2. Tezkor xotira Ko’p yadroli va grafik protsessorlarda xotirani tashkillashtirish xususiyatlari

2. Tezkor xotira

Operativ xotira hajmining sakrashi xotira saqlash moslamalarini ishlab chiqarishga yarimo'tkazgichli texnologiya joriy etilishi natijasida ro'y berdi, buning natijasida RAMning sig'imi megabayt chegarasini kesib o'tdi. Birinchi bo'lib bunday xotiraga ega bo'lgan kompyuterlardan biri 1961 yilda IBM7030 bo'lib, uning xotira hajmi 2 Mb. Ushbu mashinaning konstruktiv ishlanmalari keyinchalik taniqli IBM360 va IBM370 mashinalarida ishlatilgan. 24-bitli manzil avtobuslari bo'lgan ushbu mashinalar xotira hajmini 16 MGBTgacha kengaytirish imkoniyatiga ega edi. ESA370, IBM4381 kabi kompyuterlarga 32 bitli avtobusning kiritilishi bilan, xotira gigabayt chegarasidan o'tmagan bo'lsa-da, u 16 dan 64 Mbaytgacha o'sish qobiliyatiga ega edi.

Z9BC kabi Z arxitekturasining zamonaviy asosiy ramkalari 64 bitli avtobus bilan 64 Gbaytgacha, Z10 kompyuteri esa hatto 1,5TRBTgacha o'sishi mumkin.
Bizning mahalliy kompyuterlarimizga kelsak, EC Series 3 (EC1046, EC1066) mashinalarining operativ xotirasi shu bosqichda o'zining tarixiy rivojlanish yo'lini yakunlash uchun mo'ljallangan 8 Mbit / s ga yetdi.
Bundan tashqari, raketalarga qarshi mudofaa tizimining mudofaa maqsadlariga mo'ljallangan, katta xotira sig'imiga ega bo'lgan, masalan, M13 loyihasi bo'lgan superkompyuterlar sinfidagi kompyuterlar ham bor edi (bu superkompyuterning operativ xotira hajmi 34 megabaytgacha kengaytirilishi mumkin edi).
Xotiraning fizik tashkil etilishining asosiy xususiyatlaridan biri bu magnit yadroli xotirali ikkinchi avlod kompyuter uchun 10-12 mikron bo'lgan ma'lumotlarni tanlash vaqti. Va faqat yarimo'tkazgichli xotira joriy etilgach, ma'lumotlarni tanlash vaqti kattalik tartibida qisqartirildi va 1,5 dan 0,5 mkv gacha bo'ldi.
Ma'lumotni saqlash tabiati va uslubiga ko'ra dinamik xotira, statikdan ko'ra sodda tuzilishiga qaramay, eng inert, ya'ni hisoblash tizimining eng sekin qismi va hatto unga kirish davrlarini sezilarli darajada kamayishi uchun ham shunday bo'lib qoladi. hozirgi vaqt.
Bu hisoblash tizimlarida registri fayllari va statik (tetiklovchi) saqlash elementlarida bajariladigan har xil darajadagi yuqori tezlikdagi buferli xotirani o'z ichiga olgan ko'p bosqichli xotira qurilishining sababi.
Hisoblash tizimlarining zamonaviy arxitekturasi virtual xotira kabi tushunchalar bilan ishlaydi, ularni jismoniy xotiraga xaritalash operativ va tashqi xotira to'plami bilan ifodalanadi. Bu Manchester universitetida ingliz olimlari tomonidan ilgari surilgan g'oya natijasida mumkin bo'ldi, uning mohiyati manzillar maydoni kontseptsiyasini tizimdagi manzil RAMining o'ziga xos hajmidan ajratish edi. Shunday qilib, tizimning manzillar maydoni RAM hajmidan mustaqil bo'lib, dasturchi ixtiyorida virtual xotira sifatida paydo bo'la boshladi, bu unga RAM hajmini cheklamasdan dastur yozishda keng imkoniyatlar berdi.
Bu g'oyani amalga oshirish uchun mantiqiy manzillar va virtual xotiraning butun manzillar maydoni bo'linishni boshlagan ma'lum teng hajmdagi xotira maydonlarini ifodalovchi virtual sahifalar kabi tushunchalarni joriy etish zarur edi.
Haqiqiy xotira jismoniy sahifalarga bo'linishni boshladi, ularning o'lchamlari virtual sahifalar hajmiga to'g'ri keldi.
Aslida, virtual xotiraning mazmuni RAMda bo'lishi mumkin, keyin virtual sahifa operatsion tizim yoki aksincha, tashqi xotira xotirasiga ko'ra, jismoniy holatga va RAMning har qanday ruxsat etilgan maydoniga ega bo'ladi. .
Shunday qilib, xotirani virtualizatsiya qilish mexanizmini amalga oshiradigan hisoblash tizimida virtual sahifalar tarkibini tashqi xotiradan RAMga va dasturni bajarishda orqaga o'tkazish mexanizmi bo'lishi kerak. Bunday mexanizm fayl tizimi deb ataladi va dinamik qayta yo'naltirish mexanizmi, masalan, IBM tizimlarida yoki INTEL protsessorlarida paging mexanizmi virtual manzillarni jismoniy manzillarga aylantiradi.
Mantiqiy manzillar tushunchasi kiritildi. Protsessorda buyruqlarni bajarish jarayonida hosil bo'lgan buyruqlar va ma'lumotlar manzillari mantiqiy maqomga ega bo'ldi, chunki ular jismoniy xotira manzillariga mos kelishni to'xtatdi va dastur kodining manzil maydonida faqat ularning manzilini ko'rsatdi.
Bundan tashqari, tizimda mantiqiy manzillarni jismoniy manzillarga aylantirish uchun o'z sxemalariga ega bo'lgan bir nechta virtual manzil maydonlari bo'lishi mumkin bo'ldi.
Virtual xotira - bu operatsion tizim darajasida ko'rib chiqiladigan tizim ob'ekti va shuning uchun uning tuzilishini xotirani mantiqiy tashkil etish nuqtai nazaridan tavsiflash maqsadga muvofiqdir.
Xotiraning mantiqiy tashkil etilishini tavsiflashdan oldin shuni ta'kidlash kerakki, jismoniy xotira manzili baytlar orqali amalga oshiriladi , ya'ni minimal manzil birligi baytdir, shuning uchun xotiraning mantiqiy tashkiliy tuzilish elementlarining barcha o'lchamlari ko'p bo'lishi kerak. ulardagi baytlarning butun sonini.
Dastur operator, operandlar, doimiylar, o'zgaruvchilar kabi raqamli yoki ramziy ko'rinishda ifodalangan tushunchalar bilan ishlaydi. Sifatida dastur kodini tarjima natijasida, ular dastur ijro paytida operativ xotira joylashtiriladi bayt, bir aniq son iborat ikkilik kodlari vakili. Baytlar so'zlarga, so'zlar satrlarga, satrlar sahifalarga, sahifalar segmentlarga birlashtirilgan.
Xotiraning mantiqiy tashkil etilishi uchun baytlarning xotiraga joylash tartibi muhim ahamiyatga ega. Xotirada baytlarni ketma -ket chapdan o'ngga joylashtirish odat tusiga kiradi, bunda ularning manzillarining qiymatlari bittaga ko'payadi.
Sahifalar va segmentlarga virtual va jismoniy xotiraning bo'linishi nafaqat virtual sahifalarni jismoniy xotiraga solish, balki ularning maqsadlari va dasturlarga kirish huquqlarini hisobga olgan holda chiziqli fazo va jismoniy xotira sohalarini tasvirlash imkonini beradi. har bir segmentga va har bir sahifaga mos keladigan deskriptorlar deyiladi ... Shunday qilib, RAMga kirishda himoya mexanizmi amalga oshiriladi.
Shunday qilib, operatsion tizim qatlami ixtiyorida virtual va jismoniy xotirani sahifalar va segmentlarga bo'lish mexanizmi mavjud bo'lib, u tizim mantiqiy xotirasining tuzilishini shakllantirish vositasi sifatida ishlatiladi. Ammo RAMda faqat jismoniy manzillar qo'llaniladigan joylar mavjud. Bu sohalarda operatsion tizim odatda mantiqiy xotira manzillarini jismoniy manzillarga aylantirishda ishlatiladigan jadvallarni ajratadi. A. har xil turdagi xizmat ma'lumotlari, ularga kirishga faqat yon tomondan ruxsat beriladi. Bu joylar doimiy ravishda ajratilgan xotira maydonlari deb ataladi, ularning hajmi tizim arxitekturasi va operatsion tizimlar bilan belgilanadi.