Кэш память

Основные виды памяти ВМ.

Многоядерная архитктура

Эта архитектура подразумевает интегрирование нескольких простых микропроцессорных ядер на одном чипе. Каждое ядро выполняет свой поток инструкций. Каждое микропроцессорное ядро значительно проще, чем ядро многопотокового процессора, что упрощает проектирование и тестирование чипа. Но между тем усугубляется проблема доступа к памяти, необходима замена компиляторов.

"Плиточная" архитектура

Сторонники считают, что ПО должно компилироваться прямо в "железе", так как это даст максимальный параллелизм. Такой подход требует достаточно сложных компиляторов, которые пока еще не созданы.

Многоетажная архитектура Здесь речь идет не о логической, а о физической структуре. Идея состоит в том, что чипы должны содержать вертикальные "штабеля" микроцепей, изготовленных по технологии тонкопленочных транзисторов, заимствованной из производства TFT-дисплеев. При этом относительно длинные горизонтальные межсоединения превращаются в короткие вертикальные, что снижает задержку сигнала и увеличивает производительность процессора. Идея "трехмерных" чипов уже реализована в виде работающих образцов восьмиэтажных микросхем памяти. Вполе возможно, что она приемлима и для микропроцессоров, и в недалеком будущем все микрочипы будут наращиваться не только горизонтально, но и вертикально.

№21 Память ВМ. Иерархическая организация памяти

Память ВМ Иерархическая структура памяти является традиционным решением проблемы хранения больших объемов данных. На самом верху иерархии находятся регистры процессора. Доступ к регистрам осуществляется быстрее всего. Дальше идет кэш-память, объем которой сейчас составляет от 32 Кбайт до нескольких мегабайтов. Затем следует основная память, которая в настоящее время может вмещать от 16 Мбайт до десятков гигабайтов. Затем идут магнитные диски и, наконец, накопители на магнитной ленте и оптические диски, которые используются для хранения архивов.

Пятиуровневая организация памяти

Тип ЗУ	Время выборки	Объем	Цена/байт
Сверхоперативная ЗУ(регистры)	0,01 -1 нс	32/64/128 бит	0,1 -10$
Быстродейственное буферное ЗУ(кэш)	0,5-2нс	32 Kb-8Mb	0,1-0,5$
Оперативное ЗУ	2-20 нс	256Mb-8Gb	0,01-0,1$
Внешнее ЗУ(накопители)	5-20 нс	160Gb-4Tb	0,001-0,01$

Регистра –небольшая память в процессоре, которая используется для внутр. операций.Cache-память- память, кот. хранит данные, наиб. востребованные процессором.

Это промежуточный буфер с быстрым доступом, содержащий информацию, которая может быть запрошена с наибольшей вероятностью. Доступ к данным в кэше идёт быстрее, чем выборка исходных данных из оперативной (ОЗУ) и быстрее внешней (жёсткий диск или твердотельный накопитель) памяти, за счёт чего уменьшается среднее время доступа и увеличивается общая производительность компьютерной системы. Кэш память бывает первого и второго уровня. Кэш память первого уровня располагается в кристалле процессора, а кэш память второго уровня на материнской плате или на печатной плате микропроцессора

Кэш-память состоит из 3 основных элементов:

1.контроллер кэш-памяти

2.кэш-память данных(Data RAM)

3.кэш-память адресов(TagRAM)

24.Организация оперативной памяти ВМ. Оперативная память-ячейки ОП организованы в матрицу, состоящую из строк и столбцов. Полный адрес ячейки- адрес строки и адрес столбца. ОП является основной памятью для хранения информации. Она организована как одномерный массив ячеек памяти размером в 1 байт. Каждый из байтов имеет уникальный 20 битный физический адрес в диапазоне от 00000 до FFFFFh (здесь и далее для записи адресов используется шестнадцатеричная система счисления, признаком которой является символ h в конце кода). Таким образом, размер адресного пространства ОП составляет 220 = 1Мбайт. Любые два смежных байта в памяти могут рассматриваться как 16-битовое слово. Поток команд разделяется на байты при заполнении очереди команд внутри микропроцессора. Поэтому выравнивание команд практически не влияет на производительность и не используется. Адресное пространство ОП делится на сегменты. Сегмент состоит из смежных ячеек ОП и является независимой и отдельно адресуемой единицей памяти, которая в базовой архитектуре персональной ЭВМ имеет фиксированную емкость 2^16 = 64К байт. Каждому сегменту назначается начальный (базовый) адрес, являющийся адресом первого байта сегмента в адресном поле ОП. Значение физического адреса ячейки складывается из адреса сегмента и смещения ячейки памяти относительно начала сегмента (внутрисегментное смещение). Для хранения значений адреса сегмента и смещения используются 16-битовые слова. Сегменты физически не привязаны к конкретному адресу ОП, и каждая ячейка памяти может принадлежать одновременно нескольким сегментам, так как базовый адрес сегмента может определяться любым 16-битовым значением. Сегменты могут быть смежными, неперекрывающимися, частично или полностью перекрывающимися.

Дата добавления: 2014-01-20