рефераты конспекты курсовые дипломные лекции шпоры

Реферат Курсовая Конспект

Ассоциативные ЗУ

Ассоциативные ЗУ - раздел Компьютеры, Организация ЭВМ и систем Всовременных Вычислительных Системах Широкоиспользуются Операция Поиска Инфор...

Всовременных вычислительных системах широкоиспользуются операция поиска информации. При использовании обычной памяти с адресным принципом доступа к данным эта операция занимает много времени, поскольку операнды считываются из памяти поочередно (последовательно), после чего над каждым операндом производится операция сравнения. Это обстоятельство является фактором, увеличивающим время поиска. Решение проблемы заключается в том, чтобы эти операции выполнялись одновременно (параллельно). Принцип ассоциативного поиска поясняет рисунок 3.9.1.

 

 

 

Рисунок 3.9.1- Принцип ассоциативного поиска информации

С целью ускорения поиска данных используется адресация по содержанию, которая осуществляется путем одновременного доступа ко всем ячейкам памяти. Сущность принципа адресации по содержанию заключается в следующем (см. рисунок 3.9.1). Имеется массив данных емкостью N слов. Требуется найти в массиве все слова, которые начинаются с символа "А" и кончаются символом "Н". В этом случае аргументом поиска (ключевым словом, компарандом) является слово А***Н, где значком * отмечены разряды, не влияющие на результат поиска. Запоминающий массив на аппаратном уровне строится таким образом, что бы на выходе ячеек памяти, содержимое которых совпадает со значением поступившего аргумента поиска, появлялся сигнал - указатель совпадений. В дальнейшем по выработанным сигналам выполняется выборка содержимого тех ячеек памяти, в которых произошло совпадение.

В виду высокой стоимости и сложности технической реализации такого способа адресации, ассоциативная память используется не везде, а в технически обоснованных случаях, например, в устройствах буферизации данных при выполнении обменных операций (в КЭШ- памяти и подобных устройствах). Кроме того, существуют специальные ассоциативные процессоры (сопроцессоры) где аппаратно реализуются операции свертки, поиска, сортировки, часто встречающиеся в программах пользователя или операционной системы.

В параллельных ассоциативных ЗУ (АЗУ) процесс поиска данных по содержанию организуется следующим образом. Каждая ячейка модуля памяти АЗУ обеспечивает выполнение функций приема, хранения данных, сравнения хранимой информации с аргументом поиска и выработку сигналов о результате сравнения. Модуль памяти АЗУ организован таким образом, что на каждом такте работы аргумент поиска поступает параллельно во все ячейки памяти. В результате в модуле памяти АЗУ выполняется массовая операция сравнения содержимого ячеек памяти с аргументом поиска и установка - сигналов указателей о совпадении на выходе.

Каждая строка модуля памяти такого АЗУ содержит (см. рис. 3.9.2) регистр для хранения слова данных (как в обычных ОЗУ) и специальные комбинационные логические схемы для сравнения текущего содержимого регистра с ключевым словом, которое поступает одновременно на все ячейки. При поиске формируется сигнал чтения из всех ячеек строки АЗУ с одновременным сравнением прочитанного слова с ключевым словом (аргументом поиска). Сигнал опроса появится на выходе ячейки, содержимое которой совпадает с ключевым словом.

Рисунок 3.9.2- Устройство ячейки АЗУ

Рисунок 3.9.3- Структура АЗУ

 

При построении АЗУ с маскированием, в операции сравнения участвуют не все разряды ключевого слова, а только та их часть, которая активизируется управляющим вектором-маской. Ячейка памяти переводится в активное состояние, если соответствующий ей разряд маски единичный, в противном случае она в операции сравнения не участвует.

 

 
 

Аппаратная реализация ассоциативного поиска должна обеспечить, как минимум, следующие функции:

- обеспечивать запись исходных данных в модуль памяти;

- осуществлять операцию поиска элемента по некоторому ключевому слову;

- выполнять занесение ключевого слова в регистр компаранда и код маски в регистр маски;

- возвращать в исходное состояние память отклика (регистр признаков);

- анализировать многократность совпадений и осуществлять выборку по совпадению.

При выборке данных из АЗУ в регистр компаранда (см. рис. 3.9.3) вводится аргумент поиска, в регистр маски – код вектора управления. Содержимое всех разрядов регистра компаранда (если не применяется маска) параллельно поступают в ячейки всех строк модуля памяти АЗУ и выполняется операция сравнения. По окончании переходных процессов на выходах тех строк модуля памяти АЗУ, в которых произошло совпадение с заданным аргументом поиска, устанавливаются сигналы совпадения. Каждая ячейка модуля памяти связана с памятью отклика (регистром признаков) с помощью тегового разряда Ti.Перед началом работы все разряды регистра признаков устанавливаются в состояние “0”. По команде процессора “Сравнить” любая ячейка, содержащая слово, которое совпадает с компарандом, формирует сигнал, устанавливающий соответствующий разряд Тi в состояние “1”. Эта информация является адресной для линейной выборки. В анализаторе многократных совпадений (АМС) выполняется приоритетный разбор теговых разрядов и по его результатам последовательное формирование сигналов для шифратора. В принципе сигналы с АМС можно подавать непосредственно на адресные шины модуля памяти АЗУ, что обеспечило бы доступ ко всем "откликнувшимся" ячейкам одновременно. Однако на практике модули памяти АЗУ изготовляются из микросхем с встроенными дешифраторами адреса. Это позволяет использовать АЗУ в режиме прямо адресуемой памяти, что необходимо для занесения исходного массива данных перед началом операции ассоциативного поиска.

Ввод данных в АЗУ выполняется после предварительного поиска в модуле памяти АЗУ свободных строк. С этой целью в каждой строке модуля памяти предусматривают специальный бит занятости, который устанавливается в единицу при вводе слова данных в АЗУ и обнуляется при выводе соответствующего слова.

– Конец работы –

Эта тема принадлежит разделу:

Организация ЭВМ и систем

Содержание.. общие сведения о ЭВМ этапы развития ЭВМ характеристики ЭВМ..

Если Вам нужно дополнительный материал на эту тему, или Вы не нашли то, что искали, рекомендуем воспользоваться поиском по нашей базе работ: Ассоциативные ЗУ

Что будем делать с полученным материалом:

Если этот материал оказался полезным ля Вас, Вы можете сохранить его на свою страничку в социальных сетях:

Все темы данного раздела:

Этапы развития ЭВМ
Идея использования программного управления для по­строения устройств, автоматически выполняющих арифмети­ческие вычисления, была впервые высказана английским мате­матиком Ч. Бэббиджем в 1833 г. Одн

Характеристики ЭВМ
Важнейшими характеристиками ЭВМ являются быстродействие и производительность. Эти характеристики тесно связаны. Быстродействие характеризуется числом команд, выполняемых ЭВМ за одну секунду. Быстро

Обобщенная структура ЭВМ
  Обобщенная структура ЭВМ приведена на рисунке 1.4.1. В состав ЭВМ входят: запоминающие устройства (ЗУ), процессор, устройства ввода и вывода (УВВ). Процессор предназначен д

Структура ЭВМ на основе общей шины
  При организации ЭВМ на основе общей шины (ОШ) взаимодействие между ее устройствами осуществляется через общую шину, к которой подключены все устройства, входящие в состав ЭВМ.

Структура ЭВМ на основе множества шин
По такому принципу построены современные компьютеры. На рисунке 1.4.3.1 показана 2-х шинная структура ЭВМ, в которой выделена одна шина для памяти, а вторая шина используется для подключения устрой

Принцип программного управления
Принцип программного управления заключается в том, что алгоритм вычислений (например, вычисление некоторого выражения) представляется в виде упорядоченной последовательности команд, преобразующих и

Принцип хранимой в памяти программы
Принцип хранимой в памяти программы был предложен Дж. фон Нейманом в 1945 году. Этот принцип стал основой современных машин. В соответствии с этим принципом команды хранятся в памяти, также как и д

Обобщенный формат команд
Команды в ЦВМ могут быть одноадресными, двухадресными и трехадресными (в машинах с так называемой естественной адресацией команд). Формат одноадресной команды следующий:

Процессоры с принудительным порядком выполнения команд
Упрощенная структура процессора с принудительной адресацией команд приведена на рисунке 2.4.1. Рису

Процессоры с естественной адресацией команд
Упрощенная структура процессора с естественной адресацией команд приведена на рисунке 2.4.2. Рисуно

Прямая адресация
    При прямой адресации

Регистровая адресация
    Регистровая адресация

Косвенная адресация
  При косвенной адресации в адресной части команды указывается адрес ячейки памяти, в которой находится адрес операнда (косвенная адресация - это адресация адреса). Косвенный

Непосредственная адресация
В поле адреса команды находится не адрес, а сам операнд. В отличие от других типов адресации, при выполнении команд с непосредственной адресацией отсутствует дополнительный цикл обращения в память

Относительная (базовая) адресация
Адрес операнда определяется как сумма содержимого адресного поля команды и некоторого числа, называемого базовым адресом. Базовый адрес является косвенным. Для указания его адреса в команде предусм

Индексная (автоинкрементная или автодекрементная) адресация
При обработке больших массивов данных, выбираемых последовательно друг за другом, нет смысла каждый раз обращаться в память за новым адресом.Для этого достаточно автоматически менять содержимое спе

ОЗУ с произвольным доступом
  В оперативных ЗУ с произвольным доступом (Random Access Memory - RAM) запись или чтение осуществляется по адресу, указанному регистром адреса (РА). Информация, необходимая дл

Организация динамической памяти
Структура микросхем динамической памяти (DRAM) в целом близка к структуре микросхем статической памяти. Однако для уменьшения количества выводов в микросхемах динамической памяти используетс

Особенности микросхем синхронной динамической памяти
Описанная динамическая память управляется в асинхронном ре­жиме. Она тактируется только управляющими сигналами RAS и CAS и момент готовности микросхемы к обмену информацией с процессо

Основные характеристики ЗУ
1. Емкость памяти. Является важнейшей характеристикой ЗУ любого типа. Она определяет максимальное количество информации, которое может в ней храниться. Емкость может измеряться в битах, байтах или

ОЗУ магазинного типа (стековая память)
  Cтековая память широко используется в ЭВМ для запоминания содержимого регистров процессора (контекста прерываемой программы), при обработке запросов на прерывания и вызове подпрогра

Обобщенные структуры процессоров с непосредственными и магистральными связями
Основными функциями процессора являются: - организация обращений в ОП за командами и операндами; - дешифрация и выполнение команд; - инициация работы периферийных устройс

Декомпозиция процессора на УА и ОУ
Основу процессора составляют устройство управления (УУ) и арифметическое устройство (арифметико-логическое устройство- АЛУ) (см. рисунок 4.2). Устройство управления реализует функции управления ход

АЛУ для сложения и вычитания чисел с фиксированной запятой
Операция сложения в АЛУ обычно сводится к арифметическому сложению кодов чисел путём применения инверсных кодов - дополнительного или обратного для представления отрицательных чисел. Обратный код и

Методы ускорения умножения
Методы ускорения умножения делятся на аппаратурные и логические. Как те, так и другие требуют дополнительных затрат оборудования. При использовании аппаратурных методов дополнительные затраты обору

Особенности операций десятичной арифметики
Арифметические операции над десятичными числами (сло­жение, вычитание, умножение, деление) выполняются аналогич­но операциям над целыми двоичными числами. Основой АЛУ десятичной арифметики является

Аппаратные УУ
Управляющие устройства с жесткой логикой представляют собой логические схемы, вырабатывающие распределенные во времени управляющие сигналы. В отличие от управляющих устройств с хранимой в памяти ло

Микропрограммные УУ
Альтернативой аппаратного способа реализации УУ является микро­программное управление, согласно которому сигналы генерируются программой, подобной программе, написанной на машинном языке для ЭВМ. Э

Рабочий цикл процессора
Функционирование процессора состоит из повторяющихся рабочих циклов, каждый из которых соответствует выполнению либо целой команды, либо её части. Завершив рабочий цикл процессор переходит к выполн

Понятие о слове состояния процессора
В ходе функционирования процессора постоянно меняется состояние его внутренних регистров. Сигнал “Запрос на прерывание”, а также команда “Вызов подпрограммы” приводят к прекращению выполнения основ

Процедура выполнения команд перехода (условного и безусловного)
При естественной адресации адрес следующей команды получается из адреса выполняемой команды увеличением его на шаг адресации (1, 2, 4 и т.д. в зависимости от количества байт в команде). Производитс

Хотите получать на электронную почту самые свежие новости?
Education Insider Sample
Подпишитесь на Нашу рассылку
Наша политика приватности обеспечивает 100% безопасность и анонимность Ваших E-Mail
Реклама
Соответствующий теме материал
  • Похожее
  • Популярное
  • Облако тегов
  • Здесь
  • Временно
  • Пусто
Теги