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)

В основу работы кэш-памяти положены принципы временной и пространственной локальностей программ





Принципы организации кэш-памяти

Увеличения емкости памяти МПС предопределяет снижения быстродействия операций обмена информацией между процессором и модулем памяти. Даже за время обращения к памяти, которая равняется 70 нс, невозможно получить нужную информацию за один цикл шины. Это приводит к потребности выполнения тактов ожидания в процессе работы процессора для того, чтобы время обращения к памяти был согласован с временем выполнения команды в процессоре.

Повышение быстродействия обмена информацией возможное через реализацию дополнительной памяти сравнительно небольшой емкости, обращения к которой происходит на тактовой частоте процессора. Такая память получила название кэш-памяти или буферной памяти.Кэш-память реализуется на основе БИС ОЗУ статического типа. Информационная емкость и принцип организации кэш-памяти есть одними из основных факторов, которые определяют производительность работы МПС.

Кэш-память используют не только для обмена данными между МП и ОЗУ, но и для обмена между ОЗУ и внешними накопителями.

Принцип временной локальности состоит в том, что во время считывания любых данных из памяти существует высокая вероятность обращения программы на протяжении некоторого небольшого промежутка времени снова к ним.

Принцип пространственной локальности основывается на высокой вероятности того, что программа через некоторый небольшой промежуток времени обратится в ячейку памяти, следующей за той, к которой она обращалась перед этим.

В соответствии с принципом временной локальности информацию в кэш-памяти целесообразно сохранять на протяжении некоторого времени, а принцип пространственной локальности указывает на целесообразность размещения в кэш-памяти содержимого нескольких соседних каморок, то есть определенного блока информации.

Во время обращения процессора к памяти сначала проверяют наличие в кэш-памяти данных, которые спрашивают, и если их нет, осуществляют загрузку в кэш-память нужной информации. Правильная организация работы кэш-памяти обеспечивает повышение быстродействия системы, поскольку в большинстве случаев происходит обращения процессора к кэш-памяти, а не к более медленной основной оперативной памяти.

В зависимости от способа отображения информации из основной памяти на кэш-память различают такие типы кэш-памяти:

· кэш-память с прямым отображением

· полностью ассоциативная кэш-память;

· множественная ассоциативная кэш-память.

 

Кэш-память с прямым отображением - простейший тип кэш-памяти . Такая кэш-память содержит две части - кэш-память данных и кэш-память признаков.

В случае необходимости считывания данных из памяти процессор обращается сначала к кэш-памяти и проверяет, содержит ли она соответствующие данные. Этот процесс происходит сравнением признака, записанного в кэш-памяти признаков, с 16 старшими разрядами адреса, который процессор выставляет на 32-разрядную шину адреса. Совпадение этих величин означает, что в кэш-памяти сохраняются нужные данные. В этом случае эти данные считываются из кэш-памяти. Если величины не совпадают, то выполняется копирования соответствующих данных из оперативной памяти в кэш-память.



Преимуществом этого типа кэш-памяти есть сравнительно высокое быстродействие, которое поясняется потребностью лишь в одном сравнении признака с старшими разрядами адреса ОЗУ.

Полностью ассоциативная кэш-память –это память в которой устранён недостаток кэш-памяти с прямым отображением, поскольку любой блок ОЗУ может отображаться в любой строке кэш-памяти. В кэш-память признаков записывается 30-разрядный признак, то есть старшие С разрядов АЗІ-А02 адреса четырёхбайтового блока ОЗУ. В строку кэш-памяти данных записывается четырёхбайтов блок.

Когда кэш-память не заполнена, блок записывается в любую свободную строку. Когда кэш-память заполнена, блок с ОЗУ записывается в ту строку кэш-памяти данных, к которого было наименьшее обращений. Недостатки кэш-памяти с прямым отображением устраняются за счет дополнительного оснащения, предназначенного для определения блока к которого было наименьше обращений. При этом также увеличивается время обработки запросов через необходимость сравнения 30-разрядного адреса и признака, записанной в кэш-памяти признаков. Максимальное количество таких сравнений составляет 16 К.

Множественная ассоциативная кэш-память объединяет преимущества обеих предыдущих типов. Строки этой кэш-памяти объединяются у группы по два, четыре и больше (в соответствии с этим различают двух-, чотирёхвходную и т.п. множественную ассоциативную кэш-память).

Все рассмотренные типы кэш-памяти имеют свойство сохранять отдельные копии информации, которые содержатся в основной памяти. Во время записи в кэш-память может нарушаться целостность сохраняемых данных, то есть содержимое кэш-памяти перестанет отвечать содержимому ОЗУ.

Существует несколько способов восстановления информации в ОЗУ, основными из которых есть способ сквозной записи и способ обратной записи.

Способ сквознойзаписи состоит в том, что информация записывается как в кэш-память, так и в ОЗУ.

Способ обратной записи предусматривает запись информации в ОЗУ лишь в том случае, если она изменяется в кэш-памяти. Каждому строке кэш-памяти сопоставляется специальный бит - бит записи, которая указывает на смену содержимого строки. Заменяя строку кэш-памяти новым блоком информации с ОЗУ, проверяют состояние бита записи, и если бит установлен, то выполняют перезапись блока из кэш-памяти в ОЗУ. Только после этого в кэш-памяти размещается новый блок с ОЗУ. Этот способ более эффективный, поскольку разрешает уменьшить количество обращений к ОЗУ.

 





Дата добавления: 2014-01-03; Просмотров: 4877; Нарушение авторских прав?


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



ПОИСК ПО САЙТУ:


Рекомендуемые страницы:

Читайте также:

  1. I. Принципы, определяющие порядок образования и преобразования муниципальных образований.
  2. II. Основные этапы и уровни развития современной экономики. Проблема периодизации истории экономики. Цикличность в экономическом развитии.
  3. II. Принципы, определяющие порядок установления и изменения границ муниципальных образований.
  4. III вопрос. Полевые работы при теодолитной съемке.
  5. III. Принцип действия и режимы работы синхронной машины
  6. Web-страница должна идентично отображаться в Microsoft Internet Explorer и Netscape Navigator, причем весьма желательно — в последней и предпоследней версиях данных программ.
  7. Аварийно-спасательные и другие не отложные работы в зонах чрезвычайных ситуаций
  8. Автоматизация работы электростанций
  9. Адаптация советской и мировой управленческой мысли к условиям современной России. Формирование современных российских школ менеджмента.
  10. Административная юрисдикция: общие черты, принципы.
  11. Алгоритмы подпрограмм.
  12. Алгоритмы поиска работы

studopedia.su - Студопедия (2013 - 2020) 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: 0.002 сек.