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4.1 Jerarquía de memoria
Cuando la computadora se ejecuta, casi todas las instrucciones implican el acceso a la memoria, por lo que la velocidad de acceso a la memoria es necesaria para mantenerse al día con la velocidad de funcionamiento del procesador. En otras palabras, la velocidad de la memoria debe ser muy rápida y puede coincidir con la velocidad del procesador, de lo contrario obviamente afectará el funcionamiento del procesador. Además, se requiere que la memoria tenga una capacidad muy grande, y el precio de la memoria debe ser muy barato.
4.1.1 Sistema de memoria multicapa
1. Estructura de memoria multicapa
Para las computadoras de uso general, la jerarquía de almacenamiento debe tener al menos tres niveles: el nivel más alto es el registro de la CPU, el medio es el almacenamiento principal y la parte inferior es el almacenamiento auxiliar. En las computadoras de gama alta, también se puede subdividir en 6 capas de acuerdo con funciones específicas: registros, caché, memoria principal, caché de disco, disco fijo y medios de almacenamiento extraíbles,
como se muestra en la siguiente figura:
2. Memoria ejecutable
En la jerarquía de almacenamiento de los sistemas informáticos, los registros y la memoria principal también se denominan memoria ejecutable. Para la información almacenada en él, en comparación con la información almacenada en el almacenamiento auxiliar, el mecanismo de acceso adoptado por la computadora es diferente, y el tiempo requerido también es diferente. Un proceso puede usar una instrucción de carga o almacenamiento para acceder a la memoria ejecutable en unos pocos ciclos de reloj. Sin embargo, el acceso al almacenamiento auxiliar debe implementarse a través del dispositivo de E / S. Por lo tanto, el acceso implicará interrupciones, controladores de dispositivo y la operación del dispositivo físico, lo que requiere mucho más tiempo que acceder a la memoria ejecutable La diferencia es generalmente 3 órdenes de magnitud o más.
4.1.2 Memoria principal y registros
1. Memoria principal
La memoria principal se conoce como memoria o memoria principal para abreviar, y es el componente principal de un sistema informático. Se utiliza para guardar programas y datos cuando se ejecuta un proceso, también conocido como memoria ejecutable.
2. Registrarse
El registro tiene la misma velocidad que el procesador, por lo que la velocidad de acceso al registro es la más rápida y puede funcionar en coordinación con la CPU, pero el precio es muy costoso, por lo que la capacidad no puede ser muy grande.
4.1.3 Tell cache y caché de disco
1. Caché El
caché es un componente importante en la arquitectura moderna de la computadora. Es una memoria entre registros y memoria. Se utiliza principalmente para hacer una copia de seguridad de los datos más utilizados en la memoria principal para reducir la cantidad de veces que el procesador accede a la memoria principal. , Que puede mejorar en gran medida la velocidad de ejecución del programa. La capacidad de caché es mucho mayor que el registro, y aproximadamente de dos a tres órdenes de magnitud menor que la memoria, desde decenas de KB hasta varios MB, la velocidad de acceso es más rápida que la memoria principal.
2. Caché de disco
Debido a que la velocidad actual de E / S del disco es mucho más baja que la velocidad de acceso a la memoria principal, para facilitar el desajuste de velocidad entre los dos, se configura un caché de disco, que se utiliza principalmente para almacenar temporalmente una parte del uso frecuente Datos e información del disco para reducir la cantidad de accesos al disco. Sin embargo, el caché del disco es diferente del caché. No es una memoria real, sino que usa parte del espacio de almacenamiento en la memoria principal para almacenar temporalmente la información leída (o escrita) del disco. La memoria principal también puede considerarse como el caché de la memoria auxiliar, porque los datos en la memoria auxiliar deben copiarse en la memoria principal antes de que pueda usarse, de lo contrario, los datos también deben almacenarse en la memoria principal antes de que puedan enviarse a la memoria auxiliar.
