.RU

Машинная память - часть 3

Весьма эффективным способом повышения надёжности сложных систем является преобразование информации, при котором переходят от обычной, естественной пространственно-временной формы её представления к частотно спектральной форме, в которой далее она хранится, обрабатывается и передаётся по каналам связи. Очень важно, что структурная избыточность дополняется различными видами функциональной, в частности воспроизведение этих свойств в технических средах позволяют высоконадёжные информационно-перерабатывающие самоорганизующиеся адаптивные системы переменной структуры, обладающие способностями к приспособлению.

Основные характеристики, классификация и иерархия ЗУ

В современных электронных вычислительных системах около 70% объёма и стоимости приходится на долю запоминающих устройств (ЗУ), которые представляют собой комплекс технических средств, предназначенных, для записи, хранения и выдачи информации. В ЗУ в двоичном коде хранятся программы вычислений, исходные данные, промежуточные результаты и команды.

Характеристики запоминающего устройства (ЗУ) определяют качество и целесообразность его применения в той или иной вычислительной машине или системе. Основными характеристиками ЗУ являются информационная ёмкость, быстродействие и надёжность.

Информационная ёмкость ЗУ определяется количеством двоичных единиц информации (бит), которое может храниться в нём (иногда ёмкость выражается в байтах. Обычно один байт равен восьми битам). Если ЗУ рассчитано на хранение N чисел, каждое из которых имеет р разрядов, то информационная ёмкость М = N*p.

Возможность решения на ЭВМ той или иной задачи в значительной степени зависит от ёмкости ЗУ машины.

Быстродействие ЗУ характеризуется его временными характеристиками, к которым относятся: время обращения к ЗУ при записи и считывании информации, время записи информации, время считывания или выборки информации. Время обращения (время цикла) характеризуем максимальную частоту обращения к данному ЗУ при считывании или записи информации. Время считывания или выборки информации - интервал времени обращения к ЗУ до получения выходного сигнала от подачи сигнала считывания. Время записи информации - интервал времени от момента подачи сигнала обращения к ЗУ до момента готовности информации к считыванию.

Надёжность ЗУ определяется числовыми значениями параметров конструктивной и информационной надёжности. Под конструктивной, или элементной, надёжностью понимают вероятность безотказной работы всех элементов или устройства в заданном интервале времени и заданных условиях эксплуатации. Таким образом понятие конструктивной надёжности совпадает с общепринятым определением надёжности радиоэлектронных устройств.

Количественно конструктивную надёжность можно выразить произведением

Р = qг qб ,

где qг - готовность устройства к работе, т.е. вероятность его исправности к началу работы

qг = (1 + tрем )-1

qб - вероятность безотказной работы устройства в течении заданного промежутка времени, т.е. вероятность невыхода его из строя:

qб = (1 +tраб )-1 , i .

- интенсивность отказов, или средняя частота отказов в час; n - количество элементов устройства, а i - средняя частота отказов отдельных элементов; tрем - среднее время нахождения и устранения отдельных неисправностей; tраб - время работы системы. Среднее время безотказной работы устройства Tср = 1/.

Информационная надёжность ЗУ определяет способность устройств сохранять, принимать и выдавать требуемую информацию без её искажения. Численно информационная надёжность может быть оценена соотношением амплитуд информационных и сигналов помех в моменты записи и считывания информации. Большое отношение амплитуд сигналов и помех гарантирует высокую информационную надёжность.

Важными характеристиками ЗУ, как и любого другого устройства машины, являются также габариты, масса, потребляемая мощность и стоимость. Кроме того, к специальным ЗУ предъявляют особые требования по параметрам механических и климатических воздействий.

Классификация ЗУ. Запоминающие устройства можно классифицировать в зависимости от особенностей их построения и функционирования по назначению, адресации информации, характеру хранения информации, по кратности считывания, физическим принципам работы запоминающих элементов, технологии изготовления запоминающих элементов.

По назначению ЗУ делятся на кратковременные и долговременные. В свою очередь, ЗУ с долговременным хранением делятся на постоянные ЗУ (ПЗУ) и полупостоянные ЗУ (ППЗУ). Характерной чертой ПЗУ и ППЗУ является сохранение информации при отключении источников питания. При этом в ПЗУ возможна лишь однократная запись информации, производимая либо а процессе производства, либо в результате программирования. В ППЗУ возможно многократное изменение хранимой информации при эксплуатации.

ЗУ с кратковременным хранением информации используются для хранения оперативной часто меняющейся информации. В этих ЗУ отключение источников питания, как правило, приводит к потере хранимой информации. Следует отметить, что ППЗУ при сокращении длительности цикла записи могут быть использованы и для хранения оперативной информации. Разумеется, ППЗУ могут быть в большинстве случаев использованы и в качестве ПЗУ.

По адресации ЗУ могут быть с произвольной, последовательной и ассоциативной выборкой. В ЗУ с произвольной выборкой (или доступом) время обращения не зависит от адреса числа в устройстве. В ЗУ с последовательной выборкой для нахождения числа по определённому адресу необходимо последовательно просмотреть все ячейки, предшествующие заданной. Очевидно, что в этих устройствах время обращения зависит от адреса. Для поиска определённой информационной единицы в таком ЗУ неоходимо сначала отыскать соответствующий массив, а затем информационную единицу в этом массиве.

В ассоциативных ЗУ (АЗУ) поиск и извлечение информации происходят не по местонахождению (адресу), а по некоторым признакам самой информации, содержащейся в ячейке. Такая память, в сущности, состоит из адресуемых ячеек, однако в системе предусмотрен также механизм проверки или сравнения ключевой информации со всеми записанными словами.

По характеру хранения информации ЗУ делятся на статические и динамические. В статических ЗУ кодирующее информацию физическое состояние остаётся неподвижным относительно носитель информации, тогда как в динамических ЗУ кодирующее информацию физическое состояние перемещается периодически по отношению к среде носителя информации.

По кратности считывания различают ЗУ со считыванием без разрушения информации и ЗУ со считыванием с разрушением информации. В последнем случае для сохранения информации необходимо восстанавливать (регенерировать) считанную информацию в каждом цикле обращения к ЗУ, чтобы иметь возможность её последующего использования.

По физическим принципам работы запоминающих элементов ЗУ делят на магнитные, полупроводниковые, сверх проводниковые и т.д. в современных ЭВМ наиболее широко используют двоичную систему счисления. Поэтому для кодирования и хранения информации могут использоваться различные физические процессы, определяющие два различных состояния вещества, например различные состояния намагниченности магнитных материалов, наличие или отсутствие заряда в данной области полупроводника или диэлектрика, конечное электрическое сопротивление участка цепи и нулевое сопротивление этого же участка, возникающее вследствие эффекта сверхпроводимости некоторых веществ, и т.д.

Создание блоков памяти, обладающих достаточно большой ёмкостью и в то же время приемлемых по габаритам и экономичности, может быть реализовано только при условии максимальной миниатюризации как всего блока памяти в целом, так и основной его части - накопителя информации. Наибольшие успехи в микро миниатюризации в настоящее время достигнуты при использовании полупроводниковых элементов, выполняемых по интегральной технологии, что в значительной мере и определило широкое применение их в системах памяти современных ЭВМ.

Иерархия запоминающих устройств

Совершенствование современных систем обработки информации связано с совершенствованием их памяти, т.е. с созданием памяти, обладающей большой информационной ёмкостью, высоким быстродействием и надёжностью и низкой стоимостью. Так как требуемое сочетание всех параметров в одном типе ЗУ получить не представляется возможным (с увеличением ёмкости ЗУ снижается его быстродействие), то единственный путь решения этой проблемы - объединение в систему различных (а иногда и однотипных) ЗУ в целях получения такой структуры памяти, которая максимально удовлетворила бы приведённым выше требованиям.

Структура памяти, в которой можно выделить несколько различных по характеристикам уровней, называется иерархической. При иерархической организации структуры памяти обычно каждый уровень (ступенька) памяти с большим быстродействием имеет меньшую емкость ЗУ, использующиеся на самом высоком уровне иерархии, имеют наименьшую информационную ёмкость и наибольшее быстродействие. Эту память часто называют набором регистров и иногда относят к устройствам обработки, она позволяет выполнять некоторые логические и арифметические операции.

На следующей ступени иерархии ЗУ ЭВМ находятся сверхоперативные ЗУ (СОЗУ) - устройства, имеющие быстродействие, соизмеримое с быстродействием процессора, и служащие для хранения информации (чисел и команд), которая наиболее часто встречается в процессе решения задач.


metodicheskie-rekomendacii-fragment-poyasnitelnaya-zapiska-obrazovatelnaya-programma-kursa-po-viboru-yazik-chelovek.html
metodicheskie-rekomendacii-i-varianti-kontrolnih-zadanij-po-discipline-programmnoe-obespechenie-pmk-dlya-specialnosti-220301-avtomatizaciya-tehnologicheskih-processov-i-proizvodstv-po-otraslyam-zaochn.html
metodicheskie-rekomendacii-k-laboratornoj-rabote-dlya-studentov-specialnostej-240706-avtomatizirovannoe-proizvodstvo-himicheskih-predpriyatij-i260601-mashini-i-apparati-pishevih-proizvodstv.html
metodicheskie-rekomendacii-k-resheniyu-zadach-po-nachertatelnoj-geometrii-dlya-studentov-vseh-specialnostej-izuchayushih-disciplinu-nachertatelnaya-geometriya-i-inzhenernaya-grafika.html
metodicheskie-rekomendacii-k-vipolneniyu-i-zashite-vipusknih-kvalifikacionnih-rabot-dlya-studentov-specialnosti.html
metodicheskie-rekomendacii-kazan-2002-pechataetsya-po-resheniyu-uchebno-metodicheskogo-soveta-instituta-ekonomiki-upravleniya-i-prava-stranica-3.html
  • paragraf.bystrickaya.ru/vvodnoe-skreshivanie-ili-prilitie-krovi-tppzh-osobennosti-sostava-moloka-i-ih-vliyanie-na-tehnologicheskie-svojstva.html
  • occupation.bystrickaya.ru/nekommercheskogo-tovarishestva-zhemchug-2.html
  • lecture.bystrickaya.ru/6-neobhodimie-resursi-programma-po-razvitiyu-gorno-metallurgicheskoj-otrasli-respubliki-kazahstan-na-2010-2014-godi.html
  • lecture.bystrickaya.ru/akimov-ivan-akimovich.html
  • assessments.bystrickaya.ru/chast-i-prodolzhenie-teorii-polnogo-ochisheniya-chelovecheskogoorganizma-ot-shlakov.html
  • education.bystrickaya.ru/1200-1300-supramolekulyarnaya-himiya-novij-etap-v-razvitii-himicheskoj-nauki-prezentaciya.html
  • lektsiya.bystrickaya.ru/programma-elektivnogo-kursa-po-geografii-dlya-9-klassa-kursa-po-viboru-predprofilnoj-podgotovki.html
  • obrazovanie.bystrickaya.ru/programma-pervoj-mezhdunarodnoj-nauchno-prakticheskoj-konferencii-po-problemam-finansirovaniya-i-kreditovaniya-sektora-malogo-i-srednego-biznesa-v-rossii.html
  • turn.bystrickaya.ru/polovie-hromosomi-cheloveka-referat-po-biologii-genetika-i-problemi-cheloveka.html
  • literature.bystrickaya.ru/dogovor-stroitelnogo-podryada-chast-2.html
  • assessments.bystrickaya.ru/dudincev-vladimir-dmitrievich-r-1918-pisatel-chlen-russkogo-pen-centra-1992-16-dyuverget.html
  • apprentice.bystrickaya.ru/vodoyomi-estonii.html
  • spur.bystrickaya.ru/m-t-yakupov-mirovie-religii.html
  • reading.bystrickaya.ru/metodicheskie-rekomendacii-vasyanovich-e-a-o-rabote-pianista-nad-tehnikoj-uprazhneniya-metodicheskie-rekomendacii.html
  • prepodavatel.bystrickaya.ru/tema-5-prava-i-obyazannosti-praktikum-po-semejnomu-pravu-l-m-pchelinceva.html
  • bukva.bystrickaya.ru/uhod-i-zashita-tela.html
  • university.bystrickaya.ru/glava-6-nejropsihologicheskaya-sindromologiya-otklonyayushegosya-razvitiya.html
  • tetrad.bystrickaya.ru/voprosi-dlya-rassmotreniya-podrazdela-3-energetika.html
  • institut.bystrickaya.ru/tverdie-stavki-ne-zavisyat-ot-velichini-obekta-nalogooblozheniya-1-predmet-i-metodi-ekonomicheskoj-teorii-ponyatie.html
  • credit.bystrickaya.ru/paket-elektivnih-kursov-elektivnij-kurs-osnovi-yazika-html-sozdanie-web-stranic-28-elektivnij-kurs-programmirovanie.html
  • institute.bystrickaya.ru/glava-10-plan-i-soderzhanie-evangeliya-ot-ioanna-vozrazheniya-protiv-podlinnosti-evangeliya-ioanna-samosvidetelstvo.html
  • literatura.bystrickaya.ru/resheniem-cepk-pri-rosarhive-ot-25-marta-1997-goda-stranica-6.html
  • nauka.bystrickaya.ru/v-a-otroshenko-vnashem-s-vami-razgovore-rech-pojdet-o-yavleniyah-kotorie-v-bolshin-stranica-16.html
  • writing.bystrickaya.ru/-interfejs-virtualnogo-klassa-tehnicheskie-trebovaniya-k-oborudovaniyu-i-programmnomu-obespecheniyu.html
  • ucheba.bystrickaya.ru/programma-disciplini-dlya-studentov-forma-f-so-pgu-18-206.html
  • thesis.bystrickaya.ru/prikaz-ot-29-dekabrya-2010-g-n-1224n-ob-utverzhdenii-poryadka-okazaniya-medicinskoj-pomoshi-bolnim-tuberkulezom.html
  • thescience.bystrickaya.ru/himiya-informacionnij-byulleten-novih-postuplenij.html
  • bukva.bystrickaya.ru/simmetriya-v-nezhivoj-prirode-chast-2.html
  • credit.bystrickaya.ru/pihalov-igor-vremya-stalina-fakti-protiv-mifov-publichnaya-biblioteka-vadima-ershova-stranica-4.html
  • esse.bystrickaya.ru/rabochaya-programma-po-kursu-okruzhayushij-mir.html
  • assessments.bystrickaya.ru/byulleten-novih-postuplenij-mart-2009-goda-stranica-4.html
  • lecture.bystrickaya.ru/baliti-ajdan-aulanani-turali-anitama-beru-memlekettk-krsetletn-izmet-standarti-zhalpi-erezheler-baliti-ajdan-aulanani-turali-anitama-beru.html
  • composition.bystrickaya.ru/otchet-o-vserossijskoj-nauchno-prakticheskoj-konferencii-odarennie-deti-i-molodezh-diagnostika-i-monitoring-razvitiya-odarennosti.html
  • write.bystrickaya.ru/gorkij-m-katalog-materialov-v-pomosh-uchebno-vospitatelnomu-processu-poznavatelnie-igri-organizaciya-i-provedenie-6.html
  • paragraph.bystrickaya.ru/konkursnoe-zanyatie.html
  • © bystrickaya.ru
    Мобильный рефератник - для мобильных людей.