Иерархическая структура памяти ЭВМ

Для фон-Неймановских ЭВМ память часто называют «узким местом» из-за постоянного отставания по быстродействию от процессоров. К тому же, чем меньше время доступа, тем выше стоимость устройства памяти.

Требования к увеличению емкости и быстродействия памяти, снижению времени доступа, а также к снижению ее стоимости являютсяпротиворечивыми. Чем больше быстродействие, тем технически труднее достигается и дороже обходится увеличение емкости памяти. Стоимость памяти составляет значительную часть общей стоимости ЭВМ. Исходя из этого, память ЭВМ организуется в виде иерархической структуры запоминающих устройств, обладающих различным быстродействием и емкостью.

Чем выше уровень, тем выше быстродействие соответствующей памяти, но меньше её емкость. Система управления памятью обеспечивает обмен информационными блоками между уровнями, причем обычно первое обращение к блоку информации вызывает его перемещение с низкого медленного уровня на более высокий. Это позволяет при последующих обращениях к данному блоку осуществлять его выборку с более быстродействующего уровня памяти.

Рис. . Иерархия запоминающих устройств

Сравнительно небольшая емкость оперативной памяти компенсируется практически неограниченной емкостью внешних запоминающих устройств. Однако эти устройства значительно более медленные. Исходя из этого, вычислительный процесс должен протекать с возможно меньшим числом обращений к внешней памяти.