Hierarchie paměti v počítači

Paměť – elektronická součástka, zařízení nebo materiál, umožňující uložení a uchování informace pro další použití.

Typy pamětí

1) Vnitřní paměti procesoru – registry, registrové sady, zásobníky, fronty, tabulky

2) Hlavní paměť – převážně paměti osázené na základní desce (RAM)

3) Vnější paměti – výměnná média (disky, magnetofonové pásky)

Měnitelnost obsahu paměti

1) ROM (Read Only Memory) – určené pouze pro čtení informací. Informace jsou do pamětí pevně zapsáný při výrobě

2) PROM (Programable Read Only Memory) – zápis je možné pouze jednou. Pak už paměť slouží stejně jako ROM.

3) EPROM (Eraseable Programable Read Only Memory) – zapsané informace je možné vymazat UV zářením

4) EEPROM (Electrically EPROM) – mazání se provádí elektricky

5) Flash – obdoba paměti EEPROM. Jsou energicky nezávislé

6) RAM – určeny pro čtení i zápis dat. Jsou energicky závislé

• SRAM (Static RAM) – uchovávají informaci po celou dobu připojení ke zdroji napětí
• DRAM (Dynamic RAM) – informace je uložena pomocí elektrického náboje na kondenzátoru, který má tendenci se vybíjet ⇒ potřeba informaci periodicky obnovovat

Stálost obsahu paměti

• volatilní – závislé na enegrii (po vypnutí se záznam smaže)
• nevolatilní – energicky nezávislé

Princip lokality

• časová lokalita:
  • pokud procesor používá nějakou položku často, je vhodné ji mít uchovanou co nejblíže procesoru (např. proměnná i v cyklu for ⇒ budeme ji často používat)
• prostorová lokalita
  • položky, které jsou uloženy v paměti blízko zmiňované položky budou s vysokou pravděpodobností také často používány
  • procházíme položky v poli ⇒ používáme i sousední položky

Organizace:

1) Registry procesoru

2) Cache

3) RAM

4) Pevný disk

5) CD/DVD, a další

Rychlá vyrovnávací paměť

RVP je rychlá, SRAM mezi procesorem a hlavní pamětí.

Organizace RVP

Řadiče RVP pracují v tzv. nárazovém režimu – čtou se celé bloky dat. Data a programy vytvářejí bloky ⇒ je pravděpodobné, že v dalším přístupu do paměti budou vyžadována data, která jsou součástí stejného řádku ⇒ zvyšuje se hit cache.

Příznaky:

• validity bit – bit platnosti, kdyby byl 0, znamenalo by to, že data nebyla nalezena a muselo by se pro ně sahat do operační paměti
• dirty bit – data byla zmodifikována procesorem a musí se aktualizovat

Čím větší kapacita RVP, tím větší cache line (nejmenší jednotka přenášená mezi pamětí a RVP).

Může být i více RVP:

• interní L1 cache – integrován na čipu procesoru, slouží k vyrovnávání rychlosti mezi výkonými procesory a pomalejšími paměťmi
• externí L2 cache – mezi výkonnějším procesorem a pomalejší operační pamětí