Иерархия памяти

    В настоящее время используются в основном жёсткие диски ёмкостью от 10 Гб до 80 Гб. Наиболее популярными являются диски ёмкостью 20, 30, 40 Гб.

    Кроме НГМД и НГМД довольно часто используют сменные носители. Довольно популярным накопителем является Zip. Он выпускается в виде встроенных или автономных блоков, подключаемых к параллельному порту. Эти накопители могут хранить 100 и 250 Мб данных на картриджах, напоминающих дискету формата 3,5’’, обеспечивают время доступа, равное 29 мс, и скорость передачи данных до 1 Мб/с. Если устройство подключается к системе через параллельный порт, то скорость передачи данных ограничена скорость параллельного порта.

    К типу накопителей на сменных жёстких дисках относится накопитель Jaz. Ёмкость используемого картриджа — 1 или 2 Гб. Недостаток — высокая стоимость картриджа. Основное применение — резервное копирование данных.

    В накопителях на магнитных лентах (чаще всего в качестве таких устройств выступают стримеры) запись производится на мини-кассеты. Ёмкость таких кассет — от 40 Мб до 13 Гб, скорость передачи данных — от 2 до 9 Мб в минуту, длина ленты — от 63,5 до 230 м, количество дорожек — от 20 до 144.

    CD-ROM — это оптический носитель информации, предназначенный только для чтения, на котором может храниться до 650 Мб данных. Доступ к данным на CD-ROM осуществляется быстрее, чем к данным на дискетах, но медленнее, чем на жёстких дисках.

    Компакт-диск диаметром 120 мм (около 4,75’’) изготовлен из полимера и покрыт металлической плёнкой. Информация считывается именно с этой металлической плёнки, которая покрывается полимером, защищающим данные от повреждения. CD-ROM является односторонним носителем информации.

    Считывание информации с диска происходит за счёт регистрации изменений интенсивности отражённого от алюминиевого слоя излучения маломощного лазера. Приёмник или фотодатчик определяет, отразился ли луч от гладкой поверхности, был рассеян или поглощён. Рассеивание или поглощение луча происходит в местах, где в процессе записи были нанесены углубления. Фотодатчик воспринимает рассеянный луч, и эта информация в виде электрических сигналов поступает на микропроцессор, который преобразует эти сигналы в двоичные данные или звук.

    Скорость считывания информации с CD-ROM сравнивают со скоростью считывания информации с музыкального диска (150 Кб/с), которую принимают за единицу. На сегодняшний день наиболее распространенными являются 52х-скоростные накопители CD-ROM (скорость считывания 7500 Кб/с).

    Накопители CD-R (CD-Recordable) позволяют записывать собственные компакт-диски.

    Более популярными являются накопители CD-RW, которые позволяют записывать и перезаписывать диски CD-RW, записывать диски CD-R, читать диски CD-ROM, т.е. являются в определённом смысле универсальными.

    Аббревиатура DVD расшифровывается как Digital Versatile Disk, т.е. универсальный цифровой диск. Имея те же габариты, что обычный компакт-диск, и весьма похожий принцип работы, он вмещает чрезвычайно много информации — от 4,7 до 17 Гбайт. Воз-можно, именно из-за большой емкости он и называется универсальным. Правда, на сего-дня реально применяется DVD-диск лишь в двух областях: для хранения видеофильмов (DVD-Video или просто DVD) и сверхбольших баз данных (DVD-ROM, DVD-R).

    Разброс ёмкостей возникает так: в отличие от CD-ROM, диски DVD записываются с обеих сторон. Более того, с каждой стороны могут быть нанесены один или два слоя информации. Таким образом, односторонние однослойные диски имеют объем 4,7 Гбайт (их часто называют DVD-5, т.е. диски емкостью около 5 Гбайт), двусторонние однослойные — 9,4 Гбайт (DVD-10), односторонние двухслойные — 8,5 Гбайт (DVD-9), а двусторонние двухслойные — 17 Гбайт (DVD-18). В зависимости от объема требующих хранения данных и выбирается тип DVD-диска. Если речь идет о фильмах, то на двусторонних дисках часто хранят две версии одной картины — одна широкоэкранная, вторая в классическом телевизионном формате. 

Выводы:

    Требование  многих технических задач к быстродействию вычислительных систем чрезвычайно  велико. Наиболее производительными  являются многопроцессорные ВС. Производительность многопроцессорных систем увеличивается  за счет того, что мультипроцессорная организация создает возможность для одновременной обработки нескольких задач или параллельной обработки одной задачи. Повышение производительности вычислительных систем непосредственно связано с увеличением быстро-действия и емкости памяти.

    С целью уменьшения стоимости ВС при той же производительности эффективно иметь иерархию памяти. Для многопроцессорных ВС необходимость использования кэш-памяти чрезвычайно велика, так как кроме увеличения быстродействия общей подсистемы памяти кэш позволяет уменьшить шинный трафик.

    Многопроцессорная ВС с раздельными кэшами и общей  памятью не получила широкого распространения  в силу ее малой эффективности. Наиболее распространенной и общедоступной  архитектурой многопроцессорных ВС является архитектура многопроцессорной  ВС с раздельными кэшами и общей памятью, в частности SMP-архитектура.

    При использовании многопроцессорной  ВС с раздельными кэшами и общей  памятью возникает проблема когерентности  информации в кэш-памяти. Для ее решения  предложено два подхода - протокол записи с аннулированием и протокол с обновлением всех копий элемента данных при его изменении. Предпочтение какому-либо из этих способов отдается на основе анализа типов решаемых задач на данной ВС. 

Список литературы:

    1. Пом А. Агравал О. Быстродействующие системы памяти: Пер. с англ. - М.:Мир, 1987. - 264с.

    2. Шнитман В. Современные высокопроизводительные компьютеры.

    http:// citforum.ru/hardware/svk

    3. Симметричные мультипроцессорные архитектуры и проблема когерентности кэш-памяти.

     http://beda.stup.ac.ru/psf/ziss/wmaster/books/hardware/1/

    4. Фельдман Л.П., Дедищев В.А. Математическое обеспечение САПР: моделирование вычислительных и управляющих систем. Учебное пособие. К. УМК ВО, 1992. - 256с.

    5. Корнеев В.В. Параллельные вычислительные системы. С. Пб.: "Нолидж", 1999 - 304с.

    6. Основы теории вычислительных систем. Под ред. С.А. Майорова. Учеб. пособие для вузов. М., "Высш. Школа", 1978. - 408с.

    7. Михаил Гук "Аппаратные средства IBM PC" Санкт-Петербург 1998

    8. Гейн А.Г., Сенокосов А.И., Шолохович В.Ф. Информатика: 7-9 кл. Учеб. для общеобразоват. учеб. заведений — М.: Дрофа, 1998.

    9. Каймин В.А., Щеголев А.Г., Ерохина Е.А., Федюшин Д.П. Основы информатики и вычислительной техники: Проб. учеб. для 10-11 классов средн. школы. — М.: Просвещение, 1989.

    10. Кушниренко А.Г., Лебедев Г.В., Сворень Р.А. Основы информатики и вычислительной техники: Учеб. для средн. учеб. заведений. — М.: Просвещение, 1993.

    11. Семакин И., Залогова Л., Русаков С., Шестакова Л. Информатика: уч. по базовому курсу. — М.: Лаборатория Базовых Знаний, 1998.

    12. Угринович Н. Информатика и информационные технологии. Учебное пособие для общеобразовательных учреждений. — М.: БИНОМ, 2001. — 464 с. (§ 2.14. Хранение информации, с. 91-98).