Trong thiết kế hệ thống máy tính, một bộ xử lý , cũng như một lượng lớn thiết bị nhớ đã được sử dụng. Tuy nhiên, vấn đề chính là, những bộ phận này đắt tiền. Nên tổ chức bộ nhớ của hệ thống có thể được thực hiện bằng hệ thống phân cấp bộ nhớ. Nó có một số cấp độ bộ nhớ với tỷ lệ hiệu suất khác nhau. Nhưng tất cả những điều này có thể cung cấp một mục đích chính xác, như vậy có thể giảm thời gian truy cập. Hệ thống phân cấp bộ nhớ được phát triển tùy thuộc vào hành vi của chương trình. Bài viết này thảo luận tổng quan về phân cấp bộ nhớ trong kiến trúc máy tính.
Hệ thống phân cấp bộ nhớ là gì?
Bộ nhớ trong máy tính có thể được chia thành năm thứ bậc dựa trên tốc độ cũng như mức độ sử dụng. Bộ xử lý có thể chuyển từ mức này sang mức khác dựa trên các yêu cầu của nó. Năm phân cấp trong bộ nhớ là thanh ghi, bộ nhớ đệm, bộ nhớ chính, đĩa từ và băng từ. Ba phân cấp đầu tiên là những ký ức dễ bay hơi có nghĩa là khi không có điện, và sau đó chúng tự động mất dữ liệu đã lưu trữ. Trong khi hai phân cấp cuối cùng không dễ thay đổi, có nghĩa là chúng lưu trữ dữ liệu vĩnh viễn.
Phần tử bộ nhớ là tập hợp của thiêt bị lưu trư lưu trữ dữ liệu nhị phân theo kiểu bit. Nói chung, bộ nhớ lưu trữ có thể được phân thành hai loại như dễ bay hơi và không bay hơi.
Hệ thống phân cấp bộ nhớ trong kiến trúc máy tính
Các thiết kế phân cấp bộ nhớ trong một hệ thống máy tính chủ yếu bao gồm các thiết bị lưu trữ khác nhau. Hầu hết các máy tính được tích hợp sẵn bộ nhớ bổ sung để chạy mạnh mẽ hơn ngoài dung lượng bộ nhớ chính. Sau sơ đồ phân cấp bộ nhớ là một kim tự tháp phân cấp cho bộ nhớ máy tính. Việc thiết kế hệ thống phân cấp bộ nhớ được chia thành hai loại như bộ nhớ chính (Nội bộ) và bộ nhớ thứ cấp (Bên ngoài).
Hệ thống phân cấp bộ nhớ
Bộ nhớ chính
Bộ nhớ chính còn được gọi là bộ nhớ trong và bộ xử lý này có thể truy cập trực tiếp. Bộ nhớ này bao gồm chính, bộ nhớ đệm, cũng như các thanh ghi CPU.
Bộ nhớ phụ
Bộ nhớ phụ còn được gọi là bộ nhớ ngoài và bộ xử lý này có thể truy cập được thông qua một mô-đun đầu vào / đầu ra. Bộ nhớ này bao gồm một đĩa quang, đĩa từ và băng từ.
Đặc điểm của hệ thống phân cấp bộ nhớ
Các đặc điểm phân cấp bộ nhớ chủ yếu bao gồm những điều sau đây.
Hiệu suất
Trước đây, việc thiết kế một hệ thống máy tính được thực hiện mà không có phân cấp bộ nhớ, và khoảng cách tốc độ giữa bộ nhớ chính cũng như các thanh ghi CPU tăng lên do sự chênh lệch lớn về thời gian truy cập, điều này sẽ làm cho hiệu suất của hệ thống thấp hơn. Vì vậy, việc nâng cao là bắt buộc. Cải tiến này được thiết kế trong mô hình phân cấp bộ nhớ do sự gia tăng hiệu suất của hệ thống.
Có khả năng
Khả năng của hệ thống phân cấp bộ nhớ là tổng lượng dữ liệu bộ nhớ có thể lưu trữ. Bởi vì bất cứ khi nào chúng ta chuyển từ trên xuống dưới bên trong hệ thống phân cấp bộ nhớ, thì dung lượng sẽ tăng lên.
Thời gian truy cập
Thời gian truy cập trong phân cấp bộ nhớ là khoảng thời gian giữa các dữ liệu có sẵn cũng như yêu cầu đọc hoặc ghi. Bởi vì bất cứ khi nào chúng ta chuyển từ trên xuống dưới bên trong hệ thống phân cấp bộ nhớ, thì thời gian truy cập sẽ tăng lên
Giá mỗi bit
Khi chúng ta chuyển từ dưới lên trên bên trong hệ thống phân cấp bộ nhớ, thì chi phí cho mỗi bit sẽ tăng lên có nghĩa là Bộ nhớ trong sẽ đắt hơn so với bộ nhớ ngoài.
Thiết kế phân cấp bộ nhớ
Hệ thống phân cấp bộ nhớ trong máy tính chủ yếu bao gồm những điều sau đây.
Đăng ký
Thông thường, thanh ghi là một RAM tĩnh hoặc SRAM trong bộ xử lý của máy tính được sử dụng để giữ từ dữ liệu thường là 64 hoặc 128 bit. Quầy chương trình đăng ký là quan trọng nhất cũng như được tìm thấy trong tất cả các bộ vi xử lý. Hầu hết các bộ xử lý sử dụng một thanh ghi trạng thái cũng như một bộ tích lũy. Một thanh ghi trạng thái từ được sử dụng để ra quyết định và bộ tích lũy được sử dụng để lưu trữ dữ liệu như phép toán. Thông thường, các máy tính như máy tính tập lệnh phức tạp có rất nhiều đăng ký để chấp nhận bộ nhớ chính và RISC- tập lệnh giảm máy tính có nhiều thanh ghi hơn.
Bộ nhớ đệm
Bộ nhớ đệm cũng có thể được tìm thấy trong bộ xử lý, tuy nhiên hiếm khi nó có thể là bộ nhớ khác IC (mạch tích hợp) được tách thành các cấp. Bộ nhớ đệm lưu giữ phần dữ liệu thường được sử dụng từ bộ nhớ chính. Khi bộ xử lý có một lõi thì nó sẽ hiếm khi có hai (hoặc) nhiều mức bộ đệm hơn. Các bộ xử lý đa lõi hiện tại sẽ có ba, 2 cấp cho mỗi lõi và một cấp được chia sẻ.
Bộ nhớ chính
Bộ nhớ chính trong máy tính không là gì ngoài bộ nhớ trong CPU giao tiếp trực tiếp. Nó là đơn vị lưu trữ chính của máy tính. Bộ nhớ này nhanh cũng như bộ nhớ lớn được sử dụng để lưu trữ dữ liệu trong suốt quá trình hoạt động của máy tính. Bộ nhớ này được tạo thành từ RAM cũng như ROM.
Đĩa từ tính
Các đĩa từ trong máy tính là các đĩa tròn được chế tạo bằng nhựa, nếu không thì bằng kim loại bằng vật liệu nhiễm từ. Thông thường, hai mặt của đĩa được sử dụng cũng như nhiều đĩa có thể được xếp chồng lên một trục quay bởi các đầu đọc hoặc ghi có thể đạt được trên mọi mặt phẳng. Tất cả các đĩa trong máy tính sẽ quay chung với nhau ở tốc độ cao. Các bản nhạc trong máy tính không là gì ngoài các bit được lưu trữ trong mặt phẳng từ hóa ở các điểm bên cạnh các vòng tròn đồng tâm. Chúng thường được tách thành các phần được đặt tên là các cung.
Băng từ tính
Băng này là một bản ghi từ tính bình thường được thiết kế với một lớp phủ từ tính mảnh mai trên một màng nhựa kéo dài của dải mỏng. Điều này chủ yếu được sử dụng để sao lưu dữ liệu khổng lồ. Bất cứ khi nào máy tính yêu cầu truy cập một dải, đầu tiên nó sẽ gắn kết để truy cập dữ liệu. Khi dữ liệu được cho phép, sau đó nó sẽ được ngắt kết nối. Thời gian truy cập bộ nhớ sẽ chậm hơn trong dải từ tính cũng như sẽ mất vài phút để truy cập một dải.
Ưu điểm của Hệ thống phân cấp bộ nhớ
Sự cần thiết của một hệ thống phân cấp bộ nhớ bao gồm những điều sau đây.
- Phân phối bộ nhớ đơn giản và tiết kiệm
- Loại bỏ sự phá hủy bên ngoài
- Dữ liệu có thể được lan truyền khắp nơi
- Cho phép phân trang theo yêu cầu và phân trang trước
- Trao đổi sẽ thành thạo hơn
Vì vậy, đây là tất cả về phân cấp bộ nhớ . Từ những thông tin trên, cuối cùng, chúng ta có thể kết luận rằng nó được sử dụng chủ yếu để giảm chi phí bit, tần số truy cập và để tăng dung lượng, thời gian truy cập. Vì vậy, việc họ cần những đặc điểm này như thế nào để đáp ứng nhu cầu thiết yếu của người tiêu dùng là tùy thuộc vào nhà thiết kế. Dưới đây là một câu hỏi cho bạn, phân cấp bộ nhớ trong hệ điều hành ?
