Лекция: Блочная организация основной памяти

ОП образована как массив ячеек, каждая из который имеет уникальный адрес и содержит фиксированное число запоминающих элементов (ЗЭ).

Современные ВМ проектируют с большим объемом ОП, причем такие объемы не могут быть реализованы на одной интегральной микросхеме (ИМС). Кроме того, разрядность ячеек в ИМС часто бывает меньше, чем разрядность слов ВМ. Поэтому возникает необходимость объединения нескольких ИМС.

Увеличение разрядности ЗУ реализуется за счет объединения адресных входов ИМС, как показано на рис. 2. Такую совокупность ИМС называют модулем памяти (в частном случае модулем памяти может быть и единственная ИМС, если она имеет требуемую разрядность информационных входов и выходов. Один или несколько модулей образуют банк памяти.

Рис. 2 – Объединение ИМС в модуль памяти

Для получения требуемой емкости ОЗУ объединяют несколько банков в блочную структуру. В такой структуре из В банков адрес ячейки А (на рис. 2 он представлен двоичными разрядами А0... Аm) преобразуется в пару (b, w), где b – номер банка, а w – адрес ячейки внутри банка. Известны следующие схемы выделения из А частей b иw:

— блочная, когда номер банка определяют старшие разряды адреса;

— циклическая (b=A mod B, w= A div B);

— блочно-циклическая (комбинация двух предыдущих).

Достоинство таких схем – простота наращивания емкости памяти.

Рассмотрим перечисленные структуры на примере: память, емкостью 512 слов (29), построена из 4 банков памяти по 128 (27) слов в каждом банке. На рис.3 приведен вариант блочной памяти.

Адресное пространство памяти разбито на группы адресов, каждая из которых образует банк памяти. Для обращения к конкретному адресу используется 9-ти разрядный код, 7 младших разрядов которого поступают параллельно на все банки памяти и выбирают в каждом из них по одной ячейке. Два старших разряда интерпретируются как номер банка, декодируются дешифратором и в конечном счете содержимое только одной ячейки из банка, на который поступает декодированный сигнал. Поступает через мультиплексор на шину данных (двойные стрелки показывают, что информация может либо считываться на шину данных, либо записываться).

Рис. 3. – Структура ОП на основе блочной схемы

Циклическая организация доступа к банкам памяти показана на рис. 4.

Схема на рис.4 обладает дополнительным достоинством – возможностью сократить время доступа к информации. Одна из используемых для этого методик называется расслоением памяти. Такое проектное решение впервые было применено в IBM 7094 II. В ее основе лежит чередование адресов, которое базируется на рассмотренной ранее локальности по обращению: если в текущий момент выполняется обращение к ячейке с адресом 5, то следующие обращения, вероятнее всего, будут к ячейкам 6, 7 и т.д., которые расположены в разных банках памяти.

Поскольку в каждом такте на шине адреса может присутствовать адрес только одной ячейки, параллельное обращение к нескольким банкам невозможно, однако, оно может быть организовано со сдвигом на 1 такт. Как видно из рис. 4 обеспечивается это за счет дополнительного оборудования. Адрес ячейки запоминается в индивидуальном для каждого банка регистре адреса, затем дальнейшие операции по доступу к ячейке в каждом банке протекают независимо друг от друга. При большом количестве банков В среднее время доступа к ячейке сокращается почти в В раз, однако это достижимо при условии, что ячейки, к которым производится обращение, относятся к разным банкам памяти. Если же запросы к одному и тому же банку следуют друг за другом, то каждый следующий запрос должен ожидать окончания предыдущего. Такая ситуация называется конфликтом по доступу. При частом возникновении таких конфликтов метод становится неэффективным.

Описанный способ расслоения памяти хорошо работает в рамках одной задачи, для которой характерно свойство локальности (однопроцессорные ВС). Для многопроцессорных систем с общей памятью, где запросы на доступ к памяти достаточно независимы, применяют иной подход, который можно рассматривать как развитие идей расслоения. В многопроцессорные системы включают несколько независимых контроллеров памяти, которые позволяют отдельным банкам работать автономно.

Указать, какой из приведенных вариантов более соответствует понятию NULL Option

Варианты:

А) Опция столбца таблицы, предписывающая подстановку в него Null-значений, если при записи строки соответствующее значение не задано.

Б) Опция строки таблицы, предписывающая подстановку в нее Null-значений для тех столбцов, для которых при записи строки соответствующие значения не заданы.

В) Опция таблицы, предписывающая подстановку в нее Null-значений, если при записи строки соответствующие значения столбцов не заданы.

Г) Опция базы данных, предписывающая подстановку в таблицы Null-значений, если при записи строки соответствующие значения не заданы.

NULL указывает на отсутствие значения.