Небольшая по объему высокоскоростная буферная память для хранения команд и данных это
Обновлено: 07.07.2024
В вычислительных системах используются подсистемы с различным быстродействием, и, в частности, с различной скоростью передачи данных (рис. 4.13). Обычно обмен данными между такими подсистемами реализуется с использованием прерываний или канала прямого доступа к памяти. В первую очередь подсистема 1 формирует запрос на обслуживание по мере готовности данных к обмену. Однако обслуживание прерываний связано с непроизводительными потерями времени и при пакетном обмене производительность подсистемы 2 заметно уменьшается. При обмене данными с использованием канала прямого доступа к памяти подсистема 1 передает данные в память подсистемы 2. Данный способ обмена достаточно эффективен с точки зрения быстродействия, но для его реализации необходим довольно сложный контроллер прямого доступа к памяти.
Рис. 4.13. Применение буферной памяти.
Наиболее эффективно обмен данными между подсистемами с различным быстродействием реализуется при наличии между ними специальной буферной памяти. Данные от подсистемы 1 временно запоминаются в буферной памяти до готовности подсистемы 2 принять их. Емкость буферной памяти должна быть достаточной для хранения тех блоков данных, которые подсистема 1 формирует между считываниями их подсистемой 2. Отличительной особенностью буферной памяти является запись данных с быстродействием и под управлением подсистемы 1, а считывание - с быстродействием и под управлением подсистемы 2 ("эластичная память"). В общем случае память должна выполнять операции записи и считывания совершенно независимо и даже одновременно, что устраняет необходимость синхронизации подсистем. Буферная память должна сохранять порядок поступления данных от подсистемы 1, т.е. работать по принципу "первое записанное слово считывается первым" (First Input First Output - FIFO). Таким образом, под буферной памятью типа FIFO понимается ЗУПВ, которое автоматически следит за порядком поступления данных и выдает их в том же порядке, допуская выполнение независимых и одновременных операций записи и считывания. На рис. 4.14 приведена структурная схема буферной памяти типа FIFO емкостью 64x4.
Рис. 4.14. Структурная схема буфера 64x4.
При вводе 4-битного слова под действием сигнала SI оно автоматически передвигается в ближайший к выходу свободный регистр. Состояние регистра данных отображается в соответствующем ему управляющем триггере, совокупность триггеров образует 64-битный управляющий регистр. Если регистр содержит данные, то управляющий триггер находится в состоянии 1, а если регистр не содержит данных, то триггер находится в состоянии 0. Как только управляющий бит соседнего справа регистра изменяется на 0, слово данных автоматически сдвигается к выходу. Перед началом работы в буфер подается сигнал сброса R и все управляющие триггеры переводятся в состояние 0 (все регистры буфера свободны). На выводе IR формируется логическая 1, т.е. буфер готов воспринимать входные данные. При действии сигнала ввода SI входное слово загружается в регистр P1, а управляющий триггер этого регистра устанавливается в состояние 1: на входе IR формируется логический 0. Связи между регистрами организованы таким образом, что поступившее в P1 слово "спонтанно" копируется во всех регистрах данных FIFO и появляется на выходных линиях DO0-DO3. Теперь все 64 регистра буфера содержат одинаковые слова, управляющий триггер последнего регистра P64 находится в состоянии 1, а остальные управляющие триггеры сброшены при передаче данных в соседние справа регистры. Состояние управляющего триггера P64 выведено на линию готовности выхода OR; OR принимает значение 1, когда в триггер записывается 1. Процесс ввода может продолжаться до полного заполнения буфера; в этом случае все управляющие триггеры находятся в состоянии 1 и на линии IR сохраняется логический 0.
При подаче сигнала SO производится восприятие слова с линий DO0-DO3, управляющий триггер P64 переводится в состояние 1, на линии OR появляется логическая 1, а управляющий триггер P64 сбрасывается в 0. Затем этот процесс повторяется для остальных регистров и нуль в управляющем регистре перемещается ко входу по мере сдвига данных вправо.
В некоторых кристаллах буфера FIFO имеется дополнительная выходная линия флажка заполнения наполовину. На ней формируется сигнал 1, если число слов составляет более половины емкости буфера.
Рассмотренный принцип организации FIFO допускает выполнение записи и считывания данных независимо и одновременно. Скорость ввода определяется временным интервалом, необходимым для передачи данных из P1, а выводить данные можно с такой же скоростью. Единственным ограничением является время распространения данных через FIFO, равное времени передачи входного слова на выход незаполненного буфера FIFO. Оно равняется произведению времени внутреннего сдвига и числа регистра данных. В буферах FIFO, выполненных по МОП-технологии и имеющих емкость 64 слова, время распространения составляет примерно 30 мкс, а в биполярных FIFO такой же емкости - примерно 2 мкс.
Буферы можно наращивать как по числу слов, так и по их длине.
Стековая память
Стековой называют память, доступ к которой организован по принципу: "последним записан - первым считан" (Last Input First Output - LIFO). Использование принципа доступа к памяти на основе механизма LIFO началось с больших ЭВМ. Применение стековой памяти оказалось очень эффективным при построении компилирующих и интерпретирующих программ, при вычислении арифметических выражений с использованием польской инверсной записи. В малых ЭВМ она стала широко использоваться в связи с удобствами реализации процедур вызова подпрограмм и при обработке прерываний.
Рис. 4.15. Принцип работы стековой памяти.
Перемещение данных при записи и считывании информации в стековой памяти подобно тому, как это имеет место в сдвигающих регистрах. С точки зрения реализации механизма доступа к стековой памяти выделяют аппаратный и аппаратно-программный (внешний) стеки.
Аппаратный стек представляет собой совокупность регистров, связи между которыми организованы таким образом, что при записи и считывании данных содержимое стека автоматически сдвигается. Обычно емкость аппаратного стека ограничена диапазоном от нескольких регистров до нескольких десятков регистров, поэтому в большинстве МП такой стек используется для хранения содержимого программного счетчика и его называют стеком команд. Основное достоинство аппаратного стека - высокое быстродействие, а недостаток - ограниченная емкость.
Наиболее распространенным в настоящее время и, возможно, лучшим вариантом организации стека в ЭВМ является использование области памяти. Для адресации стека используется указатель стека, который предварительно загружается в регистр и определяет адрес последней занятой ячейки. Помимо команд CALL и RET, по которым записывается в стек и восстанавливается содержимое программного счетчика, имеются команды PUSH и POP, которые используются для временного запоминания в стеке содержимого регистров и их восстановления, соответственно. В некоторых МП содержимое основных регистров запоминается в стеке автоматически при прерывании программ. Содержимое регистра указателя стека при записи уменьшается, а при считывании увеличивается на 1 при выполнении команд PUSH и POP, соответственно.
16. Статическая память служит базой для построения ____________памяти.
| кэш- |
| оперативной |
| виртуальной |
| постоянной |
Решение:
Статическая память служит базой для построения кэш-памяти и микропроцессорной памяти. Запоминающим элементом статической памяти является триггер (элемент с двумя устойчивыми состояниями), переключаемый за существенно меньшее время по сравнению со временем (заряд/разряд) элемента динамической памяти.
17. Длительное хранение информации пользователя обеспечивает …
| ВЗУ |
| ПЗУ |
| ОЗУ |
| ППЗУ |
Решение: Длительное хранение информации пользователя обеспечивает ВЗУ (внешнее запоминающее устройство). К внешней памяти относятся:
1) накопители на жестких магнитных дисках (НЖМД),
2) накопители на гибких магнитных дисках (НГМД),
3) накопители на магнитооптических компакт дисках,
4) накопители на оптических дисках,
5) накопители на магнитной ленте и др.
18. Шина данных предназначена …
| для передачи обрабатываемой информации |
| для передачи адреса памяти или внешних устройств, к которым обращается процессор |
| для передачи управляющих сигналов |
| для преобразования информации, поступающей от процессора, в соответствующие сигналы, управляющие работой устройств |
Решение: Шина данных – шина, предназначенная для передачи обрабатываемой информации.
19. Для увеличения скорости выполнения математических операций в ПК используется …
| сопроцессор |
| кэш-память |
| оперативная память |
| системная шина |
20. Персональный компьютер не будет функционировать, если отключить ____________ или ______________.
| оперативную память |
| процессор |
| мышь |
| монитор |
21. В аппаратном подключении периферийных устройств участвуют …
22. В компьютере с 64-разрядной шиной данных и 32-разрядной адресной шиной установлена память объемом 16 Мбайт. Разрядность этого процессора равна …
23. Из перечисленных видов памяти компьютера самой быстродействующей является …
| микропроцессорная память |
| внешняя память |
| оперативная память |
| CMOS-память |
24. Качество звука, оцифрованного звуковой картой, определяется такими параметрами, как …
| частота дискретизации |
| глубина кодирования |
| уровень звука |
| длительность звучания |
25. Прямым доступом к памяти (DMA) называется режим, при котором …
| устройство обменивается данными с ОЗУ или другим устройством без участия центрального процессора |
| центральный процессор обменивается данными с ОЗУ |
| используется кэш-память, позволяющая ускорить обмен данными |
| центральный процессор обменивается данными с кэш-памятью |
Решение:
Прямой доступ к памяти (англ. Direct Memory Access, DMA) – режим обмена данными между устройствами или же между устройством и основной памятью (RAM) без участия центрального процессора (ЦП).
26. Из перечисленных видов памяти наибольшей информационной емкостью обладает …
| оперативная память |
| кэш-память |
| микропроцессорная память |
| CMOS |
27. COM-порты компьютера обеспечивают …
COM-порты служат для связи компьютера с внешними устройствами и обеспечивают синхронную или асинхронную последовательную побитовую передачу данных. В общем случае они являются двунаправленными. Ранее последовательный порт использовался для подключения модема или мыши. Сейчас он применяется для соединения с источниками бесперебойного питания, для связи с аппаратными средствами разработки встраиваемых вычислительных систем.
RAM (Random Access Memory) расшифровывается как «память с произвольным доступом». Это оперативное запоминающее устройство (ОЗУ). Данный вид памяти относится к внутренней памяти компьютера и располагается на системной плате.
29. К электронному виду памяти персонального компьютера относятся …
В современном персональном компьютере электронной памятью являются: модули оперативной памяти, кэш-память процессора, память на флеш-картах. Здесь каждая ячейка представляет собой электрическую схему, в которой ноль или единица определяется протекаемыми электрическими токами (статическая память) и накопленными зарядами (динамическая память).
30. Электронные схемы для управления внешними устройствами – это …
Для физического (по электрическим сигналам) сопряжения дополнительных устройств (например, винчестеров, накопителей на CD, манипуляторов «Мышь» и др.) с базовой частью компьютера необходимы специальные электрические схемы, получившие название «контроллеры».
31. Энергонезависимыми устройствами памяти персонального компьютера являются …
Энергонезависимой называют память, способную сохранять данные после отключения питания компьютера. Такой памятью являются все виды внешней памяти ПК, в том числе жесткий диск (винчестер), дискеты, Flash USB Drive, память на CD.
32. Одним из параметров накопителя на жестких дисках является форм-фактор, который означает …
| диаметр дисков в дюймах |
| количество цилиндров |
| количество данных, которые могут храниться накопителем |
| количество поверхностей |
Решение:Одним из параметров накопителя на жестких дисках является форм-фактор или физический размер, который означает диаметр дисков в дюймах (0,85; 1; 1,3; 1,8; 2,5; 3,5).Прекращено производство накопителей в форм-факторах 8 и 5,25 дюймов.
33. Во время выполнения прикладная программа хранится в …
| оперативной памяти |
| видеопамяти |
| постоянной памяти |
| файловой системе ПК |
34. Как известно, разрядность процессора определяется разрядностью регистров, в которые помещаются обрабатываемые данные. Если регистр имеет разрядность 4 байта, то разрядность процессора равна …
35. Основнымипараметрами, характеризующими запоминающие устройства компьютера, являются …
| информационная емкость, время доступа |
| энергопотребление, тип интерфейса |
| размер кластера, стоимость |
| время хранения, габариты |
36. В пустой блок общей схемы компьютера необходимо вписать устройство …
| оперативная память |
| контроллер ввода-вывода |
| устройство управления |
| арифметико-логическое устройство |
37. Динамическая память служит базой для построения …
| модулей оперативной памяти |
| кэш-памяти |
| микропроцессорной памяти |
| постоянной памяти |
38. Разрядность центрального процессора определяется …
| разрядностью двоичного числа, которое может быть обработано за один такт работы процессора |
| разрядностью шины управления |
| тактовой частотой процессора |
| наименованием процессора (Pentium, Dual Core и т.д.) |
39. Динамическая память служит базой для построения …
| модулей оперативной памяти |
| кэш-памяти |
| микропроцессорной памяти |
| постоянной памяти |
Решение:
Динамическая память служит базой для построения модулей оперативной памяти. Организуется из набора полупроводниковых конденсаторов, хранящих уровни напряжения. Благодаря маленькой площади, занимаемой элементом памяти на кристалле, обеспечивается большая информационная емкость микросхем памяти.
40. BIOS (Basic Input Output System) является …
| частью системного программного обеспечения, хранящейся в постоянном запоминающем устройстве |
| стандартной кодовой таблицей |
| частью оперативной памяти |
| базовой частью микропроцессора |
Решение:
BIOS (Basic Input Output System – базовая система ввода-вывода) – группа небольших программ в постоянном запоминающем устройстве (ПЗУ).
BIOS отвечает за самые главные, базовые функции интерфейса и настройки оборудования. Главная функция BIOS материнской платы – инициализация устройств, подключенных к материнской плате, сразу после включения питания компьютера. С помощью BIOS при включении компьютера выполняется также самотестирование основных систем. Наиболее широко среди пользователей компьютеров известна BIOS материнской платы, но BIOS присутствуют почти у всех компонентов компьютера: у видеоадаптеров, сетевых адаптеров, модемов, дисковых контроллеров, принтеров. По своей сути BIOS является посредником между аппаратным и программным обеспечением компьютера.
41. Внутренней памятью процессора является _______________ память.
| регистровая |
| оперативная |
| постоянная |
| основная |
42. Один из физических каналов ввода-вывода компьютера – разъем – называется аппаратным(-ой) …
Решение:
Связь компьютера с внешними дополнительными (периферийными) устройствами осуществляется через порты, например COM, LPT, USB.
Оперативная память обеспечивает нормальное функционирование персонального компьютера, а также быстрое выполнение программ и задач. От ее объема зависит, сколько задач одновременно сможет выполнять пользователь на своем компьютере. Есть в компьютере некоторые элементы, которые также оснащаются памятью. Рассмотрим, что такое буферная (или кэш) память, в чем заключаются ее задачи, преимущества и как рассчитать необходимый объем.
Что такое буферная память?
Кэш-память – это зона для временного хранения данных. Здесь хранится информация, которая была считана с жесткого диска, но еще не передана для последующей обработки. Потребность в таком хранилище возникла в результате выявления большой разницы между тем, за какой период времени считываются данные, и пропускной способностью системы.
Своего рода буфером обладают и другие элементы ПК. К примеру, принтер, который может переходить к выполнению следующей задачи, но при этом распечатывать материал, который был задан ранее. Также буферной памятью обладают видеокарты, сетевые карты и т.д.
Основными техническими свойствами кэша является его емкость и быстродействие. Современные устройства по таким временным характеристикам, а также объему буфера значительно отличаются друг от друга. Чем больший объем кэш-памяти, тем больше информации в нем помещается. А значит, компьютер может выдать результаты, не обращаясь к винчестеру часто.
Таким образом, увеличивается сама производительность системы, и косвенно продляется срок работы жесткого диска. Последнее зависит непосредственно от пользователя и то, как и для чего он использует винчестер. К примеру, винчестер прослужит дольше, если смотреть фильмы в браузере, а не качать через торрент и открывать с помощью видеоплеера.
Объемы кэша
При выборе персонального компьютера важно обратить внимание на такой показатель, как объем буферной памяти. Поскольку он периодически нуждается в перезагрузке и очищении, то чем больше по размерам будет кэш - тем лучше. Современные ПА оснащаются 8, 16, 32 и 64 Мб, но буферы имеют объем 128 и 256 Мб.
Хотя современные ноутбуки и компьютеры чаще всего оснащаются большим размером кэш-памяти, меньшая – уже редкость. При выборе устройства пользователи редко обращают внимание на этот показатель, поскольку он непосредственно не зависит от цены. А также параметр не является ключевым при выборе компьютера. Здесь нужно обращать внимание и на другие показатели, поскольку обычно собственной памяти системы вполне достаточно для выполнения операций.
Типы кэш-памяти
Буферная память, которая располагается в одном фиксированном месте, называется кэшем с прямым отображением. Если же она находится в любом месте, тогда называется полностью ассоциативной памятью. В таком случае полностью используется объем буфера, удалить данные можно после полного заполнения, но поиск информации достаточно затруднен.
Компромиссным вариантом может послужить кэш множественный или частично-ассоциативный. В данном случае строки буфера объединяются в группы. При этом блок, который соответствует определенной группе, может размещаться в любой строке, а соответствующее значение помещается в теге. Здесь действует своего рода принцип ассоциативности, но определенный блок попадает только в ту или иную группу. Это несколько схоже с буфером прямого отображения.
Множественный ассоциативный тип буферной памяти на диске наиболее распространен, так как обладает высокой скоростью и хорошей утилизационной памятью. Но при этом кэш прямого отображения, который отличается дешевизной и простотой, уступает лишь незначительно по своим характеристикам.
Главная задача
Буферная память предназначена для временного хранения и чтения информации. Но этот показатель не является основным при определении эффективности работы винчестера. Важным также является алгоритм обмена данных с буфером, а также насколько хорошо проводится работа над тем, чтобы предотвратить ошибки.
В буферном хранилище находится информация, которая используется чаще всего. Производительность при этом увеличивается в несколько раз, поскольку она подгружается непосредственно из кэша. Прямого обращения к жесткому диску и его секторам нет, так как отсутствует необходимость в физическом чтении. Этот процесс достаточно длительный, хотя и измеряется в миллисекундах, но данные из буфера можно получить в разы быстрее.
Преимущества
Несмотря на то, что главным преимуществом буферной памяти является быстрая обработка данных, есть еще и другие достоинства. Жесткий диск с объемным буфером может разгрузить процессор или минимально его задействовать. Таким образом, компьютер не будет перегружаться и прослужит дольше.
Также кэш является своего рода ускорителем, обеспечивающий эффективную и быструю работу всей системы. Это сокращает время запуска программного обеспечения, когда требуются данные, уже содержащиеся в кэше.
Обычному пользователю для работы вполне достаточно 32 или 64 Мб. Больший размер теряет значимость, поскольку при взаимодействии с файлами большими по объему это различие незначительно. К тому же переплачивать за более объемный буфер вряд ли кому-то захочется.
Как узнать объем буферной памяти на жестком диске?
Не каждый пользователь интересуется такой характеристикой, как объем кэша (в отличие от размера жесткого диска). Обычно информация содержится на упаковке к устройству. Также можно найти данные в сети или воспользоваться программой HD Tune, которая является бесплатной.
Она предназначена для надежного удаления данных, оценки того, в каком состоянии находится устройство, а также для сканирования и исправления ошибок в системе. Дополнительно можно через нее получить информацию о жестком диске.
Чтобы узнать объем буферной памяти в Мб, нужно скачать утилиту HD Tune и запустить ее. Далее во вкладке «Информация» нужно найти строку под названием «буфер», которая и покажет, какой по объему кэш установлен в данном устройстве.
Эксперты отмечают, что для обычного пользователя ПК подойдет размер в 128 Мб. Если же компьютер используется преимущественно для игр, стоит ориентироваться на размер кэша побольше.
В вычислительных системах используются подсистемы с различным быстродействием, и, в частности, с различной скоростью передачи данных (рис. 4.13). Обычно обмен данными между такими подсистемами реализуется с использованием прерываний или канала прямого доступа к памяти. В первую очередь подсистема 1 формирует запрос на обслуживание по мере готовности данных к обмену. Однако обслуживание прерываний связано с непроизводительными потерями времени и при пакетном обмене производительность подсистемы 2 заметно уменьшается. При обмене данными с использованием канала прямого доступа к памяти подсистема 1 передает данные в память подсистемы 2. Данный способ обмена достаточно эффективен с точки зрения быстродействия, но для его реализации необходим довольно сложный контроллер прямого доступа к памяти.
Рис. 4.13. Применение буферной памяти.
Наиболее эффективно обмен данными между подсистемами с различным быстродействием реализуется при наличии между ними специальной буферной памяти. Данные от подсистемы 1 временно запоминаются в буферной памяти до готовности подсистемы 2 принять их. Емкость буферной памяти должна быть достаточной для хранения тех блоков данных, которые подсистема 1 формирует между считываниями их подсистемой 2. Отличительной особенностью буферной памяти является запись данных с быстродействием и под управлением подсистемы 1, а считывание - с быстродействием и под управлением подсистемы 2 ("эластичная память"). В общем случае память должна выполнять операции записи и считывания совершенно независимо и даже одновременно, что устраняет необходимость синхронизации подсистем. Буферная память должна сохранять порядок поступления данных от подсистемы 1, т.е. работать по принципу "первое записанное слово считывается первым" (First Input First Output - FIFO). Таким образом, под буферной памятью типа FIFO понимается ЗУПВ, которое автоматически следит за порядком поступления данных и выдает их в том же порядке, допуская выполнение независимых и одновременных операций записи и считывания. На рис. 4.14 приведена структурная схема буферной памяти типа FIFO емкостью 64x4.
Рис. 4.14. Структурная схема буфера 64x4.
При вводе 4-битного слова под действием сигнала SI оно автоматически передвигается в ближайший к выходу свободный регистр. Состояние регистра данных отображается в соответствующем ему управляющем триггере, совокупность триггеров образует 64-битный управляющий регистр. Если регистр содержит данные, то управляющий триггер находится в состоянии 1, а если регистр не содержит данных, то триггер находится в состоянии 0. Как только управляющий бит соседнего справа регистра изменяется на 0, слово данных автоматически сдвигается к выходу. Перед началом работы в буфер подается сигнал сброса R и все управляющие триггеры переводятся в состояние 0 (все регистры буфера свободны). На выводе IR формируется логическая 1, т.е. буфер готов воспринимать входные данные. При действии сигнала ввода SI входное слово загружается в регистр P1, а управляющий триггер этого регистра устанавливается в состояние 1: на входе IR формируется логический 0. Связи между регистрами организованы таким образом, что поступившее в P1 слово "спонтанно" копируется во всех регистрах данных FIFO и появляется на выходных линиях DO0-DO3. Теперь все 64 регистра буфера содержат одинаковые слова, управляющий триггер последнего регистра P64 находится в состоянии 1, а остальные управляющие триггеры сброшены при передаче данных в соседние справа регистры. Состояние управляющего триггера P64 выведено на линию готовности выхода OR; OR принимает значение 1, когда в триггер записывается 1. Процесс ввода может продолжаться до полного заполнения буфера; в этом случае все управляющие триггеры находятся в состоянии 1 и на линии IR сохраняется логический 0.
При подаче сигнала SO производится восприятие слова с линий DO0-DO3, управляющий триггер P64 переводится в состояние 1, на линии OR появляется логическая 1, а управляющий триггер P64 сбрасывается в 0. Затем этот процесс повторяется для остальных регистров и нуль в управляющем регистре перемещается ко входу по мере сдвига данных вправо.
В некоторых кристаллах буфера FIFO имеется дополнительная выходная линия флажка заполнения наполовину. На ней формируется сигнал 1, если число слов составляет более половины емкости буфера.
Рассмотренный принцип организации FIFO допускает выполнение записи и считывания данных независимо и одновременно. Скорость ввода определяется временным интервалом, необходимым для передачи данных из P1, а выводить данные можно с такой же скоростью. Единственным ограничением является время распространения данных через FIFO, равное времени передачи входного слова на выход незаполненного буфера FIFO. Оно равняется произведению времени внутреннего сдвига и числа регистра данных. В буферах FIFO, выполненных по МОП-технологии и имеющих емкость 64 слова, время распространения составляет примерно 30 мкс, а в биполярных FIFO такой же емкости - примерно 2 мкс.
Буферы можно наращивать как по числу слов, так и по их длине.
Стековая память
Стековой называют память, доступ к которой организован по принципу: "последним записан - первым считан" (Last Input First Output - LIFO). Использование принципа доступа к памяти на основе механизма LIFO началось с больших ЭВМ. Применение стековой памяти оказалось очень эффективным при построении компилирующих и интерпретирующих программ, при вычислении арифметических выражений с использованием польской инверсной записи. В малых ЭВМ она стала широко использоваться в связи с удобствами реализации процедур вызова подпрограмм и при обработке прерываний.
Рис. 4.15. Принцип работы стековой памяти.
Перемещение данных при записи и считывании информации в стековой памяти подобно тому, как это имеет место в сдвигающих регистрах. С точки зрения реализации механизма доступа к стековой памяти выделяют аппаратный и аппаратно-программный (внешний) стеки.
Аппаратный стек представляет собой совокупность регистров, связи между которыми организованы таким образом, что при записи и считывании данных содержимое стека автоматически сдвигается. Обычно емкость аппаратного стека ограничена диапазоном от нескольких регистров до нескольких десятков регистров, поэтому в большинстве МП такой стек используется для хранения содержимого программного счетчика и его называют стеком команд. Основное достоинство аппаратного стека - высокое быстродействие, а недостаток - ограниченная емкость.
Наиболее распространенным в настоящее время и, возможно, лучшим вариантом организации стека в ЭВМ является использование области памяти. Для адресации стека используется указатель стека, который предварительно загружается в регистр и определяет адрес последней занятой ячейки. Помимо команд CALL и RET, по которым записывается в стек и восстанавливается содержимое программного счетчика, имеются команды PUSH и POP, которые используются для временного запоминания в стеке содержимого регистров и их восстановления, соответственно. В некоторых МП содержимое основных регистров запоминается в стеке автоматически при прерывании программ. Содержимое регистра указателя стека при записи уменьшается, а при считывании увеличивается на 1 при выполнении команд PUSH и POP, соответственно.
Читайте также: