Kompyuterlarda xotirani tashkil etish. Kompyuter xotirasi

Yangi boshlanuvchilar uchun maslahatlar

3.1-mavzu Kompyuter tizimlarida hisob-kitoblarni tashkil etish

Samolyotning maqsadi va xususiyatlari. Hisoblash tizimlarida hisob-kitoblarni tashkil etish. Parallel kompyuter, buyruqlar oqimi va ma'lumotlar oqimi tushunchalari. Assotsiativ tizimlar. Matritsa tizimlari. Quvur liniyasini hisoblash. Buyruqning quvuri, ma'lumotlar quvuri. Superskalarizatsiya.

Talaba kerak

bilish:

Buyruqlar oqimi tushunchasi;

Ma'lumotlar oqimi tushunchasi;

Hisoblash tizimlarining turlari;

Hisoblash tizimlarining me'moriy xususiyatlari

Hisoblash tizimlari

Hisoblash tizimi (Quyosh)- axborotni yig'ish, saqlash, qayta ishlash va tarqatish uchun mo'ljallangan o'zaro bog'liq va o'zaro ta'sir qiluvchi protsessorlar yoki kompyuterlar, periferik uskunalar va dasturiy ta'minot to'plami.

Qurolli Kuchlarni yaratish quyidagi asosiy maqsadlarni ko'zlaydi:

· Ma'lumotlarni qayta ishlashni tezlashtirish orqali tizim ish faoliyatini oshirish;

· Hisob-kitoblarning ishonchliligi va aniqligini oshirish;

· Foydalanuvchini qo'shimcha xizmatlar bilan ta'minlash va boshqalar.

3.2-mavzu

Buyruqlar soniga va ma'lumotlar oqimlariga qarab samolyotlarning tasnifi: OKOD (SISD), SMD (SIMD), MKOD (MISD), MKMD (MIMD).

Ko'p protsessorli samolyotlarning tasnifi turli xil yo'llar umumiy xotira dasturlari: UMA, NUMA, SOMA. Qiyosiy xususiyatlar, apparat va dasturiy ta'minot xususiyatlari.

Ko'p transport vositalarining tasnifi: MPP, NDW va COW. Uchrashuv, xususiyatlari, xususiyatlari.

Samolyotlar misollari turli xil turlari... Har xil turdagi hisoblash tizimlarining afzalliklari va kamchiliklari.

Hisoblash tizimlarining tasnifi

O'ziga xos xususiyati Klassik kompyuterlarga nisbatan VS - bu amalga oshiradigan bir nechta kalkulyatorlarning mavjudligi parallel ishlov berish .

Operatsiyalarni bajarilishining parallelligi tizim ish faoliyatini sezilarli darajada oshiradi; u ishonchliligini ham sezilarli darajada oshirishi mumkin (agar tizimning bir komponenti ishlamay qolsa, uning vazifasini boshqasi o'z zimmasiga olishi mumkin), shuningdek operatsiyalar takrorlanadigan bo'lsa va natijalar taqqoslansa, tizimning ishlash ishonchliligi.

Hisoblash tizimlarini ikki guruhga bo'lish mumkin:

· ko'p mashinali ;

· ko'p protsessor .

Ko'p mashinali hisoblash tizimi bir nechta alohida kompyuterlardan iborat. Ko'p mashinali tizimdagi har bir kompyuter klassik arxitekturaga ega va bunday tizim keng qo'llaniladi. Biroq, bunday hisoblash tizimidan foydalanish samarasini faqat maxsus tuzilishga ega bo'lgan masalani echishda olish mumkin: uni tizimda qancha kompyuter bo'lsa, shuncha kuchsiz bog'langan kichik topshiriqlarga bo'lish kerak.

Multiprotsessor arxitekturasi kompyuterda bir nechta protsessorlar mavjudligini taxmin qiladi, shuning uchun ko'plab ma'lumotlar oqimlari va ko'plab buyruqlar oqimlari parallel ravishda tashkil etilishi mumkin. Shunday qilib, bitta topshiriqning bir nechta qismlari bir vaqtning o'zida bajarilishi mumkin. Ko'p protsessorli hisoblash tizimlarining bir protsessorga nisbatan tezligi ustunligi aniq.

Kamchilik - bir nechta protsessorlar bir xil xotira maydoniga kirganda ziddiyatli vaziyatlarning yuzaga kelish ehtimoli.

Ko'p protsessorli hisoblash tizimlarining xususiyati umumiy resurs sifatida umumiy RAMning mavjudligidir (11-rasm).

11-rasm - Ko'p protsessorli hisoblash tizimining arxitekturasi

Flinnning tasnifi

Barcha ko'rib chiqilgan samolyotlarni tasniflash tizimlari orasida eng keng tarqalgani 1966 yilda M. Flinn tomonidan taklif qilingan tasnif edi. Bunga asoslanadi oqim tushunchasi , bu buyruq ketma-ketligi yoki protsessor tomonidan qayta ishlangan ma'lumotlar elementlari sifatida tushuniladi. Flinn arxitekturaning to'rtta sinfini buyruqlar oqimlari va ma'lumotlar oqimlari soniga qarab ajratib turadi:

· OKOD - bitta buyruq oqimi - bitta ma'lumot oqimi. Ular orasida klassik fon Neumann VM mavjud. Quvurni qayta ishlash muhim emas, shuning uchun ikkala skaler funktsional moslamali VM 6600 va konveyer bilan 7600 OKOD sinfiga kiradi.

· ICOD - bir nechta buyruq oqimi - bitta ma'lumot oqimi. Ushbu arxitekturada bir nechta protsessorlar bir xil ma'lumot oqimini boshqaradi. Masalan, protsessorlarga buzuq signal berilgan VS va protsessorlarning har biri ushbu signalni o'z filtrlash algoritmi yordamida qayta ishlaydi. Shunga qaramay, na Flinn va na boshqa kompyuter arxitekturasi mutaxassislari ushbu printsip asosida qurilgan haqiqiy samolyotni tasavvur qila olishmadi. Bir qator tadqiqotchilar konveyer tizimlarini ushbu sinfga tegishli, ammo bu yakuniy tan olinmadi. Bo'sh sinfga ega bo'lish Flinn tasnifidagi nuqson deb qaralmasligi kerak. Bunday mashg'ulotlar samolyot qurish nazariyasi va amaliyotida yangi tushunchalarni ishlab chiqishda foydali bo'lishi mumkin.

· OKMD - bitta buyruq oqimi - ko'plab ma'lumotlar oqimlari - buyruqlar bitta boshqaruv protsessori tomonidan beriladi va barcha protsessorlarda bir vaqtning o'zida ushbu protsessorlarning mahalliy ma'lumotlari ustida bajariladi. SIMD (bitta ko'rsatma - bir nechta ma'lumotlar)

· ICMD - ko'plab buyruqlar oqimi - ko'plab ma'lumotlar oqimlari - o'zlarining dasturlarida dastlabki ma'lumotlar bilan ishlaydigan kompyuterlar to'plami. MIMD (bir nechta ko'rsatma - bir nechta ma'lumotlar)

Flinnning tasniflash sxemasi samolyotni dastlabki baholashda eng keng tarqalgan, chunki u darhol tizimning asosiy printsipini baholashga imkon beradi. Shu bilan birga, Flinn tasnifi aniq kamchiliklarga ham ega: masalan, ba'zi bir arxitekturalarni bir yoki boshqa sinflarga birma-bir tayinlay olmaslik. Ikkinchi kamchilik - MIMD sinfining haddan tashqari to'yinganligi.

MIMD sinfining mavjud hisoblash tizimlari uchta kichik sinfni tashkil qiladi: nosimmetrik multiprotsessorlar (SMP), klasterlar va massiv parallel tizimlar (MPP). Ushbu tasnif tarkibiy-funktsional yondashuvga asoslangan.

Nosimmetrik multiprotsessorlar xotira va tashqi qurilmalarga kirish imkoniyati bir xil bo'lgan va bitta boshqaruvi ostida ishlaydigan protsessorlar to'plamidan iborat operatsion tizim (OS). SMPning alohida ishi bu bitta protsessorli kompyuterlar. Barcha SMP protsessorlari bitta manzil maydoni bilan umumiy xotiraga ega.

SMP-dan foydalanish quyidagi imkoniyatlarni beradi:

· Dasturlarni yangi boshlang'ich xarajatlar evaziga, dasturlarni yangi, samaraliroq uskunalarga aylantirmasdan qo'llash orqali;

· Tanish dasturiy ta'minot muhitida dasturlar yaratish;

· Barcha xotiraga kirish vaqti bir xil;

· Yuqori o'tkazuvchanlik qobiliyatiga ega xabarlarni yuborish qobiliyati;

· Asosiy xotira keshlari va bloklari to'plamining muvofiqligini qo'llab-quvvatlash, bo'linmas sinxronizatsiya va blokirovka operatsiyalari.

Klaster tizimi aloqa tizimi yoki umumiy tashqi xotira qurilmalari, masalan, disk massivlari bilan birlashtirilgan modullardan hosil bo'ladi.

Klaster hajmi bir necha moduldan bir necha o'nlab modullarga o'zgaradi.

Ham umumiy, ham taqsimlangan xotira ichida xotira tizimi arxitekturasining bir nechta modellari amalga oshiriladi. 12-rasmda MIMD sinfining hisoblash tizimlarida ishlatiladigan bunday modellarning tasnifi ko'rsatilgan (bu SIMD sinfiga ham tegishli).

12-rasm - Hisoblash tizimlarining xotira me'morchiligi modellarining tasnifi

Tizimlarda dan umumiy xotira barcha protsessorlarda bitta manzil maydoniga kirish uchun teng imkoniyatlar mavjud. Bitta xotira bitta blokli yoki modulli shaklda qurilishi mumkin, ammo oxirgi variant odatda qo'llaniladi.

Har qanday protsessorning xotiraga kirishi bir xilda bajariladigan va bir xil vaqtni talab qiladigan umumiy xotiraga ega hisoblash tizimlari deyiladi bir xil xotiraga kirish imkoniyatiga ega tizimlar va UMA (Uniform Memory Access) qisqartmasi bilan belgilanadi. Bu umumiy xotira bilan parallel VS uchun eng keng tarqalgan xotira arxitekturasi.

Texnik jihatdan, UMA tizimlari har birini bog'laydigan tugun mavjudligini taxmin qiladi phar biri bilan protsessorlar txotira modullari. Bunday samolyotlarni yasashning eng oddiy usuli - umumiy avtobus orqali bitta xotira (M P) bilan bir nechta protsessorlarni birlashtirish (P i.). . Biroq, bu holda bir vaqtning o'zida avtobusda protsessorlardan faqat bittasi almashishi mumkin, ya'ni protsessorlar avtobusga kirish uchun raqobatlashishlari kerak. Qachon protsessor R i,xotiradan, boshqa protsessorlardan ko'rsatma oladi P j(i ≠ j) shinasi bo'sh bo'lguncha kutish kerak. Agar tizim faqat ikkita protsessorni o'z ichiga olsa, ular maksimal darajada ishlashga qodir, chunki ularning avtobusga kirishlari bir-biriga bog'lanishi mumkin: bitta protsessor buyruqni dekodlashi va bajarishi bilan, ikkinchisi avtobus yordamida xotiradan keyingi buyruqni olish uchun foydalanishi mumkin. Biroq, uchinchi protsessor qo'shilganda, ishlash pasayishni boshlaydi. Agar avtobusda o'nta protsessor bo'lsa, avtobus tezligining egri chizig'i (12b-rasm) gorizontal holatga keladi, shuning uchun 11 protsessor qo'shilishi ishlashni oshirmaydi. Ushbu rasmdagi pastki egri chiziq xotira va avtobusning xotira aylanishi vaqti va avtobus protokoli birikmasi bilan aniqlangan aniq tarmoqli kengligiga ega ekanligini va umumiy avtobus bilan ko'p protsessorli tizimda ushbu tarmoqli kengligi bir nechta protsessorlarga taqsimlanganligini ko'rsatadi. Agar protsessorning aylanish davri xotira davridan ko'p bo'lsa, ko'pgina protsessorlarni avtobusga ulash mumkin. Biroq, aslida, protsessor odatda xotiradan ancha tezroq, shuning uchun ushbu sxema keng qo'llanilmaydi.

UMA asosida umumiy xotira bilan multiprotsessorli CS-ni qurishning muqobil usuli 13-rasmda keltirilgan. . Bu erda avtobus protsessor so'rovlarini bir nechta xotira modullaridan biriga yo'naltiradigan kalit bilan almashtiriladi. Bir nechta xotira modullari bo'lishiga qaramay, ularning barchasi bitta virtual manzil maydoniga tegishli. Ushbu yondashuvning afzalligi shundaki, kalit parallel ravishda bir nechta so'rovlarni bajarishga qodir. Har bir protsessor o'zining xotira moduliga ulanishi va unga ruxsat etilgan maksimal tezlikda kirishi mumkin. Protsessorlar o'rtasidagi raqobat bir vaqtning o'zida bir xil xotira moduliga kirishga urinishda paydo bo'lishi mumkin. Bunday holda, faqat bitta protsessor ruxsat oladi, boshqalari esa bloklanadi.

Afsuski, UMA arxitekturasi unchalik yaxshi darajada emas. Eng keng tarqalgan tizimlarda 4-8 ta protsessor, kamroq 32-64 ta protsessor mavjud. Bundan tashqari, bunday tizimlarga tegishli bo'lishi mumkin emas xavfsiz, chunki bitta protsessor yoki xotira modulining ishdan chiqishi butun samolyotning ishdan chiqishiga olib keladi.

13-rasm - Umumiy xotira:

a) avtobus va tizim yordamida protsessorlarni mahalliy keshlar bilan birlashtirish;

b) avtobusdagi protsessorlar sonining funktsiyasi sifatida tizimning ishlashi;

v) alohida modullardan tashkil topgan, umumiy xotiraga ega bo'lgan ko'p protsessorli samolyotlar

Umumiy xotira VS ni yaratishning yana bir yondashuvi xotiraga heterojen kirish , nUMA (Non-Uniform Memory Access) sifatida belgilangan. Bu erda, avvalgidek, bitta manzil maydoni mavjud, ammo har bir protsessor mahalliy xotiraga ega. Protsessor to'g'ridan-to'g'ri o'zining mahalliy xotirasiga kirishadi, bu masofaviy xotiraga kalit yoki tarmoq orqali kirishdan ancha tezroq. Bunday tizim global xotira bilan to'ldirilishi mumkin, keyin mahalliy xotira qurilmalari global xotira uchun tezkor kesh xotirasi vazifasini bajaradi. Bunday sxema samolyotning ish faoliyatini yaxshilashi mumkin, ammo u to'g'ridan-to'g'ri ishlashni tenglashtirishni cheksiz kechiktirishga qodir emas. Agar har bir protsessorda mahalliy kesh mavjud bo'lsa (13-rasm), bu erda katta ehtimollik mavjud (p\u003e0.9) kerakli buyruq yoki ma'lumotlar allaqachon mahalliy xotirada ekanligini. Mahalliy xotirani urish ehtimoli o'rtacha protsessorning global xotiraga qo'ng'iroqlarini sezilarli darajada kamaytiradi va shu bilan samaradorlikni oshiradi. Ishlash egri chizig'idagi tanaffusning joylashishi (13b-rasmdagi yuqori egri chiziq ), protsessorlarning qo'shilishi hali ham samarali bo'lgan nuqta endi protsessor mintaqasiga 20, egri chiziqning gorizontal holatga o'tishiga esa protsessor mintaqasiga 30 ko'chiriladi.

Kontseptsiya doirasida NUMAqisqartirish bilan belgilangan bir nechta turli xil yondashuvlar amalga oshiriladi SOMA, CC-NUMAva NCC-NUMA.

IN faqat kesh arxitekturasi (SOMA, faqat kesh xotirasi arxitekturasi) Har bir protsessorning mahalliy xotirasi katta kesh sifatida qurilgan tezkor kirish "o'z" protsessori tomonidan. Barcha protsessorlarning keshlari birgalikda tizimning global xotirasi hisoblanadi. Haqiqiy global xotira yo'q. SOMA kontseptsiyasining asosiy xususiyati dinamikada ifodalanadi. Bu erda ma'lumotlar statik ravishda ma'lum bir xotira moduli bilan bog'lanmagan va o'zgaruvchining butun umri davomida o'zgarishsiz qoladigan noyob manzilga ega emas. SOMA arxitekturasida ma'lumotlar oxirgi marta so'ragan protsessorning kesh xotirasiga uzatiladi, shu bilan o'zgaruvchi noyob manzil bilan o'rnatilmagan va istalgan vaqtda har qanday fizik katakda joylashgan bo'lishi mumkin. Ma'lumotlarni bir mahalliy keshdan ikkinchisiga ko'chirish operatsion tizimning ushbu jarayonda ishtirok etishini talab qilmaydi, balki murakkab va qimmat xotirani boshqarish uskunalarini o'z ichiga oladi. Bunday rejimni tashkil qilish uchun, deb atalmish kesh kataloglari . Shuni ham unutmangki, elementning oxirgi nusxasi hech qachon keshdan olib tashlanmaydi.

SOMA arxitekturasi ma'lumotlarni egasi protsessorining mahalliy kesh xotirasiga ko'chirganligi sababli, bunday samolyotlar boshqa NUMA arxitekturalariga nisbatan ishlashning muhim ustunligiga ega. Boshqa tomondan, bitta keshda bitta satrda saqlangan bitta o'zgaruvchi yoki ikkita turli xil o'zgaruvchilar ikkita protsessor tomonidan talab qilinadigan bo'lsa, kesh liniyasi har safar ma'lumotlarga kirishda protsessorlar o'rtasida oldinga va orqaga ko'chirilishi kerak. Bunday effektlar xotirani ajratish tafsilotlariga bog'liq bo'lishi va oldindan aytib bo'lmaydigan vaziyatlarga olib kelishi mumkin.

Model kesh-izchil heterojen xotiraga kirish (CC-NUMA, Cache Coherent Uniformiform Memory Architecture) SOMA modelidan tubdan farq qiladi. CC-NUMA tizimi kesh xotirasidan foydalanmaydi, lekin jismoniy ravishda ajratilgan muntazam xotiradan foydalanadi. Xotira joylari o'rtasida sahifalar yoki ma'lumotlarning nusxasi bo'lmaydi. Dastur xabarlari mavjud emas. Jismoniy jihatdan mis kabel bilan ulangan qismlar va aqlli uskunalar bilan bitta xotira kartasi mavjud. Uskuna asosidagi keshning muvofiqligi shuni anglatadiki, yangilangan ma'lumotlarning bir nechta nusxalarini saqlash yoki uzatish uchun dasturiy ta'minot talab qilinmaydi. Uskuna darajasi bularning barchasini hal qiladi. Tizimning turli tugunlarida mahalliy xotira modullariga kirish bir vaqtning o'zida amalga oshirilishi mumkin va masofaviy xotira modullariga qaraganda tezroq.

Bilan model o'rtasidagi farq keshga mos kelmaydigan bir xil bo'lmagan xotiraga kirish (NCC-NUMA, keshsiz izchil bir xil bo'lmagan xotira me'morchiligi) CC-NUMA nomidan aniq. Xotira arxitekturasi bitta manzil maydonini egallaydi, lekin apparat darajasida global ma'lumotlarning izchilligini ta'minlamaydi. Bunday ma'lumotlardan foydalanishni boshqarish to'liq dasturiy ta'minotga tegishli (dasturlar yoki kompilyatorlar). Arxitekturaning kamchiliklari kabi ko'rinadigan ushbu holatga qaramay, "Tarqatilgan xotira me'morchiligining modellari" bo'limida ko'rib chiqilgan DSM tipidagi xotira me'morchiligi bilan hisoblash tizimlarining ish faoliyatini oshirishda juda foydali bo'lib chiqadi.

Umuman olganda, umumiy xotiraga ega bo'lgan NUMA asosidagi samolyotlar chaqiriladi virtual umumiy xotira arxitekturalari (virtual umumiy xotira me'morchiligi). Ushbu ko'rinish arxitektura, xususan CC-NUMA, yaqinda M1MD sinfidagi hisoblash tizimlarining mustaqil va ancha istiqbolli turi sifatida qaralmoqda.

Tarqatilgan xotira arxitekturasi modellari.Tarqatilgan xotira tizimida har bir protsessor o'z xotirasiga ega va faqat unga murojaat qilishi mumkin. Ba'zi mualliflar ushbu turdagi tizimlarni ko'p transport vositalarini yoki multicomputers , "tizim qurilgan bloklarning o'zi protsessor va xotiraga ega bo'lgan kichik hisoblash tizimlari ekanligini ta'kidlab. tarqatilgan xotira me'morchiligining modellari odatda quyidagicha belgilanadi to'g'ridan-to'g'ri arxitektura masofaviy xotiraga kirish (NORMA, masofaviy xotiraga kirish imkoni yo'q). Ushbu nom har bir protsessor faqat uning mahalliy xotirasiga kirish huquqidan kelib chiqadi. Masofaviy xotiraga (boshqa protsessorning mahalliy xotirasi) kirish faqat manzil xotirasiga ega bo'lgan protsessor bilan xabar almashish orqali amalga oshiriladi.

Ushbu tashkilot bir qator afzalliklarga ega. Birinchidan, ma'lumotlarga kirishda avtobus yoki kalitlarga raqobat yo'q: har bir protsessor o'z mahalliy xotirasi bilan aloqa yo'lining o'tkazuvchanligidan to'liq foydalanishi mumkin. Ikkinchidan, umumiy avtobusning yo'qligi, protsessorlar soniga bog'liq cheklovlar mavjud emasligini anglatadi: tizim hajmi faqat protsessorlar tarmog'i bilan cheklanadi. Uchinchidan, keshning muvofiqligi muammosi olib tashlandi. Har bir protsessor o'zining mahalliy kesh xotirasidagi ma'lumotlar nusxalarini boshqa protsessorlarning keshlari bilan mos keltirishdan tashvishlanmasdan o'z ma'lumotlarini mustaqil ravishda o'zgartirish huquqiga ega.

Talaba kerak

bilish:

Samolyotlarning tasnifi;

Har xil turdagi samolyotlarga misollar.

imkoniyatiga ega bo'lish:

- echilayotgan masalaga muvofiq hisoblash tizimining turini tanlang.


© 2015-2019 sayti
Barcha huquqlar ularning mualliflariga tegishli. Ushbu sayt mualliflik huquqini talab qilmaydi, lekin bepul foydalanishni ta'minlaydi.
Sahifa yaratilgan sana: 2016-07-22

Kompyuterda xotirani jismoniy tashkil etish texnologiyasini ko'rib chiqishdan oldin quyidagilarga e'tibor qaratish lozim.

1. Kompyuterdagi xotira ko'p darajali tashkilotga ega.

2. Xotira ma'lumotlarga kirish uslubiga ko'ra tasniflanadi.

Manzil tuzilmalariga ega bo'lgan barcha turdagi xotiralar manzillar maydoni to'plamining har bir elementi va xotirada saqlanadigan ma'lumotlar to'plamining har bir elementi o'rtasida birma-bir yozishmalar printsipi asosida ishlaydi.

Ketma-ket kirish imkoniyatiga ega bo'lgan xotira xotira elementiga tasodifiy kirish imkoniyatini istisno qiladi, unga kirish bir xil tashkil etilishi bilan xotira tarkibidagi ketma-ketlik algoritmi yoki ketma-ket kirish algoritmi bilan ko'p darajali tashkilot (fayl tizimi) ning eng yuqori darajadan eng past darajasiga qadar aniqlanadi.

Assotsiativ xotirada ma'lumotlar elementini xotirada qidirish uchun assotsiatsiyalashgan xususiyat (kod, kalit, manzil yoki uning nusxasini saqlaydigan adres xotirasining bir qismi bo'lishi mumkin) ishlatiladi. Shu sababli, ma'lumotlar elementi xotiraning istalgan joyida joylashgan bo'lishi mumkin, bu adreslash mumkin bo'lgan xotira tuzilmalariga xos bo'lgan bittadan yozishmalar printsipini buzadi.

3. Saqlash usuli bilan.

Statik

Dinamik

Doimiy

Fleshli xotira

4. Kompyuterdagi xotira modulli tuzilishga ega. Bu modulli tuzilishga asoslangan bo'lib, bu konfiguratsiyadagi modullar sonini ko'paytirish yoki kamaytirish orqali saqlash birligining o'zgaruvchan hajmini shakllantirishga imkon beradi.

Hisoblash tizimining fizik xotirasi tashqi va operativ bo'linadi. Tashqi xotira ma'lumotni uzoq vaqt saqlashga mo'ljallangan va u o'chirilgan bo'lsa ham hisoblash tizimining passiv holatida qoladi.

Zamonaviy hisoblash tizimlarida tashqi xotira asosan disklarda va magnit lentalarda, shuningdek o'zgarmas xotiraning har xil turlarida amalga oshiriladi.

Tashqi xotira protsessor va xotira bilan kirish / chiqish interfeyslari orqali aloqa qiladigan kirish / chiqarish tizimining qurilmalari sifatida jismoniy ravishda amalga oshiriladi, ularning ishlashi ikki xil me'moriy echimlarga asoslangan: tizim shinasi va kirish-chiqarish kanallari.

Jismoniy va mantiqiy tashkil etish ushbu mavzuning mavzusi bo'lgan RAMga kelsak, u tizimli ravishda ikki qismga bo'linadi: xotira qurilmasi va boshqaruv bloki yoki xotira boshqaruvchisi.

Xotira boshqaruvchisi operativ xotiraning koordinatori bo'lib, u protsessor va kirish / chiqish tizimi bilan interfeyslar bilan bog'lanib, ulardan xotirasiga yozish va undan o'qish uchun ma'lumot olish uchun so'rovlar oladi.

So'rovni qabul qilib, tekshirgich uni saqlash qurilmasiga (xotirasiga) kirish navbatiga qo'yadi, kirish / chiqish tizimiga ustunlik beradi, ularni bog'laydigan interfeys protokoliga muvofiq xotira bilan aloqani tashkil qiladi.



Xotira tekshirgichining funktsionalligi tizimning murakkabligi bilan to'g'ridan-to'g'ri mutanosibdir. Masalan, nosimmetrik ko'p protsessorli tizimlarda xotira boshqaruvchisi tizimdagi barcha protsessorlardan ma'lumotlarni so'rovlarni koordinatori bo'lib, ularni bajarishga qabul qiladi yoki ma'lumotlar boshqa protsessor tomonidan qayta ishlanayotgan bo'lsa, vaqtincha blokirovka qiladi va shu bilan tizimdagi ma'lumotlar izchilligini ta'minlaydi.

Saqlash uslubiga ko'ra, hisoblash tizimlaridagi zamonaviy tasodifiy xotira ko'p hollarda dinamik xotirani nazarda tutadi, buning uchun vaqti-vaqti bilan xotirada ma'lumotni tiklash rejimining ishlashi davomida, ya'ni tashqi agentlar tomonidan xotiraga kirish bloklangan regeneratsiya davrlari talab qilinadi. Bunday tsikllarni tashkil qilish va ularning chastotasi boshqaruvchining funktsiyalariga kiritilgan.

Yangilash davrlarining xotiraning ishlashiga ta'sirini kamaytirish uchun ular ishlatila boshlandi turli xil usullar... Bu, birinchi navbatda, banklarni tashkil qilish va o'zgaruvchan manzillar bilan xotira yaratish uchun modulli texnologiyadan foydalanish, ya'ni xotira tsiklida bir vaqtning o'zida kirish mumkin bo'lgan turli xil xotira modullarida (mikrosxemalar) ma'lumotlarni juft va g'alati manzillarni joylashtirish bilan, shu bilan ma'lumotlar namunalarini birlashtirish yangilanish tsikli bilan bitta modul, ikkinchisida portlash namuna olish rejimi bo'lmaganida, ya'ni ma'lumotlarning juft va toq manzilida bir vaqtning o'zida tanlanishi.

Shuningdek, ular o'qish rejimidagi ma'lumotlar va mikrosxemalardagi barcha xotira hujayralarining ichki regeneratsiyasi rejimiga kiradigan xotira hujayralarini avtomatik qayta tiklash rejimidan foydalanishni boshladilar. Ammo shu maqsadda har bir xotira mikrosxemasida ichki boshqaruvchi o'rnatilishi kerak edi va unga yuqoridagi va boshqa funktsiyalar tayinlangan bo'lib, tashqi boshqaruvchini boshqa muhim vazifalar uchun bo'shatdi.

Saqlash uchun mo'ljallangan saqlash moslamalari arxitekturasiga kelsak,

ma'lumotlarni yozish va o'qish quyidagilarni ta'kidlash mumkin.

Hisoblash texnologiyasini rivojlantirishning dastlabki bosqichida elektron naychalarni saqlash elementlari sifatida ishlatish va keyinchalik ferrit yadrolari va oxir-oqibat yarimo'tkazgich texnologiyasiga o'tish, ular dala effektli tranzistorning ajratilgan drenajining sig'im xususiyatlaridan foydalanishni boshladilar. ushbu o'zgarishlarning asosiy maqsadi quyidagi vazifalarni hal qilish edi va shunday bo'ladi:

Xotira hajmini oshirish

Ishlashning ortishi

Saqlashning ishonchliligini oshirish va xotiraning quvvat sarfini kamaytirish.

Agar a tizim xotirasi xotiraga kirishning 32-bitli manzilli avtobusiga ega zamonaviy 32-bitli kompyuterlar, ularning hajmini 4 Gbaytgacha oshirishga imkon beradi, keyin ferritli xotiraga ega 2 va 3 avlod kompyuterlari uchun o'sha paytdagi hatto superkompyuterlarning hajmi ham o'nlab va yuzlab kbtlarda hisoblab chiqilgan. Shunday qilib BESM6 ning xotira hajmi bir vaqtning o'zida superkompyuter taxminan 768kbt edi, hattoki megabayt chegarasiga ham etib bormadi.

RAM miqdori bir pog'ona RAM hajmi megabayt chegarasini kesib o'tdi qaysi xotira saqlash qurilmalar, tufayli ishlab chiqarishda yarimo'tkazgich texnologiyalarini joriy etish bilan yuz bergan. Ushbu turdagi xotiraga ega bo'lgan birinchilardan biri 1961 yilda IBM 7030 edi, uning xotira hajmi 2MGB edi. Ushbu mashinadagi dizayn ishlanmalari keyinchalik mashhur 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, garchi xotira gigabayt chegarasini kesib o'tmasa ham, u 16 dan 64 MB gacha o'sish qobiliyatiga ega edi.

Bunday Z9BC sifatida Z me'moriy Zamonaviy boshliqlari tizimlar, ölçeklenebilir va 64-bit avtobus bilan 64GB qadar va 1.5TRBT uchun Z10 kompyuter hatto bo'ladi.

Bizning mahalliy kompyuterlarimizga kelsak, EC Series 3 (EC1046, EC1066) mashinalarining RAM hajmi 8Mgbt ga yetdi, bu mashinalar ushbu bosqichda rivojlanishning tarixiy yo'lini yakunlashlari kerak edi.

Bundan tashqari, raketaga qarshi mudofaa tizimining mudofaa maqsadlari uchun mo'ljallangan superkompyuterlar sinfining kompyuterlari ham bor edi, ular katta xotira hajmiga ega edi, masalan, M13 loyihasi (ushbu superkompyuterning operativ xotirasi hajmi 34 megabaytgacha kengaytirilishi mumkin edi).

Xotirani fizik jihatdan tashkil etishning asosiy xususiyatlaridan biri bu ma'lumotlar olish vaqti, bu magnit yadrolarda xotirasi bo'lgan 2-avlod kompyuterlari uchun 10-12 mkm. Va faqat yarimo'tkazgichli xotiraning kiritilishi bilan ma'lumotlar namuna olish vaqti kattaligi bo'yicha qisqartirildi va 1,5 dan 0,5 mkv gacha bo'ldi.

Dinamik xotira o'zining tabiati va ma'lumotlarni saqlash usuli bo'yicha, statikdan ko'ra sodda tuzilishiga qaramay, eng inersial hisoblanadi, ya'ni hisoblash tizimining eng sekin qismi va hattoki unga kirish davrlarini sezilarli darajada pasayishi uchun ham hozirgi vaqtda shunday bo'lib qolmoqda.

Bu Ro'yxatdan o'tish fayllar va tezyurar bufer xotira darajadagi bir xil raqamni, statik elektr qatl (Triggerlar) saqlash elementlar o'z ichiga oladi hisoblash tizimlarida ko'p bosqichli xotira qurish, sababi hisoblanadi.

Hisoblash tizimlarining zamonaviy arxitekturasi virtual xotira kabi tushunchalar bilan ishlaydi, ularni fizik xotiraga xaritasi operativ va tashqi xotira to'plami bilan ifodalanadi. Bu Manchester Universitetida ingliz olimlari tomonidan ilgari surilgan g'oya natijasida amalga oshirildi, uning mohiyati manzil maydoni hajmi tushunchalarini tizimdagi manzil RAMining o'ziga xos hajmidan ajratish edi. Shunday qilib, tizimning manzil maydoni RAM hajmidan mustaqil bo'lib qoldi va dasturchining ixtiyorida virtual xotira sifatida paydo bo'la boshladi, unga RAM hajmini cheklamay dastur yozishda unga keng imkoniyatlar yaratildi.

Bu g'oyasini amalga oshirish uchun, virtual xotira butun manzili kosmik bo'linadi boshladi bo'lgan muayyan teng hajmi, xotira maydonlarini ifodalovchi mantiqiy manzillar va 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 tarkibi operativ xotirada bo'lishi mumkin, so'ngra virtual sahifa operatsion tizim yoki aksincha tashqi xotira xotirasiga ko'ra jismoniy va har qanday ruxsat berilgan RAM holatida bo'ladi.

Binobarin, xotirani virtualizatsiya qilish mexanizmini amalga oshiradigan hisoblash tizimida dastur bajarilishida virtual sahifalar tarkibini tashqi xotiradan RAMga va orqaga ko'chirish mexanizmi bo'lishi kerak. Bunday mexanizm fayl tizimi deb nomlanadi va dinamik qayta yo'naltirish mexanizmi, masalan, IBM tizimlarida yoki paging mexanizmi iNTEL protsessorlari virtual manzillarni jismoniy manzillarga aylantirish.

Mantiqiy manzillar tushunchasi kiritildi. Buyruqlar va protsessorda buyruqlarni bajarish jarayonida hosil bo'lgan ma'lumotlar manzillari mantiqiy maqomga ega bo'ldi, chunki ular xotiraning jismoniy manzillariga mos kelishni to'xtatdilar va faqat dastur kodining manzil maydonida joylashgan joylarini ko'rsatdilar.

Bundan tashqari, tizimda mantiqiy manzillarni jismoniy manzilga aylantirish uchun o'z sxemalariga ega bo'lgan bir nechta virtual manzil maydonlari mavjud bo'lishi mumkin edi.

Virtual xotira - bu operatsion tizim darajasida ko'rib chiqilgan 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 xotirani adreslash baytlar orqali amalga oshiriladi, ya'ni minimal adreslanadigan birlik baytdir va shuning uchun xotirani mantiqiy tashkil etishning strukturaviy elementlarining barcha o'lchamlari ulardagi baytlarning butun sonining ko'paytmasi bo'lishi kerak.

Dastur raqamli yoki ramziy shaklda ifodalangan operator, operandlar, doimiylar, o'zgaruvchilar kabi tushunchalar bilan ishlaydi. Dastur kodining tarjimasi natijasida ular dasturning bajarilishi paytida operativ xotiraga joylashtirilgan baytlarning butun sonidan iborat ikkilik kodlarni ifodalaydi. Baytlar so'zlarga, so'zlar satrlarga, satrlar sahifalarga, sahifalar segmentlarga birlashtiriladi.

Xotiradagi baytlarning tartibi xotirani mantiqiy tashkil qilish uchun muhimdir. Xotirada baytlarni ketma-ket chapdan o'ngga tartibga solish, ularning manzillari qiymatlarini bittaga oshirish odatiy holdir.

Virtual va fizik xotiraning sahifalar va segmentlarga bo'linishi nafaqat virtual sahifalarni fizik xotiraga solishtirishni, balki ularning maqsadlarini va har bir segmentga va har bir sahifaga mos keladigan deskriptorlar deb nomlangan dasturlardan kirish huquqlarini hisobga olgan holda, chiziqli bo'shliq va fizik xotira sohalarini tavsiflashga imkon beradi. ... Shunday qilib, operativ xotiraga kirishda himoya mexanizmi amalga oshiriladi.

Va shuning uchun operatsion tizim qatlami o'z ixtiyorida virtual va fizik xotirani sahifalar va segmentlarga bo'lish mexanizmiga ega bo'lib, u tizimning mantiqiy xotirasining tuzilishini shakllantirish vositasi sifatida foydalanadi. Ammo RAMda shunday joylar mavjudki, ular uchun faqat jismoniy adreslash ishlatiladi. Ushbu sohalarda operatsion tizim odatda mantiqiy xotira manzillarini fizikka aylantirishda foydalaniladigan jadvallarni ajratadi. A. shuningdek, faqat o'z tomonidan kirish huquqiga ega bo'lgan har xil turdagi xizmat ma'lumotlari. Ushbu maydonlar doimiy ravishda ajratilgan xotira sohalari deb ataladi, ularning hajmi tizim arxitekturasi va operatsion tizimlari bilan belgilanadi.

Yassi va ko'p o'lchovli mantiqiy xotira modeli mavjud. Yassi xotira modeli tushunchasi fon Neyman tomonidan taklif qilingan tezkor xotirani tashkil etish bilan bog'liq, ya'ni buyruqlar va ma'lumotlarni fizik xotiraning umumiy maydoniga joylashtirish bilan, dasturchining o'zi ularni joylashtirish tartibini boshqarish huquqini beradi. Ushbu model ma'lum qiyinchiliklarni keltirib chiqardi va dastur yozishda dasturchidan qo'shimcha harakatlarni talab qildi. Yassi xotira modelini takomillashtirishga qaratilgan birinchi urinish ko'rsatmalar va ma'lumotlar uchun maydonlarni ajratish uchun segmentatsiya mexanizmini joriy etish edi. Ushbu model ko'rsatmalar va ma'lumotlar maydonlari hali ham fizik xotira hajmida joylashgan bo'lishi mumkin bo'lgan tekis himoyalangan deb nomlana boshladi, ammo kirish joylari identifikatorlarda segmentlarning boshlang'ich manzillari orqali ko'rsatilgan va o'lchamlari ularda belgilangan limitning qiymati bilan cheklangan. ... Shunday qilib, xotirada himoya qilishning eng oddiy mexanizmi amalga oshirildi. Ushbu texnologiya Garvard me'morchiligidagi xotira modeli texnologiyasiga o'xshash edi, ammo ko'rsatmalar va ma'lumotlar uchun umumiy fizik xotirada qo'llanilgan. Keyinchalik tekis multisegmentli xotira modeli joriy qilindi, unda nafaqat buyruqlar va ma'lumotlarni saqlash uchun mo'ljallangan boshqa sohalar himoya mexanizmi tomonidan boshqarila boshlandi.

Mantiqiy manzillar bir nechta qismlarga bo'linib, ularning har biri jadval o'zgarishiga uchragan virtual xotira kiritilishi bilan xotira modeli ko'p o'lchovli bo'ldi. Transformatsiyaga jalb qilingan mexanizmlarning soni mantiqiy xotiraning ko'p o'lchovliligini belgilaydi. manzillar ishlash disk xotirasi bilan, xotira, qaysi uning eng oddiy shaklida, bir mantiqiy manzil eng muhim bit iborat bir guruh aylanadi, bir-o'lchovli bo'ladi. Guruhdagi ushbu bitlarning soni, aniqrog'i ushbu bitlar soniga qarab aniqlangan 2 ning kuchi, virtual xotiradagi virtual sahifalar sonini aniqlaydi. Mantiqiy manzilning past tartibli bitlari konvertatsiya qilinmaydi va ofsetni, ya'ni fizik sahifadagi ma'lumotlarning joylashishini aniqlaydi. Virtual xotiraning sahifalari soni etarlicha ko'p bo'lganligi sababli, mantiqiy manzilning bitlarning yuqori guruhi bir nechta guruhlarga bo'linadi. Natijada, konversion dvigatel bitta sahifali jadval o'rniga bir nechta kichik jadvallar to'plamidan foydalanadi. To'plamga kiritilgan jadvallar soni, shuningdek, mantiqiy manzilning pastki manzillar guruhidan keyingi guruhdagi manzil raqamlari soniga qarab belgilanadigan darajaga qarab belgilanadi va to'plamlar soni katalog hajmini belgilaydigan guruhdagi bitlar soniga bog'liq bo'lgan sahifalar katalogidagi qatorlar soniga teng bo'ladi. ... Yuqorida tavsiflangan tuzilish mantiqiy manzil bitlarining yuqori guruhini uch qismga bo'lishida odatiy bo'ladi.

Mantiqiy manzillarni jismoniy manzillarga tarjima qilish uchun qanday qo'shimcha qurilmalar kerakligini ko'rib chiqamiz.

Yuqorida aytib o'tganimizdek, mantiqiy manzilning bitlarning eng past guruhi konversiyaga tobe emas va ofsetni, ya'ni fizik sahifadagi manzil ma'lumotlarining birinchi baytining joylashishini anglatadi.

Mantiqiy manzilni jismoniy manzilga aylantirishning bosqichma-bosqich mexanizmi (mantiqiy manzilning yuqori qismini ikki qismga bo'lishda) quyidagi tartibda amalga oshiriladi:

1. Mantiqiy manzilning eng muhim bitlari guruhi tomonidan belgilanadigan, sahifalar katalogi sifatida talqin qilingan jadvaldagi qatorga qo'ng'iroq qilinadi. Jadval RAMda joylashgan. Chiziqli manzil jadvaldagi xotiraning boshlanish joyini ko'rsatadigan va oldin protsessorda tizim registriga yuklangan asosiy manzilni qo'shish orqali hosil bo'ladi. Ikkinchi atama - bu yuqori darajadagi guruhdagi kod.

2. Natijada, katalog qatori xotiradan o'qiladi, unda atributlar va ushbu katalog qatoriga mos keladigan sahifalar jadvalining asosiy manzili mavjud.

3. Sahifalar jadvalidagi qatorga xotiraga kirish tsikli tashkil etilgan. Tarmoq manzili katalog qatoridan o'qilgan asosiy manzil va katalog raqamlari guruhidan keyingi guruhdagi raqamlar qiymatiga mos keladigan kodni qo'shish orqali hosil bo'ladi.

4. Sahifa jadvalidagi o'qilgan satrda xotiradagi jismoniy sahifaning asosiy manzili mavjud bo'lib, u to'ldiruvchiga beriladi, bu erda xotiraga kirishning jismoniy manzili mantiqiy manzilning past tartibli bitlar guruhi qiymati bilan fizik sahifa maydonidagi ofsetni ifodalovchi qo'shilishi bilan hosil bo'ladi.

Shunday qilib, yuqoridagi algoritmga muvofiq, mantiqiy manzillarni jismoniy manzillarga aylantirish uchun apparat ta'minoti:

1. Jadvallarni saqlash uchun ajratilgan tezkor xotira maydoni. Ushbu maydon transformatsiya mexanizmi ishlamaydigan bo'shliqdir.

2. Dastlabki jadvalning xotirada joylashgan joyini ko'rsatib, asosiy manzilni saqlash uchun protsessorda boshqaruv registrlari mavjudligi.

3. Manzil arifmetikasini qo'shish operatsiyalarini bajarish uchun yig'uvchi.

4. Bufer registrlari yoki kesh xotiralari mavjudligi mantiqiy manzillarni fizikka aylantirish bosqichlarining natijalarini saqlash uchun to'liq assotsiatsiyadir.

Tizimning ish faoliyatini oshirish uchun eng so'nggi qo'shimcha qurilmalar zarur, chunki koordinatalari unga birinchi kirish paytida hisoblangan xotiraga bitta fizik sahifada kirishda har safar to'liq tsikllarni amalga oshirishga hojat yo'q.

Mantiqiy manzillarni tarjima qilishda qo'shimcha segmentatsiya mexanizmining joriy etilishi xotira modelini ikki o'lchovli qiladi. Segmentatsiya mexanizmi virtual xotiraning chiziqli manzil maydonini hosil qiladi, u transformatsiya natijasida dastur kodlari va ma'lumotlar joylashgan segmentlardan iborat bo'lib, shu bilan mantiqiy xotiraning bir o'lchovini belgilaydi, ikkinchi o'lchov sahifani o'zgartirish mexanizmini belgilaydi, bu xotirani virtual sahifalar to'plami sifatida ifodalaydi.

Shuni ta'kidlash kerakki, hisoblash tizimlarida virtual xotirani segmentatsiya qilish mafkurasi talqin etiladi har xil... Masalan, IBM tizimlaridagi (IBM360, IBM370, Zarchitecture serverlari) mantiqiy manzillarni jismoniy manzillarga aylantirish jarayonidagi segmentatsiya bosqichi sahifani konvertatsiya qilish bosqichidan ajralmas bo'lib, sahifani o'zgartirish bosqichidan oldingi bosqich bo'lib, INTEL tizimlarida bo'lgani kabi, uni faqat mantiqiy manzil manzillarining yuqori qismi boshqaradi, manzilning o'rta qismi va manzillarning quyi guruhi faqat disk raskadrovka bilan shug'ullanadi. Shunday qilib, bosqichlar o'rtasida ajralmas mantiqiy aloqani amalga oshirish, avval virtual xotirani segmentlar-maydonlarga bo'lish katta o'lcham keyin har bir sahifa uchun segmentlar.

Zarchitecture serverlarida virtual manzil hajmi 64 bitgacha oshirildi, bu esa virtual xotirani 16 eksabaytgacha adreslash imkonini berdi. Ushbu serverlardagi mantiqiy xotiraning ko'p o'lchovliligiga kelsak, ularning apparat qismi ikkitasida 64K bo'shliqlar soni va qolgan ikkitasida 16 ta har bir turi uchun o'zlarining jadval o'zgarishlari bilan bir-biridan mustaqil bo'lgan 4 ta virtual manzil maydoniga ega bo'lishga imkon beradi. virtual mantiqiy shakllanishlarni yaratish uchun ishlatiladi - mantiqiy bo'limlar, ularning har biri o'z operatsion tizimiga ega. Uning virtual xotirasi turi bilan bog'liq bo'lgan har bir virtual manzil turi o'ziga xos jadvallar to'plami bilan bir xil konversiya mexanizmiga bo'ysunadi. Shuning uchun, yuqorida muhokama qilingan tushunchalar va terminologiyadan kelib chiqib, ushbu serverlardagi xotirani besh bosqichli o'zgarishga ega bo'lgan bir xil o'lchovli virtual xotiralarning 4 turi to'plami deb hisoblash mumkin, ular beshta turga ega: sahifa, segment, region1, region2, region3.

Zarchitecture serverlarida virtual manzillarni tarjima qilish sxemasi

Yaxshi ishingizni bilimlar bazasida yuboring oddiy. Quyidagi shakldan foydalaning

Talabalar, aspirantlar, yosh olimlar o'z bilimlari va ishlarida bilim bazasidan foydalangan holda sizdan juda minnatdor bo'lishadi.

Http://www.allbest.ru/ saytida joylashtirilgan

1. Xotira quyi tizimining ierarxik darajalari o'rtasida ma'lumot almashish tamoyillari.

2. Hisoblash tizimining asosiy funktsiyalari va asosiy quyi tizimlari.

3. Assotsiativ kesh xotirasining ishlash printsipi.

4. Seriyali interfeys orqali ulangan periferik qurilmalardan uzilishlarni amalga oshirish.

5. Himoya halqalari qanday?

6. Xotirani segmentatsiya qilish nima?

7. Video ma'lumotlarning asosiy xususiyatlari. Matritsali va video ma'lumotlarning grafik taqdimoti.

8. Fayl nima? Fayl va katalog o'rtasidagi farqlar.

9. Zamonaviy protsessorlar quvur liniyasining asosiy bosqichlari.

10. Ro'yxatdan o'tish nomini o'zgartirish nima?

Savol № 1. Xotira quyi tizimining ierarxik darajalari o'rtasida ma'lumot almashish tamoyillari

Xotira iyerarxiyasini amalga oshirishning markazida zamonaviy kompyuterlar ikkita printsip mavjud: qo'ng'iroqlarning mahalliyligi printsipi va xarajatlar / ishlash nisbati. qo'ng'iroqlar tevarak tamoyili eng dasturlari, Yaxshiyamki, bir xil, ehtimol ularning barcha buyruqlar va ma'lumotlar qo'ng'iroqlarini amalga, lekin ularning manzili makonini qismini afzal emas, deb taklif qiladi.

zamonaviy kompyuterlar xotira ierarxiyasi bir necha darajalari asosida qurilgan va oliy darajadagi tezroq, hajmi kichikroq va kam darajadan bayt boshiga yuqori narxini bor. Ierarxiya sathlari bir-biri bilan o'zaro bog'liq: biz bir darajadagi barcha ma'lumotlarni quyi darajada, shu pastki darajadagi barcha ma'lumotlarni keyingi pastki bosqichda topishimiz mumkin va h.k., biz iyerarxiyaning pastki qismiga yetgunimizcha.

Xotira iyerarxiyasi odatda ko'plab darajalardan iborat, ammo har qanday vaqtda biz faqat ikkita yaqin darajalar bilan ishlaymiz. Ikki darajali ierarxiyada mavjud yoki yo'q bo'lishi mumkin bo'lgan eng kichik ma'lumot birligi blok deb ataladi. Blok kattaligi sobit yoki o'zgaruvchan bo'lishi mumkin. Agar bu o'lcham aniqlangan bo'lsa, unda xotira hajmi blok o'lchamining ko'paytmasi.

Yuqori darajaga muvaffaqiyatli yoki muvaffaqiyatsiz kirish, tegishlicha hit yoki miss deb nomlanadi. Xit - ko'proq narsani topish uchun xotirada ob'ektga qo'ng'iroq mavjud yuqori daraja, miss esa bu darajada topilmaganligini anglatadi. Xit darajasi yoki urish nisbati - bu yuqori darajadagi topilgan xitlar ulushi. Ba'zan u foiz sifatida ifodalanadi. O'tkazib yuborilganlik darajasi - bu yuqori darajadagi topilmagan hitlarning foizidir.

Yaxshilangan ishlash xotira iyerarxiyasining paydo bo'lishining asosiy sababi bo'lganligi sababli, urish va o'tkazib yuborish tezligi muhim xususiyat... Xit vaqti - bu ierarxiyaning yuqori darajasiga kirish vaqti, bu, xususan, zarba xitmi yoki o'tkazib yuborilganligini aniqlash uchun vaqtni o'z ichiga oladi. Miss jarima past darajada, bir blok, plus kerakli qurilma (odatda protsessor) uchun bu blok o'tkazish vaqti bilan yuqori darajada, bir blok o'zgartirish vaqti. Missni yo'qotish bundan tashqari ikkita tarkibiy qismni o'z ichiga oladi: kirish vaqti - o'tkazib yuborilgan taqdirda blokning birinchi so'ziga kirish vaqti va o'tkazish vaqti - blokning qolgan so'zlarini o'tkazish uchun qo'shimcha vaqt. uzatish vaqti ikki qo'shni qatlamlari xotira qurilmalari o'rtasida kanal lenta kengligi bilan bog'liq esa Access vaqt, sathni xotira kechikish bilan bog'liq.

Savolning raqami 2. Hisoblash tizimining asosiy funktsiyalari va asosiy quyi tizimlari

OS oqilona uning mablag'larini boshqarish, shuningdek kengaytirilgan virtual mashina bilan uni ta'minlash orqali foydalanuvchiga qulaylik ta'minlash uchun kompyuter apparat samaradorligini oshirish uchun mo'ljallangan bog'langan dasturlar majmuasidir. OS boshqaradigan asosiy resurslarga protsessorlar, asosiy xotira, taymerlar, ma'lumotlar to'plamlari, disklar, lenta disklari, printerlar, tarmoq qurilmalari va boshqalar kiradi. Resurslar jarayonlar o'rtasida taqsimlanadi. Resurslarni boshqarish muammolarini hal qilish uchun turli xil operatsion tizimlar turli xil algoritmlardan foydalanadilar, ularning xususiyatlari oxir-oqibat operatsion tizimning ko'rinishini belgilaydi. Operatsion tizimning eng muhim quyi tizimlari bu jarayonlarni boshqarish, xotira, fayllar va tashqi qurilmalar, shuningdek foydalanuvchi interfeysi, ma'lumotlarni himoya qilish va boshqarish uchun quyi tizimlardir.

Asosiy funktsiyalari:

* Ko'pgina dasturlar uchun odatiy bo'lgan va deyarli barcha dasturlarda uchraydigan (oddiy ma'lumotlarni kiritish va chiqarish, boshqa dasturlarni ishga tushirish va to'xtatish, qo'shimcha xotirani ajratish va bo'shatish va h.k.) juda oddiy (past darajadagi) harakatlar dasturlarining talabiga binoan bajarish.

* Periferik qurilmalarga standart kirish (kirish-chiqarish qurilmalari).

* Xotirani boshqarish (jarayonlar o'rtasida taqsimlash, virtual xotirani tashkil qilish).

* Uchuvchan bo'lmagan ommaviy axborot vositalaridagi ma'lumotlarga kirishni boshqarish (masalan, qattiq disk, optik disklar va boshqalar), ma'lum bir fayl tizimida tashkil etilgan.

* Foydalanuvchi interfeysini taqdim etish.

* Tarmoq operatsiyalari, tarmoq protokollari to'plamini qo'llab-quvvatlash.

Qo'shimcha funktsiyalar:

* Parallel yoki pseudo-parallel vazifalarni bajarish (ko'p vazifali).

* Hisoblash tizimi resurslarini jarayonlar o'rtasida samarali taqsimlash.

* Turli xil jarayonlarning resurslarga kirishini farqlash.

* Jarayonlarning o'zaro ta'siri: ma'lumotlar almashinuvi, o'zaro sinxronizatsiya. Jarayon - bu foydalanuvchi yoki operatsion tizimning o'zi "dasturni ishga tushirish", ya'ni hisoblash ishining yangi birligini yaratishga qaror qilgandan so'ng, operatsion tizimda paydo bo'ladigan dinamik ob'ekt. Foydalanuvchi - ma'lum bir funktsiyani bajarish uchun operatsion tizimdan foydalanadigan shaxs yoki tashkilot. Fayl - bu yoziladigan va undan ma'lumot o'qiladigan tashqi xotiraning nomlangan sohasi. Fayllardan foydalanishning asosiy maqsadlari quyidagilardir: ma'lumotlarni uzoq muddatli va ishonchli saqlash, shuningdek ma'lumotlarga birgalikda kirish.

Savolning raqami 3. Assotsiativ kesh xotirasining ishlash printsipi

Assotsiativ xotirada elementlar manzil bo'yicha emas, balki tarkib bo'yicha tanlanadi. Keling, so'nggi kontseptsiyani batafsilroq tushuntirib beraylik. Manzilni tashkil qilish bilan xotira uchun individual manzilga ega bo'lgan ma'lumotlar parchasi sifatida minimal adreslanadigan birlik (MAU) tushunchasi kiritildi. Keling, assotsiativ xotira uchun shunga o'xshash kontseptsiyani taqdim etamiz va biz ushbu minimal xotirani assotsiativ xotirada assotsiativ xotira (StrAP) qatori deb ataymiz. Har bir StrAP ikkita maydonni o'z ichiga oladi: yorliq maydoni (inglizcha tag - yorliq, yorliq, atribut) va ma'lumotlar maydoni. So'zlarda assotsiativ xotiraga o'qish uchun so'rov quyidagicha ifodalanishi mumkin: satr (lar) ni tanlang, unda teg belgilangan qiymatga teng.

Shuni ta'kidlaymizki, bunday so'rov bilan uchta natijadan biri bo'lishi mumkin:

1. berilgan teg bilan to'liq bitta satr mavjud;

2. berilgan yorliqli bir nechta chiziqlar mavjud;

3. berilgan yorliqli chiziqlar mavjud emas.

Yozuvni atribut bo'yicha qidirish ma'lumotlar bazasiga kirish uchun odatiy faoliyatdir va ma'lumotlar bazasini qidirish ko'pincha assotsiativ qidiruv hisoblanadi. Ushbu qidiruvni amalga oshirish uchun barcha yozuvlarni ko'rib chiqing va ko'rsatilgan yorliqni har bir yozuvning yorlig'i bilan taqqoslang. Bu yozuvlarni saqlash uchun oddiy manzilli xotiradan foydalanganda amalga oshirilishi mumkin (va bu juda ko'p vaqtni talab qilishi aniq - saqlangan yozuvlar soniga mutanosib ravishda!). Assotsiativ xotira deyiladi, bu xotiradan assotsiativ ma'lumotlarni olish apparat tomonidan qo'llab-quvvatlanadi. Assotsiativ xotiraga yozishda ma'lumotlar elementi ushbu elementga xos yorliq bilan birga StrAP-ga joylashtiriladi. Buning uchun har qanday bepul StrAP-dan foydalanishingiz mumkin.

Ishning boshida kesh xotirasi bo'sh bo'ladi. Yuklab olish paytida birinchi buyruq bajarilganda, uning kodi, shuningdek dastur kodining yana bir necha qo'shni baytlari (sekin) kesh satrlaridan biriga o'tkaziladi va shu bilan birga manzilning yuqori qismi tegishli tegga yoziladi. Kesh liniyasi shu tarzda to'ldiriladi.

Agar ushbu hududdan keyingi tanlovlarni o'tkazish imkoni bo'lsa, ular allaqachon CACHE (tezkor) - "CACHE-hit" dan amalga oshiriladi. Agar kerakli element keshda bo'lmaganligi aniqlansa, - "CACHE-miss". Bunday holda, operativ xotiraga kirish (asta-sekin) sodir bo'ladi va shu bilan birga keyingi kesh liniyasi to'ldiriladi.

Keshga quyidagicha kirish mumkin. Ijro etuvchi manzil shakllangandan so'ng, uning yorlig'ini tashkil etadigan yuqori tartibli bitlari apparat (tezkor) va bir vaqtning o'zida barcha kesh satrlari teglari bilan taqqoslanadi. Bunday holda, ilgari sanab o'tilgan uchta vaziyatdan faqat ikkitasi mumkin: yoki barcha taqqoslashlar salbiy natija beradi (kesh o'tkazib yuboriladi) yoki ijobiy taqqoslash natijasi bitta satr uchun aniq yozib olinadi (kesh urish).

O'qish paytida, agar kesh urishi yozilgan bo'lsa, manzilning pastki bitlari baytlarni tanlash kerak bo'lgan kesh satridagi pozitsiyani va operatsiya turi baytlar sonini aniqlaydi. Shubhasiz, agar ma'lumotlar elementining uzunligi bir baytdan oshsa, unda ushbu element (qismlarga) ikkita (yoki undan ko'p) turli xil kesh satrlarida joylashgan bo'lsa, bunday elementni olish vaqti ko'payadi. Bunga operandlarni va ko'rsatmalarni kesh satrlari chegaralari bo'yicha moslashtirish orqali qarshi turish mumkin, bu optimallashtirish tarjimonlarini ishlab chiqishda yoki kodni qo'lda optimallashtirishda hisobga olinadi.

Agar kesh o'tkazib yuborilgan bo'lsa va keshda bo'sh satrlar bo'lmasa, keshning bitta satrini boshqa qator bilan almashtirishingiz kerak.

O'zgartirish strategiyasining asosiy maqsadi kesh xotirasida yaqin kelajakda kirish ehtimoli yuqori bo'lgan chiziqlarni saqlab qolish va keyinroq kiradigan yoki umuman bo'lmaydigan qatorlarni almashtirishdir. Shubhasiz, kelajakda boshqa har qanday CACH qatoriga qaraganda keyinchalik erishiladigan qator o'rnini bosadigan algoritm maqbul algoritm bo'ladi.

Savol № 4. Seriyali interfeys orqali ulangan periferik qurilmalardan uzilishlarni amalga oshirish

Bir yo'nalishda ma'lumotlarni uzatish uchun ketma-ket interfeys bitta signal chizig'idan foydalanadi, bu orqali axborot bitlari ketma-ket ketma-ket uzatiladi. Ushbu uzatish usuli interfeys nomini va uni amalga oshiradigan portni (Serial Interface va Serial Port) aniqlaydi. Ma'lumotlarni ketma-ket uzatish sinxron va asinxron rejimlarda amalga oshirilishi mumkin.

Asenkron uzatishda har bir bayt oldin boshlovchi bit bilan qabul qiluvchiga keyingi xabarning boshlanishi to'g'risida signal beradi, so'ngra ma'lumotlar bitlari yoki parite (parite) bit. To'xtatib yuborishni tugatadi.

Asenkron xabar formati sizni aniqlashga imkon beradi mumkin bo'lgan xatolar yuqish.

Sinxron uzatish rejimi aloqa kanalining doimiy faoliyatini nazarda tutadi. Transmissiya sinxrobit bilan boshlanadi, so'ngra ma'lumot bitlarining zich oqimi. Agar uzatgichda uzatish uchun ma'lumot bo'lmasa, u bo'shliqni doimiy ravishda sinxronlash baytlarini yuborish bilan to'ldiradi. Katta miqdordagi ma'lumotlarni uzatishda ushbu rejimdagi sinxronizatsiya ustuni asenkron rejimga qaraganda past bo'ladi.

Interrupt - bu asenkron hodisaning tugashi to'g'risida protsessorga xabar beradigan signal. Bunday holda, buyruqlarning amaldagi ketma-ketligini bajarish to'xtatiladi va boshqarish hodisani qayta ishlash bo'yicha ishni bajaradigan va boshqaruvni uzilgan kodga qaytaradigan interrupt ishlovchisiga o'tkaziladi. Interrupt turlari: Uskuna (IRQ - Interrupt Request) - tashqi qurilmalardagi hodisalar (masalan, klaviaturani bosish, sichqonchani harakati, taymerdan signal, tarmoq kartasi yoki disk drayveri) - tashqi uzilishlar yoki mikroprotsessordagi hodisalar - (masalan, nolga bo'lish) - ichki uzilishlar; Dasturiy ta'minot - bajariladigan dastur tomonidan boshlangan, ya'ni. allaqachon sinxron, asenkron emas. Dasturiy ta'minot uzilishlari operatsion tizim xizmatlariga qo'ng'iroq qilish uchun ishlatilishi mumkin.

Uzilishlar joriy ko'rsatmalar oqimining bajarilishini to'xtatib turishni talab qiladi (holatni saqlab turib) va interrupt xizmatining (ISR) bajarilishini boshlashni talab qiladi (Interrupt Service Routine). Ushbu protsedura birinchi navbatda uzilish manbasini aniqlashi kerak (va ularning bir nechtasi bo'lishi mumkin), so'ngra hodisaga reaktsiya bilan bog'liq harakatlarni bajarishi kerak. Agar hodisalar ba'zi bir harakatlarni keltirib chiqarishi kerak bo'lsa dastur dasturi, keyin uzishni boshqaruvchi faqat ushbu amallarni bajaradigan ko'rsatma oqimini boshlaydigan (yoki uyg'otadigan) signalni (OS orqali) yuborishi kerak. Haqiqiy ISR protsedurasi vaqtni optimallashtirish kerak. Uzilishlarga xizmat ko'rsatish, ayniqsa himoyalangan rejimda, kompyuterga mos keladigan x86 kompyuterlarida katta xarajat hisoblanadi. Shu sababli ular o'zlarining sonini kamaytirishga harakat qilmoqdalar. Qisqartirish manbasini aniqlash me'morchilikda katta qiyinchiliklarga olib keladi Kompyuterga mos kompyuterlar buning uchun an'anaviy, ammo samarasiz mexanizmlardan foydalaniladi. Ba'zi hollarda qurilmalardagi uzilishlar so'rov bilan almashtiriladi - qurilmalarning holatini dasturiy ta'minot bilan boshqariladigan so'roq qilish. Bunday holda, ko'p sonli qurilmalarning holatlari taymerning uzilishi bilan so'raladi.

Savol № 5. Himoya halqalari qanday?

Himoya uzuklari - me'morchilik axborot xavfsizligi va tizim va foydalanuvchi imtiyozlari darajalarining apparatli ajratilishini amalga oshiradigan nosozliklarning funktsional bardoshliligi. Imtiyoz tuzilishi bir nechta konsentrik doiralar sifatida tasvirlanishi mumkin. Ushbu holatda tizim rejimi (nazoratchi rejimi yoki qo'ng'iroq nol, "qo'ng'iroq 0" deb nomlangan), bu resurslarga maksimal kirishni ta'minlaydi, foydalanuvchi rejimi esa cheklangan kirish - tashqi. An'anaga ko'ra x86 mikroprotsessorlar oilasi 4 ta himoyani ta'minlaydi.

Himoyaning bir nechta halqalarini qo'llab-quvvatlash bugungi UNIXga o'xshash operatsion tizimlarning kashfiyotchisi bo'lgan Multics operatsion tizimiga kiritilgan inqilobiy tushunchalardan biri edi.

Original Multics-ning 8 ta himoyasi bor edi, ammo ko'plab zamonaviy tizimlar kamroq. Protsessor har doim maxsus mashina registrlari tufayli kod qaysi qo'ng'iroqda bajarilishini biladi.

Halqa mexanizmi boshqaruvni bir halqadan boshqasiga o'tkazish usullarini keskin cheklaydi. Boshqaruvni unchalik xavfsiz bo'lmagan halqadan xavfsizroq (pastroq raqamlangan) uzukka o'tkazadigan ba'zi ko'rsatmalar mavjud. Ushbu mexanizm tasodifiy yoki qasddan xavfsizlikni buzish imkoniyatlarini cheklash uchun mo'ljallangan.

Xalqqa qarshi himoya arxitekturasidan samarali foydalanish apparat va operatsion tizim o'rtasida o'zaro aloqalarni talab qiladi. Ko'p sonli platformalarda ishlashga mo'ljallangan operatsion tizimlar har bir platformada halqa mexanizmini har xil tatbiq etishi mumkin.

Savol № 6. Xotirani segmentatsiya qilish nima?

Segmentatsiya - bu dasturni tashkil etish texnikasi, unda dasturning manzilli tuzilishi uning mazmunli segmentatsiyasini aks ettiradi. Segmentatsiya jarayonida har bir dasturning manzil maydoni dasturning turli qismlariga mazmunli mos keladigan har xil uzunlikdagi segmentlarga bo'linadi. Masalan, segment protsedura yoki ma'lumotlar sohasi bo'lishi mumkin. Bunday holda, manzil segment nomi va ofset segmentidagi manzildan iborat. Dastur segmentlari nomlari bilan havola qilinganligi sababli, xotirani ajratishda bir-biriga yaqin bo'lmagan xotira sohalarida segmentlarni ajratish mumkin, bundan tashqari, barcha segmentlar bir vaqtning o'zida OPda bo'lmasligi kerak, ularning ba'zilari tashqi xotirada joylashishi va kerak bo'lganda OPga o'tkazilishi mumkin.

Yuqorida aytib o'tilganidek, segmentlangan tizimda har bir manzil juftlikni ifodalaydi: segment nomi uchun s va ofset uchun d. Har bir dastur xotirada doimo mavjud bo'lgan segmentlar jadvaliga mos keladi, unda bitta yozuv berilgan jarayonning har bir segmentiga to'g'ri keladi. Ushbu jadval yordamida tizim dastur manzillarini OPning haqiqiy manzillariga moslashtiradi. Jadvalning manzili segmentlar jadvali registri deb nomlangan apparat registrida saqlanadi.

Segmentatsiya paytida manzilni hisoblash quyidagicha amalga oshiriladi. Tizim manzilni hisoblashidan oldin, OPda segmentning mavjudligi belgisi apparat tomonidan tekshiriladi. segment mavjud bo'lsa, u holda segment stol Ro'yxatdan foydalanib, bir manzil xotirasida segment manzili ko'rsatilgan segment stol, s-chi liniyada amalga oshiriladi. Segmentlar har xil uzunlikka ega bo'lganligi sababli, belgilangan segmentdan tashqariga chiqmaslik uchun segment chegarasini bilishingiz kerak.

Agar biron bir vaqtda tizim o'z e'tiborini boshqa jarayonga o'tkazmoqchi bo'lsa, u shunchaki segmentlar jadvali registri tarkibini boshqa segmentlar jadvalining manzili bilan almashtiradi, shundan so'ng shaklning havolalari yangi jadvalga muvofiq talqin etiladi.

Manzil maydonini segmentlash absolyut adreslashga nisbatan juda ko'p afzalliklarga ega va asosiysi RAMdan samarali foydalanish. Agar RAMda berilgan dasturning barcha segmentlari uchun joy etishmasa, ba'zilari vaqtincha yordamchi xotirada joylashgan bo'lishi mumkin. Agar biron bir dastur OPga yangi segmentni kiritishi kerak bo'lsa, tizim har qanday segmentni yordamchi qismga OP dan olib tashlashi mumkin. Ko'chirilgan segment OP uchun yangi segment kiritilgan dasturga tegishli bo'lishi shart emas. emas, balki nazar qilsa oldindan segmentida uchun qaysi segment stol javob, asosiy narsa bu yordamchi xotiraga transfer qilingan, tegishli segment jadvalda xususiyati qiymati o'zgarishlar.

Savol № 7. Video ma'lumotlarning asosiy xususiyatlari. Matritsali va video ma'lumotlarning grafik taqdimoti

Video ma'lumot ham statik, ham dinamik bo'lishi mumkin. ikki o'lchamli va uch o'lchovli - - uch o'lchamli statik video axborot matn, rasm, grafika, chizilgan, jadvallar va hokazo rasmlar tekis, bo'linadi o'z ichiga oladi.

Dinamik video ma'lumot bu kinofilmlarni etkazish uchun ishlatiladigan kinofilmlar va animatsiya. Ular stsenariyga muvofiq individual kadrlarning real vaqt rejimida ekranda ketma-ket ta'sirlanishiga asoslanadi.

Animatsiya va slayd filmlarni namoyish qilish turli printsiplarga asoslanadi. Inson vizual apparati alohida kadrlarni tortib olmasligi uchun animatsion filmlar namoyish etiladi. Yuqori sifatli animatsiyani olish uchun kadrlar soniyasiga taxminan 30 marta o'zgartirilishi kerak. slayd filmlar namoyish paytida, har bir ramka sifatida uzoq bir shaxs (1 min 30 sek dan ko'proq), uni sezmagan uchun oladi, deb uchun ekranda fosh etiladi. Slayd filmlarni statik video ma'lumot sifatida tasniflash mumkin.

Hisoblashda grafik tasvirlarni aks ettirishning ikki usuli mavjud; matritsa (raster) va vektor. Bitmap formatlari fotosuratlar, chizmalar, skaner qilingan ma'lumotlar kabi ranglar, soyalar va shakllarning murakkab gamutlari bo'lgan tasvirlar uchun juda mos keladi. Vektor formatlari chizmalar va rasmlar uchun ko'proq mos keladi oddiy shakllar, soyalar va rang berish.

Matritsa formatida tasvir to'rtburchaklar nuqta matritsasi - piksellar (rasm elementi) bilan ifodalanadi, ularning matritsadagi o'rni ekrandagi nuqtalarning koordinatalariga to'g'ri keladi. Koordinatalardan tashqari, har bir piksel o'ziga xos rang, fon rangi yoki nashrida gradatsiyasi bilan tavsiflanadi. Piksel rangini ko'rsatish uchun ajratilgan bitlar soni formatga qarab o'zgaradi. Yuqori sifatli tasvirlarda pikselning rangi 24 bitda tasvirlangan, bu taxminan 16 million rang beradi. Matritsali (rastrli) grafikalarning asosiy kamchiliklari - bu tasvirni saqlash uchun zarur bo'lgan katta xotira hajmi, shu sababli tasvirlarni tavsiflash uchun ma'lumotlarni siqishning turli usullari qo'llaniladi. Hozirgi kunda ko'plab format mavjud grafik fayllar, siqishni algoritmlari va matritsali tasvirlarni namoyish qilish usullari, shuningdek ko'lami jihatidan farq qiladi.

Vektorli namoyish matritsali grafikalardan farqli o'laroq, tasvirning tavsifini piksellar bilan emas, balki egri chiziqlar - splinelar bilan belgilaydi. Spline - bu spline shaklini boshqaruvchi ikki yoki undan ortiq biriktiruvchi nuqtalardan o'tuvchi silliq egri chiziq.

Vektorli grafikaning asosiy afzalligi shundaki, ob'ekt tavsifi oddiy va ozgina xotirani egallaydi. Bundan tashqari, vektorli grafikalar matritsaga nisbatan quyidagi afzalliklarga ega:

Uning sifatini pasaytirmasdan tasvirni masshtablash qulayligi;

Tanlangan rang modelidan tasvirni saqlash uchun zarur bo'lgan xotira hajmining mustaqilligi.

Kamchilik vektorli tasvirlar har qanday tasvirni uni tashkil etuvchi cheklangan ibtidoiylar to'plamiga bo'linishi kerakligidan iborat bo'lgan ma'lum bir sun'iylik mavjud. Matritsali grafikalarda bo'lgani kabi, bir nechta vektorli grafik fayl formatlari mavjud.

Matritsa va vektorli grafikalar bir-biridan ajralgan holda mavjud emas. Shunday qilib, vektorli chizmalar matritsali rasmlarni o'z ichiga olishi mumkin. Bundan tashqari, vektor va matritsa tasvirlari bir-biriga aylantirilishi mumkin. Matritsa va vektor tasvirining tavsiflarini birlashtirgan grafik formatlar metafayllar deyiladi. Metafayllar yuqori rasm sifatini saqlab, fayllarning etarlicha ixchamligini ta'minlaydi.

Ko'rib chiqilgan statik video ma'lumotlarning shakllari, xususan, animatsion filmlarni shakllantiruvchi alohida kadrlar uchun ishlatiladi. Animatsion filmlarni saqlash uchun turli xil axborotni siqish usullari qo'llaniladi, ularning aksariyati standartlashtirilgan.

Savol № 8. Fayl nima? Fayl va katalog o'rtasidagi farqlar

hisoblash xotirasi operatsion video ma'lumotlar

Fayl (inglizcha fayl - biriktiruvchi) - bu hisoblashda tushuncha: hisoblash tizimining istalgan manbasiga kirishga imkon beruvchi va bir qator xususiyatlarga ega bo'lgan shaxs:

Ruxsat etilgan ism (belgilar ketma-ketligi, raqam yoki faylni o'ziga xos tarzda tavsiflaydigan boshqa narsa);

Aniq mantiqiy vakillik va tegishli o'qish / yozish operatsiyalari.

Bu har qanday narsa bo'lishi mumkin - bitlar ketma-ketligidan (garchi biz uni baytlar, aniqrog'i baytlar guruhlari, to'rt, sakkiz, o'n oltita o'qiymiz) o'zboshimchalik bilan tashkilot yoki biron bir oraliq variant bilan ma'lumotlar bazasiga qadar; qat'iy o'lchovli ko'p o'lchovli ma'lumotlar bazasi.

Birinchi holat oqim va / yoki massivni o'qish / yozish operatsiyalariga to'g'ri keladi (ya'ni ketma-ket yoki indeks bo'yicha kirish huquqi bilan), ikkinchisi - DBMS buyruqlari. Qidiruv variantlar - har qanday fayl formatlarini o'qish va tahlil qilish.

A fayl saqlash o'rta joylashgan o'zboshimchalik uzunligi bayt bir nomidagi yig'ish, va bir katalog fayllar saqlanadi bo'lgan diskda nomidagi joy. Faylning to'liq nomi C: \\ papka \\ file.txt kabi kataloglarni o'z ichiga olishi mumkin, unga C: \\ file.txt kirmasligi mumkin va fayllar joylashgan katalog: C: \\ papka. Katalogni ba'zi ma'lumotlarni yozish yoki o'qish uchun dasturda ochib bo'lmaydi, u fayllarni o'zida saqlash uchun, aksincha, ochilishi va tahrir qilinishi mumkin.

Savol raqami 9. Zamonaviy protsessorlar quvur liniyasining asosiy bosqichlari

Protsessorning asosiy vazifasi dasturga kiritilgan buyruqlarni bajarish (va imkon qadar tezroq). Eng oson yo'li (o'sish soat chastotasi protsessor) texnologik cheklovlardan tezda charchaydi. Shuning uchun, ishlashni yaxshilashning boshqa usullarini izlashingiz kerak. Bu Pentium-ning ishlashini 486 protsessordan oshirishga imkon beradigan me'moriy yangiliklar to'plami edi. Ulardan eng muhimi konveyer lentasidir.

Buyruqning bajarilishi bir necha bosqichlardan iborat:

1) xotiradan buyruq o'qish,

2) uzunlikni aniqlash,

3) agar ishlatilsa, xotira katakchasining manzilini aniqlash,

4) buyruqni bajarish,

5) natijani saqlash.

Dastlabki protsessorlarda ushbu qadamlarning barchasi har bir buyruq bo'yicha to'liq bajarilgan. Konveyer jarayonni tezlashtirishga imkon berdi: jamoa bosqichlardan birini bosib o'tib, keyingi bosqichga o'tgandan so'ng, keyingi buyruqni qayta ishlash boshlandi. Ushbu echim so'nggi 486-yillarda paydo bo'lgan (masalan, AMD 5x86-133 da). Pentium birinchi marta ikkita quvur liniyasini taqdim etadi. Ko'rsatmalar parallel ravishda bajarilishi mumkin edi (suzuvchi arifmetik va sakrash ko'rsatmalaridan tashqari). Bu hosildorlikni taxminan 30-35% ga oshirish imkonini berdi.

Savol № 10. Ro'yxatdan o'tish nomini o'zgartirish nima?

Ro'yxatdan o'tish nomlarini o'zgartirish - bu protseduralarda ishlatilgan ko'rsatmalarning o'zaro bog'liqligini yumshatish usuli, ularning tartibsiz bajarilishini amalga oshiradi.

Ikki yoki undan ortiq ko'rsatmalarga binoan ma'lumotlarni bitta registrga yozish zarur bo'lgan taqdirda, ma'lumotlarga bog'liqlik bo'lmasa ham, ularni tartibdan tashqari to'g'ri bajarish imkonsiz bo'lib qoladi. Bunday o'zaro bog'liqlik ko'pincha yolg'on deb nomlanadi.

me'moriy registrlari soni odatda cheklangan, chunki, yolg'on-biriga qaram ehtimoli yuqori, protsessor ishlash kamayishiga olib kelishi mumkin.

Ro'yxatdan o'tish nomini o'zgartirish - bu me'moriy reestrning yumshoq ma'lumotnomalarini fizik registrga aylantirishdir va cheklangan miqdordagi me'moriy registrlar o'rniga juda ko'p jismoniy registrlardan foydalangan holda yolg'on bog'liqlikni kamaytirishi mumkin. Bunday holda, protsessor fizik registrlarning me'morchilik holatiga mos keladigan holatini nazorat qiladi va natijalar dastur tomonidan belgilangan tartibda qaytariladi.

Manbalar

Internet-resurs - http://www.chinapads.ru/

Ryazantsev O.I., Nedzelskiy D.O., Guseva S.V. Raqamli tizimlarning me'moriy va tarkibiy tashkil etilishi. Navchalnyy pos_bnik. - Lugansk: Ko'rish. SNU im. Dahl, 2008 yil.

Internet-resurs - http://studopedia.net/

Internet-resurs - http://proc.ucoz.ru/load/ustrojstvo_processora/1-1-0-2

E. Tannenbaum. Kompyuter arxitekturasi, 4-nashr. SPb. Piter 2006 yil.

Internet-resurs - http://193.108.240.69/moodle/file.php/5/navch_pos_OS.doc

Internet-resurs - http://znanija.com/task/1788585

Allbest.ru saytida joylashtirilgan

Shunga o'xshash hujjatlar

    Kompyuter xotirasining tasnifi. Operatsion, statik va dinamik xotiradan foydalanish. DDR SDRAM qanday ishlaydi. Magnit disklarni formatlash. Sinxronizatsiya bilan bog'liq asosiy muammo. Hisoblash jarayonlari nazariyasi. Xotira manzili.

    muddatli qog'oz 28.05.2016 yilda qo'shilgan

    Operativ xotiraning paydo bo'lishi va rivojlanish tarixi. umumiy xususiyatlar tasodifiy kirish xotirasining eng mashhur zamonaviy turlari bu SRAM va DRAM. Bosqichni o'zgartirish xotirasi (PRAM). Tasodifiy kirish bilan tiristor xotirasi, uning o'ziga xosligi.

    muddatli qog'oz 21.11.2014 qo'shilgan

    RAM va protsessor o'rtasidagi o'zaro ta'sirning eng oddiy sxemasi. Tezkor xotiraning qurilmasi va ishlash tamoyillari. Uyma xotiraning rivojlanishi. EDO-DRAM BEDO (Burst EDO) xotira moduli - bu yorilgan EDO RAM. Modul sDRAM xotirasi, DDR SDRAM, SDRAM II.

    mavhum, 13.12.2009 yil qo'shilgan

    Kompyuter xotirasi tushunchasi, turlari va asosiy funktsiyalari - kompyuter qismlari, hisob-kitoblarda ishlatiladigan ma'lumotlarni ma'lum vaqt davomida saqlash uchun fizik qurilma. Tasodifiy kirish xotirasining sxematik diagrammasi. Moslashuvchan magnit disklar.

    taqdimot 18.03.2012 qo'shilgan

    Hisoblash tizimlari uchun xotira, uning yaratilishi va xususiyatlarining xususiyatlari. Xotira qurilmalarini yaratish va asosiy ishlash ko'rsatkichlari. Funktsional diagrammalar va saqlash elementlari matritsasini tashkil qilish usuli. Magnit va flesh xotira turlari.

    taqdimot 01/12/2009 yil qo'shilgan

    Saqlash turli xil ma'lumotlar xotiraning asosiy maqsadi sifatida. Xotira turlarining xususiyatlari. Xotira turi SRAM va DRAM. Kesh xotirasi yoki kesh xotirasi, uning o'ziga xosligi va qo'llanilishi. Xotira sohasidagi so'nggi o'zgarishlar.

    taqdimot 01.01.2014 da qo'shilgan

    Kompyuter operativ xotirasining asosiy turlari va maqsadlarini umumlashtirish. O'zgaruvchan va o'zgarmas xotira. SRAM va DRAM. Triggerlar, DRAM va uning modifikatsiyalari. Kesh xotirasi. Doimiy saqlash moslamasi. Fleshli xotira. Tashqi xotira turlari.

    muddatli qog'oz, 2013 yil 17-iyun kuni qo'shilgan

    Xotira modullarining parametrlarini takomillashtirish. Operatsion tizimning RAM bilan ishlashi va o'zaro ta'siri. Tezkor xotiraning asosiy turlarini, parametrlarini tahlil qilish. Buyruqning bajarilishi va RAMga joylashtirilishi bilan ishlov beradigan dastur qismi.

    muddatli qog'oz, 2009 yil 12-fevralda qo'shilgan

    Umumiy mikroprotsessor qurilmasi. 64-bitli xotira quyi tizimining tuzilishi. Kiritish-chiqarish portlarini tanlash. Mikroprotsessor tizimlari interfeysining xususiyatlari. Itanium 2. asosida xotira quyi tizimini loyihalashtirish. Axborot tarkibini va kerakli hajmlarni hisoblash.

    12/05/2012 da qo'shilgan muddatli ish

    Kompyuterni saqlash qurilmalari tushunchasi va funktsional xususiyatlari, ularning tasnifi va turlari, qiyosiy xususiyatlar: ROM, DRAM va SRAM. Har qanday tezkor xotiraning afzalliklari va kamchiliklarini baholash, ulardan foydalanish yo'nalishlari va usullari.

11-bob

Hisoblash tizimlarini xotirani tashkil etish

Ko'pgina parallel protsessorlarni yoki mashinalarni birlashtirgan hisoblash tizimlarida xotirani to'g'ri tashkil etish muammosi eng muhimlardan biri hisoblanadi. CPU va xotira tezligi o'rtasidagi farq har doim bitta protsessorli VM-larda to'siq bo'lib kelgan. VS multiprocessing yana bir muammoga olib keladi - bir nechta protsessorlardan xotiraga bir vaqtning o'zida kirish muammosi.

işlemcili (Multicomputer) tizimlar xotira qanday tashkil qarab, bir farq birgalikda xotira hisoblash tizimlari va tarqatiladi xotira hisoblash tizimlari o'rtasida amalga oshiriladi. IN umumiy xotira tizimlari(ko'pincha umumiy yoki umumiy xotira deb yuritiladi), Quyosh xotirasi jamoa manbai hisoblanadi va protsessorlarning har biri butun manzil maydoniga to'liq kirish huquqiga ega. Umumiy xotira tizimlari deyiladi mahkam bog'langan(chambarchas bog'langan tizimlar). Hisoblash tizimlarining o'xshash qurilishi SIMD sinfida ham, MIMD sinfida ham amalga oshiriladi. Ba'zan, ushbu holatni ta'kidlash uchun, ularni belgilash uchun SM-SIMD (Shared Memory SIMD) va SM-MIMD (Shared Memory MIMD) qisqartmalaridan foydalanib, maxsus subklasslar kiritiladi.

Variantda tarqatilgan xotira bilanprotsessorlarning har biriga o'ziga xos xotira beriladi. Protsessorlar birlashadi yildatarmoq va agar kerak bo'lsa, ularning xotirasida saqlangan ma'lumotlarni almashishi, bir-birlariga atalmish narsalarni uzatishi mumkin xabarlar.Ushbu turdagi samolyotlar deyiladi erkin bog'langan(erkin bog'langan tizimlar). Zaif tegishli tizimlar SIMD sinfida ham, MIMD sinfida ham uchraydi va ba'zida ushbu xususiyatni ta'kidlash uchun DM-SIMD (Distributed Memory SIMD) va DM-MIMD (Distributed Memory MIMD) subklasslari kiritiladi.

Ba'zi hollarda umumiy xotiraga ega hisoblash tizimlari chaqiriladi ko'p protsessorlar,va tarqatilgan xotirali tizimlar - mtslticomputers.

Umumiy va taqsimlangan xotira orasidagi farq virtual xotiraning tuzilishidagi farq, ya'ni xotira protsessor tomondan qanday ko'rinishini beradi. Jismoniy jihatdan deyarli har bir xotira tizimi mustaqil ravishda kirish mumkin bo'lgan mustaqil komponentlarga bo'linadi. Xotira quyi tizimining protsessordan olingan hujayra manzilini talqin qilish usuli umumiy xotiradan ajralib chiqadi. Masalan, protsessor RO, i buyrug'ini bajaradi deylik, ya'ni "R0 registrini i katakchaning tarkibiga yuklash" degan ma'noni anglatadi. Umumiy xotira bo'lsa, men global manzil bo'lib, har qanday protsessor uchun bir xil joyni ko'rsataman. Taqsimlangan xotira tizimida i lokal manzil bo'lib, agar ikkita yuklash protsessori RO, i buyrug'ini bajarsa, u holda ularning har biri o'zining mahalliy xotirasidagi i-katakchani, ya'ni har xil katakchalarni nazarda tutadi va teng bo'lmagan qiymatlarni R0 registrlariga yuklash mumkin.

Ikkala xotira tizimining farqini dasturchi yodda tutishi kerak, chunki u parallel dastur qismlarining o'zaro ta'sirini belgilaydi. Umumiy xotiraga ega variantda xotirada ma'lumotlar strukturasini yaratish va ushbu tuzilmaga havolalarni parallel pastki dasturlarga o'tkazish kifoya. Tarqatilgan xotira tizimida siz har bir mahalliy xotirada umumiy ma'lumotlarning nusxasini olishingiz kerak. Ushbu nusxalar boshqa protsessorlarga yuborilgan xabarlarda umumiy ma'lumotni joylashtirish orqali yaratiladi.

Interleaved xotira

Jismoniy jihatdan hisoblash tizimining xotirasi bir nechta modullardan (banklardan) iborat, shu bilan birga, bu holda manzillar maydoni qanday taqsimlanishi muhim (protsessor shakllantirishi mumkin bo'lgan barcha manzillar to'plami). Virtual manzillarni xotira modullari bo'yicha taqsimlash usullaridan biri bu manzillar maydonini ketma-ket bloklarga bo'lishdir. Agar xotira quyidagilardan iborat bo'lsa pbanklar, keyin manzil ko'rsatilgan katak men bloklar bo'linib ketgan taqdirda, u raqam bilan bankda bo'ladi men/ n. Tizimda tillararo xotira(interleaved xotira) ketma-ket manzillar turli banklarda joylashgan: i manzili bo'lgan hujayra i bank raqamida p.Masalan, xotira har birida 256 bayt bo'lgan to'rtta bankadan iborat bo'lsin. Blok-adreslash sxemasida birinchi bankka 0-255, ikkinchisiga 256-511 va hokazo virtual manzillar beriladi, o'zgaruvchan manzillar sxemasida birinchi bankdagi ketma-ket katakchalar 0, 4, 8, .. virtual manzillarga ega bo'ladi. .. ikkinchi bankda - 1, 5, 9 va boshqalar (11.1-rasm, a).

Modullar o'rtasida manzil maydonining taqsimlanishi bir vaqtning o'zida xotiraga kirish uchun so'rovlarni qayta ishlashga imkon beradi, agar mos keladigan manzillar turli banklarga tegishli bo'lsa, protsessor tsikllardan biridagi katakka kirishni so'rashi mumkin. men va keyingi tsiklda - j katakka. Agar a men vaj turli banklarda joylashgan, ma'lumotlar ketma-ket tsikllarda uzatiladi. Bu erda tsikl protsessor tsiklini nazarda tutadi, to'liq xotira aylanishi esa bir necha protsessor davrlarini oladi. Shunday qilib, bu holda protsessor katakka kirishning to'liq tsikli tugamaguncha kutishi shart emas. men. Ko'rib chiqilgan texnika samaradorlikni oshirishga imkon beradi: agar xotira tizimi quyidagilardan iborat bo'lsa

Shakl: 11.1- o'zgaruvchan manzillari bo'lgan xotira: a - manzillarni ajratish; b-8 x 8 qatordan 9 o'sish bilan chiqarilgan elementlar

etarli miqdordagi banklar, xotira tsiklining davomiyligidan qat'i nazar, protsessor va xotira o'rtasida bitta protsessor tsikli uchun bitta so'z tezligida ma'lumot almashish mumkin.

Manzilni taqsimlashning qaysi variantini (blokma-blok yoki tabaqalashtirilgan holda) tanlash to'g'risida qaror qabul qilish ma'lumotlarning kutilayotgan tartibiga bog'liq. Dasturlar shunday ketma-ketlikdagi ko'rsatmalar ketma-ket manzillar joylashgan katakchalarda joylashganki, shu sababli hujayradan i manzilga ega bo'lgan buyruqdan keyin hujayradan buyruq bajarilishi ehtimoli katta. men + 1. Kompilyator shuningdek vektorlarning elementlarini ketma-ket katakchalarga joylashtiradi, shuning uchun vektorlar bilan ishlashda siz interleaving usulidan foydalanishingiz mumkin. Shu sababli, vektorli protsessorlar odatda biron bir manzilni bir-biriga qo'shib qo'yishadi. Birgalikda ishlatiladigan xotira multiprotsessorlari bloklarga asoslangan adreslashdan foydalanadilar, chunki MIMD tizimlarida xotiraga kirish naqshlari juda katta farq qilishi mumkin. Bunday tizimlarda protsessorni xotira blokiga ulash va boshqa xotira blokiga o'tishdan oldin uning tarkibidagi barcha ma'lumotlardan foydalanish maqsad qilingan.

Xotira tizimlari ko'pincha vektor elementlarini olishda qo'shimcha moslashuvchanlikni ta'minlaydi. Ba'zi tizimlarda bir vaqtning o'zida vektorning har bir n-elementini yuklash mumkin, masalan, vektor elementlarini ajratib olishda V, ketma-ket xotira joylarida saqlanadi; da p\u003d 4, xotira qaytadi Elementlar orasidagi masofa deyiladi indeks bo'yicha qadamyoki "Qadam"(qadam). Ushbu xususiyatdan biri qiziqarli foydalanish - bu Matrix Access. Agar indeks pog'onasi matritsadagi qatorlar sonidan bitta ko'p bo'lsa, xotiraga kirish uchun bitta so'rov matritsaning barcha diagonal elementlarini qaytaradi (11.1-rasm, b). Barcha olingan matritsa elementlarining turli banklarda joylashganligini ta'minlash uchun javobgarlik dasturchiga tegishli.

Hisoblash tizimlarining xotira me'morchiligi modellari

Xotira tizimi arxitekturasining bir nechta modellari umumiy va tarqatilgan xotira doirasida amalga oshiriladi.

Shakl: 11.2. Hisoblash tizimlarining xotira me'morchiligi modellarining tasnifi

Shakl. 11.2 MIMD sinfining hisoblash tizimlarida ishlatiladigan bunday modellarning tasnifini ko'rsatadi (bu S1MD sinfiga ham tegishli).

Umumiy xotira me'morchiligi modellari

Umumiy xotiraga ega tizimlarda barcha protsessorlar teng imkoniyatlarga ega, ammo bitta manzil maydoniga kirish imkoniyatiga ega. Yagona xotira bitta blokli yoki modulli shaklda qurilishi mumkin, ammo ikkinchisi odatda shunday bo'ladi.

Har qanday protsessorning xotiraga kirishi bir xil va bir xil vaqtni talab qiladigan umumiy xotiraga ega hisoblash tizimlari deyiladi bir xil xotiraga kirish imkoniyatiga ega tizimlarva UMA (Uniform Memory Access) qisqartmasi bilan belgilanadi. Bu umumiy xotira bilan parallel VS uchun eng keng tarqalgan xotira arxitekturasi.

Texnik jihatdan, UMA tizimlari har birini bog'lovchi tugun mavjudligini taxmin qiladi phar biri bilan protsessorlar txotira modullari. Bunday samolyotni qurishning eng oddiy usuli - umumiy avtobus orqali bir nechta protsessorlarni (P i) bitta xotira (M p) bilan birlashtirish - shakl. 11.3, va.Biroq, bu holda, bir vaqtning o'zida protsessorlardan faqat bittasi avtobusni almashtirishi mumkin, ya'ni protsessorlar boshoqqa kirish uchun raqobatlashishlari kerak. R i protsessori xotiradan ko'rsatmani tanlasa, boshqa protsessorlar g'ildirak bo'sh bo'lguncha kutish kerak. Agar a yildatizim faqat ikkita protsessorni o'z ichiga oladi, ular maksimal darajada ishlash bilan ishlashga qodir, chunki ularning avtobusga kirishlari bir-biriga bog'lanishi mumkin: bitta protsessor buyruqni dekodlashi va bajarishi bilan, ikkinchisi avtobus yordamida xotiradan keyingi buyruqni olish uchun foydalanishi mumkin. Biroq, uchinchi protsessor qo'shilganda, ishlash pasayishni boshlaydi. Avtobusda o'nta protsessor bo'lganida, avtobus tezligi egri (rasm). va)gorizontal holatga keladi, shuning uchun 11-protsessor qo'shilishi endi ishlashni kuchaytirmaydi. Ushbu rasmdagi pastki egri chiziq xotira va avtobusning xotira aylanishi vaqti va avtobus protokoli birikmasi bilan aniqlangan aniq tarmoqli kengligiga ega ekanligini va ko'p tarmoqli avtobusga ega bo'lgan ko'p protsessorli tizimda bu tarmoqli kengligi bir nechta protsessorlarga taqsimlanganligini ko'rsatadi. Agar protsessorning aylanish davri xotira davridan ko'p bo'lsa, ko'pgina protsessorlarni avtobusga ulash mumkin. Ammo, aslida, protsessor odatda xotiradan ancha tezroq ishlaydi, shuning uchun bu sxema keng qo'llanilmaydi.

Shakl: 11.3. Umumiy xotira: a - avtobus yordamida protsessorlarni birlashtirish; b - mahalliy keshlarga ega tizim; yilda- avtobusdagi protsessorlar sonining funktsiyasi sifatida tizimning ishlashi; d - alohida modullardan tashkil topgan, umumiy xotiraga ega bo'lgan VS multiprotsessor

NML asosida umumiy xotira bilan ko'p protsessorli CS-ni qurish uchun muqobil usul shakl. 11.3, g.Bu erda boshoq protsessorning so'rovlarini bir nechta xotira modullaridan biriga yo'naltiradigan kalit bilan almashtiriladi. Bir nechta xotira modullari bo'lishiga qaramay, ularning barchasi bitta virtual manzil maydoniga tegishli. Ushbu yondashuvning afzalligi shundaki, kalit parallel ravishda bir nechta so'rovlarni bajarishga qodir. Har bir protsessor o'z xotira moduliga ulanishi va unga ruxsat etilgan maksimal tezlikda kirishi mumkin. Protsessorlar o'rtasidagi raqobat bir vaqtning o'zida bir xil xotira moduliga kirishda paydo bo'lishi mumkin. Bunday holda, faqat bitta protsessor ruxsat oladi, boshqalari esa bloklanadi.

Afsuski, UMA arxitekturasi unchalik yaxshi darajada emas. Eng keng tarqalgan tizimlarda 4-8 ta protsessor, kamroq 32-64 ta protsessor mavjud. Bundan tashqari, bunday tizimlarni xatolarga chidamli deb tasniflash mumkin emas, chunki bitta protsessor yoki xotira modulining ishdan chiqishi butun samolyotning ishdan chiqishiga olib keladi.

Umumiy xotira VS ni yaratishning yana bir yondashuvi bir xil bo'lmagan xotiraga kirish,nUM A (Yagona xotiraga kirish) deb nomlangan, hanuzgacha bitta manzil maydoni mavjud, ammo har bir protsessor mahalliy xotiraga ega. Protsessor to'g'ridan-to'g'ri o'z mahalliy xotirasiga kirishadi, bu masofaviy xotiraga kalit yoki tarmoq orqali kirishdan ancha tezroq. Bunday tizim global xotira bilan to'ldirilishi mumkin, shunda mahalliy xotira qurilmalari global xotira uchun tezkor kesh xotirasi vazifasini bajaradi. Bunday sxema samolyotning ish faoliyatini yaxshilashi mumkin, ammo u to'g'ridan-to'g'ri ishlashni tenglashtirishni cheksiz kechiktirishga qodir emas. Agar har bir protsessorda mahalliy kesh mavjud bo'lsa (11.3.6-rasm), bu erda katta ehtimollik mavjud (p\u003e0.9) kerakli buyruq yoki ma'lumotlar allaqachon mahalliy xotirada ekanligini. Mahalliy xotirani urish ehtimoli oqilona protsessor qo'ng'iroqlari sonini kamaytiradi gaglobal xotira va shu bilan samaradorlikni oshirishga olib keladi. Ishlash egri chizig'idagi tanaffusning joyi (11.3-rasmdagi yuqori egri chiziq, ichida),protsessorlarni qo'shish hali ham samarali bo'lgan nuqta endi protsessor mintaqasiga 20, egri gorizontal holatga keladigan ingichka tomonga esa protsessor mintaqasiga 30 ko'chiriladi.

Kontseptsiya doirasida NUMA qisqartirish bilan belgilangan bir nechta turli xil yondashuvlar amalga oshiriladi SOMA,CC- NUMA va NCC- NUMA.

IN faqat kesh arxitekturasi(SOMA, faqat kesh xotirasi arxitekturasi) har bir protsessorning lokal xotirasi "o'z" protsessordan tezkor kirish uchun katta kesh xotirasi sifatida qurilgan. Barcha protsessorlarning keshlari birgalikda global tizim xotirasi sifatida qaraladi. Haqiqiy global xotira yo'q. SOMA kontseptsiyasining asosiy xususiyati dinamikada ifodalanadi. Bu erda ma'lumotlar statik ravishda ma'lum bir xotira moduli bilan bog'lanmagan va o'zgaruvchining butun umri davomida o'zgarishsiz qoladigan noyob manzilga ega emas. SOMA arxitekturasida ma'lumotlar oxirgi marta so'ragan protsessorning kesh xotirasiga uzatiladi, shu bilan o'zgaruvchi noyob manzil bilan o'rnatilmagan va istalgan vaqtda har qanday fizik katakchada joylashishi mumkin. Ma'lumotlarni bir mahalliy keshdan ikkinchisiga ko'chirish operatsion tizimning ushbu jarayonda ishtirok etishini talab qilmaydi, balki murakkab va qimmat xotirani boshqarish uskunalarini o'z ichiga oladi. Bunday rejimni tashkil qilish uchun, deb atalmish kesh kataloglari.Shuni ham unutmangki, elementning oxirgi nusxasi hech qachon keshdan olib tashlanmaydi.

SOMA arxitekturasida ma'lumotlar egasi protsessorining mahalliy kesh xotirasiga ko'chirilganligi sababli, bunday samolyotlar boshqa NUM A me'morchiligiga nisbatan sezilarli darajada ishlash ustunligiga ega, boshqa tomondan, bitta o'zgaruvchini yoki bir xil keshni bitta satrda saqlaydigan ikki xil o'zgaruvchini ikkita protsessor talab qiladi, bu ma'lumotlar keshi har safar protsessorlar o'rtasida oldinga va orqaga ko'chirilishi kerak. Bunday effektlar xotirani ajratish tafsilotlariga bog'liq bo'lishi va oldindan aytib bo'lmaydigan vaziyatlarga olib kelishi mumkin.

Model kesh-izchil heterojen xotiraga kirish(CC-NUMA, Sache Coherent Non-Uniform Memory Architecture) SOMA modelidan tubdan farq qiladi. CC-NUMA tizimi kesh xotirasidan foydalanmaydi, aksincha muntazam ravishda jismoniy ajratilgan xotiradan foydalanadi. Xotira joylari o'rtasida sahifalar yoki ma'lumotlarning nusxasi yo'q. Dastur xabarlari mavjud emas. Mis simlari bilan jismonan bog'langan qismlar va aqlli apparat bilan jihozlangan bitta xotira kartasi mavjud. Uskuna asosidagi keshning muvofiqligi degani, yangilangan ma'lumotlarning bir nechta nusxalarini saqlash yoki uzatish uchun hech qanday dasturiy ta'minot talab qilinmaydi. Uskuna darajasi bularning barchasini hal qiladi. Tizimning turli tugunlarida mahalliy xotira modullariga kirish bir vaqtning o'zida amalga oshirilishi mumkin va masofaviy xotira modullariga qaraganda tezroq.

Bilan model o'rtasidagi farq keshga mos kelmaydigan bir xil bo'lmagan xotiraga kirish(NCC-NUMA, keshsiz izchil bir xil bo'lmagan xotira me'morchiligi) CC-NUMA nomidan aniq. Xotira arxitekturasi bitta manzil maydonini egallaydi, lekin apparat darajasida global ma'lumotlarning izchilligini ta'minlamaydi. Bunday ma'lumotlardan foydalanishni boshqarish to'liq dasturiy ta'minotga tegishli (dasturlar yoki kompilyatorlar). Arxitekturaning kamchiliklari kabi ko'rinadigan ushbu holatga qaramay, "Tarqatilgan xotira me'morchiligi modellari" bo'limida ko'rib chiqilgan DSM tipidagi xotira arxitekturasi bilan hisoblash tizimlarining ishlashini oshirishda juda foydali bo'lib chiqadi.

Umuman olganda, umumiy xotiraga ega bo'lgan NUMA asosidagi samolyotlar chaqiriladi virtual umumiy xotira arxitekturalari(virtual umumiy xotira me'morchiligi). Ushbu arxitektura turi, xususan CC-NUMA, yaqinda MIMD sinfidagi hisoblash tizimlarining mustaqil va ancha istiqbolli turi sifatida qaraldi, shuning uchun bunday samolyotlar quyida batafsilroq muhokama qilinadi.

Tarqatilgan xotira me'morchiligi modellari

Tarqatilgan xotira tizimida har bir protsessor o'z xotirasiga ega va faqat unga murojaat qilishi mumkin. Ba'zi mualliflar ushbu turdagi tizimlarni chaqirishadi ko'p kompyuterli samolyotlar yoki ko'p kompyuterlar,tizimning qurilish bloklari o'zlari protsessor va xotiraga ega bo'lgan kichik hisoblash tizimlari ekanligini ta'kidlash. Tarqatilgan xotira arxitekturasi modellari odatda quyidagicha belgilanadi masofaviy xotiraga bevosita kirish imkoni bo'lmagan arxitekturalar(NORMA, masofaviy xotiraga kirish imkoni yo'q). Ushbu nom har bir protsessor faqat uning mahalliy xotirasiga kirish huquqidan kelib chiqadi. Masofaviy xotiraga (boshqa protsessorning mahalliy xotirasi) kirish faqat manzil xotirasiga ega bo'lgan protsessor bilan xabar almashish orqali amalga oshiriladi.

Ushbu tashkilot bir qator afzalliklarga ega. Birinchidan, ma'lumotlarga kirishda avtobus yoki kalitlarga ziddiyat bo'lmaydi - har bir protsessor o'z mahalliy xotirasi bilan aloqa yo'lining o'tkazuvchanligidan to'liq foydalanishi mumkin. Ikkinchidan, umumiy avtobusning yo'qligi, protsessorlar soniga bog'liq cheklovlar mavjud emasligini anglatadi: tizim hajmi faqat protsessorlar tarmog'i bilan cheklanadi. Uchinchidan, keshning muvofiqligi muammosi olib tashlandi. Har bir protsessor o'z ma'lumotlarini o'zlarining mahalliy kesh xotirasidagi nusxalarini boshqa protsessorlarning keshlari bilan mos kelishidan tashvishlanmasdan mustaqil ravishda o'zgartirish huquqiga ega.

Tarqatilgan xotira kompyuterining asosiy kamchiligi - bu protsessorlar o'rtasida ma'lumot almashinuvining murakkabligi. Agar biron bir protsessorga boshqa protsessor xotirasidagi ma'lumotlar kerak bo'lsa, u ushbu protsessor bilan xabar almashishi kerak. Bu xarajatlarning ikki turiga olib keladi:

    bittadan xabarni shakllantirish va yo'naltirish uchun vaqt kerak! protsessor boshqasiga;

    boshqa protsessorlarning xabarlariga javob berish uchun qabul qiluvchi protsessor uzilish so'rovini qabul qilishi va ushbu uzilishni boshqarish tartibini bajarishi kerak.

Tarqatilgan xotira tizimining tuzilishi shakl. 11.4. Chapda! qismlar (11.4-rasm, va)bitta ishlov berish elementi (PE) ko'rsatilgan. Bunga protsessorning o'zi (P), mahalliy xotira (M) va ikkita kirish / chiqish boshqaruvchisi (o'ng tomonda K va KD (11.4-rasm, b)xabarlarning bir protsessordan ikkinchisiga qanday yuborilishini ko'rsatadigan to'rt protsessorli tizim ko'rsatilgan. Har bir pega nisbatan boshqa barcha ishlov berish elementlarini oddiygina kirish / chiqish moslamalari sifatida ko'rish mumkin. Xabarni boshqa pega yuborish uchun protsessor o'zining mahalliy xotirasida ma'lumotlar blokini hosil qiladi va mahalliy tekshirgichga tashqi qurilmaga ma'lumot uzatish zarurligi to'g'risida xabar beradi. O'zaro bog'lanish tarmog'i orqali ushbu xabar qabul qiluvchi PE ning qabul qilish-chiqarish boshqaruvchisiga yuboriladi. Ikkinchisi xabar uchun joyni o'zining mahalliy xotirasida topadi va xabar qabul qilinganligi haqida manba protsessorga xabar beradi.

Shakl: 11.4. Taqsimlangan xotirali hisoblash tizimi: a - protsessor elementi; b- haqida ishlov berish elementlarini birlashtirish

Tarqatilgan xotira tizimining qiziqarli varianti; model tarqatilgan umumiy xotira(DSM, Distribute Shared Memory), boshqa nom bilan ham tanilgan bir xil bo'lmagan me'morchilikxotiraga kirish va dasturiy ta'minotning muvofiqligi(SC-NUMA, dasturiy ta'minotga muvofiq bir xil bo'lmagan xotira me'morchiligi). Ushbu modelning g'oyasi shundan iboratki, miloddan avvalgi qism fizikaviy ravishda taqsimlangan xotiraga ega tizim bo'lib, operatsion tizim tufayli foydalanuvchiga umumiy xotiraga ega tizim sifatida namoyon bo'ladi. Bu shuni anglatadiki, operatsion tizim "begona" samolyot kompyuterining xotirasiga haqiqiy kirish hanuzgacha xabarlar almashinuvi orqali ta'minlanayotganiga qaramay, foydalanuvchiga bitta manzil maydonini taklif qiladi.

Multiprotsessorkeshning muvofiqligi

Umumiy xotira ko'p protsessorli tizim ikki yoki undan ortiq mustaqil protsessordan iborat bo'lib, ularning har biri katta dasturning bir qismini yoki mustaqil dasturini bajaradi. Barcha protsessorlar umumiy asosiy xotirada saqlanadigan ko'rsatmalar va ma'lumotlarga kirishadi. Xotira umumiy manba bo'lganligi sababli, unga kirishda protsessorlar o'rtasida raqobat mavjud bo'lib, bu xotiraga kirishning o'rtacha kechikishini oshiradi. Ushbu kechikishni kamaytirish uchun har bir protsessorga lokal kesh ajratiladi, u mahalliy xotiraga kirishga xizmat qilib, ko'p hollarda umumiy asosiy xotiraga kirish zarurligini oldini oladi. O'z navbatida, har bir protsessorni mahalliy kesh bilan jihozlash, deyilgan narsaga olib keladi izchillik muammosiyoki ta'minlash kelishilgan holdakesh xotirasi.Tizimga ko'ra, protsessorlarning birortasi tomonidan bajarilgan har qanday manzildagi har bir o'qish jarayoni qaysi protsessor oxirgi yozganligidan qat'i nazar, ushbu manzilda oxirgi yozish paytida kiritilgan qiymatni qaytaradigan bo'lsa, tizim izchil bo'ladi.

Eng sodda ko'rinishda keshning muvofiqligi muammosini quyidagicha izohlash mumkin (11.5-rasm). Ikkita protsessorga ruxsat bering R r va P g avtobus orqali umumiy xotiraga ulangan. Birinchidan, ikkala protsessor ham o'zgaruvchini o'qiydi x.Ushbu o'zgaruvchini o'z ichiga olgan bloklarning nusxalari asosiy xotiradan ikkala protsessorning mahalliy keshlariga uzatiladi (11.5-rasm, va).Keyin P t protsessor o'zgaruvchining qiymatini oshirish ishini bajaradi xbirlik uchun. O'zgaruvchining nusxasi allaqachon ushbu protsessorning keshida bo'lganligi sababli, kesh urishi paydo bo'ladi va qiymat faqat 1 keshda o'zgaradi. Agar endi P2 protsessori yana o'qish operatsiyasini bajarsa x,u holda kesh urishi ham sodir bo'ladi va P2 kesh xotirasida saqlangan "eski" qiymatni oladi x(rasm 11.5, b).

Muvofiqlikni saqlash, elementni protsessorlardan biri o'zgartirganda, tegishli protsedurani boshqa protsessorlarning kesh xotirasida, o'zgartirilgan elementning nusxasi bo'lgan joyda, shuningdek umumiy xotirada amalga oshirishni talab qiladi. Aytgancha, shunga o'xshash muammo kesh xotirasining bir necha darajalari mavjud bo'lgan uniprotsessorli tizimlarda paydo bo'ladi. Buning uchun har xil darajadagi keshlarning tarkibiga mos kelish kerak.

Muvofiqlik muammosini hal qilishda ikkita yondashuv mavjud: dasturiy ta'minot va apparat. Ba'zi tizimlar ikkala yondashuvni birlashtirgan strategiyalardan foydalanadilar.

Dasturiy echimlarmuvofiqlik muammolari

Uyg'unlik muammosini hal qilish uchun dasturiy ta'minot texnikasi qo'shimcha jihozlardan voz kechish yoki uni minimallashtirishga imkon beradi)

Maqola sizga yoqdimi? Do'stlar bilan bo'lishish uchun:
Siz ham qiziqishingiz mumkin