Множественно-ассоциативное отображение

Множественно-ассоциативное отображение относится к группе методов частич-

но-ассоциативного отображения. Оно является одним из возможных компромис-

сов, сочетающим достоинства прямого и ассоциативного способов отображения и,

в известной мере, свободным от их недостатков. Кэш-память (как тегов, так и дан-

ных) разбивается на v подмножеств (в дальнейшем будем называть такие подмно-

жества модулями), каждое из которых содержит k строк (принято говорить, что

модуль имеет k входов). Зависимость между модулем и блоками ОП такая же, как

и при прямом отображении: на строки, входящие в модуль i, могут быть отображе-

ны только вполне определенные блоки основной памяти, в соответствии с соотно-

шением i = j mod v, где j — адрес блока ОП. В то же время размещение блоков по

строкам модуля — произвольное, и для поиска нужной строки в пределах модуля

используется ассоциативный принцип

На рис. 5.28 показан пример четырехвходовой кэш-памяти с множественно-ас-

социативным отображением. Память данных кэш-памяти разбита на 32 модуля по

4 строки в каждом. Память тегов содержит 32 ячейки, в каждой из которых может

храниться 4 значения тегов (по одному на каждую строку модуля). 14-разрядный

адрес блока ОП представляется в виде двух полей: 9-разрядного поля тега и

5-разрядного поля номера модуля. Номер модуля однозначно указывает на один

из модулей кэш-памяти. Он также позволяет определить номера тех блоков ОП,

которые можно отображать на этот модуль. Такими являются блоки ОП, номера

которых при делении на 25 дают в остатке число, совпадающее с номером данного

модуля кэш-памяти! Так, блоки 0,32,64,96 и т. д. основной памяти отображаются

на модуль с номером 0; блоки 1, 33, 65, 97 и т. д. отображаются на модуль 1 и т. д.

Любой из блоков в последовательности может быть загружен в любую из четырех

строк соответствующего модуля.

При такой постановке роль тега выполняют 9 старших разрядов адреса блока

ОП, в которых содержится порядковый номер блока в последовательности бло-

ков, отображаемых на один и тот же модуль кэш-памяти. Например, блок 65 в по-

следовательности блоков, отображаемых на модуль 1, имеет порядковый номер 2

(отсчет ведется от 0).

При обращении к кэш-памяти 5-разрядный номер модуля указывает на конк-

ретную ячейку памяти тегов (это соответствует прямому отображению). Далее

производится параллельное сравнение каждого из четырех тегов, хранящихся в

этой ячейке, с полем тега поступившего адреса, то есть поиск нужного тега среди

четырех возможных осуществляется ассоциативно.

В предельных случаях, когда v=m,k= 1, множественно-ассоциативное отобра-

жение сводится к прямому, а при v = 1, k = m — к ассоциативному.

Наиболее общий вид организации множественно-ассоциативного отображе-

ния — использование двух строк на модуль (v=т/2, k = 2). Четырехвходовая мно-

жественно-ассоциативная кэш-память (v = т/4, k = 4) дает дополнительное улуч-

шение за сравнительно небольшую дополнительную цену [122,164]. Дальнейшее

увеличения числа строк в модуле существенного эффекта не привносит.

Следует отметить, что именно этот способ отображения наиболее широко рас-

пространен в современных микропроцессорах.

Дата добавления: 2014-01-14