Architektúrák - SZSZK21

Hibajelzés és hibajavítás
-------------------------

- Általában minden memóriarekesz mellett (8 bit), van egy úgyn. paritásbit (9. bit), aminek az a szerepe, hogy segítségével az esetleges hibákat felmérjük és felismerjük.

A memória szervezése és típusai
-------------------------------

Az aritmetikai műveletvégzés során, a számadot leírására nem elegendő 1 byte, ezért egy egységként 2-4-8 byte-ot használ a processzor. Ezt a méretet hívjuk szónak, illetve szóhossznak. Ez nem egy valós mértékegység, hanem inkább logikai egység.

A memória sebessége két értékből áll:

1., Elérési idő->  az elérési idő az adatok kiolvasásának megkezdése, és kimeneten való megjelenése között eltelt idő.
2., Ciklusidő -> magába foglalja a kiolvasás utáni úgyn. feléledési időt, amelyre a memóriának szüksége van ahhoz, hogy következő táolóhoz forduljon.


Típusok:
--------

- írható-olvasható
- csak olvasható


RAM-nál is létezik közvetlen elérésű és nem közvetlen elérésű.


Közvetlen elérésű: bármilyen tárolt elemet ugyanannyi idő alatt tud eléri. (konstans)

Nem közvetlen elérésű: az elérési idő az elem helyétől függ.

RAM tárolók típusai két nagy csoportba foglalhatóak:
----------------------------------------------------

1., DRAM, amely alacsony elektromos teljesítményű, de tartalmát rövid idő alatt elveszti, ezért annak tartalmát ciklikusan fel kell újítani (refresh)

2., SRAM, amely nem igényli az állandó adatújítást és magasabb működési sebességű, egyszerűbb időzítési megoldásokat igényel

Flash memória
-------------

- Működési elvében hasonló az EEPROM-hoz, de funkcióját tekintve, inkább a merevlemezhez hasonlítható. A Flash memória kikapcsolt állapotban is megőrzi az adatokat.

- Működése a RAM-hoz képest a törlés igénye miatt lassú.

- A Flash memória tartalma is törlődhet, de ennek időtartama években mérhető.


Memóriák hierarchiája
---------------------

1., Regisztertárak

- A processzorok teljesítményének fokozásában van nagy szerepük, ők azok, akik csökkentik a főtár és a processzor közötti adatforgalmat.

2., Cache

- Az elmúlt időkben bekövetkezett technikai fejlődésnek köszönhetően eyértelműen látszik, hogy amíg a processzorok sebessége, kb. évente 60%-al nőtt, addig a memóriák sebessége kb. 7%-al. Ebből következik, hogy a CPU a lassú memórával történő együttműködés közben holtidejű várakozásokra van kényszerítve.

Tervezési cél az, hogy hogyan lehetne a CPU-t teljes időben foglalkoztatni. Erre azért van szükség, hogy megmradhasson a nagy teljesítmény egy lassú tároló használatakor is.

===> Készítettek egy drága és rendkívül gyors közvetlen memória tárolót, amelyben a gyakran használt utasítások és adatok vannak. A nem gyakran használt adatokat egy lassú tárolóban tároljuk, és a lassú és gyors tároló közötti adatcserét a lehető leggyorsabbra alakítjuk.

Így alakul ki a CACHE memória.

(A növekedés szabálya, Gordon Moore 1965-ben fogalmazott meg:
Az egységnyi területre jutó transzisztorok száma nagyjából másfél évente megduplázódik.)

A tároló-hierarchia egyes szintjén lévő tárolók hozzáférési ideje és tárolókapacitásuk nagyságrendje: (sebesség és adatméret függvényében)

1., Regiszter
- sebessége: kisebb, mint 1 ns
- kapacitása: 100 Byte
2., Cache
- sebessége: kisebb, mint 2 ns
- kapacitása: 10 Kbyte
3., Operatív tár (RAM)
- sebessége: 10ns
- kapacitás: 100 MByte
4., Lemezes tároló (HDD)
- sebessége: 10ms
- kapacitás: 100 GByte

Az L1 és L2 Cache
-----------------

- Mikroszámítógépek esetében a CPU és a központi memória között található CACHE több szinten lehet megvalósítva. Így a processzortól kiindulva megkülönböztetünk L1, azaz elsőszintű (Level 1) vache tárolót és L2 (level 2) másodszintű tárolót. A cahe tárolót beépítehetik közvetlenül a processzorba (on-chip) vagy elhelyezhetik a processzoron kívül is (off-chip).

A cache működési elve, cache hit és miss
----------------------------------------

- Ha a processzornak utasításokra vagy adatokra van szüksége, akkor először ellenőrzi a cache tartalmát. Ha ott megvannak az adatok, akkor cache-találatról beszélünk. Ez a cache hit. A találatot a cache vezérlő azzal állapítja meg, hogy a bemásolt blokkhoz tartozó címrészek (tag-ek) alapján valamelyik cache blokkban benne van-e a processzor által igénylet adat főtárbeli címe.

- Ellenkező esetben, ha a processzor által igényelt adat címe nincs meg, akkor tévesztésnek vagy cache miss-nek nevezzük. Ha tehát nincs találat, akkor a CPU a memóriához fordul. Ha a CPU megtalálta, amit keres, akkor a cache vezérlője bemásolja azt (és még néhány rekeszt - azért, mert a lokalitás elve alapján nagy valószínüséggel a mellette lévő adatokat is használni kell majd) a cache tárolóba.

--> A cache teljesítményét a találatok és tévesztések aránya határozza meg. A találatok és tévesztések százalékos aránya a cache méretétől és a cache vezérlőtől függően általában 90% feletti érték.