Дәріс 10 ЭЕМ-ң еске сақтау құрылғысы (ЕСҚ). ЕСҚ құрамы, жіктелуі және иерархиясы

Еске сақтау құрылғысы ЭЕМ жадысының қызметін атқарады және деректер мен программалар командаларын сақтауға арналған. ЕСҚ-на алдан ала тапсырманы шешуге арналған программа және бастапқы деректер, ал тапсырманы шешу барысында аралық және ақырғы нәтижелер жазылады. Қажет болған жадыға бұл деректер оқылады және ЭЕМ-нің басқа блоктарына бағытталады.

ЕСҚ, негізінен, сыйымдылығымен және жылдамдығымен сипатталады.

Сиымдылық—ЕСК-да бір мезгілде сақтауға болатын ақпараттар бірлігінің максималды саны (белгілі бір разрядты машиналық сөздер немесе байттар). Сиымдылықтың үлкен болуына байланысты (10¹² битке дейін) үлкенірек өлшем бірліктері қолданады: киллобайт- к (1Кбайт=1024 байт), мегабайт-М(1Мбайт=1024 Кбайт), гигобайт-Г(1Гбайт=1024Мбайт). Жылдамдық бағаланатын ЕСК-ң уақытының параметрлері—жазу циклы.

ЕСК жіктелуі: ЕСК-ң атқаратын қызметтеріне қарай былай жіктеледі.

- Сыртқы ЕСҚ, бірнеше ондаған немесе жүздеген мегабайтты сиымдылықты ақпараттардың үлкен көлемін сақтауға арналған.

- Жедел жады құрылғысы-тапсырманы шешудің ағымдық кезеңінде интенсивті қолданылатын ақпараттарды сақтауға арналған.

- Жоғарыда жедел жады құрылғысы—тапсырманы шешідің ағымдық кезеңінде интенсивті қолданылатын ақпараттарды сақтауға арналған. Бұл жадының жылдамдығы процессор жылдамдығымен өлшеуге болады.

- Буферлік ЕСШ (БЕСҚ) деректерді уақытша сақтауға арналған.

Ақпараттарды орналастыру және іздеу тәсілдеріне байланысты мекендік, магазиндік (стектік) және ассоциативті жады болып жіктеледі.

Мекендік жады. Қарапайтым ЭЕМ-де ақпарат (деректер, командалар және микрокомандалар) түрлі ұзындықты жады ұяшықтарында орналасады және осы ұяшықтардың мекені бойынша (нөмері) ізделеді.

Стекті жады. Бір-бірімен разрядты тізбекпен байланысқан ұяшықтардан тұрады.

Процессормен стекті жады арасында ақпарат алмасу тек жоғарғы ұяшық-стек төбесі арқылы жүзеге асырылады. Жаңа сөзді(команданы, санды, символды және т.б.) жазған кезде бұрынырақ жазылған сөздер бір ұяшыққа төмен жылжиды, ал жаңа сөз стек төбесіне орналысады. Оқу кезінде стек төбесінен басталып оқылады (оқығаннан кейін барлық сөздер бір ұяшыққа жоғары жылжиды). Мұндай жады LIFO(Last-In first-Out) принціпі бойынша жұмыс жасайтын жады деп аталады.

Стектік жады—ішкі программалармен жұмыста, үзулерді өңдеуге, транслятор құруда және т.б. тиімді. Стек ретінде мекендік жадының бір бөлігін қолдануға болады, бұл стек сиымдылығын өзгертіп, аппаратураны экономдауға мүмкіндік береді. Кейбір машиналарды сондай ақ сыртқы стекте қолданылады.

Сыртқы стектін жұмыс принціпін көрсететін сұлба.

Стек P[0], P[1],…P[M] резисторлардан, мекентердің реверсивті санағыштарынан (СЧА), мекентер дешифраторынан (ДША) тұрады.

СЧА етек стек нұсқағышы болып табылады. Жұмысты бастарда СЧА:=сигналын беріп, «0-тең емес» күйін орнатамыз. Онан соң ДША P[0]-ге нұсқайды және жазу сигналы бойынша сөз стекке Х-кіріс шинасымен жіктеледі және P[0]-ге тең емеске жазылады.

D уақыт кідірістен кейін (бұл уақыт Р[0]:=X беру микрооперациясын орындау үшін жеткілікті) СЧА күйі бірге өседі. Осылайша, келесі сөздерді жүктегенде, олар P[1], P[2], P[3]—және т.б. орналасады.

Стектен сөзді оқу. Оқу сигналы бойынша жүзеге асады, бұл сигнал келіп түскенде СЧА күйі бірге кемиді. Одан соң У*-шығыс шинасына стекке соңғы жазылған сөз келіп түседі. Егер сөз стекке А1, A2, A3 тәртібімен жазылса, А3, А2, А1 кері тәртіпте оқылады. Ассоциативті жады. Жыдының бұл түрі ақпаратты оның мазмұны бойынша таңдау мүмкіндігін қамтамассыз етеді (ассоциативті бегісі немесе дискрипторы бойынша). Жадының бұл түрін бүсінікті болу үшін мысалмен берелсін:

ЕЭМ жадысы есепте тұрған автомобил туралы ақпаратты сақтайтын ұзын ұяшықтардан тұрсын делік. ЗАЗ-963 маркалы барлық қара түсті автомобилді туралы жедел түрде мәліметтер алу керек болсын, яғни жадыдан таңдап, декодалап, жадының барлық ұяшықтарынан жекелеген құрамдас бөлітерді (өрістерді) басып шығару керек, алдыңғы оң заряды 0101001001 кодын қамтысын.

Мұндағы 010100—ЗАЗ -965 автомобилдін коды, ал 1001 қара түс коды.

Егер мекендік жады немесе стек қолданылса, онда іздеу процедурасы және қасиетті ақпаратты шығару үшін жадының жекелеген ұяшықтағылардың тізбектей оқу 11111111100... 00 маскасының көмегімен алдыңғы 10 битті белгімен белгілеп, ізделетін кодпен (0101001001) белгіленген кодты салыстырып, салыстыру нәтижесі сәтті болған жағадйда ақпаратты шығару қажет.

Бұл процедура әрине, рационалды емес, себебі іздеп отырған марканы қара түст ЗАЗ-965 машинасы аз болуы мүмкін, дегенімен ЭЕМ дегі бірнеше жүздеген машиналардың ішінен іздеген кезде жадының жүздеген ұяшығын оқып талдау жасауға тура келеді.

Ассоциативті жадыны қолданған кезде іздеу уақыты күрт қысқарады. Ассоциативті еске сақтау құрылғысында (АЕСҚ) ақпаратты іздеу қалай жүзеге асырылады екен, соны түмендегі сұлба бойынша қарастырайық..

Жады блогы екі бөлімнен тұрады:

1-бөлікте негізгі ақпарат сақталады да негізгі ақпарат жыдысының блогы (БПОИ) деп аталады.

2-бөлікте—ассоциативті белгілер (БПАП) сақталады.

Ассоциативті белгілерді оқу кезінде АПО және маска коды Р₂ АПО сұраныстың ассоциативті белгілері регистіріне және Р₂М маска регистіріне жазылады.

Іздеу Р₂ АПО разрядтарының Р₂М дегі бір сәйкес келетін мазмұны бойынша жүргізіледі. Әрі қарай БПАП логикалық блогында АПО кодының маскаланбаған разрядтары БПАП та сақталған салыстырылады. Салыстыру нәтижесінде Р₂ СВП (сәйкестік регистірі) регистірінде тіркеледі, оның разрядтылығы БПАП сөздер санымен анықталады.

Оқуға жататын БПОИ ұяшықтарының саны Р₂ СВП бірліктерінің санымен анықалады.

Ақпаратты саңдау тәсілдері бойынша ЕСҚ негізгі 2 типі бар:

- Еркін таңдаулы;

- Тізбектей таңдаулы;

Еркін таңдаулыда берілген сөзге қатынас құру уақыты жадыдағы орналасқан орны сәуелсіз, екіншісінде-тәуелді. Сөге еркін қатынас құру жадысын немесе ЖЕСҚ құру деп аталады. Жадының арзанырақ элементтері бар, онда 0 немесе 1 рет жазылады, (дайындау кезінде немесе құрылатын ЭЕМ де орнату кезінде). Мұндай элементтерді құрылған ЕСҚ—ы (тұрақты еске сақтау құрылғысы) және ТПЕСҚ (программаланған тұрақты ескі сақтауға арналған құрылғысы) деп аталған. ПТЕСҚ варианттарының бірі ӨПТЕСҚ (өшірілетін ПТСЕТҚ) болып табылады. Оның мазмұны мұның арнайы қондырғыда өшіріп, сонан соң ақпаратты қайтадан толтыруға болады.

Тізбектей таңдау жадысына СЕСҚ (сыртқы еске сақтау құрылғысы) жатады. Бір еске сақтау элементімен байланыстырылған мекендік және разрядтың шиналарының (өткізгіштер) санына байланысты 2D, 3D, 2.5D(D-Ағылшын сөзіндегі Ditnention (өлшемі) соданкейін алғашқы әріп) жүйелі ЕСҚ бар.

21) Жүйелік ЕСҚ ЕСЭ нен құралған жазық матрицаны білдіреді. Матрицадан әр ЕСН таңдау бір мекендік және бір разрядтық шинамен жүзеге асады. 3D-жүйелі ЕСҚ n жазық матрицадан тұрады, әр матрицада n ЕСЭ-і бар. Әр матрицадан ЕСЭ-ін таңдау. 2 мекендік шинаның көмегімен іске асады ал кодты жазу және оқу 3-разрядты шина бойынша іске аспақ. 2,5 D ЕСҚ-да мекендік және мекендік сызықша разрядтық шина бойынша оқылады, шығыс сигналын түсіру—3-шина бойынша жүзеге асырады. Кодтарды ЕСҚ мен жазу 2 шинамен жүзеге асырылады: мекендік және мекенік—разрядтық алғашқы екі кезеңнің ЭЕМ де ЖЖҚ және ТЕСҚ ретінде тік бұрышты гестерезис тармағын қамтитын феритті өзекшелердегі ЕСҚҚ-ы қолданылған. Үшінші және төртінші кезең ЭЕМ де жартылай өткізгішті ЕСҚ-ы қолданылды. Жартылай өткізгішті ЕСҚ ның алдыңғыдан артықшылығы мынада: жылдамдығы жоғары, ЕСҚ ның, ЭЕМ құрылғыларымен түйіндесуі қарапайым, жинақы, құны арзан.