Budowa i organizacja pamięci podręcznej

Budowa i organizacja pamięci podręcznej

Autorem artykułu jest RatujPC

Pamięć cache jest zorganizowana w linijki (o rozmiarach 16 lub 32 bajty - 128 lub 256 bitów), w których są przechowywane informacje pobrane z RAM w postaci słów binarnych.

Jedna linijka jest najmniejszą porcją informacji - blokiem danych jaki układ cache wymienia z pamięcią operacyjną RAM. W różnych linijkach może być więc zapisana kopia zawartości odległych bloków z pamięci głównej.

Poniżej opisano budowę 32-bajtowej linijki pamięci podręcznej L1 w procesorze Pentium (rys. 3). W innych procesorach mogą być zastosowane trochę inne rozwiązania, jednak ogólna zasada organizacji cache w linijki pozostaje taka sama.

Procesor Pentium posiada oddzielną pamięć podręczną poziomu L1 dla kodu programu (8kB) i oddzielną dla danych (8kB). Każda z nich jest podzielona na 256 linijek (256 x 32 B = 8kB).

Aby zbiór takich linijek był dla procesora użyteczną strukturą, w której łatwo odszukać potrzebne dane, musi istnieć mechanizm zapisywania i kodowania dodatkowych informacji na temat każdej linijki. Przede wszystkim potrzebna jest informacja o tym, które fragmenty zawartości pamięci RAM są aktualnie skopiowane w poszczególnych linijkach. Jest to niezbędne, aby podczas żądania procesora odczytu z pamięci, kontroler cache mógł poprawnie określić czy dane są dostępne w linijkach, czy trzeba je sprowadzić z RAM. Wszystkie te informacje przechowuje się w katalogu cache (czasem określanym skrótem TAG-RAM). Jest on częścią pamięci podręcznej, która zawiera rekordy odpowiadające każdej linijce cache. Są w nich zakodowane informacje na temat danych aktualnie zapisanych w odpowiednich linijkach. Wartości poszczególnych pół tych rekordów mogą także wskazywać, że dana linijka jest wolna.

Podczas dostępu procesora do cache układy logiczne dzielą przekazywany przez niego adres na następujące części:

Znacznik (20 bitów) jest porównywany ze znacznikiem w katalogu cache. Na podstawie porównania znaczników określa się, czy potrzebne procesorowi dane są w linijce cache (określanie trafienia). Wiersz (7 bitów) określa, która pozycja (indeks) w katalogu 1 i katalogu 2 może odwzorowywać potrzebne dane.Słowo (3 bity) pozwala na określenie, które z ośmiu 32-bitowych słów przechowywanych w linijce zawiera dane potrzebne procesorowi.Bajt (2 bity) określa, który bajt w 32- bitowym słowie jest aktualnie potrzebny mikroprocesorowi.

W wypadku braku trafienia, tak zbudowany adres wskazuje blok w pamięci operacyjnej RAM, zawierający potrzebne dane. Zgodnie z zasadą działania cache, po odczytaniu zawartości bloku z RAM musi ona być zapisana do pamięci podręcznej. Na podstawie bitu LRU oraz części adresu (pola wiersz) jest wyznaczana linijka, do której można dokonać zapisu.

Skrót MESI używany do określania bitów w katalogu cache, został utworzony od pierwszych liter angielskich określeń czterech możliwych stanów linijki (Modified, Exclusive, Schared, Invalid). Na podstawie stanu bitów MESI można także określić, czy dane w poszczególnych linijkach są także zapisane w innych poziomach pamięci podręcznej. Stan bitów MESI zmienia się również podczas modyfikacji danych w pamięci. Dotychczas omawiane były jedynie zagadnienia związane ze skróceniem czas dostępu do danych i rozkazów podczas ich odczytu. Jednak procesor nie tylko odczytuje z pamięci RAM. W trakcie wykonywania programu musi też tam zapisywać wyniki swoich peracji, modyfikować pewne zmienne i dane. Niektóre z nich mogą być w tym czasie skopiowane także do pamięci podręcznej. Wiąże się z tym konieczność zadbania o aktualność obu kopii danych. Serwis komputerowy katowice poleca zwrócić uwagę jakie pamięci funkcnojują w naszym komputerze.

Do pamięci operacyjnej oprócz procesora mogą też mieć dostęp inne urządzenia. Mogą one zapisywać i odczytywać RAM bez udziału mikroprocesora. Jeśli dokonają zmiany słowa w RAM, którego kopia aktualnie jest przechowywana w cache, mogą spowodować, że procesor posiada w pamięci podręcznej nieaktualne dane. Również gdy procesor w trakcie programu dokona zmiany danych tylko w cache, inne urządzenia mogą odczytać bezpośrednio z RAM stare błędne wartości. Należy zaznaczyć, że taka niespójność może występować tylko dla pamięci podręcznej danych. W oddzielnej pamięci podręcznej kodu programu procesor nie zapisuje swoich wyników, gdyż przechowuje ona jedynie dla niego instrukcje - kolejne rozkazy. Są różne rozwiązania problemu spójności danych stosowane w różnych procesorach, jednakże generalnie można wyróżnić dwa sposoby:

Write Trougch (zapis jednoczesny)

W tym sposobie każdy zapis danych wykonywany jest jednocześnie zarówno do pamięci głównej jak i do cache. Każdy zapis wymaga więc dostępu procesora do pamięci RAM. Również każdy bezpośredni zapis do RAM wykonywany przez inne urządzenia musi być monitorowany przez procesor. W ten sposób może on w razie potrzeby uaktualnić zawartość cache. Jest to więc najbardziej naturalny sposób, jednak generuje znaczny przepływ danych między pamięciami co powoduje duże opóźnienia.

Wirte Back (zapis opóźniony)

W tym trybie przy zapisie procesor aktualizuje tylko pamięć podręczną. Jednocześnie dla zmodyfikowanych linijek układ cache ustawia odpowiednie statusy (na bitach MES). Zawartość pamięci głównej jest aktualizowana później na żądanie. Może ono być wyrażone przez instrukcję programową WBINVO (Write Back and Invalid Data Cache), lub specjalny sterujący sygnał sprzętowy.
Aktualizacja jest też wyzwalana w wyniku braku trafienia w fazie odczytu z pamięci głównej. Gdy trzeba dokonać wymiany linijki cache, zawartość linijki usuwanej mającej status zmodyfikowany (zakodowany na bitach MESI), musi być koniecznie zapisana do RAM.

Taka implementacja sposobu utrzymania spójności danych jest bardziej wydajna, minimalizuje ilość cyklów zapisu do pamięci głównej. Problemem jest jednak to, że bezpośredni dostęp zewnętrznych modułów wejścia-wyjścia do RAM także powoduje konieczność uaktualniania pamięci cache co może powodować pewne opóźnienia.

W trakcie wykonywania programu może też nastąpić konieczność zapisu danych w obszarach RAM, które nie są aktualnie skopiowane do pamięci podręcznej. Niektóre procesory w takim wypadku mogą po prostu dokonywać zapisu w RAM z pominięciem układu cache. W nowszych generacjach procesorów stosuje się mechanizm, w którym zapis danych pociąga za sobą skopiowanie odpowiedniego bloku RAM do linijki cache, gdzie jest on modyfikowany.

Dzięki temu ewentualny odczyt lub zapis tych samych danych w następnych rozkazach procesora może przebiegać już bez konieczności odwoływania się do RAM.

---

Pomoc Drogowa Katowice

Artykuł pochodzi z serwisu www.Artelis.pl

Pamięci RAM - pamięć wirtualna

Pamięci RAM- pamięć wirtualna

Autorem artykułu jest RatujPC

to mechanizm komputerowy zapewniający procesowi wrażenie pracy w jednym dużym, ciągłym obszarze pamięci operacyjnej podczas gdy fizycznie może być ona pofragmentowana, nieciągła i częściowo przechowywana na urządzeniach pamięci masowej.

Systemy korzystające z tej techniki ułatwiają tworzenie rozbudowanych aplikacji oraz poprawiają wykorzystanie fizycznej pamięci RAM. Często popełnianym błędem jest utożsamianie pamięci wirtualnej z wykorzystaniem pamięci masowej do rozszerzenia dostępnej pamięci operacyjnej. Rozszerzenie pamięci na dyski twarde w rzeczywistości jest tylko naturalną konsekwencją zastosowania techniki pamięci wirtualnej, lecz może być osiągnięte także na inne sposoby, np. nakładki lub całkowite przenoszenie pamięci procesów na dysk, gdy znajdują się w stanie uśpienia. Pamięć wirtualna działa na zasadzie przedefiniowania adresów pamięci tak, aby "oszukać" procesy i dać im wrażenie pracy w ciągłej przestrzeni adresowej.

Obecnie wszystkie systemy operacyjne ogólnego przeznaczenia wykorzystują techniki pamięci wirtualnej dla procesów uruchamianych w ich obrębie. Wcześniejsze systemy takie, jak DOS, wydania Microsoft Windows[1] z lat 80. oraz oprogramowanie komputerów mainframe z lat 60. nie pozwalały pracować w środowisku z pamięcią wirtualną. Godnymi odnotowania wyjątkami były komputery Atlas, B5000 oraz Apple Lisa.

Pamięć wirtualna wymaga wykonania pewnych dodatkowych nakładów pracy przy próbie odczytu lub zapisu, dlatego systemy wbudowane lub szczególnego przeznaczenia, gdzie czas dostępu jest czynnikiem krytycznym i musi być przewidywalny, często z niej rezygnują za cenę zmniejszonego determinizmu.

Stronicowana pamięć wirtualna

Prawie wszystkie istniejące obecnie implementacje dzielą wirtualną przestrzeń adresową procesu na strony. Strona jest to obszar ciągłej pamięci o stałym rozmiarze, zazwyczaj 4 KB. Systemy, gdzie zapotrzebowanie na wielkość wirtualnej przestrzeni adresowej jest większe lub dysponujące większymi zasobami pamięci operacyjnej mogą używać stron o większym rozmiarze. Rzeczywista pamięć operacyjna podzielona jest na ramki, których rozmiar odpowiada wielkości stron. System operacyjny według uznania może przydzielać ramkom strony pamięci lub pozostawiać je puste.

---

Serwis Laptopów Katowice

Artykuł pochodzi z serwisu www.Artelis.pl

Dyski Twarde- pamięć masowa - część 1 - historia

Dyski Twarde- pamięć masowa - część 1- historia

Autorem artykułu jest RatujPC

Historia pamięci masowych sięga połowy dziewiętnastego wieku – już wtedy używano kart perforowanych do wprowadzania danych do mechanicznych maszyn liczących.

Pierwsze elektroniczne komputery korzystały z pamięci zbudowanej z lamp elektronowych, potem zaczęły pojawiać się różnej maści pamięci magnetyczne – bąbelkowe, taśmowe, bębnowe. Pierwszy w historii twardy dysk pojawił się w 1957 roku. Wtedy to IBM zaprezentował urządzenie o nazwie RAMAC 350 – złożony z pięćdziesięciu 24-calowych dysków zespół miał pojemność 5 MB, a koszt jego rocznej dzierżawy wynosił 35 tys. dolarów; jak nietrudno policzyć, oznaczało to 7 tys. dolarów za megabajt... W epoce maszyn mainframe budowano całe „farmy dysków” z zamkniętymi w klimatyzowanych pomieszczeniach zestawami talerzy o średnicach 14 czy 8 cali, wartymi grube dziesiątki tysięcy dolarów. Pojawienie się IBM PC w roku 1981 wcale nie zapowiadało rewolucji w dziedzinie pamięci masowych – system operacyjny „prapeceta” zawierał procedury obsługi pamięci w postaci magnetofonu kasetowego, choć oczywiście istniała także możliwość korzystania ze stacji dyskietek. Lista opcjonalnego wyposażenia IBM PC/XT z roku 1983 obejmuje już twardy dysk o pojemności 5 lub 10 MB – ówczesne napędy o znajomej średnicy 5,25" miały wysokość trzech cali (podobnie zresztą, jak wczesne stacje dyskietek) i stąd właśnie określenie „full height” (współczesny czytnik CD-ROM to „half height”). W roku 1984 Western Digital skonstruował - dzierżący przez kilka lat godność „standardu przemysłowego”, zastosowany w IBM PC/AT interfejs ST506, zaś w 1986 – opracowany do spółki z firmą Compaq dobrze nam znany interfejs IDE (Integrated Drive Electronics). Mniej więcej rok później w komputerach stacjonarnych zaczęto instalować dyski 3,5" (o wysokości 1", czyli „low profile”) – dopiero potem znalazły one zastosowanie w przenośnych laptopach. Postęp technologii powodował ciągły wzrost pojemności i szybkości urządzeń, przy jednoczesnym spadku zapotrzebowania na energię, coraz mniejszej hałaśliwości i większej niezawodności. Wyniki tego wyścigu obserwujemy na co dzień.

W dwudziestoletniej historii PC najbardziej eksponowany był zawsze postęp technologii półprzewodnikowej. Postęp w innych, bezpośrednio z nią związanych dziedzinach technologii był zawsze mniej eksponowany – w ciągu tego samego czasu, gdy stopniowo dokonywano 100-krotnego przyspieszania zegara procesora, pojemność typowego dysku stałego wzrosła 1000-krotnie. Dysk stały, dopóki działa i do momentu, gdy mieszczą się na nim bez kłopotów nasze dane i programy, rzadko bywa przedmiotem szczególnego zainteresowania. Tylko w momencie zakupu staramy się uzyskać możliwy kompromis pomiędzy pojemnościami – dysku i portfela, później dysk schodzi do swojej służebnej roli. Tymczasem od pojemności i szybkości dysku zależy wydajność komputera i wygoda jego użytkowania, a niezawodność dysku to w wielu przypadkach sprawa nie tylko bardzo ważna, ale wręcz kluczowa. Przeciętny użytkownik komputera traktuje dysk jako „czarne pudełko” zdolne do zapamiętania pewnej ilości danych – im więcej, tym lepiej. Bardziej dociekliwi zwracają uwagę również na jego parametry wydajnościowe – średni czas dostępu do danych oraz szybkość odczytu i zapisu. Parametry eksploatacyjne każdego urządzenia wynikają z jego konstrukcji, dlatego najdociekliwsi użytkownicy lubią wiedzieć również, co jest wewnątrz „czarnego pudełka” i jak to działa.

---

Pomoc Drogowa Katowice

Artykuł pochodzi z serwisu www.Artelis.pl

Komputer dla studenta

Komputer dla studenta

Autorem artykułu jest design man

Wybór wymarzonego laptopa należy zacząć od określenia celów w jakim będziemy go wykorzystywać i przedziału cenowego w jakim chcemy się zmieścić. Czy będzie nam służyć do wykonywania prac biurowych, oglądania filmów, grania w gry komputerowe czy surfowania po internecie.

„Mój wymarzony laptop”


Należy również zwrócić uwagę w jakich okolicznościach najczęściej będziemy korzystać z naszego komputera. Jeśli będziemy pracować na nim głównie w domu czy w biurze, możemy pozwolić sobie na większy i cięższy komputer z 17 calowym lub większym ekranem. Gdy skupiamy się zaś na mobilności ważne jest aby nasz laptop był stosunkowo mały i poręczny. Wielkość ekranu wpływa również na wytrzymałość baterii, na którą powinniśmy zwrócić uwagę zwłaszcza gdy zależy nam na dużej mobilności. Po odpowiedzeniu sobie na te proste pytania możemy skupić się na konkretnym wyborze sprzętu czyli: procesora, twardego dysku, pamięci RAM, baterii, karty graficznej itp.
W moim przypadku ma być to stosunkowo tani laptop przeznaczony dla studenta. Będzie użytkowany zarówno w domu, szkole jak i innych miejscach więc zależy mi na tym aby komputer pozwalał na mobilność jak i zarazem dawał komfort pracy.
Komputer dla studenta przede wszystkim musi posiadać wytrzymałą baterię. Długie godziny wykładów wymagają długotrwałej pracy, nieraz bez możliwości podłączenia komputera do prądu. Należy więc zwrócić uwagę na wydajność baterii, która zazwyczaj jest podawana przez producenta w liczbie godzin nieprzerwanej pracy. Zwracamy również uwagę czy do laptopa, który zakupujemy można łatwo i tanio dokupić dodatkowe baterie.
Jeśli chodzi o procesor, od dłuższego czasu rynek zdobywają procesory dwurdzeniowe, które charakteryzują się większą wydajnością. Są przydatne przede wszystkim dla osób, które pracują często na wielu aplikacjach jednocześnie. Do pracy biurowej, oglądania filmów, słuchania muzyki, surfowania po internecie nie potrzebuję takiego sprzętu więc można zaoszczędzić na tym elemencie.
Należy zwróć dużą uwagę na częstotliwość pracy procesora, tzw. częstotliwość taktowania. Do surfowania po sieci, czy wykonywania prac biurowych wystarcza już 1 GHz, ale żeby pograć w gry należy wybrać procesor o wyższej częstotliwości.
By komputer był funkcjonalny musi posiadać, dobrą kartę graficzną. Nie musi to być najdroższa karta dostępna na rynku, jednak zintegrowane rozwiązania nie oferują dobrych parametrów i najczęściej są gorzej wspierane pod względem oprogramowania niż karty dedykowane. Dlatego warto jest zaoszczędzić na procesorze, a kupić laptop który będzie posiadał kartę graficzną dedykowaną z co najmniej 32MB własnej pamięci.
Kolejnym krokiem jest dobranie pamięci RAM. Powinno być jej minimum 2Gb w technologii DDR bądź DDR2. Pamiętajmy jednak, aby dowiedzieć się, czy płyta główna umożliwia rozszerzenie pamięci RAM do co najmniej 4Gb. Jeżeli nie posiada takiej możliwości, może szybko okazać się, że konfiguracja sprzętowa ogranicza możliwości korzystania z nowoczesnego oprogramowania.
Przy wyborze twardego dysku zwróćmy uwagę przede wszystkim na jego pojemność. Jeżeli zamierzamy przechowywać wiele ważnych danych, filmów, plików mp3, warto zwrócić uwagę, aby miał jak największą pojemność. Nie jest to jednak tak istotne, jeżeli np. będziesz często korzystał z nagrywarki, a filmy, pliki muzyczne itp. będziesz archiwizował na płytach DVD/CD. Więc jest to kolejny z elementów, na którym możemy zaoszczędzić. Najczęściej spotykamy laptopy z dyskami od 120 do 320 GB. Bardziej zaawansowany technicznie sprzęt może mieć ich nawet kilkaset lub tysiąc, czyli 1 TB.
Oprócz wielkości ważne są też inne parametry, jak prędkość przesyłania danych w ciągu minuty przez twardy dysk. Standardowo wartości kształtują się tutaj na poziomie 5400 obr/min, 7200 obr/min oraz 10800 obr/min. Istotna jest także wewnętrzna pamięć podręczna twardego dysku. Jest to tzw. pamięć cache, której zadaniem jest między innymi przyspieszanie dostępu do pamięci masowej. Najprostsze dyski mają cache na poziomie 8MB. Pamięć cache ma za zadanie przede wszystkim poprawiać wydajność systemu w warunkach rzeczywistej pracy, dlatego jej ilość ma znaczenie. Warto więc oprócz pojemności dysku zwrócić uwagę na inne elementy.
Należy zwrócić również uwagę na kwestię portów i kart rozszerzeń naszego laptopa. Najlepiej aby laptop posiadał Wi-Fi b/g/n, kartę Ethernet 10/100Mbs, 3x USB 2.0, oraz możliwość montażu kart PCMCIA.
Jeśli chodzi o producenta, jest kilka firm, które produkują sprzęt najwyższej klasy. Każda z firm oferuje zarówno sprzęt o świetnych parametrach, jak i laptopy słabsze technicznie, przez co tańsze. Nie ma wśród nich zdecydowanego lidera. Ważnym aspektem, który należy wziąść również podczas zakupu jest oczywiście sprawny serwis notebook'a, które planujemy zakupić. Każdy może znaleźć coś idealnego dla siebie. W pierwszej kolejności należy zwrócić uwagę na wszelkie parametry, a dopiero później na markę.
Na koniec zostaje jeszcze wybór między takimi elementami jak touchpad, track ball, czy trackpoint, dobór wygodnej klawiatury i miłego dla naszego oka designu laptopa. Łącząc i dostosowując do swoich wymagań wszystkie wymienione przeze mnie elementy z pewnością znajdziemy „swój wymarzony laptop”.

---

Jak naprawić notebooka odwiedź profesjonalny serwis laptopów na śląsku w Katowicach

Artykuł pochodzi z serwisu www.Artelis.pl

Monitory LCD z matrycą LEDową

Autorem artykułu jest Mastiff

Póki co technologię LED najbardziej propagują duzi gracze: Sharp, Samsung i Philips. Swoje modele oznaczone jako LED mają również inne firmy m.in. LG i Grundig, ale jak na razie ich oferta w polskich sklepach nie jest zbyt duża.

Przed zdecydowaniem się na monitor warto przeczytać recenzje specjalistów, opinie użytkowników (tu należy zawsze uważać, bo nie ma gwarancji, ze nie piszą ich pracownicy firm zajmujących się sprzedażą) i wybrać się samemu do sklepu. Wielkie markety z elektroniką sprawdzają się całkiem nieźle, ale nie należy sugerować się czasem gorszą jakością tego, co jest stale wyświetlane. Gdy upatrzysz sobie jakiś model, poproś pracownika, by podpiąć tylko do niego (bez rozdzielania sygnału) odtwarzacz filmów lub konsolę poprzez HDMI – dopiero wtedy zobaczysz, jak naprawdę prezentuje się obraz.

Sam zakup może się odbyć zarówno w tym sklepie, jak i w Internecie. Sam stosuję zwykle tę drugą metodę: sprawdzam, co mi się podoba w klasycznym salonie, ale zakupy robię w sieci. Tak jest taniej, a poza tym zawsze istnieje możliwość zwrotu sprzętu wciągu 10 dni bez podawania przyczyny. Obecnie wszystkie monitory LCD mają gwarancję producenta na okres 24 miesięcy.

Czerń w LCD

Tyle tylko, że… zdecydowana większość “monitorów LED” na rynku na to nic pozwala. Producenci muszą tu bowiem wybierać pomiędzy dwiema technologiami: LED edge i LED RGB. Ta pierwsza pozwala na umieszczenie podświetlających diod na bocznych krawędziach, dzięki czemu można zmniejszyć grubość sprzętu nawet do jednego centyme-tra. Żeby jednak poczuć większą różnicę jakościową względem starszych modeli, trzeba zainteresować się LED RGB.

Więcej czerni w czerni
Dopiero ta technologia pozwala na rzeczywiste poprawienie jakości obrazu, gdyż diody włączane i wyłączane są miejscowo. Jeśli w jakimś miejscu na ekranie powinna być czarna plama, po prostu pod nią nic się nie świeci. Zyskuje na tym również liczba możliwych do wyświetlenia kolorów, których jest więcej niż w przypadku zwykłych LCD (pytanie tylko, kto gołym okiem jest w stanie zauważyć różnicę). Z LED RGB są jednak dwa problemy. Przede wszystkim przy dość silnym oświetleniu zewnętrznym (np. graniu na konsoli w środku dnia bez zasłoniętych okien) kontrast obrazu może pozostawiać nieco do życzenia.

Drugi problem LED RGB polega na tym, że odbiorniki z tą technologią… są grubsze, praktycznie tak samo jak zwykłe LCD. Takie “tłuściochy” zaś prezentują się zdecydowanie gorzej w reklamach, więc nie ma ze strony marketingowej zbytniego na nie parcia. Inna rzecz, że do tej pory raczej nie spotkałem się z narzekaniem na grubość nowych monitorów – dla każdego, kto pamięta ogromne pudła modeli kineskopowych, zwykły LCD to już i tak rewelacyjna oszczędność miejsca.

---

Marek Tokarzewski IGNS.pl

Artykuł pochodzi z serwisu www.Artelis.pl