Основные характеристики ЭВМ 2 страница

Программа (для ЭВМ) – упорядоченная последовательность команд, подлежащая обработке.^¨

Принцип программного управления может быть осуществлен различными способами. Стандартом для построения практически всех ЭВМ стал принцип, описанный Дж. фон Нейманом в 1945 г. при построении еще первых образцов ЭВМ. Суть его заключается в следующем.

Все вычисления, предписанные алгоритмом решения задачи, должны быть представлены в виде программы, состоящей из последовательности управляющих слов-команд. Каждая команда содержит указания на конкретную выполняемую операцию, место нахождения (адреса) операндов и ряд служебных признаков.

Операнды – переменные, значения которых участвуют в операциях преобразования данных. Список (массив) всех переменных (входных данных, промежуточных значений и результатов вычислений) является еще одним неотъемлемым элементом любой программы.

Для доступа к программам, командам и операндам используются их адреса. В качестве адресов выступают номера ячеек памяти ЭВМ, предназначенных для хранения объектов. Информация (командная и данные: числовая, текстовая, графическая и т.п.) кодируется двоичными цифрами 0 и 1. Поэтому различные типы информации, размещенные в памяти ЭВМ, практически неразличимы, идентификация их возможна лишь при выполнении программы, согласно ее логике, по контексту.

Каждый тип информации имеет форматы - структурные единицы информации, закодированные двоичными цифрами 0 и 1. Обычно все форматы данных, используемые в ЭВМ, кратны байту, т.е. состоят из целого числа байтов.

Последовательность битов в формате, имеющая определенный смысл, называется полем. Например, в каждой команде программы различают поле кода операций, поле адресов операндов. Применительно к числовой информации выделяют знаковые разряды, поле значащих разрядов чисел, старшие и младшие разряды.

Последовательность, состоящая из определенного принятого для данной ЭВМ числа байтов, называется словом. Для больших ЭВМ размер слова составляет четыре байта, для ПЭВМ - два байта. В качестве структурных элементов информации различают также полуслово, двойное слово и др.

История развития ВТ (ЭВМ)

Рассмотрим развитие вычислительной техники с точки зрения структурной схемы построения и элементной базы.

1 поколение ЭВМ (1940-1955 г.г.)

ЭВМ этого поколения были построены на электронных лампах, запоминающие устройства (ЗУ) – на линиях задержки, для этого времени характерны ЗУ вращающегося типа и электростатические ЗУ (трубки Уильямса). В качестве устройств ввода-вывода (Увв) использовались перфоленты, перфокарты, магнитные ленты, печатающие устройства. Первые упоминания о результатах работ по созданию ЭВМ относятся к 1944-1946 г.г. С 1946 г. По июнь 1948 г. в Манчестерском университете (Великобритания) велись работы по созданию ЭВМ «Mark-1», которая в 1951 г. была выпущена в промышленное производство («Ferranti Mark 1»). С 1944г. по 1952 г. в Пенсильванском университете (США) при участии фон Неймана была создана ЭВМ, в основу которой и был заложен принцип хранимой программы. С 1946 по 1949 г.г. в Кембриджском университете также велись работы по созданию ЭВМ.

2 поколение ЭВМ (1956-1960 г.г.)

ЭВМ этого поколения были построены на электронных лампах, транзисторах, запоминающие устройства построены на магнитных сердечниках, появились первые магнитные диски (магнитные барабаны), в это время начинают развиваться языки программирования, появились первые языки программирования высокого уровня (FORTRAN, AlgoL-60, Modula). Была создана фирма IBM.

Обобщенная структурная схема ЭВМ первых двух поколений представлена на рисунке 1.3.

В любой ЭВМ имеются устройства ввода информации (УВв), с помощью которых пользователи вводят в ЭВМ программы решаемых задач и данные к ним. Введенная информация полностью или частично сначала запоминается в оперативном запоминающем устройстве (ОЗУ), а затем переносится во внешнее запоминающее устройство (ВЗУ), предназначенное для длительного хранения информации, где преобразуется в специальный программный объект - файл.

Файл – хорошо структурированный набор данных (определенного формата (типа)), который хранится во внешней памяти компьютера и имеет собственное уникальное имя.

«Файл - идентифицированная совокупность экземпляров полностью описанного в конкретной программе типа данных, находящихся вне программы во внешней памяти и доступных программе посредством специальных операций (ГОСТ 20866 - 85)».

При использовании файла в вычислительном процессе его содержимое переносится в ОЗУ. Затем программная информация команда за командой считывается в устройство управления (УУ). Устройство управления предназначается для автоматического выполнения программ путем принудительной координации всех остальных устройств ЭВМ. Цепи сигналов управления показаны на рисунке 1.3 штриховыми линиями. Вызываемые из ОЗУ команды дешифрируются устройством управления:

§ определяется код операции, которую необходимо выполнить следующей,

§ определяются адреса операндов, принимающих участие в данной операции.

В зависимости от количества используемых в команде операндов различаются одно-, двух-, трехадресные и безадресные команды. В одноадресных командах указывается, где находится один из двух обрабатываемых операндов. Второй операнд должен быть помещен заранее в арифметическое устройство (для этого в систему команд вводятся специальные команды пересылки данных между устройствами).

Двухадресные команды содержат указания о двух операндах, размещаемых в памяти (или в регистрах и памяти). После выполнения команды в один из этих адресов засылается результат, а находившийся там операнд теряется.

В трехадресных командах обычно два адреса указывают, где находятся исходные операнды, а третий - куда необходимо поместить результат.

В безадресных командах обычно обрабатывается один операнд, который до и после операции находится на одном из регистров арифметико-логического устройства (АЛУ). Кроме того, безадресные команды используются для выполнения служебных операций (очистить экран, заблокировать клавиатуру, снять блокировку и др.).

Все команды программы выполняются последовательно, команда за командой, в том порядке, как они записаны в памяти ЭВМ (естественный порядок следования команд). Этот порядок характерен для линейных программ, т.е. программ, не содержащих разветвлений. Для организации ветвлений используются команды, нарушающие естественный порядок следования команд. Отдельные признаки результатов r(r = 0, r < 0, r > 0 и др.) устройство управления использует для изменения порядка выполнения команд программы.

Арифметико-логическое устройство (АЛУ) выполняет арифметические и логические операции над данными. Основной частью АЛУ является операционный автомат, в состав которого входят сумматоры, счетчики, регистры, логические преобразователи и др. Оно каждый раз перенастраивается на выполнение очередной операции. Результаты выполнения отдельных операций сохраняются для последующего использования на одном из регистров АЛУ или записываются в память. Результаты, полученные после выполнения всей программы вычислений, передаются на устройства вывода (УВыв) информации. В качестве УВыв могут использоваться экран дисплея, принтер, графопостроитель и др.

Современные ЭВМ имеют достаточно развитые системы машинных операций. Например, ЭВМ типа IBM PC имеют около 200 различных операций (170 - 230 в зависимости от типа микропроцессора). Любая операция в ЭВМ выполняется по определенной микропрограмме, реализуемой в схемах АЛУ соответствующей последовательностью сигналов управления (микрокоманд). Каждая отдельная микрокоманда- это простейшее элементарное преобразование данных типа алгебраического сложения, сдвига, перезаписи информации и т.п.

Уже в первых ЭВМ для увеличения их производительности широко применялось совмещение операций. При этом последовательные фазы выполнения отдельных команд программы (формирование адресов операндов, выборка операндов, выполнение операции, отсылка результата) выполнялись отдельными функциональными блоками. В своей работе они образовывали своеобразный конвейер, а их параллельная работа позволяла обрабатывать различные фазы целого блока команд. Этот принцип получил дальнейшее развитие в ЭВМ следующих поколений. Но все же первые ЭВМ имели очень сильную централизацию управления, единые стандарты форматов команд и данных, «жесткое» построение циклов выполнения отдельных операций, что во многом объясняется ограниченными возможностями используемой в них элементной базы. Центральное устройство управления (УУ) обслуживало не только вычислительные операции, но и операции ввода-вывода, пересылок данных между ЗУ и др. Все это позволяло в какой-то степени упростить аппаратуру ЭВМ, но сильно сдерживало рост их производительности.

3 поколение ЭВМ (1960-1970 г.г.)

В связи с появлением интегральных микросхем, транзисторов, диодов и других устройств, появилась возможность организовывать прерывания в вычислениях. Это позволило организовать мультипрограммный режим работы, а появление операционных систем (ОС) дало качественно новые возможности для управления вычислительным процессом. Первой торговой маркой фирмы IBM стала ОС DOS, а затем появилась ОС MS DOS.

Операционная система (ОС) – комплекс взаимосвязанных файлов и программ, которые отвечают за управление вычислительным процессом на компьютере и за организацию взаимодействие пользователя и компьютера.

В ЭВМ третьего поколения произошло усложнение структуры за счет разделения процессов ввода-вывода информации и ее обработки (рисунок 1.4).

Сильносвязанные устройства АЛУ и УУ получили название процессор, т.е. устройство, предназначенное для обработки данных. В схеме ЭВМ появились также дополнительные устройства, которые имели названия: процессоры ввода-вывода, устройства управления обменом информацией, каналы ввода-вывода (КВВ). Последнее название получило наибольшее распространение применительно к большим ЭВМ. Здесь наметилась тенденция к децентрализации управления и параллельной работе отдельных устройств, что позволило резко повысить быстродействие ЭВМ в целом.

Среди каналов ввода-вывода выделяли мультиплексные каналы, способные обслуживать большое количество медленно работающих устройств ввода-вывода (УВВ), и селекторные каналы, обслуживающие в многоканальных режимах скоростные внешние запоминающие устройства (ВЗУ).

4 поколение ЭВМ (1970-1990 г.г.)

В начале 70-х годов за счет развития элементной базы (появление больших интегральных схем (БИС), магнитных устройств большой емкости, микропроцессоров) стоимость хранения единицы информации на магнитных носителях стала меньше, чем на традиционных носителях (бумажных).Это привело к созданию персональных ЭВМ (ПЭВМ) и позволило внедрять их во все сферы производства. Кроме того, появление новых мощных языков программирования позволило создавать большие информационные системы, ориентированные на обработку больших объемов данных (БД).

База данных (БД) – один или несколько взаимосвязанных фалов, в которых хранится информация о реальных объектах конкретной предметной области в хорошо структурированном виде.

В персональных ЭВМ, относящихся к ЭВМ четвертого поколения, произошло дальнейшее изменение структуры (рисунок 1.5). Они унаследовали ее от мини-ЭВМ.

Соединение всех устройств в единую машину обеспечивается с помощью общей системной шины, представляющей собой линии передачи данных, адресов, сигналов управления и питания. Единая система аппаратурных соединений значительно упростила структуру, сделав ее еще более децентрализованной. Все передачи данных по шине осуществляются под управлением сервисных программ.

Ядро ПЭВМ образуют процессор и основная память (ОП), состоящая из оперативной памяти и постоянного запоминающего устройства (ПЗУ). ПЗУ предназначается для записи и постоянного хранения наиболее часто используемых программ управления и справочной информации, позволяет оперативно только считывать хранящуюся в нем информацию (изменить информацию в ПЗУ нельзя).

Микропроцессор(МП) – центральный блок ПК, предназначенный для управления работой всех блоков машины и для преобразования информации, т.е. выполнения арифметических и логических операций над информацией.

В состав МП входят следующие устройства:

Ø арифметико-логическое устройство (АЛУ), которое предназначено для выполнения всех арифметических и логических операций над числовой и символьной информацией, для ускорения операций с вещественными числами. К АЛУ подключается математический сопроцессор. Математический сопроцессориспользуется для ускоренного выполнения операций над числами с плавающей запятой, имеет свою систему команд и работает параллельно с основным МП, но под его управлением. Последние модели МП, начиная с МП 80486DX, включают сопроцессор в свой состав в качестве устройства с плавающей точкой.;

Ø внутренние регистры, которые служат для кратковременного хранения, записи и выдачи информации, непосредственно используемой в вычислениях в ближайшее время работы ПК. Регистры – быстродействующие ячейки памяти различной длины (8¸64 разрядов);

Ø устройство управления (УУ), которое формирует и подает на все блоки машины управляющие символы, формирует адреса ячеек памяти и передает их для выполнения операции;

Ø интерфейс МП, который реализует сопряжение и связь с другими устройствами ПК; включает в себя связь между устройствами МП, буферные регистры, схемы управления портами ввода-вывода и системной шиной. Интерфейс – совокупность средств сопряжения и связи устройств компьютера, обеспечивающая их эффективное взаимодействие.

Системная шина (СШ) – основное устройство, обеспечивающее объединение в единое целое всех устройств ЭВМ их взаимодействие.

СШ включает в себя четыре шины:

Ø шину данных, содержащую провода и схемы сопряжения для параллельной передачи всех разрядов числового кода операнда;

Ø шину адреса, содержащую провода и схемы сопряжения для параллельной передачи всех разрядов числового кода адреса ячейки основной памяти или порта ввода-вывода внешнего устройства;

Ø шину управления, содержащую провода и схемы сопряжения для передачи управляющих сигналов во все блоки ПК;

Ø шину питания, имеющую провода и схемы сопряжения для подключения блоков ПК к системе электропитания.

Системная шина обеспечивает три направления передачи информации:

§ между МП и ОП;

§ между МК и портами ввода-вывода внешних устройств;

§ между ОП и портами ввода-вывода внешних устройств (в режиме прямого доступа к памяти).

Все блоки ПК (точнее их порты ввода-вывода) через соответствующие унифицированные разъемы подключаются к шине единообразно: непосредственно или через соответствующие адаптеры – согласователи скоростей работы сопрягаемых устройств или контроллеры - специальные устройства управления периферийной аппаратурой. Контроллеры в ПЭВМ играют роль каналов ввода-вывода. В качестве особых устройств следует выделить таймер - устройство измерения времени и контроллер прямого доступа к памяти (КПД) - устройство, обеспечивающее доступ к ОП, минуя процессор.

Управление системной шиной осуществляется либо непосредственно, либо через контроллер шины. Обмен информацией между внешними устройствами и системной шиной выполняется с использованием ASCII-кодов.

Устройства ввода информации:

· клавиатура;

· графические планшеты (диджитайзеры) – ручной ввод графической информации путем перемещения по планшету специального указателя (пера);

· сканеры;

· манипуляторы (джойстик – рычаг, мышь, трекбол – шар в оправе, световое перо – для ввода графической информации на экран дисплея путем управления движением курсора по экрану);

· сенсорные экраны – для ввода отдельных элементов изображения, программ или команд в ПК;

· устройство речевого ввода-вывода – быстроразвивающиеся средства мультимедиа;

· видеомонитор – устройство для отображения вводимой и выводимой информации.

Устройства вывода информации:

· принтеры – печатающие устройства для регистрации информации на бумажный носитель.

· графопостроители (плоттеры) – устройства для вывода графической информации из ПК на бумажный носитель. Векторные плоттеры – вычерчивают изображение при помощи пера. Растровые бывают электростатические, струйные и лазерные. По конструкции плоттеры подразделяются на планшетные и барабанные.

Устройства связи и телекоммуникации используются для связи с другими приборами и подключения ПК к каналам связи и другим ЭВМ и вычислительным сетям (сетевые интерфейсные платы, мультиплексоры передачи данных, модемы).

Сетевой адаптер служит для подключения ПК к каналу связи для работы в составе вычислительной сети. В глобальных сетях функции сетевого адаптера выполняет модулятор-демодулятор (модем).

Средства мультимедиа (multimedia – многосредовость ) – комплекс аппаратных и программных средств, позволяющих человеку общаться с ПК, используя самые разные, естественные для себя среды: звук, видео, графику, тексты, анимацию и др. К средствам мультимедиа относятся: устройства речевого ввода-вывода, сканеры, высококачественные видео- и звуковые платы, платы видео-захвата (снимают изображения с видеомагнитофона или видеокамеры и вводят его в ПК), высококачественные акустические и видеовоспроизводящие системы с усилителями, звуковыми колонками, большими видео-экранами. К средствам мультимедиа относят также внешние запоминающие устройства большой емкости на оптических дисках, часто используемые для записи звуковой и видео информации.

Генератор тактовых импульсов (ГТИ) генерирует последовательность электрических импульсов; синхронизирующих работу всех устройств ПК; частота генерируемых импульсов определяет тактовую частоту ПК, которая является одной из основных характеристик ПЭВМ.

Таймер – внутримашинные электронные часы, обеспечивающие автоматический съем значения текущего момента времени (год, месяц, день, часы, минуты, секунды и доли секунды). Таймер подключается к автономному источнику питания – аккумулятору и при отключении ПК от сети продолжает работать.

Способ формирования структуры ПЭВМ является достаточно логичным и естественным стандартом для данного класса ЭВМ. Децентрализация построения и управления вызвала к жизни такие элементы, которые являются общим стандартом структур современных ЭВМ:

5 поколение ЭВМ (1990-2000 г.г.)

6 поколение ЭВМ (2000 г. по н/вр)

Появилась возможность распараллеливания вычислительного процесса за счет использования 2-х или более процессоров, объединенных в вычислительное ядро. Появилась всемирная сеть Интернет, обеспечивающая потенциальный доступ любого компьютера к глобальной информации. Стали бурно развиваться телекоммуникационные технологии: появилась возможность передавать большие объемы информации на большие расстояния (радио-, спутниковая связь). Так информация хранится на разных ЭВМ, то появилась необходимость разработки концепции распределенной обработки и хранения данных и алгоритмов параллельных вычислений, позволяющих увеличить быстродействие систем обработки информации. Нейро-сети и нейро-технологии позволили это сделать.

Модульность построения, магистральность, иерархия управления

Модульность построения предполагает выделение в структуре ЭВМ достаточно автономных, функционально и конструктивно законченных устройств (процессор, модуль памяти, накопитель на жестком или гибком магнитном диске).

Модульная конструкция ЭВМ делает ее открытой системой, способной к адаптации и совершенствованию. К ЭВМ можно подключать дополнительные устройства, улучшая ее технические и экономические показатели. Появляется возможность увеличения вычислительной мощности, улучшения структуры путем замены отдельных устройств на более совершенные, изменения и управления конфигурацией системы, приспособления ее к конкретным условиям применения в соответствии с требованиями пользователей.

В современных ЭВМ принцип децентрализации и параллельной работы распространен как на периферийные устройства, так и на сами ЭВМ (процессоры). Появились вычислительные системы, содержащие несколько вычислителей (ЭВМ или процессоры), работающие согласованно и параллельно. Внутри самой ЭВМ произошло еще более резкое разделение функций между средствами обработки. Появились отдельные специализированные процессоры, например сопроцессоры, выполняющие обработку чисел с плавающей точкой, матричные процессоры и др.

Все существующие типы ЭВМ выпускаются семействами, в которых различают старшие и младшие модели. Всегда имеется возможность замены более слабой модели на более мощную. Это обеспечивается информационной, аппаратурной и программной совместимостью. Программная совместимость в семействах устанавливается по принципу снизу-вверх, т.е. программы, разработанные для ранних и младших моделей, могут обрабатываться и на старших, но не обязательно наоборот.

Модульность структуры ЭВМ требует стандартизации и унификации оборудования, номенклатуры технических и программных средств, средств сопряжения - интерфейсов, конструктивных решений, унификации типовых элементов замены, элементной базы и нормативно-технической документации. Все это способствует улучшению технических и эксплуатационных характеристик ЭВМ, росту технологичности их производства.

Децентрализация управления предполагает иерархическую организацию структуры ЭВМ. Централизованное управление осуществляет устройство управления главного, или центрального, процессора. Подключаемые к центральному процессору модули (контроллеры и КВВ) могут, в свою очередь, использовать специальные шины или магистрали для обмена управляющими сигналами, адресами и данными. Инициализация работы модулей обеспечивается по командам центральных устройств, после чего они продолжают работу по собственным программам управления. Результаты выполнения требуемых операций представляются ими “вверх по иерархии” для правильной координации всех работ.

Иерархический принцип построения и управления характерен не только для структуры ЭВМ в целом, но и для отдельных ее подсистем. Например, по этому же принципу строится система памяти ЭВМ.

Так, с точки зрения пользователя желательно иметь в ЭВМ оперативную память большой информационной емкости и высокого быстродействия. Однако одноуровневое построение памяти не позволяет одновременно удовлетворять этим двум противоречивым требованиям. Поэтому память современных ЭВМ строится по многоуровневому, пирамидальному принципу.

Иерархический принцип построения памяти

Памятью ЭВМ называется совокупность устройств, служащих для запоминания, хранения и выдачи информации. Отдельные устройства, входящие в эту совокупность, называются запоминающими устройствами (ЗУ) того или иного типа.

Термин «запоминающее устройство» обычно используется, когда речь идет о принципе построения некоторого устройства памяти (например, полупроводниковое ЗУ, ЗУ на жестком магнитном диске и т.п.), а термин «память» - когда хотят подчеркнуть выполняемую устройством памяти логическую функцию или место расположения в составе оборудования ЭВМ (например, оперативная память - ОП, внешняя память и т.п.). В тех вопросах, где эти отличия не имеют принципиального значения, термины «память» и «запоминающее устройство» мы будем использовать как синонимы.

Запоминающие устройства играют важную роль в общей структуре ЭВМ. По некоторым оценкам производительность компьютера на разных классах задач на 40-50% определяется характеристиками ЗУ различных типов, входящих в его состав.

К основным параметрам, характеризующим запоминающие устройства, относятся емкость и быстродействие.

Емкость памяти - это максимальное количество данных, которое в ней может храниться.

Емкость запоминающего устройства измеряется количеством адресуемых элементов (ячеек) ЗУ и длиной ячейки в битах. В настоящее время практически все запоминающие устройства в качестве минимально адресуемого элемента используют 1 байт. Поэтому емкость памяти обычно определяется в байтах, килобайтах, мегабайтах, гигабайтах и т.д.

За одно обращение к запоминающему устройству производится считывание или запись некоторой единицы данных, называемой словом, различной для устройств разного типа. Это определяет разную организацию памяти. Например, память объемом 1 мегабайт может быть организована как 1М слов по 1 байту, или 512К слов по 2 байта каждое, или 256К слов по 4 байта и т.д.

В то же время, в каждой ЭВМ используется свое понятие машинного слова, которое применяется при определении архитектуры компьютера, в частности при его программировании, и не зависит от размерности слова памяти, используемой для построения данной ЭВМ. Например, компьютеры с архитектурой IBM PC имеют машинное слово длиной 2 байта.

Быстродействие памяти определяется продолжительностью операции обращения, то есть временем, затрачиваемым на поиск нужной информации в памяти и на ее считывание, или временем на поиск места в памяти, предназначаемого для хранения данной информации, и на ее запись:

t_обр = max (t_{обр сч}, t_{обр зп})

где t_{обр сч} - быстродействие ЗУ при считывании информации; t_{обр зп} - быстродействие ЗУ при записи.

Запоминающие устройства можно классифицировать по целому ряду параметров и признаков. На рисунке 1.6 представлена классификация по типу обращения и организации доступа к ячейкам ЗУ.

Рисунок 1.6 - Классификация запоминающих устройств

По типу обращения ЗУ делятся на устройства, допускающие как чтение, так и запись информации, и постоянные запоминающие устройства (ПЗУ), предназначенные только для чтения записанных в них данных (ROM - read only memory). ЗУ первого типа используются в процессе работы процессора для хранения выполняемых программ, исходных данных, промежуточных и окончательных результатов. В ПЗУ, как правило, хранятся системные программы, необходимые для запуска компьютера в работу, а также константы. В некоторых ЭВМ, предназначенных, например, для работы в системах управления по одним и тем же неизменяемым алгоритмам, все программное обеспечение может храниться в ПЗУ.

В ЗУ с произвольным доступом (RAM - random access memory) время доступа не зависит от места расположения участка памяти (например, ОЗУ).

В ЗУ с прямым (циклическим) доступом благодаря непрерывному вращению носителя информации (например, магнитный диск - МД) возможность обращения к некоторому участку носителя циклически повторяется. Время доступа здесь зависит от взаимного расположения этого участка и головок чтения/записи и во многом определяется скоростью вращения носителя.

В ЗУ с последовательным доступом производится последовательный просмотр участков носителя информации, пока нужный участок не займет некоторое нужное положение напротив головок чтения/записи (например, магнитные ленты - МЛ).

Как отмечалось выше, основные характеристики запоминающих устройств - это емкость и быстродействие. Идеальное запоминающее устройство должно обладать бесконечно большой емкостью и иметь бесконечно малое время обращения. На практике эти параметры находятся в противоречии друг другу: в рамках одного типа ЗУ улучшение одного из них ведет к ухудшению значения другого. К тому же следует иметь в виду и экономическую целесообразность построения запоминающего устройства с теми или иными характеристиками при данном уровне развития технологии. Поэтому в настоящее время запоминающие устройства компьютера, как это и предполагал Нейман, строятся по иерархическому принципу (рисунок 1.7).

Рисунок 1.7 - Иерархическая организация памяти в современных ЭВМ

Иерархическая структура памяти позволяет экономически эффективно сочетать хранение больших объемов информации с быстрым доступом к информации в процессе ее обработки.

На нижнем уровне иерархии находится регистровая память - набор регистров, входящих непосредственно в состав микропроцессора (центрального процессора - CPU). Регистры CPU программно доступны и хранят информацию, наиболее часто используемую при выполнении программы: промежуточные результаты, составные части адресов, счетчики циклов и т.д. Регистровая память имеет относительно небольшой объем (до нескольких десятков машинных слов). РП работает на частоте процессора, поэтому время доступа к ней минимально. Например, при частоте работы процессора 2 ГГц время обращения к его регистрам составит всего 0,5 нс.