Caratteristiche e tipologie di memoria: registri, memoria centrale, tecnologie e indirizza, Slide di Architettura Dei Calcolatori

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Le memorie

Componenti dell’elaboratore

Caratteristiche delle memorie

Locazione Capacità Tempo di accesso Unità di trasferimento Metodo di accesso Caratteristiche fisiche Organizzazione

Gerarchia di memorie

Registri Dischi magnetici Memoria Centrale Memoria Cache Dischi ottici Tempo di accesso Capacità nanosec sec word GB millisec MB KB microsec TB

Locazione

A seconda di dove sono localizzate, le memorie si dividono in: Memorie interne alla CPU (registri) ¤ (^) Contengono informazioni necessarie all’esecuzione della singola istruzione Memorie Interne ¤ (^) Contengono dati e istruzioni che devono essere elaborate a breve termine Memorie Esterne ¤ (^) Contengono dati e istruzioni che non sono oggetto di elaborazione immediata

Caratteristiche dei registri

Locazione ¤ (^) I registri sono memorie interne alla CPU, usate per memorizzare risultati temporanei dell’elaborazione e informazioni di controllo Capacità ¤ (^) La capacità di un registro è pari a una word (16, 32, o 64 bit) Tempo di accesso ¤ (^) Il tempo necessario per accedere in lettura o scrittura ad un registro è dell’ordine di pochi nsec (stessa velocità del processore) Unità di trasferimento ¤ (^) Una word

Caratteristiche dei registri

Metodo di accesso ¤Accesso diretto mediante un numero che identifica ciascun registro Caratteristiche fisiche ¤Realizzati mediante circuiti di tipo flip-flop ¤Memorie volatili ■ in assenza di alimentazione il contenuto della memoria svanisce Organizzazione ¤Il processore è dotato di un certo numero di registri ■ (^) il numero di registri varia a seconda dell’architettura ¤Ogni registro ha una specifica funzione ■ es. registro PC, registro IR,…

Caratteristiche della memoria principale Organizzazione ¤ (^) La memoria principale è organizzata come una matrice di celle ■ Ogni locazione è una sequenza di n celle (bit) ■ (^) Tipicamente 8 bit o 16 bit ■ Ogni locazione è indicata mediante un numero detto indirizzo 0 1 2 3 …

Caratteristiche della memoria principale Metodo di accesso ¤ (^) Accesso diretto mediante un numero, detto indirizzo, che identifica ciascuna locazione di memoria

¤ Si parla anche di Accesso casuale (Random Access

Memory)

■ (^) il termine “casuale” si riferisce al fatto che per accedere a qualunque dato (cioè preso casualmente) in memoria il tempo di accesso è costante, cioè il tempo per accedere ad un dato in memoria è indipendente dalla posizione del dato in memoria

Tecnologie di RAM

Tecnologia statica: SRAM (Static RAM) ¤ (^) i bit sono memorizzati per mezzo di circuiti logici di tipo flip-flop ¤ (^) caratterizzata da tempi di accesso brevi e bassi consumi ¤ (^) tecnologia usata prevalentemente nelle memorie cache Tecnologia dinamica: DRAM (Dynamic RAM) ¤ (^) i bit sono memorizzati sotto forma di presenza/assenza di cariche su condensatori ¤ (^) necessità di refresh frequente delle cariche ¤ (^) celle di memoria più semplici e quindi più piccole rispetto alla SRAM ¤ (^) tecnologia usata prevalentemente per la memoria centrale Una cella di DRAM è più semplice e più piccola di una cella di SRAM ¤ (^) una DRAM è più densa (ha più celle per unità di area) e meno costosa di una SRAM della stessa capacità

Caratteristiche della memoria principale Organizzazione ¤ (^) L’elemento base della memoria principale è la cella di memoria ¤ (^) Indipendentemente dalla tecnologia utilizzata, la cella di memoria è caratterizzata dalle seguenti proprietà:

1. Presenta due stati stabili che rappresentano il bit (0/1)
2. È possibile scrivere nella cella per impostare lo stato (0/1)
3. È possibile leggere lo stato della cella cella selezione (^) ingresso/uscita controllo

Domanda

16 Se l’indirizzo è un numero di k bit, quanti diversi indirizzi posso avere? Ovvero quante locazioni posso indirizzare? Esempio: ¤ (^) Se k=10 si possono indirizzare 2^10 =1024 locazioni di memoria. Gli indirizzi saranno i numeri da 0 a 1023

Indirizzi e locazioni 17 Con indirizzi di k bit si ottiene un insieme di 2 k indirizzi, numerati da 0 a 2 k -1, ovvero un insieme di 2 k locazioni contigue L’insieme delle 2 k locazioni indirizzabili è detto spazio di indirizzamento

Indirizzi e locazioni Esercizio ¤ (^) Di quanti bit deve essere un indirizzo per poter indirizzare una memoria avente capacità di 64Kbyte e locazioni di memoria di 1 byte? Calcoliamo il numero di locazioni di memoria

¤ Capacità: 64KB=26. 210 Byte=2^16 Byte

¤ N.locazioni=capacità/1Byteà 216 locazioni

¤Per indirizzare 2^16 locazioni di memoria occorre un

indirizzo di log

2

2 16=^ 16 bit

Indirizzamento alla memoria centrale Per accedere al contenuto di una locazione di memoria, l’indirizzo della locazione è memorizzato in un registro del processore detto MAR - Memory Address Register Il dato che è stato letto dalla locazione di memoria o che deve essere scritto nella locazione di memoria è memorizzato in un registro del processore detto MDR - Memory Data Register o MBR – Memory Buffer Register