Ответы на вопросы № 2-20 к госэкзамену по дисциплине «Микропроцессоры» (Микропроцессоры. Основные понятия, структура, организация, характеристики, область применения. Логическая, функциональная и физическая организация интерфейсов MOTOROLA)

Страницы работы

Фрагмент текста работы

память может быть встроена в внутрь кристала  микропроцессора или выполнена в виде отдельных узлов  микропроцессорной смстемы, либо могут  быть  совмещены ( двух уровневый кеш ). При этом встроенные  кеши обычно  имеют  емкость  до 256 Кб, что очень мало. Внешние  же  Кеши  фактически  не ограничены в своих объемах.

Работа системы Кеш-памяти сложнее, чем систем с  обычной памятью. Все данные хранятся в главной памяти, построенной на основе динамических ОЗУ. Однако наиболее часто используемые данные, кроме того, запоминаются в Кеш-блоке, выполненом на базе статических ОЗУ. При обращении ЦПУ к памяти вначале проверяется  наличие требуемых данных в Кеш-блоке. Если в Кеше информация  не найдена, то происходит обращение к главной памяти.

В зависимости от организации работы Кеш-блока время  доступа к памяти может быть значительно сокращено. Дисциплину работы Кеша можно считать правильной, если в нем находятся коды команд и данные, за которыми непосредственно обращается ЦПУ. Очевидно, что чем больше емкость Кеш-блока, тем вероятнее, что в нем будут  находится требуемые данные. Обнаружение искомой информации  в  Кеше квалифицируется как удачное обращение к Кешу. Коэффициент удачных обращений зависит от размера Кеша, выполняемой программы, алгоритма управления Кешем и дисциплины его организации.Если Кеш-память встроена в кристалл и имеет объём примерно 256 Кб, то коэффициент удачных обращений равен 0,25.Работа Кеш-памяти в системах на базе микропроцессора 80386 организованна так, что  коэфициент  удачных обращений достигает 0,95. По мере увеличения  коэфициента удачных обращений повышается эффективность системы и скорость её работы. По быстродействию системы Кеш-памяти с высоким коэффициентом удачных обращений могут приближаться к системам на базе  статических ОЗУ.

Обращение к памяти в компьютерных системах, как правило, происходит не случайным образом. Поэтому  в  системах  Кеш-памят и работа строится по принципу предсказания с определенной точностью следующего адреса обращения.  Это сделать не так сложно поскольку программы чаще всего обращаются к последовательным ячейкам памяти. Таким образом по текущему адресу  определяется возможный следующий адрес обращения к программе. В основе описанного метода лежит  понятие локальности программы.

Исходя из свойства локальности программы  контроллер  Кеш-памяти спроектирован так, чтобы имелась  возможность  выбирать  из памяти блок данных (блочная выборка) вместо одиночных  выборок  по указанному адресу.  Если  запрашиваемая  информация не находится в Кеше, то контроллер Кеш-памяти обновляет содержимое Кеша целым блоком. Согласно принципу локальности программы  следующее  обращение будет за данными находящимися в том же самом блоке, который в текущий момент находится в Кеше; все это проводит к увеличению коэфициента удачных обращений системы.

Размер блока является очень важным параметром. В 32-разрядных системах контроллер в качестве блока  пересылает  совокупность данных размером 2 -4 слова. Даже если запрашивается одиночное слово, то все равно осуществляется блочная пересылка. Блоки, как правило, выравниаются на границу дойного слова, поэтому  при  блочной пересылке передаются и некоторые близлежащие  к  требуемым  данным байты. В целом осуществляется такая зависимость, чем больше размер блока, тем выше коэфициент удачных обращений. Правда,  для больших блоков характерны некоторые недостатки. Например,чем больше размер блока, тем меньше блоков размещается в Кеше.  С уменьшением  числа блоков растет вероятность появления операций пересылки  блоков  из главной памяти. Кроме того, увеличение  размера  блока  приводит к тому, что расстояние между каждым словом блока и запрашиваемым словом становится больше, что ослабляет условие локальности программ. Наконец, для увеличения скорости блочных обменов между главной памятью и Кешем желательно,  чтобы разрядность шины росла с увеличением размера блока.

Типы  КЕШей.

Методы повышения коэфициента удачных обращений основаны на использовании полностью ассоциативных Кешей, Кешей с праямым отображением и множественных

Похожие материалы

Информация о работе

Тип:
Ответы на экзаменационные билеты
Размер файла:
5 Mb
Скачали:
0