auch als externer Speicher bezeichnet, auf den der Prozessor über ein Ein- / Ausgabemodul zugreifen kann. Dieser Speicher enthält eine optische Platte, eine Magnetplatte und ein Magnetband.
Merkmale der Speicherhierarchie
Die Merkmale der Speicherhierarchie umfassen hauptsächlich Folgendes.
Performance
Bisher wurde der Entwurf eines Computersystems ohne Speicherhierarchie durchgeführt, und die Geschwindigkeitslücke zwischen dem Hauptspeicher und den CPU-Registern wird aufgrund der großen Ungleichheit in der Zugriffszeit vergrößert, was zu einer geringeren Leistung des Systems führt. Die Verbesserung war also obligatorisch. Die Verbesserung wurde aufgrund der Leistungssteigerung des Systems im Speicherhierarchiemodell entwickelt.
Fähigkeit
Die Fähigkeit der Speicherhierarchie ist die Gesamtmenge an Daten, die der Speicher speichern kann. Denn immer wenn wir innerhalb der Speicherhierarchie von oben nach unten wechseln, erhöht sich die Kapazität.
Zugriffszeit
Die Zugriffszeit in der Speicherhierarchie ist das Zeitintervall zwischen der Datenverfügbarkeit sowie der Anforderung zum Lesen oder Schreiben. Denn immer wenn wir innerhalb der Speicherhierarchie von oben nach unten wechseln, erhöht sich die Zugriffszeit
Kosten pro Bit
Wenn wir innerhalb der Speicherhierarchie von unten nach oben wechseln, steigen die Kosten für jedes Bit, was bedeutet, dass ein interner Speicher im Vergleich zu externem Speicher teuer ist.
Speicherhierarchie-Design
Die Speicherhierarchie in Computern umfasst hauptsächlich Folgendes.
Register
Normalerweise ist das Register ein statischer RAM oder SRAM im Prozessor des Computers, der zum Halten des Datenworts verwendet wird, das typischerweise 64 oder 128 Bit beträgt. Der Programmzähler Register ist das wichtigste sowie in allen Prozessoren gefunden. Die meisten Prozessoren verwenden ein Statuswortregister sowie einen Akkumulator. Ein Statuswortregister wird zur Entscheidungsfindung verwendet, und der Akkumulator wird verwendet, um die Daten wie eine mathematische Operation zu speichern. Normalerweise mögen Computer komplexe Befehlssatzcomputer haben so viele Register zum Akzeptieren des Hauptspeichers und RISC-reduzierter Befehlssatz Computer haben mehr Register.
Cache-Speicher
Der Cache-Speicher befindet sich ebenfalls im Prozessor, kann jedoch selten ein anderer sein IC (integrierte Schaltung) welches in Ebenen unterteilt ist. Der Cache enthält den Datenblock, der häufig aus dem Hauptspeicher verwendet wird. Wenn der Prozessor einen einzelnen Kern hat, hat er selten zwei (oder) mehr Cache-Ebenen. Gegenwärtige Mehrkernprozessoren haben drei, zwei Ebenen für jeden Kern, und eine Ebene wird gemeinsam genutzt.
Haupterinnerung
Der Hauptspeicher im Computer ist nichts anderes als die Speichereinheit in der CPU, die direkt kommuniziert. Es ist die Hauptspeichereinheit des Computers. Dieser Speicher ist schnell und verfügt über einen großen Speicher, der zum Speichern der Daten während des gesamten Betriebs des Computers verwendet wird. Dieser Speicher besteht sowohl aus RAM als auch aus ROM.
Magnetplatten
Die Magnetplatten im Computer sind kreisförmige Platten, die aus Kunststoff hergestellt sind, ansonsten aus Metall durch magnetisiertes Material. Häufig werden zwei Seiten der Platte verwendet, und viele Platten können durch Lese- oder Schreibköpfe, die in jeder Ebene erhältlich sind, auf einer Spindel gestapelt werden. Alle Festplatten im Computer drehen sich gemeinsam mit hoher Geschwindigkeit. Die Spuren im Computer sind nichts als Bits, die in der magnetisierten Ebene an Stellen neben konzentrischen Kreisen gespeichert sind. Diese sind normalerweise in Abschnitte unterteilt, die als Sektoren bezeichnet werden.
Magnetband
Dieses Band ist eine normale magnetische Aufzeichnung, die mit einer schlanken magnetisierbaren Abdeckung auf einem ausgedehnten Kunststofffilm des dünnen Streifens versehen ist. Dies wird hauptsächlich zum Sichern großer Datenmengen verwendet. Wenn der Computer auf einen Strip zugreifen muss, wird er zuerst bereitgestellt, um auf die Daten zuzugreifen. Sobald die Daten zulässig sind, werden sie nicht mehr bereitgestellt. Die Zugriffszeit des Speichers innerhalb des Magnetstreifens ist langsamer, und der Zugriff auf einen Streifen dauert einige Minuten.
Vorteile der Speicherhierarchie
Die Notwendigkeit einer Speicherhierarchie umfasst Folgendes.
- Die Speicherverteilung ist einfach und wirtschaftlich
- Entfernt äußere Zerstörung
- Daten können überall verteilt werden
- Ermöglicht Bedarfs-Paging und Pre-Paging
- Das Tauschen wird kompetenter sein
Das ist also alles über Speicherhierarchie . Aus den obigen Informationen können wir schließlich schließen, dass sie hauptsächlich verwendet werden, um die Bitkosten und die Zugriffshäufigkeit zu senken und die Kapazität und die Zugriffszeit zu erhöhen. Es ist also Sache des Designers, wie sehr er diese Eigenschaften benötigt, um die Bedürfnisse seiner Verbraucher zu befriedigen. Hier ist eine Frage an Sie, Speicherhierarchie im Betriebssystem ?
