Memorija računala

  • Upload
    mapet

  • View
    242

  • Download
    0

Embed Size (px)

Citation preview

  • 7/25/2019 Memorija raunala

    1/16

    MEMORIJA RACUNALA

    Sveuilite u Mostaru, Fakultet prirodoslovno ateatiki! i od"o#ni! $nanosti

    MAR%O &ASUO'IC I (INO ALIC

  • 7/25/2019 Memorija raunala

    2/16

    Memorija raunala

    Memorijakod raunala su spremita koja se koriste za trenutanu pohranu rezultata

    kao i za pohranu programa. Memorija je obino locirana u neposrednojblizini procesora (CPU) i izraene su e!inom od namjenskih sklopoa"cjelinaizraenih od silicija. #a dugotrajniju pohranu podataka koriste se masona spremita

    podataka gdje trenutno dominiraju tehnologije koje se oslanjaju na magnetska ilioptika sojsta materijala. $azlika izmeu $%M memorije i rstog diska (harddisk) je da podatci na rstom disku ostaju zapisani i nakon to se raunalo ugasi.&ama $%M memorija slu'i kao dio iz kojeg CPU ue podatke koje izraa (budu!ida $%M radi oko puta br'e od rstih diskoa).

    Memorija raunala je sklop koji ima sposobnost pohrane ili uanja odreene koliine

    podataka* i prema potrebi ih stalja na raspolaganje ostalim dijeloima sustaa.

    Kapacitet memorijese mjeri brojem bajtoa koje ona mo'e pohraniti.

    Postoji ie naina podjele memorije* a najop!enitija je podjela na unutarnje ianjske.Unutarnje memorijepriremeno pamte podatke dok se programi izode* iizedene su u obliku ipoa u procesoru* matinoj ploi i kao posebne kartice koje seume!u na matinu plou. U unutarnje memorije spadaju radna memorija + $%M*$,M i prirune memorije.

    &e je podatke nakon obrade u raunalu potrebno trajno pohraniti za budu!uuporabu.Vanjske ili sekundarne memorijedugotrajno pohranjuju elike koliinepodataka* ukljuuju!i i kada se raunalo iskljui. -ajrasprostranjenije anjskememorije su trdi disk i optiki diskoi poput C* / i 0lue $a1 diskoa.

    2ao sklop koji pamti podatke memorija je jedan od naja'nijih dijeloa raunala. okje raunalo upaljeno* CPU neprestano koristi memoriju. 2ada se raunalo ukljui* iz$,M memorije uita BIOS(eng.Basic input

    output system) + skup naredbi koji mu daje osnone in3ormacije o sim djeloima*inicijalizira ih i projeraa da li 3unkcioniraju isprano. &a trdog diska se u radnumemoriju 4 $%M uitaa operatini susta koji korisniku omogu!aa koritenjeraunala. 2ada se pokrene neki program* on se uitaa u $%M* i nakon toga ako seneka datoteka otori i ona se uitaa u $%M* a ukoliko ju snimimo i zatorimo

    program* datoteka se pohranjuje na trdi disk* a program brie iz $%M+a.

    Kratka povijest memorije

    565. Pri magnetni zapis

    )

  • 7/25/2019 Memorija raunala

    3/16

    678. U -jemakoj* 2onrad #use otkria da se programi opisani binarnim

    kombinacijama mogu pohranjiati elektromehanikim principom.

    69:. ,pisao grau i djeloanje raunala. &ako raunalo mora se sastojati od

    sljede!ih dijeloa; ulazne jedinice* izlazne jedinice* memorija*upraljaka jedinica*aritmetiko logika jedinica.

    6:8. . . . >. Memorijski ipoi od 82 (sa preko A tranzist+ora).

    65. Pri BinchesteriB* tj. hard diskoi. Dormat im je bio :*A: ina* akapaciteti suarirali izmeu : i M0.

    65. ,sborne * pro prenosio raunalo. &a cijenom od 7.988 dolara ite'inom od

    A kilograma* ureaj koristi #ilog #+5 procesor i ima8920 $%M+a* dije :*A:+innedisketne jedinice kapaciteta 620 i :+inni monokromatski zaslon.

    65A. rietec objaljuje 7.77M0 (ne3ormatiran) :.A:@ drie.

    657. Philips i &on1 razio C+$,M kao raunalna memorijski element.

    665. /+$%M jedinica >E0.

    Memorije se mogu podijeliti prema:

    trajnosti zapisa podataka;

    priremene 4 $%M memorija

    trajne 4 $,M* trdi disk* C* /* U&0 3lash disk

    tehnologiji zapisa podataka;

    magnetske (F* disketa* mag. rpca* kazeta)

    *

  • 7/25/2019 Memorija raunala

    4/16

    optike (C* /* )

    poluodike (U&0)

    mjestu i 3unkciji;

    unutarnje i anjske

    RAM

    RAM(kratica od Random Access Memory+ memorija s nasuminim pristupom) je oblikprimarne raunalnememorijeijem se sadr'aju mo'e izrano pristupiti* za razliku odsekencijskih memorijskih ureaja kao to su magnetne rpce* Ci /diskoi te trdidiskoi* u kojima pristup odreenom sadr'aju oisi o polo'aju itaa. $%M omogu!uje

    upisianje i itanje podataka* za razliku od $,M+a* iz kojeg je podatke mogu!e samo itati.U $%M se upisuju aktini programi* te in3ormacije potrebne za trenutaan rad raunala.

    $%M memorija se dijeli na; statiki $%M(&$%M)* dinamiki $%M($%M).

    RADA M!MORI"A4 memorija koja omogu!aa itanje i zapisianje podataka tijekomrada raunala* tj. koristi se za pohranu programa i podataka koje procesor trenutno obraujeili !e ih obraiati u skoroj budu!nosti. ($%M je radni prostor u kojem su spremljeni si

    pokrenuti programi i otoreni dokumenti) $%M je radni prostor u kojem se izraajuprogrami i u njega se slijeaju si ulazni podaci* instrukcije* meurezultati obrade i izlazni

    rezultati (ka'emo da je $%M centar protoka podataka u raunalu). &adr'aj $%M+a se tijekomobrade stalno izmjenjuju (noi zamjenjuje stari)* a iskljuenjem raunala si podaci iz $%M+a se neporatno gube. $%M se ubraja u priremene memorije + pamti podatke najdulje doiskljuenja raunala.

    2oliina $%M+a (kapacitet) predstalja jednu od naja'nijih karakteristika raunala* a o njojoise mogu!nosti i brzina cijelog raunala (to je $%M br'i i to ga ie ima* raunalo ucjelini br'e radi). 2apaciteti dananjih radnih memorija kre!u se uglanom od +8 E0(naje!e A+9 E0)* dok su na starijim raunalima jo mogu prona!i kapaciteti od A5* A:8 ili:A M0.

    $%M je napraljen u obliku male ploice na koju je ugraeno ie elektronikih elemenata(ipoa). $%M ploice se postaljaju izrano u posebne utore na matinoj ploi. U osnoi je$%M 3iziki izgraen od bistabila (osnonih elektronikih elemenata koji mogu pamtiti samo

    jednu binarnu znamenku + ili ).

    Elane karakteristike radnih memorija ($%M+a); G elika brzinapristupa podacima + ie od puta br'a od anjskih memorija (brza memorija* ali ne inajbr'a) G relatino mali kapacitet u odnosu na trdi diskG priremeno pamte podatke (najie do iskljuenja raunala) G relatino skupe(skuplje od anjskih memorija)

    +

  • 7/25/2019 Memorija raunala

    5/16

  • 7/25/2019 Memorija raunala

    6/16

    -ipini o.li/i RAM eori#e0

    /rste $%M+a* od rha prema dnu;

  • 7/25/2019 Memorija raunala

    7/16

    Netipini o.li/i RAM2a

    ual+ported $%M

    /ideo $%Mili /$%M

    =$%M

    M$%M

    De$%M

    RAM oduli

    $%M se proizodi u obliku tiskanih ploica s integriranim krugoima. -aje!e su u

    oblikuplu#-inmodula. &tandardni moduli su;

    Single in#line memory module(&

  • 7/25/2019 Memorija raunala

    8/16

    ROM(skra!eno od engl. Read#only memory+ memorijaiz koje se podatci mogu samoitati). 2oristi se kao medij za pohranupodatakau raunalima. #bog toga to se naoaka medijpodatci ne mogu (na jednostaan nain) zapisiati* njegoa upotreba jenaje!a kod distribucije 3irmera(rste so3terato je u uskoj ezi sa raunarlni harderom*

    gdje nema potrebe za estim a'uriranjem).

    ananjipoluodiki$,M ima tipian oblik integralnog kruga* ono to obino zoemoBipB* a razlikujemo ga od ostalih BipoaB esto samo po upisanim oznakama.

    $,M memorija je ugraena u ip na matinoj ploi. Ubraja se u trajne memorije i sadr'ipodatke neophodne za rad raunala. Podaci se u $,M torniki upisuju prilikom proizodnjematine ploe i ne mogu se kasnije brisati ni mijenjati. -aredbe koje se izode neposredno poukljuenju raunala moraju biti trajno pohranjene i ne smiju biti izbrisane + pohranjuju se u$,M koji je izeden tako da se iz njega mo'e samo itati. -aja'niji dio unutar $,M ipa je

    0

  • 7/25/2019 Memorija raunala

    9/16

    modi3iciranoj inaici 4Dlash $,M. Mobilni tele3onii neki drugi runi elektronski ureaji koji

    barataju podatcima takoer koriste $,M ili 3lash memoriju.

    Hedan od razloga zbog kojih je $,M jo uijek u upotrebi je brzina + magnetni diskoisumnogo sporiji. rugi je injenica da se upraljaki program potreban za rad diska ne mo'e

    nalaziti na samom disku. #ato je 0

  • 7/25/2019 Memorija raunala

    10/16

    Primjenom blokade upisianja podataka* memorija iz koje se mogu i itati i u nju

    upisiati podatci* se priremeno mo'e pretoriti u memoriju iz koje se podatci mogu

    samo itati.

    C+$,Mnije oblik elektronikog $,M+a* e! je to rsta kompaktnog diska. &a C+

    $,M+a se mo'e samo itati* odatle i nazi. 2od C+$ mo'e se pisati samo jednom*

    nakon toga samo itati (slino kod P$,M) i C+$=* u koga se mo'e ie puta upisiati i

    itati (kao KKP$,M).

    iodni matrini $,M* nekad ugraian u raunale i kod tikponica za

    raunalne terminale. Programiranje se rilo postaljanjemdiskretnihpoluodikihdiodana odreenim mjestima na tiskanoj ploi.

    Hedan oblik pred+poluproodnike $,M tehnologije bio je u primjeni kod-%&%+

    inog B%polloB semirskog programa. Programiranje se rilo runim omotaanjem 'ice

    unutar i okolo 3eritnejezgre trans3ormatora.

    Br$ina %itanja

  • 7/25/2019 Memorija raunala

    11/16

    #bog toga to se podatci u njih upisuju prisilnim prolazom elektronakroz izolatorskisloj na

    plutaju!u bazu tranzistora* s remenom se izolacija ote!uje.2od starijih tipoa K%$,M+a*

    ote!enja su nastupala e! poslije . upisianja. Moderni KKP$,M+i mogu pretrpiti od

    nekoliko desetaka do nekoliko stotina tisu!a ciklusa. Poto oaj broj nije neogranien* kao i

    zbog njihoog ogranienog i skupog kapaciteta* nije jerojatno da !e 3lash $,M

    zamijeniti magnetne diskoeu skoroj budu!nosti.

    itanje nije ogranieno. Hedino se mo'e dogoditi da Bcurenje elektrinog nabojaB sa

    tranzistora izazano ioniziraju!om radijacijom skrati upotrebni ijek KKP$,M i K%$,M+a.

    Priruna memorija

    'riru%na memorija* predmemorijaili cac(eje mala memorijakoja slu'i za pohranupodataka koji se esto koriste. U nju se* za razliku odbu33ermemorije mo'e pisati na kojemjesto se 'eli i itati s kojeg mjesta se 'eli.

    Cache je memorija koju koristi procesor kako ne bi morao OOekatiOO dok se ri prijenospodataka izmeu njega i $%M+a. 2oristi kao posrednik? pri prijenosu podataka izmeuprocesora i $%M+a* a njegoa brzina odgoara brzini procesora. ,bzirom da je CPU br'i od$%M+a* on bi trebao ekati dok mu $%M poalje ili od njega primi podatke* te bi se timegubilo mnogo remena (cijeli bi rad raunala bio sporiji).

    Kratki opis rada; CPU alje podatke elikom brzinom Cache memoriji* a Cache ihjednakom brzinom priha!a (jednako je brz kao CPU).

  • 7/25/2019 Memorija raunala

    12/16

    2ada procesor dobalja podatke iz $%M+a* treba mu prosjeno oko 8ns. 2ako

    mikroprocesor radi puno br'e (u ciklusima od A ns) znai da gubi jako puno remena

    ekaju!i na podatke iz $%M+a. Problem se pojaio zbog nerazmjera u poe!anju brzine rada

    izmeu procesora i memorije. -aime* e!i broj komponenti na jedinici porine integriranog

    sklopa rezultira e!im poe!anjem brzine rada procesora u odnosu na memoriju* a da bi se na

    neki nain donekle anulirala ta razlika u brzini izmeu brzog mikroprocesora i sporih

    memorija i ostalih komponenti raunala* uodi se cache memorija.

    #bog toga je trebalo postoje!i susta sistemske memorije poboljati ili ugradnjom br'e

    memorije* to bi znaajno poskupilo cijenu sustaa ili odgoaraju!im tehnikim inoacijama.

    U oom sluaju* hijerarhijska organizacija memorije*pokazala se kao idealna jer se

    dodaanjem malenog kapaciteta brze memorije (&$%M tehnologije) trebala ubrzati elika

    koliina spore i manje skupe memorije. Iako je na samom procesoru ugraen tz. Q

    predmemorija* mala priruna memorija iji sadr'aj sa lokacija procesor dobalja jednako

    brzo kao i iz sojih registara* a izan procesora ugrauje se u raunarski susta tz. QA cache*

    brzi memorijski spremnik u koji se pohranjuje dio podataka iz $%M+a za koje se

    pretpostalja da !e ih procesor ubrzo zatra'iti. QA cache otprilike je duplo br'i od $%Ma i

    ima kapacitet od :A20do M0.

    Nain rada prirune eori#e

    Elana se memorija sastoji od Anadresibilnog prostora rijei* kod kojeg saku rije

    doha!amo pomo!u n+bitne adrese. a bismo podatke prebacili u prirunu memoriju* a

    glanu memoriju dijelimo na odgoaraju!e blokoe rijei 3iksne du'ine 2. &toga je ukupan

    broj blokoa . Priruna memorija je podijeljena na C linija u koje mo'e stati 2

    rijei. 2ako je priruna memorija manji od glane memorije to !e i broj raspolo'iih linija

    biti manji od ukupnog broja blokoa (CRRM) to znai da !e samo odreeni broj blokoa

    ))

  • 7/25/2019 Memorija raunala

    13/16

    mo!i biti u prirunoj memoriji. %ko se ita neka rije iz odreenog bloka tada se ita taj

    blok prebacuje u jednu liniju prirune memorije. 2ako ima ie blokoa nego linija* jedna se

    linija nikada ne mo'e trajno pridjeliti samo jednom bloku nego saka linija sadr'i oznaku

    koja goori o tome koji memorijski blok trenutno zauzima odreenu liniju prirune

    memorije. ,znaka se stara od dijela bitoa koji naznaaaju adresu bloka u glanoj

    memoriji.

    Uinkovitost prirune eori#e

    Uinkoitost prirune memorije odreuje broj koji goori koliko je puta procesoru starno i

    isporuen podatak nakon to ga je zatra'io. U tom kontekstu esto se koriste izraz kao to je

    pogodak (eng. hit) koji oznaaa da je podatak kojeg procesor tra'i starno i pronaen u

    cache memoriji. U sluaju da ga tamo nema ka'emo da je rije o promaaju (eng. miss).

    Postoje tri razliita tipa promaaja;

    -ezaobilazni (eng. compulsor1) promaaj pri prom posezanju za podacima iz

    memorije kada je cache

    jo prazanN

    2apacitetni (eng. capacit1) promaaj koji se jalja ako se si potrebni blokoi ne

    mogu smjestiti

    odmah u cache nego ih se dobalja kasnije. Uzrok promaaja je nedostatna eliina

    prirune memorije.

    2on3liktni promaaj je onaj koji nastaje zbog primijenjene strategije prebacianja

    podataka u cache. -aime ako ie blokoa iz $%M+a pretendira na isto mjesto u cache

    memoriji* ne mogu

    se si uitati odmah nego ih se dobalja kasnije. Ponekad se oa rsta promaaja zoe

    promaajem kolizije ili inter3erencijeN

    )*

  • 7/25/2019 Memorija raunala

    14/16

    /rijeme potrebno za dobaljanje podatka iz prirune memorije je rijeme pogotka (eng. hit

    time). %ko se podatak ne dohati* goorimo o promaaju* pa u tom sluaju doha!aju se

    podaci iz hijerarhijski ni'e memorijske strukture i premjetaju u cache. /rijeme koje protekne

    da se dohati blok iz ni'e memorijske strukture* a zatim prebaci u prirunu memoriju i iz

    njega dohati podatak* naziamo globom za promaaj (miss penalt1). Uspjenost pogaanja

    (hit ratio) mjeri se kao postotak uspjeno dobaljenih podataka iz prirune memorije u

    odnosu na ukupan broj posezanja* neuspjenost (eng. miss ratio) je komplementarna

    rijednost i raunamo je kao +hitSratio. Cilj je da uspjenost pogaanja bude to je mogu!e

    e!a.

    Primjer;

    Pretpostaimo sljede!e;

    brzina doha!anja podataka iz Q prirune memorije je ns

    brzina doha!anja podataka iz glane memorije je ns

    uspjenost pogaanja 6T* to znai da !e tijekom posezanja za podacima* 6 biti u

    prirunoj memoriji* a u $%Mu.

    0ez prirune memorije* trebalo bi nam ukupno

    IVnsns

    remena za dobaljanje podataka. U sluaju prirune memorije* treba nam

    IAVW6V6ns*

    to znai da smo ita postupak ubrzali za "6:.7 puta.

    &a ciljem da se to ie poe!a postotak uspjenosti* razijene su razliite tehnike* koje

    djeluju na razliite uzroke promaaja. Iehnike se odnose na;

    )+

  • 7/25/2019 Memorija raunala

    15/16

    eliinu prirune memorije

    3unkcije koje preslikaaju podatke iz $%Ma u cache

    algoritme temeljem kojih se postoje!i blokoi iz cachea zamjenjuju noima

    nainom na koji se upisuju blokoi

    odabirom eliine blokoa

    brojem prirunih memorija memorija (Q*QA...).

    )

  • 7/25/2019 Memorija raunala

    16/16

    https;""hr.ikipedia.org"iki"$%M

    https;""hr.ikipedia.org"iki"$aTC9T5unalnaSmemorija

    https;""en.ikipedia.org"iki"$andom+accessSmemor1

    )1

    https://hr.wikipedia.org/wiki/RAMhttps://hr.wikipedia.org/wiki/Ra%C4%8Dunalna_memorijahttps://en.wikipedia.org/wiki/Random-access_memoryhttps://hr.wikipedia.org/wiki/RAMhttps://hr.wikipedia.org/wiki/Ra%C4%8Dunalna_memorijahttps://en.wikipedia.org/wiki/Random-access_memory