Информатика и вычислительная техника Дипломная работа (бакалавр/специалист) Информатика

Дипломная работа (бакалавр/специалист) на тему Организация и функционирование кэш-памяти в ЭВМ

Оформление работы
Список литературы по ГОСТу
Соответствие методическим рекомендациям
И еще 16 требований ГОСТа,
которые мы проверили

Введи почту и скачай архив со всеми файлами

Ссылку для скачивания пришлем
на указанный адрес электронной почты

Главная•Информатика•Дипломная работа (бакалавр/специалист) - Информатика•Дипломная работа (бакалавр/специалист) по предмету Информатика и вычислительная техника•Дипломная работа (бакалавр/специалист) на тему Организация и функционирование кэш-памяти в ЭВМ

Фрагмент работы для ознакомления

Содержание:

ВВЕДЕНИЕ 3
1 ОПИСАНИЕ ОРГАНИЗАЦИИ ЭВМ 5
1.1 Описание компьютерной архитектуры фон Неймана 5
1.2 Описание принципов фон Неймана 9
1.3 Описание организации современных ЭВМ 14
2 АНАЛИЗ ПРИНЦИПОВ ОРГАНИЗАЦИИ ОСНОВНОЙ ПАМЯТИ В КОМПЬЮТЕРЕ 29
2.1 Виды основной памяти 29
2.2 Организация оперативной памяти компьютера 32
2.3 Организация виртуальной памяти 38
3 ОРГАНИЗАЦИЯ КЭШ ПАМЯТИ 46
ВЫВОДЫ 55
ЛИТЕРАТУРА 57

Введение:

Определение принципов организации основной памяти в современном компьютере является актуальной задачей, по той причине, что именно на память приходится выполнение основных вычислений, операций или хранение данных. Производительность компьютера, у большинства пользователей ассоциируется с наличием большого объема оперативной памяти. Процесс обновления компьютеров начинается с установки большего объема оперативной памяти. Слишком мало оперативной памяти серьезно замедляет работу операционной системы и приложений, установленных на ней. Если объем ОЗУ недостаточен, система начинает хранить временные файлы на жестком диске, а скорость такой операции очень низкая [1]. С другой стороны, установка слишком большого количества ОЗУ также является ошибкой. Например, установка 4 ГБ ОЗУ в 32-битной системе бессмысленна, поскольку эти системы не могут использовать более 3 ГБ ОЗУ (ровно 3,25 ГБ — иногда значения могут незначительно меняться) , В этом случае установка 4 ГБ или более ОЗУ – это просто пустая трата. Другое дело, количество оптимальной памяти для конкретной операционной системы. Windows 7 работает плавно с 2 ГБ памяти, в случае Windows 8 или 10 требуется 3 ГБ или 4 ГБ для 64-разрядной системы.

Знания об организации и функционировании основной памяти позволят избегать таких ошибок, полученные навыки при выполнении данной работы будут востребованы как в повседневной жизни, так и в работе.

Важную роль для повышения эффективности работы компьютера играет кэш-память, которая представляет собой память для временного хранения данных и отличает высокой скоростью. Обычно данный тип памяти является промежуточным между процессором и основной памятью, используется для хранения копий данных, которые используются в текущих операциях обмена. Актуальным является определение принципов организации и функционирования данного вида памяти, что позволяет значительно лучше ориентироваться в архитектуре компьютера, определить взаимодействие основных объектов, определить особенности работы.

Предметом исследования данной работы является организация и функционирование кэш-памяти в ЭВМ.

Объектом исследования является принцип организации основный памяти персонального компьютера.

Цель работы провести исследование по организации и функционированию кэш-памяти ЭВМ.

Для достижения поставленной цели необходимо решить следующие задачи:

– представить описание компьютерной архитектуры фон Неймана;

– проанализировать основные принципы организации архитектуры фон Неймана;

– описать организацию современных ЭВМ;

– рассмотреть виды основной памяти;

– представить принципы организации оперативной памяти компьютера;

– представить организацию виртуальной памяти;

– провести анализ организации и функционирования кэш памяти персонального компьютера.

Гипотеза данной работы представление в наглядной форме принципов функционирования кэш-памяти ЭВМ, представленный материал может быть использован как наглядное пособие по организации кэш памяти персонального компьютера.

Теоретической основой для данной темы является материал дисциплин «Информатика», «Организация ЭВМ», «Архитектура компьютеров».

Методы исследования: обзор теоретического материала, анализ существующих решений.

Не хочешь рисковать и сдавать то, что уже сдавалось?!

Закажи оригинальную работу - это недорого!

Заключение:

Устройства памяти, существующие на компьютере, используются для хранения различной информации, такой как данные, заказы, программы, адреса, текстовые файлы и информация о состоянии компьютера и его устройств. Информация, хранящаяся в запоминающих устройствах, может быть разделена на биты, байты, слова, блоки, сегменты, страницы и другие более крупные структуры данных, имеющие свои собственные идентификаторы [13]. Информация в памяти хранится в ячейках памяти. Ячейки памяти содержат информационные наборы, которые могут быть доступны в заданной памяти, то есть наборы информации, которые могут быть независимо записаны или прочитаны в одной операции, требуя отдельных сигналов управления, доставленных в память.
Изучение принципов функционирования основной памяти, и в особенности кэш памяти, позволяет определить, как лучше всего добиться увеличения производительности компьютера и быстроты обработки им основных операций.
Работа представлена введением, основной частью, выводами и списком использованной литературы.
Основная часть представлена тремя разделами.
В первом разделе решены следующие задачи:
– представлено описание архитектуры фон Неймана, которая построена на сформулированных им принципах;
– определены принципы использования архитектуры фон Неймана;
– определены ключевые особенности архитектуры;
– сформулированы основные принципы фон Неймана;
– представлена краткая характеристика каждого принципа;
– определена организация современной ЭВМ, описано функционирование основных узлов.
В рамках второй главы проведено исследование теоретической части по принципам организации основной памяти в современном компьютере». При выполнения данной работы были рассмотрены следующие вопросы:
– рассмотрены виды основной памяти, представлены основные определения, представлены принципы организации памяти, дано определение простейшей и байтовой памяти;
– представлено описание организации оперативной памяти, представлено описание видов оперативной памяти – линейной, память с двумерным выбором, память с линейным выбором и селектором;
– рассмотрено функционирование виртуальной памяти, представлены виды виртуальной памяти – виртуальная память с подкачкой по-разному, сегментированная память, виртуальная память с сегментацией и поисковой страницей или сегментированная память с пейджингом.
В третьем разделе детально рассмотрена организация кэш памяти, представлено описание организации кэш памяти в современных компьютерах, принципы чтения и записи данных в кэш память. Рассмотрены методы отображения информации кэш памяти из основной памяти:
– ассоциативное отображение;
– прямое отображение;
– коллективно ассоциативное отображение [14].
Каждый метод представлен с помощью схемы, которая наглядно демонстрирует работу, дано краткое резюме по каждому методу.
Выполненная работа может служить основой для теоретической информации по различным учебным дисциплинам, которые изучают особенности организации ЭВМ, памяти компьютера, его архитектуры.

Фрагмент текста работы:

1 ОПИСАНИЕ ОРГАНИЗАЦИИ ЭВМ

1.1 Описание компьютерной архитектуры фон Неймана

Сердцем компьютерной архитектуры фон Неймана является центральный процессор (ЦП), с помощью блока управления арифметико-логического устройства (АЛУ) центральный процессор взаимодействует с памятью и подсистемами ввода/вывода (I/O) и выполняет поток инструкций (компьютер-программа), которые обрабатывают данные, хранящиеся в памяти, и выполняют операции ввода-вывода (см. рис.1) [2].

Рисунок 1 – Архитектура фон Неймана

Ключевая концепция архитектуры фон Неймана заключается в том, что данные и инструкции хранятся в системе памяти одинаков. Таким образом, содержимое памяти определяется полностью тем, как оно интерпретируется [3]. Это важно, например, для компилятора программы, который преобразует понятный пользователю код на языке программирования в поток команд, который обрабатывается компьютером. Для перемещения и изменения данных может быть выполнено множество инструкций и для дальнейшего управления определены, какие инструкции следует выполнять далее. Сбор инструкций называется набором команд, и, вместе с ресурсами, является необходимым для выполнения команд, выполнение команды управляется периодическим тактовым сигналом.
Тактовые частоты современных процессоров находятся в диапазоне от 1,8 до 3,3 ГГц, что позволяет выполнять до 3,3 миллиардов основных операции в секунду (например, добавление двух чисел или копирование элемента данных в место хранения). Благодаря постоянному прогрессу в технологиях скорость процессора быстро возрастает. В результате ограничивающими факторами для общей скорости компьютерной являются более медленные операции ввода-вывода и система памяти, необходимо отметить, что скорость этих компонентов улучшилась, по сравнению со скоростью процессора [2].
Кэш является важным средством для улучшения средней скорости систем памяти посредством хранения, наиболее часто используемых данных, в быстрой памяти, близкой к процессору. Другой фактор уменьшения скорости центрального процессора – это неотъемлемо последовательный характер выполнения инструкций фон Неймана [17]. Методы одновременного выполнения нескольких инструкций разрабатываются в форме архитектуры параллельной обработки.

Важно! Это только фрагмент работы для ознакомления

Скачайте архив со всеми файлами работы с помощью формы в начале страницы

Перейти к форме