ดาวน์โหลดงานนำเสนอ
งานนำเสนอกำลังจะดาวน์โหลด โปรดรอ
1
หน่วยความจำ Memory Unit
2
เกี่ยวกับหน่วยความจำทั่วๆไป
หน่วยความจำโดยทั่วไปแบ่งได้เป็นระดับชั้นเริ่มจากระดับ ชั้นสูงสุดไปยังต่ำสุด Register (Processor) Cache (L1 , L2 , L3) Main Memory (DRAM) I/O high Speed Zip Drive , Magnetic Tape Internal External
3
ข้อสังเกต จะสังเกตได้ว่า มูลค่า ราคา ต่อบิต จะเริ่มต่ำลงมาเรื่อยๆ แต่ ความจุ จะมีความจุมากขึ้น แต่จะใช้ระยะเวลาในการเข้าถึงข้อมูล ก็จะ สูงขึ้นด้วย ตามลำดับ โดยทั่วไปตำแหน่งการอ้างอิงข้อมูลในหน่วยความจำหลักโดยโปรเซสเซอร์ มักมีตำแหน่งเดิม ดังนั้น หน่วยความจำ Cache มักจะคัดลอกข้อมูลในหน่วยความจำหลักทีเคยถูกอ้างอิงแล้วเอาไว้ ถ้าออกแบบระบบ cache มาอย่างดีเวลาโดยส่วน ใหญ่ ของโปรเซสเซอร์ จะอยู่กับ Cache
4
คุณสมบัติหลักของระบบหน่วยความจำ (1)
Location - Processor - Internal (main) - External (secondary) Capacity - Word size - Number of words
5
คุณสมบัติหลักของระบบหน่วยความจำ (2)
Unit of Transfer - Word - Block Access Method - Sequential - Direct - Random - Associative
6
คุณสมบัติหลักของระบบหน่วยความจำ (3)
Performance - Access Time - Cycle time - Transfer rate Physical Type - Semiconductor - Magnetic - Optical - Magneto - optical
7
คุณสมบัติหลักของระบบหน่วยความจำ (4)
Physical Characteristics - Volatile / nonvolatile - Erasable / nonerasable
8
คุณลักษณะของระบบหน่วยความจำ
1 ) Word 2 ) Addressable units 3 ) Unit of transfer
9
1 ) Word หน่วยโครงสร้างสามัญ ของหน่วยความจำ โดยปกติค่า word คือค่าจำนวนบิตที่ใช้ในการแสดงตัวเลข หรือ ความยาวของ instruction length
10
2A = N 2 ) Addressable units
หน่วยที่เล็กที่สุดที่สามารถอ้างอิงได้ บางระบบใช้หน่วยอ้างอิงเป็น word แต่โดยส่วนใหญ่ใช้ Byte มีความสัมพันธ์คือ A = จำนวนบิตที่ใช้อ้างอิง N = จำนวนหน่วยความจำที่อ้างอิงได้ทั้งหมด 2A = N
11
3 ) Unit of Transfer คือจำนวนบิตที่ได้จากการ อ่าน หรือ บันทึกลงสู่หน่วยความจำในแต่ละครั้งที่มีการ Access หน่วยในการถ่ายเทข้อมูลไม่จำเป็นต้องเท่ากับ word เสมอ แต่มักจะอ่านหรือ บันทึกข้อมูลในปริมาณที่มากกว่า word เรียก block
12
วิธีการเข้าถึงหน่วยความจำ (Method of accessing)
1 ) Sequential access 2 ) Direct access 3 ) Random access 4 ) Associative
13
1 ) Sequential access คือการเข้าถึงหน่วยความจำแบบเรียงลำดับ ลักษณะการจัดเก็บในหน่วยความจำนั้นจะมีการแบ่งแยก ออกเป็น Records โดยมีหมายเลขกำกับทำให้แยก Records ต่างๆออกจากกันได้ การเข้าถึงแบบนี้จำต้องเรียงลำดับไปตามลำดับเสมอ
14
2 ) Direct access คือการเข้าถึงหน่วยความจำแบบโดยตรง กระบวนการอ่านหรือบันทึกข้อมูลจะใช้กลไกที่เหมือนกัน แตกต่างเฉพาะทิศทางที่ส่งข้อมูล ซึ่งจะเปลี่ยนตำแหน่งจากตำแหน่งที่อยู่ในปัจจุบันไปเป็นตำแหน่งที่ต้องการ โดยข้าม Records ที่อยู่ระหว่างกลางไป
15
3 ) Random access คือการเข้าถึงหน่วยความจำแบบไม่มีลำดับ แต่ละตำแหน่งในหน่วยความจำมีกลไกกำหนดตำแหน่งที่ไม่ซ้ำกัน ระยะเวลาที่เข้าถึงที่ใช้ในการเข้าถึงแต่ละหน่วยเป็นอิสระ จะมีใช้เวลาในการเข้าถึงสม่ำเสมอไม่ว่าจะอยู่ในตำแหน่งใด เลือกที่เข้าถึงหน่วยความจำตำแหน่งใดก็ได้ ต.ย. Main memory
16
4 ) Associative มีการเข้าถึงหน่วยความจำแบบ Random Access แต่จะมีการเปรียบเทียบ bit ที่กำหนดตำแหน่งไว้ล่วงหน้ากับ กับ word ที่กำหนดไว้จำนวนหนึ่งซึ่งกำหนดไว้ล่วงหน้าเหมือนกัน เพื่อค้นหาตำแหน่งที่สอดคล้องกัน ดังนั้น word ที่ได้รับจึงเกิดจากความสอดคล้องของข้อมูล มิใช่ตำแหน่งที่อยู่ของข้อมูล ต.ย. Cache Memory
17
วิธีการวัดประสิทธิภาพ
1 ) Access time (latency) 2 ) Memory cycle time 3 ) Transfer rate
18
1 ) Access time (latency)
สำหรับหน่วยความจำแบบ random access memory คือ ระยะเวลาในการเข้าถึงหน่วยความจำ นับตั้งแต่ ตำแหน่งข้อมูลได้ถูกส่งมายังหน่วยความจำ จนกระทั่งข้อมูลได้ถูกบันทึก หรือพร้อมที่จะถูกส่งกลับมา สำหรับหน่วยความจำแบบอื่น ๆ คือ ระยะเวลาที่ใช้ในการเคลื่อนย้ายกลไกในการอ่านหรือบันทึกข้อมูลไปยังตำแหน่งที่ต้องการ
19
2 ) Memory cycle time จะใช้สำหรับหน่วยความจำแบบ random access memory จะประกอบไปด้วย access time + เวลาอื่นๆที่จำเป็นต้องใช้ memory cycle time Read or write * เวลาอื่นๆที่จำเป็นต้องใช้ = ระยะเวลาให้สัญญาณเสถียร ระยะเวลาที่รอให้สัญญาณเดิมหาย (idle) ระยะเวลาที่รอให้อุปกรณ์เดิมสร้างสัญญาณเดิมขึ้นมาใหม่ (destructive read)
20
3 ) Transfer rate คืออัตราการถ่ายเทข้อมูล เข้าสู่ หรือ ออก จากหน่วยความจำ ในหน่วยความจำแบบ random access memory สำหรับหน่วยความจำที่ไม่ใช่ random access memory ระยะ transfer rate คือ TN = TA + N TN = ระยะเฉลี่ยในการอ่านหรือบันทึกข้อมูลจำนวน N บิต TA = ระยะเวลาที่เข้าถึงข้อมูลโดยเฉลี่ย N = จำนวน บิต ข้อมูล R = อัตราการถ่ายเทข้อมูล มีหน่วยเป็น บิต ต่อ นาที R
21
ลักษณะทางกายภาพของ หน่วยความจำ
1 ) semiconductor 2 ) magnetic surface memory 3 ) optic
22
จะอยู่ในกลุ่มหน่วยความจำภายใน 2 ) magnetic surface memory
1 ) semiconductor จะอยู่ในกลุ่มหน่วยความจำภายใน 2 ) magnetic surface memory จะจัดอยู่ในกลุ่มที่ฉาบพื้นผิวเพื่อบันทึกข้อมูล ส่วน ใหญ่เป็นหน่วยความจำแบบ External 3 ) optic จะอยู่ในกลุ่มใช้ การอ่าน หรือ บันทึก โดยใช้แสงใน การทำงาน
23
คุณสมบัติทางกายภาพ ของ อุปกรณ์บันทึกข้อมูล (1)
1 ) volatile จะสูญเสียข้อมูลในทันที ที่ถูกตัดกระแสไฟฟ้า 2 ) non – volatile ข้อมูลที่อยู่ในหน่วยความจำประเภทนี้เมื่อถูกตัดกระแสไฟฟ้า ข้อมูลยังคงอยู่เหมือนเดิม ยกเว้นในกรณี ที่ผู้ใช้ ต้องการลบ หรือ แก้ไข แบบ เจตนา
24
คุณสมบัติทางกายภาพ ของ อุปกรณ์บันทึกข้อมูล (2)
อุปกรณ์ที่ฉาบด้วยสารแม่เหล็ก เป็น ตัวอย่างของอุปกรณ์ ที่เก็บข้อมูลแบบถาวร ส่วนในการเลือกใช้ semiconductor ในหน่วยความจำสามารถนำมาใช้ได้ทั้ง แบบถาวร และ ไม่ถาวร ได้ ขึ้นกับวัตถุประสงค์ในการผลิต เช่น หน่วยความจำประเภท non erasable เช่น ROM ไม่ต้องการให้ลบ และ เขียนใหม่ได้ นอกจากทำลาย มีความจำเป็นในการใช้งานบางอย่าง สำหรับ semiconductor จะใช้ในหน่วยความจำแบบ RAM ( random access memory )
25
โครงสร้างลำดับชั้นของหน่วยความจำ
26
ความสัมพันธ์ ของหน่วยความจำในระดับต่างๆ รูป 4.1
ความสัมพันธ์ ของหน่วยความจำในระดับต่างๆ รูป 4.1 - Register เป็นหน่วยความจำที่ทำงาน ได้เร็วที่สุด มี ขนาด เล็กที่สุด และ ราคาแพงที่สุด ถูกเก็บไว้ในตัว โปรเซสเซอร์ เอง ปกติใน โปรเซสเซอร์ จะมี หน่วยความจำประเภทนี้ ประมาณ 20 – 30 ตัว ขึ้นอยู่ กับ โปรเซสเซอร์ เอง
27
- Cache หน่วยความจำประเภทนี้ เป็น หน่วยความ จำเล็กๆ ที่มี ความเร็วในการทำงานสูง รอง ลงมาจาก register หน่วยความจำประเภทนี้มักจะซ่อนจากผู้เขียนโปรแกรม หรือ ตัวโปรเซสเซอร์เอง จะทำงานโดยอัตโนมัติ ไม่สามารถเข้าควบคุมโดยตรงได้ จุดประสงค์เพื่อเพิ่มประสิทธิภาพ ของหน่วยความจำหลักโดยตรง
28
- Main memory เป็นหน่วยความจำที่ถูก ใช้งานโดยทั่วไปในเครื่องคอมพิวเตอร์ ข้อมูลแต่ละตำแหน่งในหน่วยความจำ จะมีหมายเลข กำกับไว้เสมอ และเป็นหมายเลขเฉพาะ ของตนเอง หน่วยความจำหลักนี้ มัก ถูกเชื่อมต่อระหว่างโดยมี หน่วยความจำ Cache กั้นกลางระหว่าง โปรเซสเซอร์ กับ หน่วยความจำหลักเอง
29
หน่วยความจำทั้ง 3 แบบ มีคุณสมบัติไม่สามารถเก็บข้อมูลได้อย่างถาวร และใช้เทคโนโลยี semiconductor เหมือนกันทำให้เกิดความหลากหลายของความเร็ว และ การทำงาน รวมถึงราคา กรณีต้องการเก็บข้อมูล จะ โดนจัดการบันทึกในอุปกรณ์ บันทึกข้อมูล เช่น ฮาร์ดดิสก์ ฮาร์ดดิสก์ แบบถอดได้ เทปแม่เหล็ก หรือ อุปกรณ์บันทึกข้อมูลแบบ อ๊อฟติก เป็นต้น เรียกอุปกรณ์เหล่านี้ว่า - secondary memory หรือ - auxiliary memory
30
ในบางกรณี อาจมีหน่วยความจำประเภทหนึ่งที่กั้นอยู่ระหว่าง หน่วยความจำหลัก และ หน่วยความจำภาพนอก เรียก disk cache จะเกิดจากการกันหน่วยความจำหลัก ออกมา เพื่อใช้ในการทำงาน เช่น เป็น buffer เพื่อพักข้อมูลก่อนบันทึกลง ใน ดิสก์ หรือ จาก ดิสก์ ไปสู่หน่วยความจำ
31
เทคนิค ที่ช่วยในการเพิ่มประสิทธิภาพใน Disk Cache
มีการใช้ 2 เทคนิคคือ 1. การบันทึกข้อมูลลงดิสก์แบบเป็นกลุ่ม แทนที่จะบันทึกข้อมูล ลงดิสก์คราวละจำนวนน้อยๆ ข้อมูลจะโดนสะสมให้มีจำนวนมากก่อน จึงจะทำการบันทึกข้อมูลในคราวเดียว 2. ข้อมูลบางส่วนที่ถูกบันทึกลงดิสก์ อาจถูกเรียกใช้ในทันที ก่อนที่ข้อมูลจะถูกบันทึกลงดิสก์จริงๆ และมีการร้องขอการอ่านข้อมูลจาก ข้อมูลที่ต้องบันทึกลงดิสก์ จะมีการอ่านจาก buffer ไปให้แทนที่การรอจากการบันทึกก่อนแล้วกลับมาอ่านข้อมูลจากดิสก์ เพื่อส่งให้ส่วนร้องขอ
32
คำถามท้ายบท 1. จงบอกความแตกต่างระหว่างหน่วยความจำแบบ Internal memory และ External memory 2. จงอธิบายว่าทำไม การเข้าถึงข้อมูลแบบ Sequential access และ Associative access จึงมีความเหมาะสมกับหน่วยความจำไม่เหมือนกัน 3. จงบอกว่าหน่วยความจำ ภายใน ภายนอก มี ชื่อของหน่วยความจำแต่ละชนิดอะไรบ้าง 4. หน่วยความจำประเภทใดที่ทำงานโดยเราไม่สามารถเข้าควบคุมได้โดยตรง 5. ความสัมพันธ์ระหว่างราคา ประสิทธิภาพ และ ความเร็ว ของหน่วยความจำ มีความสัมพันธ์กันอย่างไร 6. การอ้างอิงตำแหน่งในหน่วยความจำมีการอ้างอิง จาก หน่วยควบคุมใดบ้าง
งานนำเสนอที่คล้ายกัน
