Jerarquía de memoria en la arquitectura de computadoras

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En el diseño del sistema informático, un procesador , así como una gran cantidad de dispositivos de memoria. Sin embargo, el principal problema es que estas piezas son caras. Entonces el organización de la memoria del sistema se puede hacer por jerarquía de memoria. Tiene varios niveles de memoria con diferentes tasas de rendimiento. Pero todos estos pueden proporcionar un propósito exacto, de modo que se pueda reducir el tiempo de acceso. La jerarquía de la memoria se desarrolló según el comportamiento del programa. Este artículo analiza una descripción general de la jerarquía de memoria en la arquitectura de la computadora.

¿Qué es la jerarquía de la memoria?

La memoria de una computadora se puede dividir en cinco jerarquías según la velocidad y el uso. El procesador puede pasar de un nivel a otro según sus requisitos. Las cinco jerarquías en la memoria son registros, caché, memoria principal, discos magnéticos y cintas magnéticas. Las primeras tres jerarquías son memorias volátiles, lo que significa que cuando no hay energía y luego automáticamente pierden sus datos almacenados. Mientras que las dos últimas jerarquías no son volátiles, lo que significa que almacenan los datos de forma permanente.




Un elemento de memoria es el conjunto de dispositivos de almacenamiento que almacena los datos binarios en el tipo de bits. En general, el almacenamiento de la memoria se pueden clasificar en dos categorías, como volátiles y no volátiles.

Jerarquía de memoria en la arquitectura de computadoras

los diseño de jerarquía de memoria en un sistema informático incluye principalmente diferentes dispositivos de almacenamiento. La mayoría de las computadoras estaban incorporadas con almacenamiento adicional para funcionar con más potencia más allá de la capacidad de la memoria principal. El seguimiento diagrama de jerarquía de memoria es una pirámide jerárquica para la memoria de la computadora. El diseño de la jerarquía de la memoria se divide en dos tipos, como la memoria primaria (interna) y la memoria secundaria (externa).



Jerarquía de memoria

Jerarquía de memoria

Memoria primaria

La memoria principal también se conoce como memoria interna, y el procesador puede acceder a ella directamente. Esta memoria incluye los registros principal, caché y CPU.


Memoria secundaria

La memoria secundaria también se conoce como memoria externa, y el procesador puede acceder a ella a través de un módulo de entrada / salida. Esta memoria incluye un disco óptico, un disco magnético y una cinta magnética.

Características de la jerarquía de la memoria

Las características de la jerarquía de la memoria incluyen principalmente las siguientes.

Rendimiento

Anteriormente, el diseño de un sistema informático se realizaba sin jerarquía de memoria, y la brecha de velocidad entre la memoria principal y los registros de la CPU aumenta debido a la gran disparidad en el tiempo de acceso, lo que provocará un menor rendimiento del sistema. Entonces, la mejora era obligatoria. La mejora de esto se diseñó en el modelo de jerarquía de memoria debido al aumento del rendimiento del sistema.

Capacidad

La capacidad de la jerarquía de la memoria es la cantidad total de datos que la memoria puede almacenar. Porque siempre que cambiemos de arriba hacia abajo dentro de la jerarquía de la memoria, la capacidad aumentará.

Tiempo de acceso

El tiempo de acceso en la jerarquía de memoria es el intervalo de tiempo entre la disponibilidad de datos y la solicitud de lectura o escritura. Porque cada vez que cambiamos de arriba hacia abajo dentro de la jerarquía de la memoria, el tiempo de acceso aumentará

Costo por bit

Cuando cambiamos de abajo hacia arriba dentro de la jerarquía de memoria, el costo de cada bit aumentará, lo que significa que una memoria interna es costosa en comparación con la memoria externa.

Diseño de jerarquía de memoria

La jerarquía de memoria en las computadoras incluye principalmente lo siguiente.

Registros

Por lo general, el registro es una RAM estática o SRAM en el procesador de la computadora que se usa para contener la palabra de datos que generalmente es de 64 o 128 bits. El contador de programas registrarse es lo mas importante así como se encuentran en todos los procesadores. La mayoría de los procesadores utilizan un registro de palabra de estado y un acumulador. Se utiliza un registro de palabra de estado para la toma de decisiones y el acumulador se utiliza para almacenar los datos como una operación matemática. Por lo general, las computadoras como computadoras complejas tener tantos registros para aceptar la memoria principal, y RISC- conjunto de instrucciones reducido las computadoras tienen más registros.

Memoria caché

La memoria caché también se puede encontrar en el procesador, sin embargo, rara vez puede ser otra IC (circuito integrado) que se divide en niveles. La caché contiene la cantidad de datos que se utilizan con frecuencia desde la memoria principal. Cuando el procesador tiene un solo núcleo, rara vez tendrá dos (o) niveles de caché más. Los actuales procesadores de múltiples núcleos tendrán tres, 2 niveles para cada núcleo, y se comparte un nivel.

Memoria principal

La memoria principal de la computadora no es más que la unidad de memoria en la CPU que se comunica directamente. Es la unidad de almacenamiento principal de la computadora. Esta memoria es rápida y se utiliza para almacenar los datos durante las operaciones de la computadora. Esta memoria se compone de RAM y ROM.

Discos magneticos

Los discos magnéticos en la computadora son placas circulares fabricadas de plástico o metal por material magnetizado. Con frecuencia, se utilizan dos caras del disco y se pueden apilar muchos discos en un eje mediante cabezales de lectura o escritura disponibles en cada plano. Todos los discos en computadora giran conjuntamente a alta velocidad. Las pistas en la computadora no son más que bits que se almacenan dentro del plano magnetizado en lugares próximos a círculos concéntricos. Estos suelen estar separados en secciones que se denominan sectores.

Cinta magnética

Esta cinta es una grabación magnética normal que está diseñada con una delgada cubierta magnetizable sobre una película plástica extendida de la tira delgada. Esto se utiliza principalmente para realizar copias de seguridad de grandes datos. Siempre que la computadora requiera acceder a una tira, primero se montará para acceder a los datos. Una vez que se permiten los datos, se desmontarán. El tiempo de acceso a la memoria será más lento dentro de la banda magnética y tardará unos minutos en acceder a una banda.

Ventajas de la jerarquía de memoria

La necesidad de una jerarquía de memoria incluye lo siguiente.

  • La distribución de la memoria es sencilla y económica
  • Elimina la destrucción externa
  • Los datos se pueden esparcir por todas partes
  • Permite la paginación por demanda y la paginación previa
  • El intercambio será más competente

Por lo tanto, se trata de jerarquía de memoria . De la información anterior, finalmente, podemos concluir que se utiliza principalmente para disminuir el costo de bits, la frecuencia de acceso y para aumentar la capacidad, el tiempo de acceso. Por tanto, depende del diseñador cuánto necesitan estas características para satisfacer las necesidades de sus consumidores. Aquí hay una pregunta para ti, jerarquía de memoria en el sistema operativo ?