ПРЯМОЙ ДОСТУП К ПАМЯТИ (ПДП) И ТРАНЗАКЦИИ

Обмен большим количеством байтов, между ВУ (например дисковым накопителем) и памятью с помощью предыдущих двух методов малоэффективен, т.к. обмен происходит по цепочке: ВУ - аккумулятор (AX или AL) - память или наоборот. В режиме ПДП при поступлении запроса от ВУ на вход HOLD, МП разрешает обмен выходным сигналом HLDA. Микропроцессор на время обмена отключается от ШУ,ШД и ША переводя их в третье состояние по входам ~OE буферных элементов сигналом ~BUSEN = 1 .Специальная микросхема (контроллер ПДП) использует освободившиеся шины для высокоскоростного прямого обмена ВУ - память. Скорость обмена достигает многих мегабит/сек.

На рис.6 показан процесс выполнения основной (фоновой) программы - интервалы времени (начало..t1, t2..конец) и выполнение процедуры передачи массива данных, на рисунке этот отрезок времени обозначен двойной линией. На диаграмме (А) ЭВМ задействована только для передачи (отрезок t1..t2), в остальное время компьютер бездействует. Во втором варианте - диаграмма (Б), код программы передачи жестко встроен в фоновую задачу. В третьем варианте (В) передача массива оформлена в виде подпрограммы прерывания, причем если запроса на прерывание не поступит,то суммарное время на выполнение фоновой программы уменьшится на t2-t1. При использовании режима ПДП сохраняются преимущества метода прерывания, время на передачу сокращается - диаграмма (Г), но фоновая задача по прежнему прерывается. В последнем случае передача данных производится почти без нарушения хода программы параллельно во времени (Д). Транзакции реализованы в некоторых семействах однокристальных микроЭВМ например в MCS-96.

Кэш-память данных

Кэш-память данных работает в очень тесном сотрудничестве со своими "партнерами" — ALU, регистрами и блоком декодировки. Здесь ALU сохраняет для последующей обработки особо отмеченные данные, поступившие из блока декодировки, а кроме того, здесь готовится конечный результат для его дальнейшей передачи различным компонентам компьютера.

Системная память:
А это уже большой "склад" данных, который входит в состав компьютерной системы, но располагается вне микропроцессора. Системная память периодически направляет блоку предварительной выборки данные или инструкции, которые нередко сохраняются по определенным адресам в командной кэш-памяти для последующего использования.

Командная кэш-память:
Командная кэш-память — это своего рода встроенный "склад" команд, избавляющий микропроцессор от необходимости обращаться каждый раз к системной памяти за очередной инструкцией. Быстрый доступ к командной кэш-памяти существенно ускоряет процесс выполнения команд, "извлекаемых" оттуда блоком предварительной выборки, который их выстраивает в определенном порядке для последующей обработки.

· Кэш-память (Cache Memory) или сверхоперативная память (СОЗУ) — это одна из разновидностей быстродействующей оперативной памяти, для которой используются дорогостоящие микросхемы статической памяти. Основное назначение кэш-памяти в компьютере — служить местом временного хранения обрабатываемых в текущий момент времени кодов программ и данных. То есть ее назначение служить буфером между различными устройствами для хранения и обработки информации, например, между процессором и ОЗУ, между механической частью винчестера и ОЗУ и т. д. В зависимости от назначения и типа процессора объем кэш-памяти может составлять величину, например 8 и 16 Кбайт, 128 и 256 Кбайт, а в ряде случаев достигает 2—3 Мбайт. Кроме того, кэшпамять делится на уровни и, соответственно, для каждого уровня кэшпамяти используются свои, весьма различные по конструкции и быстродействию микросхемы.

· Внутренний кэш процессора класса Pentium, он же первичный кэш, или кэш первого уровня (Level I Cache), находится на том же кристалле, что и процессор. Основное назначение этого кэша — хранение команд и данных, которые в текущий момент обрабатываются в процессоре. Главное отличие от всех остальных видов памяти у внутреннего кэша процессора в том, что доступ к ячейкам памяти происходит на тактовой частоте ядра процессора. Появление такого типа кэша было вызвано тем, что ядро процессора, начиная с 486, работает на частоте, которая превышает частоту внешней синхронизации. Заметим, что в старых процессорах внутреннего кэша не было, а термин "кэш-память" относился к микросхемам внешнего кэша. Кроме того, для кэша первого уровня у современных процессоров используют ассоциативную или наборно-ассоциативную память, в которой выбор данных из памяти происходит не по абсолютным адресам ячеек памяти, а по их содержимому, что значительно ускоряет работу системы процессор —кэш. Скорее всего, такой кэш можно сравнить с небольшой базой данных, которая обрабатывает запросы процессора (примерно как работает программа Microsoft Access).

· Вторичный кэш, или кэш второго уровня (Level 2 Cache) — это или внешний кэш, который устанавливается на системной плате, или кэш-память значительного объема, которая находится на том же кристалле, что и процессор. Возможен вариант как в процессоре Pentium II, где кэш второго уровня находится на отдельном кристалле внутри картриджа процессора. Так как кэш второго уровня имеет объем от 128 Кбайт до 1—4 Мбайт, то для удешевления изготовления процессора он может работать, например, на половинной частоте ядра процессора. Кроме того, организация ячеек памяти в нем может отличаться от принятой для оперативной памяти и пр.

· Кэш третьего уровня (Level 3 Cache) имеют некоторые процессоры, которые предназначены для серверных приложений.

· Внешний кэш, он же кэш второго уровня у современных процессоров, в старых компьютерах находится на системной плате и работает на частоте системной шины процессора, например, 33 или 66 МГц. В компьютерах с процессорами 386, 486 и первыми поколениями Pentium скорость работы кэша мало отличается от быстродействия микросхем оперативной памяти, а выигрыш в производительности получался за счет исключения простоя процессора в те моменты, когда микросхемы оперативной памяти выполняли циклы регенерации.

· Термин "постоянное запоминающее устройство" (ПЗУ) или Read-Only Memory (ROM) наиболее часто используется для обозначения микросхем, из которых можно только читать данные, но изменить их нельзя. В каждом персональном компьютере обязательно есть несколько микросхем ПЗУ. Например, после включения компьютера первой запускается программа BIOS, которая записана в микросхеме ПЗУ объемом в 1— 2 Мбайт. Быстродействие микросхем ПЗУ почти на порядок ниже, чем у микросхем оперативной памяти. Заметим, что разработано множество разнообразных типов микросхем ПЗУ- в некоторые можно записать данные всего один раз, а другие выдерживают многократную перезапись информации. В последнее время наиболее популярными для использования в ПЗУ стали микросхемы флэш-памяти, позволяющие перезаписывать информацию до 1 млн. раз.

· Карты флэш-памяти появились после того, как начали пользоваться популярностью ноутбуки. В настоящее время карты флэш-памяти находят все большее применение не только в компьютерах, но и в сотовых телефонах и цифровых фотоаппаратах. Конструктивно они похожи на обычные таксофонные карты, но большей толщины. Для подключения к компьютеру на одном торце или плоскости карты флэш-памяти расположен разъем. Независимо от конструктивного исполнения, внутри них находятся микросхемы флэш-памяти, которые могут длительное время- сохранять информацию даже тогда, когда отсутствует напряжение питания.

· Устройства PenDrive, или Flash Drive снабжены USB-интерфейсом и являются новым вариантом карт флэш-памяти, в которых программно смоделировано дисковое пространство винчестера. Если для подключения флэш-карты к настольному компьютеру нужно специальное устройство, то, например Flash Drive подключается к стандартному USB-интерфейсу, а операционная система принимает такую флэш-память за съемный винчестер. Для пользователя почти нет различия в использовании винчестера и устройства Flash Drive. Емкость последних моделей подобной флэш-памяти превышает 1 Гбайт, что позволяет хранить на них видеофильмы, музыкальные записи, программы и архивы.