6. Управление памятью.

                     6.1. Концепция хранимой программы.

               Подавляющее большинство современных цифровых электронных вычислительных машин относятся к машинам с архитектурой фон Неймана. В машинах фон Неймана(von Neumann machine) основными блоками являются блок управления, арифметико-логическое устройство и устройства ввода-вывода; программы и данные хранятся в одной и той же памяти; устройство управления и арифметическое устройство, объединенные в центральный процессор, определяют действий подлежащие выполнению, путем считывания команд из оперативной памяти. Отсюда следует, что программа для фон-неймановской вычислительной машины состоит из набора команд, которые проверяются одна за другой; адрес очередной ячейки памяти, из которой следует брать команду, указывается «счетчиком команд» в устройстве управления. Отсюда следует также, что данные с которыми работает программа, могут включать в себя переменные: области памяти могут быть поименованы, так что к запомненным в них значениям можно в последствии обращаться или менять их во время выполнения программ с использованием присвоенных имен [сл]. Таким образом, фундаментальным образующим принципом фон-неймановских машин является концепция хранения программ ( набора команд ) и данных, которые они обрабатывают, в одной и той же памяти в одинаковом виде. Отсюда, в частности следует, что для эффективной работы процессора информация, с которой он работает в текущий момент времени, и исполняемая программа должны находится в запоминающем устройстве, быстродействие которого соизмеримо с быстродействием самого процессора. Такое запоминающее устройство получило название оперативного запоминающего устройства (ОЗУ) или основной памяти.

6.2. Иерархия памяти.

Современная ЭВМ содержит целый ряд запоминающих устройств, отличающихся быстродействием, объемом, стоимостью на единицу хранимой информации и ролью в процессе обработки и хранения информации. Для более эффективного их использования они объединены в иерархию, формирующим принципом которой является быстродействие. В качестве самого верхнего, самого быстродействующего уровня выделяются регистры самого процессора, хранящие непосредственно исполняемую команду и операнды, над которыми производятся действия. На следующем уровне располагается кэш, содержащий команды и данные, к которым были последние обращения. Затем идет оперативная память, содержащая исполняемую программу и обрабатываемые ею данные. На нижних уровнях иерархии располагаются дисковые и ленточные запоминающие устройства, на которых хранится информация, сформированная в файлы. В большинстве современных ОС дисковое пространство делится на две независимые части: область для свопинга, обеспечивающая реализацию виртуальной памяти и область хранения файлов. Можно считать, что информация постоянно находится на более низком уровне - в более медленной памяти и помещается на верхние уровни непосредственно для выполнения над нею каких-либо действий.