Microsoft Office

руководство для женщин




Измерить быстродействие памяти — задача достаточно сложная. Во-первых, следует понять принцип работы ОЗУ и то, что оно действительно очень быстрое. В современном компьютере реальное отличие между различными технологиями памяти заключается в быстродействии контроллера памяти (который является частью набора микросхем) и шине, используемой для передачи данных из одного места в другое. Вот краткий обзор некоторых основных частей ПК.

Микропроцессор — это «мозг»- который производит вычисления. Процессору помогает набор микросхем, о число компонента и которого входит контроллер памяти, отвечающий за передачу данных между памятью и процессором и в обратном направлении. Шина — это магистраль на системной плате для данных, представляющая собой параллельные дорожки, соединяющие процессор, память и другие устройства, в том числе отвечающие за ввод и вывод.

Системная плата также содержит шину памяти, идущую от контроллера памяти к ОЗУ. Шина памяти последних компьютеров на самом состоит из двух: основной, идущей от процессора к основной памяти, и дополнительной — от контроллера памяти к кэш-памяти. Когда процессору нужны определенные данные из памяти, он отправляет запрос контроллеру памяти, который извлекает информацию из ОЗУ и в то же время отправляет сообщение процессору о том, когда данные будут готовы к обработке.

Выполнение команды, управление контроллером, отчет процессору и собственно перемещение данных — все ото является частью функций подсистемы памяти. Время извлечения данных из памяти зависит от быстродействия процессора, набора микросхем и типы памяти, которая объединяет все эти компоненты. Время выборки для старых микросхем памяти к модулей находится в пределах 100-50 нс. Чем меньше этот показатель, тем быстрее микросхемы реагируют на команды. С появлением технологии SDRAM микросхемы памяти стали достаточно быстрыми, чтобы работать синхронно с системной шиной компьютера. Каждая комбинация переднего и заднего фронта сигнала тактового генератора определяет одни цикл. Таким образом, тактовый генератор, работающий с частотой 13.1 МГц, производит 1.43 миллиона циклов в секунду.

Некоторые компоненты компьютера настолько быстры, что способны выполнять работу за один цикл, тогда как другим на это потребуется несколько циклов. Скорость же современных процессоров обычно выше скорости шины за счет так называемого умножителя частоты. Физическое местоположение основной памяти также помогает определить ее скорость в системе. Чем больше тактовая частота микропроцессора и его шины памяти, тем больше эффект от даже небольшой разницы в расстоянии между ними. Среди других способов, использующихся инженерами для уменьшения времени реакции памяти, можно назвать расслоение, конвейерную обработку и пакетную передачи. При использовании расслоения памяти процессор распределяет свое внимание между двумя и более банками памяти или блоками ячеек в рамках одной микросхемы.

Каждый раз при обращении процессора к блоку памяти, требуется около одного тактового цикла, чтобы произвести сброс, а переходя к другому банку, процессор продолжает работать, не останавливаясь на целый цикл. В случае SDRAM и при использовании некоторых других типов микросхем памяти присутствуют два независимых банка ячеек, позволяющих обрабатывать информацию постоянно. В системе с конвейерной обработкой задача разделяется на небольшие перекрывающиеся задачи, соответствующие разным этапам выполняемой работы. Пакетная передача — это технология, по которой процессор сам предполагает, какие данные или инструкции понадобятся в ближайшем будущем. При этом он захватывает не только блок информации, который ему нужен, но и данные, расположенные в ячейках с последующими адресами, так как вполне вероятно, что дополнительные данные находятся неподалеку.

Кэш-память — это небольшой блок очень быстрой памяти, которая физически располагается очень близко к процессору. Поскольку она находится близко и процессору не нужно обращаться к контроллеру памяти, чтобы получить к ним доступ, содержимое кэш-памяти можно очень быстро извлечь. Здесь идет речь о наносекундах (миллиардные доли секунды), но именно эти сэкономленные наносекунды играют немалую роль в обеспечении быстродействия систем. Разработчики памяти следуют правилу «80/20». Оно означает, что около 20% инструкций, приложений и донных обычного компьютера используются на протяжении 80% рабочего времени.

Среди наиболее часто использующихся фрагментов кода находятся инструкции низкого уровня для сохранения или извлечения файлов, распознавание вводимых с клавиатуры символов и, все больше и больше команд, связанных с Internet. Когда процессор выполняет инструкцию, контроллер памяти копирует ее в кэш. Последние использованные биты данных имеют наивысший приоритет. А когда кэш-память полностью заполнена, самые «старые» биты данных удаляются, а на их место записываются новые. Кэш-память может быть частью самого процессора, либо располагаться рядом на модуле или картридже, на котором расположен процессор, либо в гнезде на системной плате. В современных компьютерах часто используется более одного уровня кэшпамять нескольких уровнен. Ближайшая называется кэш-памятью первого уровня, кэшем L1, или основным кэшем.

Кэш-память второго уровня, также называемая кэшем L2, выполняет контроль дополнительной. В системах без кэша L1 кэш-память второго уровня оказывается основной. Кэш L2 может быть как частью процессора, так и представлять собой микросхему, расположенную недалеко от него. Самый быстрый кэш L2 расположен в корпусе процессора, так как при этом расстояние для передачи данных уменьшается до минимума. Работой кэш-памяти управляет специальный контроллер кэш-памяти. Когда эта микросхема получает инструкцию по главной памяти, она также захватывает следующие несколько инструкций и помещает их в кэш, логически подразумевая, что соседние инструкции также понадобятся. Чем лучше алгоритм управления контроллером кэш-памяти, тем более эффективно используется кэш и тем сильнее повышается быстродействие процессора

Top