Grundlagen von Computern - Primärspeicher

In Computern ist Speicher erforderlich, um Daten und Anweisungen zu speichern. Der Speicher ist physisch als eine große Anzahl von Zellen organisiert, die jeweils ein Bit speichern können. Logischerweise sind sie als aufgerufene Bitgruppen organisiertwordsdenen eine Adresse zugewiesen ist. Über diese wird auf Daten und Anweisungen zugegriffenmemory address. Die Geschwindigkeit, mit der auf diese Speicheradressen zugegriffen werden kann, bestimmt die Kosten des Speichers. Schneller die Speichergeschwindigkeit, höher der Preis.

Man kann sagen, dass der Computerspeicher hierarchisch organisiert ist, wobei der Speicher mit den schnellsten Zugriffsgeschwindigkeiten und den höchsten Kosten oben liegt, während der Speicher mit den niedrigsten Geschwindigkeiten und damit den niedrigsten Kosten unten liegt. Basierend auf diesen Kriterien gibt es zwei Arten von Speicher:primary und secondary. Hier werden wir uns den Primärspeicher im Detail ansehen.

Die Hauptmerkmale des Primärspeichers, die ihn vom Sekundärspeicher unterscheiden, sind:

Der Prozessor greift direkt darauf zu
Es ist der schnellste verfügbare Speicher
Jedes Wort wird ebenso gespeichert wie
Es ist flüchtig, dh sein Inhalt geht nach dem Ausschalten verloren

Da Primärspeicher teuer sind, werden Technologien entwickelt, um seine Verwendung zu optimieren. Dies sind breite Arten von Primärspeicher.

RAM

RAM steht für Random Access Memory. Der Prozessor greift unabhängig von der Wortlänge direkt auf alle Speicheradressen zu, wodurch das Speichern und Abrufen schnell erfolgt. RAM ist der schnellste verfügbare Speicher und daher der teuerste. Diese beiden Faktoren implizieren, dass RAM in sehr kleinen Mengen von bis zu 1 GB verfügbar ist. RAM ist flüchtig, aber ich kann von einem dieser beiden Typen sein

DRAM (Dynamic RAM)

Jede Speicherzelle in einem DRAM besteht aus einem Transistor und einem Kondensator, die ein Datenbit speichern. Diese Zelle verliert jedoch ihre Ladung und daher werden Daten in weniger als einer Tausendstelsekunde gespeichert. Es muss also tausendmal pro Sekunde aktualisiert werden, was Prozessorzeit in Anspruch nimmt. Aufgrund der geringen Größe jeder Zelle kann ein DRAM jedoch eine große Anzahl von Zellen aufweisen. Der primäre Speicher der meisten PCs besteht aus DRAM.

SRAM (SRAM)

Jede Zelle im SRAM besteht aus einem Flip-Flop, das ein Bit speichert. Es behält sein Bit bei, bis die Stromversorgung eingeschaltet ist, und muss nicht wie DRAM aktualisiert werden. Es hat auch kürzere Lese- / Schreibzyklen im Vergleich zu DRAM. SRAM wird in speziellen Anwendungen verwendet.

Rom

ROM steht für Read Only Memory. Wie der Name schon sagt, kann ROM nur vom Prozessor gelesen werden. Neue Daten können nicht in das ROM geschrieben werden. In das ROM zu speichernde Daten werden während der Herstellungsphase selbst geschrieben. Sie enthalten Daten, die nicht geändert werden müssen, z. B. die Startsequenz eines Computers oder algorithmische Tabellen für mathematische Anwendungen. ROM ist langsamer und daher billiger als RAM. Es behält seine Daten auch bei ausgeschaltetem Gerät bei, dh es ist nicht flüchtig. ROM kann nicht so geändert werden, wie RAM sein kann, aber Technologien stehen zur Verfügung, um diese Arten von ROMs zu programmieren -

PROM (Programmierbares ROM)

PROM kann mit einem speziellen Hardwaregerät namens PROM-Programmierer oder PROM-Brenner programmiert werden.

EPROM (löschbares programmierbares ROM)

Das EPROM kann gelöscht und dann mit speziellen elektrischen Signalen oder UV-Strahlen programmiert werden. EPROMs, die mit UV-Strahlen gelöscht werden können, werden als UVEPROM bezeichnet, und solche, die mit elektrischen Signalen gelöscht werden können, werden als EEPROM bezeichnet. Der Umgang mit elektrischen Signalen ist jedoch einfacher und sicherer als UV-Strahlen.

Cache-Speicher

Ein kleines Stück flüchtigen Hochgeschwindigkeitsspeichers, das dem Prozessor für eine schnelle Verarbeitung zur Verfügung steht, wird aufgerufen cache memory. Der Cache kann ein reservierter Teil des Hauptspeichers, ein anderer Chip auf der CPU oder ein unabhängiges Hochgeschwindigkeitsspeichergerät sein. Der Cache-Speicher besteht aus schnellen SRAMs. Der Vorgang, bei dem einige Daten und Anweisungen für einen schnelleren Zugriff im Cache gespeichert werden, wird aufgerufencaching. Das Caching erfolgt, wenn immer wieder auf eine Reihe von Daten oder Anweisungen zugegriffen wird.

Wann immer der Prozessor Daten oder Anweisungen benötigt, überprüft er zuerst den Cache. Wenn es dort nicht verfügbar ist, wird auf den Hauptspeicher und schließlich auf den Sekundärspeicher zugegriffen. Da der Cache eine sehr hohe Geschwindigkeit aufweist, ist der Zeitaufwand für den Zugriff jedes Mal vernachlässigbar, verglichen mit der Zeitersparnis, wenn sich tatsächlich Daten im Cache befinden. Das Finden von Daten oder Anweisungen im Cache wird aufgerufencache hit.