Отображение секторов

Один из первых вариантов частично-ассоциативного отображения, реализован-

ный в модели 85 семейства ВМ IBM 360. Согласно данному методу, основная па-

мять разбивается на секторы, состоящие из фиксированного числа последователь-

ных блоков. Кэш-память также разбивается на секторы, содержащие такое же число

строк. Расположение блоков в секторе ОП и секторе кэш-памяти полностью со-

впадает. Отображение сектора на кэш-память осуществляется ассоциативно, то есть

любой сектор из ОП может быть помещен любой сектор кэш-памяти. Логику

работы кэша поясняет рис. 5.29.

Здесь сектор состоит из 16 =24 блоков по 16 слов, и основная память содержит

1024 = 210 сектора. В 14-разрядном адресе блока основной памяти старшие 10 раз-

рядов показывают номер сектора, а младшие 4 — номер блока внутри сектора.

В свою очередь, кэш-память состоит из 8= 23 секторов, и 7-разрядный адрес стро-

ки в кэше включает в себя адрес сектора кэша (3 старших разряда) и номер блока

внутри сектора (4 младших разряда). Ввиду того что расположение блоков в сек-

торах основной и кэш-памяти совпадает, для выбора блока внутри сектора в обоих

случаях можно использовать четыре младших разряда адреса блока ОП. В резуль-

тате задача преобразования адресов сводится к переходу от 10-разрядного номера

сектора основной памяти к трехразрядному номеру сектора в кэш-памяти. Такое

преобразование осуществляется с помощью ассоциативной памяти тегов на 8 слов

(по числу секторов в кэш-памяти). Каждая ячейка памяти тегов содержит 13 раз-

рядов: 10 старших хранят тег — номер сектора ОП, а три младших разряда — но-

мер сектора кэш-памяти, куда отображен данный сектор ОП. Для проверки того,

имеется ли копия сектора в кэш-памяти, производится ассоциативный поиск по

10 старшим разрядам памяти тегов. Если произошло совпадение, то для доступа

к нужному сектору в памяти данных кэш-памяти используются три младших раз-

ряда соответствующей ячейки памяти тегов.

Поскольку размер сектора велик, в рассматриваемой схеме отображения копи-

руется не весь сектор целиком, а только требуемый его блок. Для этого к каждой

строке, хранимой в кэш-памяти, добавляется один бит информации, называемый

битом достоверности, показывающий, относится ли данный блок к текущему сек-

тору или в нем осталась информация из сектора, хранившегося на этом месте до

смены секторов.

При заполненной кэш-памяти, когда необходимо заменить один из его секто-

ров, в ассоциативной памяти тегов делается запись о новом секторе, как при заме-

не всего сектора полностью. Фактически же в кэш-память пересылается только

тот блок сектора, к которому в данный момент обращается процессор, и в соответ-

ствующей строке памяти данных бит достоверности устанавливается в единицу.

В то же время биты достоверности остальных строк этого сектора сбрасываются

в 0. Далее, по мере копирования других блоков этого сектора, их биты достоверно-

сти устанавливаются в единицу.

При такой процедуре заполнения

При такой процедуре заполнения секторов кэш-памяти, в случае обнаружения

в ней нужного сектора, предварительно требуется проанализировать состояние бита

достоверности соответствующей строки. Если он установлен в 1, значит, обраще-

ние к данной ячейке кэш-памяти возможно. При нулевом значении бита достовер-

ности сначала производится копирование нужного блока в кэш-память, его бит

достоверности устанавливается в единицу, и лишь после этого разрешается дос-

туп к указанному адресу в кэш-памяти.

В том случае, когда при замене сектора в кэш-памяти необходимо сохранить

его старое содержимое в основной памяти, в ОП пересылаются только заменяе-

мые блоки сектора.

Дата добавления: 2014-01-14