Sisteme de calcul cu procesoare rapide - caracteristicile memoriei

Necesitatea cresterii de prelucrari a unui sistem de calcul a dus la ideea prelucrarii in paralel a instructiuniilor unui program in executie. Pentru a fi posibil acest lucru a fost necesara modificarea structurii procesorului.

Au rezultat urmatoarele variante de procesoare:

sistem de calcul cu procesor vectorial : acestea sunt sisteme de calcul multiprocesor. Sistemele de procesoare care partajeaza o memorie interna comunica. Procesoarele sunt independente unele de altele, fiecare ruland un program.

sistem de calcul cu procesoare care au unitati de calcul multiple.

Obs : Trebuie sa existe un analizor care sa distribuie instructiunea spre executia unitatii de calcul (artimetici specializate)

Un alt mod de organizare a procesorului este structura numita Pipe-Line(Comunicarea in linie). In acest caz, fiecare etapa de executie a unor instructiuni se realizeaza pe o alta unitate. De ex: unitatea de citire a instructiuniilor din memoria interna se face in registrul din memoria interna, se face in registru de date etc. Fiecare unitate foloseste informatii furnizate de unitatea anterioara si pregateste date pentru unitatea functionala care ii succede la un moment dat un astfel de sistem poate executa in paralel mai multe instructiuni fiecare fiind in alt stadiu de executie.

Un alt caz de constructie a unui procesor este procesorul dedicat pe operatii in general de intrare-iesire: procesoare grafice, procesoare care gestioneaza intrarile-iesirele etc. Acest tip de procesor nu face parte din unitatea centrala a sistemului de calcul.

Procesorul Bit-Slice acest tip de procesor a fost implementat pe vremea cand procesoarele performante erau scumpe. S-a optat atunci cand alipirea mai multor procesoare de dim si performante reduse pentru a realiza un procesor puternic. De ex: pentru realizarea unui procesor de 16 biti se alipeau 4 procesoare de cate 4 biti fiecare. Fiecare procesor de 4 biti avea propriul set de instructiuni, diferite unul de altul. Prin constructie, accesul la acest set de instructiuni s-a facut prin microprograme.

Memoria Calculatorului

Intr-un sistem de calcul memoria reprezinta o componenta fundamentala, distincta care realizeaza pastrarea informatiilor. Informatia memorata e formata din programele si datele necesare utilizarii sistemului de calcul. Memoria se interpune intre celelalte componente functionale. Astfel informatiile preluate in calculator prin intermediul unitatiilor de intrare sunt stocate mai intai in memorie de unde sunt preluate de celelalte unitati ale sistemului de calcul.

D.p.d.v fizic memoria este alcatuita din elemente (celule) care se pot gasi in 2 stari (0 sau 1).

Putem defini memoria ca pe o succesiune de dispozitive logice elementare capabile sa retina fiecare o valoare binara, adica un bit (cifra binara)

Prin constructia sistemului de calcul, accesul la informatiile din memorie se poate realiza la nivel de biti, numit locatie de memorie. Locatia de memorie este o unitate adresabila a memoriei, fiecare locatie din memorie fiind caracterizata unic prin:

adresa lui in memorie

cantitatea de informatie care este memorata (size)

Caracteristicile memoriei

Eseu: Introducerea targetelor in WESTACO Referat: Informatizarea activitatilor si firma digitala

a)      cuvinte de memorie – reprezinta nr de octeti de informatie care pot fi cititi/scrisi intr-o singura operatie de transfer cu memoria. Transferul cu memoria este operatia prin care de la o adresa de memorie sunt transferati spre registrii procesorului sau viceversa un nr de biti. Unitatea de transfer cu memoria este cuvantul de memorie.

b)      lungimea cuvantului de memorie – este o caracteristica constructiva a unui sistem de calcul. El reprezinta unul din criteriile de grupare al computerului: 8, 16, 32, 64 biti.

c)      capacitatea memoriei – nr max de octeti pe care memoria ii poate stoca (octet=byte) ex: 256 kb, 512 kb,1 GB

d)      timpul de acces la memorie – orice acces la memorie este precedat de furnizarea de catre procesor a adresei de memorie unde se pot face operatiile de citire/scriere. Timpul de acces la memorie rerpezinta intervalul scurs intre momentul furnizarii adresei de catre furnizori si momentul obtinerii informatiei. (ca ordin de marime o μsec.).

Cand memoria e prea lenta in comparatie cu viteza de lucru a procesorului pe durata accesului la o memorie apare timpul de accesare procesor. Noile tehnologii de realizare a memoriei utilizeaza o cadere a timpului de acces a.i. timpul de asteptare a procesorului -> 0

e)      ciclul de memorie – reprezinta timpul minim necesar intre 2 accesari succesive la memorie. Ciclul de memorie este mai mare decat timpul de acces dar il cuprinde pe acesta.

f)       rata de transfer – viteza de transfer reprezinta numarull de unitati de informatie transferata in unitatea de timp ( se masoara in multiplii de octeti pe secunda). Viteza de transfer poate fi imbunatatita daca accesarea unei adrese de memorie e urmata nu de citirea unui singur cuvant ci de citirea mai multor cuvinte.

g)      restul memoriei – pretul memoriei raportat la capacitatea de memorie

Clasificarea memoriei

Memoriile pot fi clasificate astfel:

dupa tipul de acces:

a)      cu acces direct / aleator RAM – in acest caz timpul de acces la orice loc de memorie e acelasi. El nu depinde de adresa locatiei de memorie ci numai de caracteristicile de constructie ale memoriei. Timpul de acces al memoriei este similar vitezei de lucru al procesorului

b)      poztional – in care sunt necesare optiunile de pozitionare care preced accesul la memorie. In acest caz timpul de acces depinde de adresa locatiei de memorie.

dupa posibilitatiile conservarii informatiilor la intreruperea tensiunii de alimentare:

a)      volatile – la care informatiile se pierd la intrerupere (ex: cea bazata pe semiconductoare) RAM

b)      nevolatile

dupa tehnologia de realizare:

a) memorii uperite - in care informatiile sunt memorate pe baza sensului campului magnetic produs in jurul unor inele de ferite. Acest tip de memorie nu e volatila dar e distructiva.

La citirea informatiilor si scrierea ei si rescrierea ei respectiv stergerea si rescrierea ei in memorie. Aceste operatii pot fi executate in bune conditii doar in anumite limite de temperatura (climatizare)

b) memoria unui semiconductor – informatia este memorata utilizand circuite electronice care permit sau nu trecerea curentului electric. Aceste memorii sunt volatile si daca nu se doreste sa se piarda informatiile la deconectare e nevoie de o baterie de alimentare.

dupa operatiile care pot fi executate:

a)      memorii cu citire/scriere permit atat scrierea cat si citirea informatiilor de memorie ex: RAM

b)      memorii permanente (memoria ROM) care permite in principiu doar citirea informatiilor din memorie. Desi e realizata cu semiconductori aceste memorii sunt nevolatile iar informatia e scrisa o singura data si nu poate fi suprascrisa prin metode obisnuite.

Sunt folosite pentru memorarea sigura si ieftina a unor secvente de program frecvent utilizate in sistemele de calcul. Aceste memorii sunt ceva mai lente decat cele RAM. In consecinta e utilizat transferul informatiilor din memoria ROM in RAM

PROMPT – memorii programabile de utilizator care nu contin informatii scrise din fabricatie.

EPROM – memorii programabile de utilizator care pot fi strese si rescrise cu alte informatii de un numar limitat de ori.

Registrele de memorie – reprezinta dispozitivele de memorare cele mai rapide, dar si cele mai scumpe (timp de acces -10μsec) vizavis de 1μsec la memoria anterioara. Din acest motiv cu acest tip de memorie este echipat chiar procesorul calculatorului.

Registrele de memorie pot fi inexplicite, la care utilizatorul nu are acces sau  explicite la care acces, le poate utiliza in programe.