Студопедия

КАТЕГОРИИ:


Архитектура-(3434)Астрономия-(809)Биология-(7483)Биотехнологии-(1457)Военное дело-(14632)Высокие технологии-(1363)География-(913)Геология-(1438)Государство-(451)Демография-(1065)Дом-(47672)Журналистика и СМИ-(912)Изобретательство-(14524)Иностранные языки-(4268)Информатика-(17799)Искусство-(1338)История-(13644)Компьютеры-(11121)Косметика-(55)Кулинария-(373)Культура-(8427)Лингвистика-(374)Литература-(1642)Маркетинг-(23702)Математика-(16968)Машиностроение-(1700)Медицина-(12668)Менеджмент-(24684)Механика-(15423)Науковедение-(506)Образование-(11852)Охрана труда-(3308)Педагогика-(5571)Полиграфия-(1312)Политика-(7869)Право-(5454)Приборостроение-(1369)Программирование-(2801)Производство-(97182)Промышленность-(8706)Психология-(18388)Религия-(3217)Связь-(10668)Сельское хозяйство-(299)Социология-(6455)Спорт-(42831)Строительство-(4793)Торговля-(5050)Транспорт-(2929)Туризм-(1568)Физика-(3942)Философия-(17015)Финансы-(26596)Химия-(22929)Экология-(12095)Экономика-(9961)Электроника-(8441)Электротехника-(4623)Энергетика-(12629)Юриспруденция-(1492)Ядерная техника-(1748)

Внутренняя кэш-память ЦП i486




Внутренняя кэш-память построена на основе четырех модулей с частично-ассоциативным распределением общей емкость 8 Кбайт (по 2 Кбайта в каждом модуле) Длина строки 16 байт. Отсюда, ФА делится на 3 поля: 4-разрядное поле С для указания номера байта в строке, 7-разрядное поле b индекса группы из четырех строк и 21-разрядное поле тегов а. ЧАЗУ состоит из четырех 21-разрядных модулей памяти тегов и четырех 32-разрядных модулей памяти данных, а также и 7-разрядного модуля памяти бит достоверности и LRU состояний кандидатов на удаление (D/LRU) емкостью по 128 ячеек для каждого модуля. В памяти D/LRU 4 бита отводятся для указания бит достоверности строк для каждого модуля ЧАЗУ и 3 бита для хранения кода LRU состояния (кандидата на замещение).

Для внутренней кэш-памяти используется стратегия сквозной записи, а замещение по стратегии псевдо LRU стека. Особенностью реализации алгоритма замещения является то, что замещение выполняется только при промахе и только в операциях чтения, а при операциях записи (без предварительного чтения) при промахе запись выполняется сразу только в ОП, что исключает выполнение процедуры замещения строки. Такая ситуация характерна только при выполнении команд пересылки типа MOV из РОН в ОП, а вероятность, того, что после этих команд будет обращение к этой же строке в ближайшее время не велика. Поэтому данный метод можно отнести к методам увеличения быстродействия внутренней кэш-памяти за счет сокращения времени на выполнение операции замещения строки.

Кроме того, при записи результата в кэш-память и инициализации сквозной записи проверяется: если ШИ свободен, то инициируется одиночный непакетный цикл записи в ОП, иначе - запись в буфер записи ШИ (отложенная запись). ЦП не дожидаясь окончания записи в ОП продолжает работу. Из буфера ШИ данные будут записаны, как только освободится ШИ и ОП.

 

 


Биты достоверности сбрасываются при очистке внутренней кэш-памяти при загрузке ОС (и при сбросе RESET). Для сброса бит достоверности предусмотрен специальный цикл шины “Очистка кэш-памяти”. При выполнении процедуры замещения сначала замещаемые строки загружаются в кэш-память в группы строк, у которых имеется хотя бы один не установленный бит достоверности, а затем, когда все 4 бита достоверности равны “1”, замещаемая строка определяется по стратегии псевдо-LRU.

В ЦП i486 реализован следующий алгоритм замещения строк. Пусть В0, В1 и В2 - код текущего состояния автомата с учетом минимизации, однозначно определяющий номер модуля, из которого строка подлежит замещению. Биты В0-В2 обновляются в памяти бит достоверности/LRU при каждом попадании в кэш-память или заполнении новой строки, а сигналы, формируемые на выходах комбинационной схемы управления, указывают на замещаемые строки L0, L1, L2 и L3. В таблице представлен алгоритм выбора замещаемой строки и формирования функций возбуждения для перехода в следующее состояние. После замещения строки новое состояние автомата заносится в блок достоверности/LRU.

Код состояния В0 В1 В2 Замещаемая строка (MS)   Номер последней замещаемой строки Изменение бита состояния
0 0 X 0 1 X 1 X 0 1 X 1 L0 L1 L2 L3   Если L0 или L1, то Если L2 или L3, то Если L0, то Если L1, то Если L2, то Если L3, то В0=1 В0=0 В1=1 В1=0 В2=1 В2=0

Текущее состояние автомата однозначно определяет номер модуля, в котором строка подлежит замещению. При технической реализации данного метода необходимо иметь память LRU состояний автомата для каждой группы строк, емкостью равной емкости одного модуля памяти тегов.

Можно выделить две ситуации, когда содержимое кэш-памяти отличается от данных в ОП:

а) когда цикл записи в память задерживается из-за буферирования данных в FIFO ШИ (отложенная запись);

б) когда какой-либо внешний ведущий модуль СШ изменяет область памяти, отображаемую на кэш-память, например, обновление данных со стороны видеопроцессора.

В ЦП i486 имеется возможность изменять конфигурацию кэш-памяти, для чего в регистре управления CR0 отведены два бита: разрешение кэширования (т.е. заполнение строк кэш-памяти) и разрешение сквозной записи в память, что позволяет получить 4 возможных конфигурации:

Разрешение кэш-памяти Разрешение сквозной записи Конфигурация кэш-памяти
    Кэш-память отключена, но возможно ее использование как быстродействующего СОЗУ.
    Означает, что замещение строк запрещено, сквозная запись разрешена, кэш-память объявлена недостоверной. Т.е. кэш-память можно временно запрещать, а потом без очистки содержимого разрешать.
    Недопустимая конфигурация.
    Обычная рабочая конфигурация кэш-памяти.

Таким образом можно выделить следующие методы повышения производительности ЦП за счет использования внутренней кэш-памяти:

¨ Использование ЧАЗУ, имеющего а) более высокое быстродействие, по сравнению с ПАЗУ; б) позволяет выполнять чтение за один такт; в) сокращает число промахов, по сравнению с прямым распределением;

¨ Использование сквозной записи сокращает число считываний с 42% до 8% (в 5 раз) из ОП за счет пространственной и временной локальности, а число записей, остается неизменным, но они не влияют на быстродействие кэш-памяти, т.к. кэш-память не дожидается окончания записи в ОП. Процедура обновления ОП выполняется словами, а не строками по сравнению с обратной записью.;

¨ Использования стратегии псевдо LRU стека, что сокращает число промахов, а следовательно, время на процедуры замещения строк;

¨ Использование буфера отложенной записи в ШИ;

¨ Использование алгоритма работы регистрового файла, в качестве которого используется буфер ШИ, т.е. если в буфере ШИ имеются данные, накопленные при сквозной записи для отложенной записи в ОП, то при обращении к кэш-памяти при промахе (АÏTeg) считывание строки из ОП имеет более высокий приоритет, перед освобождением буфера ШИ, т.е. сначала затребованная строка считывается из ОП и помещается в кэш-память, а затем данные из буфера ШИ записываются в ОП.

 




Поделиться с друзьями:


Дата добавления: 2014-01-14; Просмотров: 476; Нарушение авторских прав?; Мы поможем в написании вашей работы!


Нам важно ваше мнение! Был ли полезен опубликованный материал? Да | Нет



studopedia.su - Студопедия (2013 - 2024) год. Все материалы представленные на сайте исключительно с целью ознакомления читателями и не преследуют коммерческих целей или нарушение авторских прав! Последнее добавление




Генерация страницы за: 0.014 сек.